橄榄石将硼带入地球深层地幔的潜在机制

橄榄石是地球上地幔的重要组成部分。硼对橄榄石性质的影响以前一直被忽视，因为硼在很大程度上与橄榄石不相容。大多数回收的天然橄榄石样品具有非常低的硼浓度(<0.5 ppm)。

然而，已经发现了硼含量非常高(23-2100 ppm)的橄榄石，并且在潮湿条件下生产了富含硼(160-230 ppm)的forterites。

由中国科学院地球化学研究所(IGCAS)张飞武教授领导的研究小组的博士后研究员Joshua Muir博士及其来自北京大学的合作者研究了橄榄石中硼氢缺陷的稳定性，并预测了它们对橄榄石性质的影响。

结果表明， 通过在橄榄石晶格中形成非常稳定的[B-Si-H]配合物，水可以大大提高硼在橄榄石中的相容性。

该研究于5月25日发表在《地球物理研究杂志：固体地球》上。

橄榄石中H和B的存在允许B-H缺陷的形成，这大大增加了B和H在橄榄石中的溶解度，而不管压力，温度，SiO2活动和铁。这为橄榄石将硼带入深地幔提供了潜在的机制。

此外，研究人员揭示了两个稳定的B-H缺陷：在较低温度下稳定的相关形式(具有结合H)和在高温下稳定的解离形式(具有未结合的间隙H)。硼氢缺陷结构随温度的变化应通过将偏爱的硼配位从3倍转换为4倍来影响同位素的分配，从而有利于10B 以上11B在橄榄石中。橄榄石中硼的同位素分馏被认为是温度的强函数。

研究人员预测，通过在高温下产生间质氢，地幔富含硼的区域的H扩散和电导率会出现显着的峰值。

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