高温高压下含水矿物及岩石的电性实验综合研究

含水矿物和岩石的电性研究对于认识地球内部的物质成分、物理化学性质、水的分布与循环以及地球动力学过程都具有重要的意义，是目前固体地球科学的研究热点之一。本研究将在不同的温度、压力条件下开展代表性含水矿物和岩石的微观结构表征、成分以及电导率研究,从而获得含水矿物和岩石中水的赋存状态、结构、导电机制以及电导率等信息。在此基础上，研究含水矿物、岩石在含水条件下和脱水条件下的导电机制，建立电导率与水含量理论模型以及电导率与各种载流子之间的理论模型；并将实验结果外推至地球深部，将实验室模型与大地电磁结果进行对比，从而为大地电磁结果的解释提供一定的实验依据和物质解释，期望为地壳中出现的高导层的解释提供可靠的实验证据。通过本研究的开展，有可能获得一些创新性的成果。

本项目按照已经设定的研究计划，通过开展含水矿物和岩石的成分、电导率、水含量的实验和理论研究，获得的了相关的矿物岩石基本数据和相关的物理模型，根据实验室的结果同大地电磁结果的对比，对地球深部的高导层的成因进行了约束。获得的成果主要有：1）获得了角闪石、滑石、蛇纹石的脱水前与脱身后的电导率的分布规律，并获得了这些含水矿物的导电机制并不是由水控制，而是与氧逸度有关;2）获得了氢增强含水橄榄石电导率的机制，即是由于氢改变了橄榄石的能带结构，使其带宽变窄所致；3）对于不同地区的高导层的成因进行了分析，发现蛇纹石、角闪石在脱水过程中电导率发生显著的增加，在相对低得温度下可导致高导层，而滑石引起高度层则需要较高的温度；4）对于角闪片岩的电导率存在着中等程度的各向异性。通过本项目的开展，可以有助于丰富人们对于含水矿物的导电规律和大地电磁结果的异常的认识。