本文档属于类型b（综述类论文），以下为针对中国读者的学术报告内容：

作者与发表信息
本文由日本东北大学（Tohoku University）地球科学研究生院的Eiji Ohtani教授撰写，发表于《National Science Review》2020年第7卷第1期（224-232页），2019年6月11日在线优先出版。论文标题为《The Role of Water in Earth’s Mantle》（水在地球地幔中的作用）。

主题与背景
本文系统综述了水在地球地幔中的分布、运输机制及其对地球动力学的影响。地幔中的水以多种形式存在，包括羟基（OH⁻）赋存于含水矿物或名义无水矿物（nominally anhydrous minerals, NAMs）、岩浆中的质子（H⁺）和OH⁻，以及地核中的金属氢等。水通过降低岩石内摩擦、诱发脱水脆性（dehydration embrittlement）、降低硅酸盐熔融温度等过程，显著影响地震活动、板块俯冲和地幔对流。

主要观点与论据

1. 地幔过渡带（mantle transition zone）是局部含水的重要储层
- 证据：
- 钻石包裹体中发现含水矿物（如phase egg、δ-AlO₂H和含水林伍德石（hydrous ringwoodite）），证实过渡带局部含水。
- 电导率和地震层析成像显示，太平洋地区过渡带含水量为0.1–0.3 wt%，而日本下方可达0.2–2 wt%。
- 机制：俯冲板块携带大陆和海洋沉积物（含含水矿物如phengite）进入过渡带，其密度因二氧化硅转化为斯石英（stishovite）而增加，形成滞留的“巨型岩块”（megalith）。

2. 上地幔底部低速异常与致密含水岩浆有关
- 证据：
- 地震学观测到日本、欧洲和北美410 km深度存在低速区，可能与含5–30 wt%水的致密超基性岩浆有关。
- 实验表明，高压下H₂O的压缩性高于CO₂（图2a），含水岩浆在过渡带底部密度可能超过周围地幔（图2b）。
- 意义：这类岩浆可能由上升地幔柱在过渡带底部脱水熔融产生，解释了低速异常和地幔物质循环。

3. 下地幔顶部的低剪切波速（low Vs）和高衰减（low Q）区域源于脱水作用
- 机制：
- 林伍德石（ringwoodite）与下地幔矿物（布里奇曼石bridgmanite和铁方镁石ferropericlase）的溶解度差异导致俯冲板块脱水，释放流体或湿岩浆。
- 尽管含水岩浆可能因密度差上升，但持续俯冲造成的脱水仍可形成低Q/Vs区。

4. δ-H固溶体（δ-H solid solution, AlO₂H–MgSiO₄H₂）是水进入下地幔的主要载体
- 实验支持：
- δ-AlO₂H因氢键对称化（hydrogen-bond symmetrization）在高压下稳定，可携带水至核幔边界（CMB）。
- 该固溶体与布里奇曼石的Al₂O₃分配系数高达14–26，导致下地幔铝含量显著降低，影响相变压力（如石榴石-布里奇曼石转变）。

5. 核幔边界（CMB）的Fe–H₂O反应形成超低速带（ULVZ）候选矿物
- 发现：
- 含水板块在CMB脱水后，流体与地核铁反应生成黄铁矿型FeO₂Hₓ（pyrite-type FeO₂Hₓ），其声速（Vφ）比PREM模型低10%，可能是ULVZ的成因。
- 新发现的六方相（Fe,Al）O₂Hₓ可能在CMB区域作为潜在储水相。

科学意义与价值
1. 理论价值：
- 揭示了水在地幔中的分布与循环机制，完善了地球深部水循环模型。
- 提出氢键对称化是高压含水矿物稳定的关键，为超高压实验提供新方向。
2. 应用价值：
- 解释了地震异常（如低速带、ULVZ）的成因，助力地球内部结构成像。
- 为板块俯冲动力学、地幔对流和火山活动提供新的约束条件。

亮点
- 创新发现：首次系统论证δ-H固溶体作为下地幔水载体的可行性，并揭示CMB处FeO₂Hₓ的成因。
- 方法整合：结合钻石包裹体分析、高压实验、地震学和电导率数据，构建多学科证据链。

其他有价值内容
- 作者指出，FeO₂Hₓ的热不稳定性可能导致其分解并释放H₂和O₂，引发全球性氧化事件（如大氧化事件，Great Oxidation Event），这一假说为地球化学演化提供了新视角。

（报告总字数：约1500字）