岩石圈地幔是地球重要的水储库,地幔矿物如橄榄石、辉石和石榴子石这类名义上无水矿物（NAMs）的晶格缺陷中以结构水的形式保存着大量的水。这类水的存在在地幔动力学过程中起着举足轻重的作用,是全球水循环的重要端元。岩石圈地幔中水的分布常常受到地质过程影响,部分熔融一般会减少矿物中的水含量,而交代作用也可以改变地幔水含量。水含量的改变导致地幔物理化学性质的变化,从而影响地幔的演化。Spitsbergen位于挪威北部,是Svalbard群岛中最大的岛屿。其岩石圈地幔中普遍存在地幔交代作用,为理解地质过程对水的影响以及地幔演化提供了一个绝佳平台。本次研究的样品为Spitsbergen西北部三座第四纪火山出产的13个地幔橄榄岩包体,除一件样品为异剥橄榄岩,其余都为尖晶石二辉橄榄岩或方辉橄榄岩。为了示踪地质过程对地幔矿物水含量的影响,我们通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）对包体中橄榄石、斜方辉石、单斜辉石进行水含量的定量分析,并利用激光剥蚀等离子质谱仪（LA-ICP-MS）测试了部分样品单斜辉石的微量元素成分。红外光谱结果显示,由于岩浆去气作用,样品颗粒的边部发生扩散,丢失了一部分水,但颗粒核部仍保持均匀。橄榄石、斜方辉石和单斜辉石矿物颗粒核部均匀的水含量依次为1.1-10 ppm、130-290 ppm和350-560 ppm。这三种矿物的水含量两两线性相关,相互平衡,代表了Spitsbergen岩石圈地幔的水含量值。矿物中主微量元素指示地质过程,通过比较其与水含量的关系,可以判断地质过程如何控制水在地幔中分布。Spitsbergen矿物的水含量与地幔部分熔融指标（橄榄石Fo、尖晶石Cr#等）没有明显的相关性,表明部分熔融显然不是水含量的主要控制因素。Spitsbergen地幔的交代作用与距离有关,距离交代熔体通道的远近决定了地幔岩石中的水含量。在远离交代熔体通道的样品中,水含量与强不相容元素（La、Th、U等）成正比关系,交代作用主导了水的分布;靠近交代熔体通道的地幔样品与熔体达到了化学平衡,而Nb和水都受角闪石的分离结晶控制,因此单斜辉石中的Nb与NAMs的水含量有相关性。综上所述,这些样品记录了Spitsbergen岩石圈地幔在同一次交代过程中经历了不同的水化作用。交代熔体的化学性质可以利用H₂O/Ce比值进行反演。靠近交代通道的单斜辉石,其平衡熔体的H₂O/Ce比值为93-218,处于洋岛玄武岩H₂O/Ce比值的范围中。这一结果与Sr-Nd同位素结果一致,表明Spitsbergen地幔的交代熔体可能与洋岛玄武岩性质类似。Spitsbergen岩石圈地幔曾发生减薄作用,利用橄榄石水含量计算的地幔粘度为5.1×10²²～5.2×10²⁵ Pa·s,远大于软流圈粘度。这意味着Spitsbergen岩石圈地幔的强度未受到水的弱化,水不是其减薄作用的主导因素,而温度是更重要的因素。