蛇纹石化方辉橄榄岩弹性波速实验研究及其在地幔楔中的应用

地幔楔是俯冲带系统的重要组成单元，在地球内部物质循环、壳幔相互作用过程中起着承上启下的关键作用。俯冲板片脱水可以引起上覆地幔楔中橄榄岩类的蛇纹石化，而蛇纹石的波速显著低于地幔橄榄岩，所以不同蛇纹石化程度的地幔楔表现出不同的低速特征。本研究首先利用天然叶蛇纹石热压合成纯的蛇纹岩样品，利用橄榄石和斜方辉石热压合成方辉橄榄岩样品，然后在高压下分别测量合成的方辉橄榄岩和蛇纹岩样品的纵波速度(V_P)和横波速度(V_S),结合Voigt-Reuss-Hill岩石物理模型计算得到不同蛇纹石含量的方辉橄榄岩的波速，最后结合地震波资料，估算出不同俯冲带地幔楔的蛇纹石化程度。研究表明，在地幔楔蛇纹石化程度和含水量的估算中，必须考虑斜方辉石蛇纹石化的影响。相比前人研究，方辉橄榄岩的蛇纹石化可能更接近于实际情况。