“湿”地幔为克拉通破坏创造前提条件 

　　夏群科（左一）团队成员野外采集岩石圈样品。

　　橄榄石、辉石和石榴石等矿物是地幔中的主要物质，它们的晶体结构中存在“水”。尽管这些“水”并不是游离存在，含量也不高，但是能显著地影响矿物的许多物理性质，例如黏滞度、电导率、弹性模量等，它们的含量和分布在很大程度上影响了大陆的稳定性和动力学过程。

　　在国家自然科学基金重大研究计划“华北克拉通破坏”的资助下，科学家们通过了解地幔内水的含量、分布和演化，理解克拉通破坏的机制和过程。

　　浙江大学地球科学学院教授夏群科告诉《中国科学报》记者，其中，岩石圈地幔的黏滞度是最重要的因素。已有大量研究显示，微量水能显著降低橄榄石、辉石等矿物的黏滞度。

　　例如，长期稳定的南非克拉通与低水含量有关，而正在减薄的科罗拉多高原岩石圈则具有高水含量。

　　因此，夏群科带领研究团队着眼于克拉通破坏与再稳定是否与水相关这一科学问题，开展了深入研究。他们对早白垩世、晚白垩世及新生代三个不同时期的岩石圈样品进行分析发现，早白垩世时的华北克拉通岩石圈富水。特别是地幔底部橄榄石的水含量为180ppm（百万分比浓度），黏滞度已经接近于软流圈。

　　由于早白垩世是华北克拉通破坏的峰期时段，因此这一结果验证了多年来学界的推测，即稳定的克拉通之所以能够被破坏，是与其被强烈水化导致的强度显著降低密切相关的。

　　华北新生代岩石圈地幔的水含量很低，其对应的黏滞度已远高于软流圈，这表明华北克拉通岩石圈地幔在新生代是由于处于相对“干”的状态而得以稳定。

　　而对华北晚白垩世3个产地（青岛劈石口、山东莒南、胶州大西庄）橄榄岩的分析表明，晚白垩世岩石圈地幔相比于早白垩世岩石圈地幔水含量明显降低，介于早白垩世和新生代之间，具有过渡特征。这一现象被研究者解释为，克拉通破坏进行时，岩石圈地幔中的水由于软流圈热流持续的热烘烤而持续逸失，水含量不断降低，到了新生代，低水含量造成的高强度使得岩石圈不再被扰动，对应了克拉通破坏的结束。

　　一系列分析和反演结果表明，高水含量导致的黏滞度大幅降低为克拉通破坏创造了前提条件，而低水含量导致的黏滞度大幅升高则意味着大陆的稳定，从破坏状态到重新进入稳定状态对应着水含量的逐渐降低。