地球内部水的分布和效应

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1、附件8“地球内部水的分布和效应”重大项目指南水是人类生存和发展不可或缺的重要资源，也是地球区别于其它行星的显著标志。除一般意义上的浅层地表水外，水也以多种形式赋存在地壳和地幔的矿物、热液流体和硅酸盐熔体相之中，从而对赋存岩石的物理化学性质产生重要影响。板块俯冲将水从地表带入地球内部，并通过板块变质脱水或部分熔融等过程使水在地球内部发生迁移和再分配。研究不同时间-空间尺度上地球内部水的分布及其物理化学效应，对于认识地球内部的岩石学和动力学过程具有十分重要的意义。地球内部水的研究越来越呈现出地球化学、地质学、地球物理多学科交叉的趋势。研究水在地球内部不同深度条件下的赋存状态和种型，认识不同

2、形式的水在地球内部过程中的物理化学作用，是揭示地球内部水的分布、迁移和再分配过程的有效途径。综合应用地球化学分析、地球物理观测、高温高压实验、第一性原理计算等多种研究手段，对不同学科的研究结果进行对比、鉴别和整合，才能建立地球内部水分布及其效应的自洽模型，进而确定板块俯冲携带的水对地球内部物理化学状态和过程的影响。一、科学目标以认识地球内部水的分布和效应为目标，建立地壳和地幔矿物岩石水的含量、种型和氢氧同位素组成的基本图像；确定不同温度、压力和化学组成条件下水在共存矿物之间和矿物与熔体之间的水分配行为；确定水对岩石和矿物相变、物性和变形的影响。在此基础之上查明水在地球内部分布和迁移的基

3、本规律，深化对地球内部水3的物理化学效应的认识，为研究深俯冲地壳岩石脱水、矿物相变、岩石变形、深源地震、板片熔融、地幔交代、地幔熔融、分离结晶、火山喷发等一系列地质过程提供制约。二、研究内容(一)水在矿物、流体和熔体之间的分配及其电导率效应。确定高温高压条件下重要地壳造岩矿物之间与矿物和熔体之间的水分配系数，确定不同水含量矿物岩石在高温高压条件下的电导率以及不同成分流体的电导率，探索大陆岩石圈深度水的迁移和演化及其对地球电性结构的影响。　　(二)水对壳幔矿物岩石物理性质的影响。确定水对壳幔矿物流变强度、变形组构和岩石破裂的影响及其与深源地震之间的联系，确定高温高压条件下水对地幔矿物弹性

4、模量、地震波速和地震波各向异性的影响，为解释地幔速度结构提供依据。(三)大陆岩石圈水的分布及其效应。确定大陆岩石圈中不同成分和类型高温高压矿物岩石的水含量和氢氧同位素组成，识别矿物岩石中水的存在形式及其对大陆稳定性的影响，探索俯冲带不同深度条件下流体释放的机制、时间、规模及其地球化学效应。三、资助期限5年（2015年1月至2019年12月）四、资助经费2000万元五、申请注意事项（一）申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。（二）申请书的附注说明选择“地球内部水的分布和效应”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。（三）本项目由地球科学部负责受

5、理。33