地球内部水的分布和效应

　　水是人类生存和发展不可或缺的重要资源，也是地球区别于其他行星的显著标志。除一般意义上的浅层地表水外，水也以多种形式赋存在地壳和地幔的矿物、热液流体和硅酸盐熔体相之中，从而对赋存岩石的物理化学性质产生重要影响。板块俯冲将水从地表带入地球内部，并通过板块变质脱水或部分熔融等过程使水在地球内部发生迁移和再分配。研究不同时间–空间尺度上地球内部水的分布及其物理化学效应，对于认识地球内部的岩石学和动力学过程具有十分重要的意义。

　　地球内部水的研究越来越呈现出地球化学、地质学、地球物理多学科交叉的趋势。研究水在地球内部不同深度条件下的赋存状态和种型，认识不同形式的水在地球内部过程中的物理化学作用，是揭示地球内部水的分布、迁移和再分配过程的有效途径。综合应用地球化学分析、地球物理观测、高温高压实验、第一性原理计算等多种研究手段，对不同学科的研究结果进行对比、鉴别和整合，才能建立地球内部水分布及其效应的自洽模型，进而确定板块俯冲携带的水对地球内部物理化学状态和过程的影响。

一、科学目标

　　以认识地球内部水的分布和效应为目标，建立地壳和地幔矿物岩石水的含量、种型和氢氧同位素组成的基本图像；确定不同温度、压力和化学组成条件下水在共存矿物之间和矿物与熔体之间的水分配行为；确定水对岩石和矿物相变、物性和变形的影响。在此基础之上查明水在地球内部分布和迁移的基本规律，深化对地球内部水的物理化学效应的认识，为研究深俯冲地壳岩石脱水、矿物相变、岩石变形、深源地震、板片熔融、地幔交代、地幔熔融、分离结晶、火山喷发等一系列地质过程提供制约。

二、研究内容

　　1. 水在矿物、流体和熔体之间的分配及其电导率效应

　　确定高温高压条件下重要地壳造岩矿物之间与矿物和熔体之间的水分配系数，确定不同水含量矿物岩石在高温高压条件下的电导率及不同成分流体的电导率，探索大陆岩石圈深度水的迁移和演化及其对地球电性结构的影响。　　

　　2. 水对壳幔矿物岩石物理性质的影响

　　确定水对壳幔矿物流变强度、变形组构和岩石破裂的影响及其与深源地震之间的联系，确定高温高压条件下水对地幔矿物弹性模量、地震波速和地震波各向异性的影响，为解释地幔速度结构提供依据。

　　3. 大陆岩石圈水的分布及其效应

　　确定大陆岩石圈中不同成分和类型高温高压矿物岩石的水含量和氢氧同位素组成，识别矿物岩石中水的存在形式及其对大陆稳定性的影响，探索俯冲带不同深度条件下流体释放的机制、时间、规模及其地球化学效应。

三、资助期限

　　资助期限5年（2016年1月至2020年12月）。

四、资助经费

　　资助经费2 000万元。

五、申请注意事项

　　（1）申请人应当认真阅读本项目指南，按照重大项目申请书撰写提纲撰写申请书，不符合项目指南的申请项目不予受理。

　　（2）重大项目的项目申请人须先在系统中填写“项目申请书”，并给该重大项目课题申请人赋予课题申请权限，未经赋权的课题申请人将无法提交申请。

　　（3）申请书的资助类别选择“重大项目”，亚类说明选择“项目申请书”或“课题申请书”，附注说明选择“地球内部水的分布和效应”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（4）如果申请人已经承担与所申请重大项目相关的重大研究计划项目和国家其他科技计划项目，应当在报告正文的“研究基础”部分说明本申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　（5）“项目申请书”中的“主要参与者”只填写各课题“申请人”相关信息；“签字和盖章页”（可根据需求增加）中“依托单位公章”须加盖“项目申请人”所属依托单位公章，“合作研究单位公章”须加盖“课题申请人”所属依托单位公章。

　　（6）“课题申请书”中的“主要参与者”包括课题所有主要成员相关信息。“签字和盖章页”中“依托单位公章”：须加盖“课题申请人”所属依托单位公章；“签字和盖章页”中“合作研究单位公章”：已经在自然科学基金委注册的合作研究单位，须加盖单位注册公章，没有注册的合作研究单位，须加盖该法人单位公章。

　　（7）“项目申请书”和“课题申请书”应当通过各自的依托单位提交。

　　（8）本项目由地球科学部负责受理。