2023-04-18

地幔中的水

地幔是地球内部的一层，位于地壳下面，由深度约为35公里到2890公里的熔岩和半固态岩石组成。研究表明，地幔中含有水，但是它的存在形式和含量都还不确定。地幔中的水是指地球内部地幔层中含有的水分,主要以两种形式存在：一种是结合水，即水分子与矿物晶体结合形成的水合物；另一种是游离水，即水分子直接溶解在熔岩和岩石中。其中，结合水是数量更多的一种形式，但是游离水的影响更加显著。尽管地幔层主要由固体岩石组成，但在这些岩石的晶格结构中仍然可能存在一定量的水分。地幔中的水对地球的地质活动和地壳运动具有重要意义。

在地幔中，水主要以以下形式存在：

水合物：这些是含有水分子的化合物，水分子与其他分子或离子结合形成固体。在地幔中，水可能以水合物的形式存在于某些矿物中，如橄榄石、辉石和榍石等。

水的结晶水：这是被包含在某些矿物结构中的水分子，形成晶体。这些矿物通常被称为水合物。在地幔中，水可能以结晶水的形式存在于一些矿物中。

吸附水：这是被物质表面吸附的水分子，它们通常以单层或多层的形式附着在物质表面。在地幔中，吸附水可能存在于岩石颗粒的表面。

地幔中的水对地球的地质活动具有重要作用。例如，它影响地幔的流变性质，使地幔变得更易于流动，从而影响板块构造运动和地壳的形成。此外，地幔中的水还会影响熔融作用，降低熔融温度，导致火山活动、地壳形成和物质循环。地幔中的水还可能影响地球的磁场生成，因为水分子在矿物晶格中的存在可能影响岩石的导电性。

尽管地幔中的水含量相对较低，但它对于理解地球的地质过程和地球系统的演化具有重要意义。通过对地幔中水的研究，科学家们可以更好地了解地球内部的物质循环、能量传递以及地球表面与内部的相互作用。

地幔中的水对地球的演化和地球物理学过程都有重要影响。例如，水可以降低岩石的熔点和黏度，促进熔岩形成和运动。同时，地幔中的水也可能是地球大气、海洋和陆地水的来源之一。对地幔中水的研究也有助于我们更好地了解地球内部的化学和物理过程，以及地球的演化历史。

由于河流和冰川的侵蚀，水和冰在塑造地球表面的过程中发挥了重要作用。这不仅使得乡村面貌美丽，也增加了农业的沃土面积。

水在地幔岩石中的溶解作用确实非常重要。它对地壳和地幔中的地质过程产生了显著影响，如构造板块运动、地震活动和火山活动。水可以降低岩石的熔点、密度和粘度，从而降低岩石间的摩擦，促进地幔内的物质运动。

在高压力和高温度条件下，水可以与地幔岩石中的矿物发生化学反应，形成含水矿物。例如，在1000兆帕和1200摄氏度的条件下，H2O在玄武岩熔体中的溶解度为206±9 g_kg-1。这表明，在地幔深部，水以溶解在岩浆中的形式存在。

钻石中的冰VII表明，在地幔660公里的上边界附近可能存在富含流体的区域，压力约为24 GPa。这些流体可能是由部分熔融的地幔物质或下沉的板块中释放出来的水组成。这些流体可能对地幔中的物质循环、板块俯冲和地球内部的热传导等过程产生重要影响。

总之，水在地幔岩石中的溶解对地球的地质过程具有重要意义。对地幔中水的研究有助于我们更好地理解地球内部的结构、动力学以及与地表过程的相互作用。

地球的板块

地球的外壳(岩石圈)由独立且独特的岩层(构造板块)组成;(见左)，它漂浮在软流圈下面的固体但类似流体的粘弹性层上。软流圈的相对流动性促使构造板块移动(见左边的红色箭头)。这种运动是由软流圈的膨胀引起的，在大西洋中脊尤其明显;一个深裂谷，每年扩展2.5厘米。这种运动是由层间和层间的水促进的，减少了摩擦。当一个板块覆盖在另一个板块之上时，水被深吸进地球(俯冲作用)，需要数千年才能以火山气体的形式重新出现。

《水的生命本质》节选