挥发分再循环进入地幔的历史:来自氙同位素的制约

正地幔对流过程中,下降流(downwellings)携带一些由俯冲板块带来的物质进入到地球深部,其中的一部分挥发分可能通过上升流(upwellings)引发的岩浆活动重新回到地球表层,但还有一部分会被保留下来并最终进入到对流地幔。很多研究都认为,早期地球下降流的运动方式可能和现代俯冲体制下不一样。但是迄今为止,早期地球下降流的性质和大量挥发分再循环进入地幔的起始时间都不清楚。     

金刚石中钙钛矿结构的CaSiO_3指示洋壳再循环至下地幔

正关于地幔深部矿物组成的认识通常基于实验模拟结果和地震学数据。虽然有些在下地幔深度形成的矿物已经在"超深"(super-deep)金刚石中发现,但是具有钙钛矿结构的钙硅酸盐同质多相矿物(perovskite-structured CaSiO_3,即CaPv)在自然界中一直没有被发现,前人认为该超高压矿物在     

单斜辉石中氢的扩散:高温脱水实验研究

通过高温连续脱水实验,在９５０和８５０℃下,测定了女山的一个单斜辉石巨晶平行于［００１］~＊方向的氢扩散系数,分别为（６．５±土１．５）×１０~（－１２）和（１．８±０．７）×１０~（１２）ｍ~２／ｓ．碱性玄武岩中的幔源单斜辉石巨晶可能是研究上地幔中水的性质、演化和氢同位素特征的可靠样品。     

女山和盘石山橄榄岩包体中的水: 红外光谱研究

运用傅立叶变换红外光谱技术对来自安徽女山新生代碧玄岩中的6个和江苏盘石山新生代玄武岩中的3个名义上“干”橄榄岩包体中的矿物进行了观察。结果显示:单斜辉石和斜方辉石普遍含有微量的结构水,以OH^-的形式赋存;除1个女山包体外,其余的橄榄石均未探测到结构水;女山1个石榴石橄榄岩中的石榴石未能探测到结构水。单斜辉石中结构水含量>斜方辉石>>橄榄石(石榴石)。结合文献中的资料来看,岩石圈地幔中水的分布可能既具有大尺度不均一性,又具有小尺度不均一性,可能并不具有明显的垂向分带。     

大别山榴辉岩中石榴石的结构水:红外光谱分析

对大别山(包括南大别和北大别)几个典型产地榴辉岩中的石榴石进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有石榴石颗粒都含有一定量的结构水,以OH-的形式存在,结构水含量w(H2O)最高可达1859×10-6。水含量在同一榴辉岩样品不同石榴石颗粒间表现出较大的差异,反映了原岩中水含量的不均一分布。与以前报道的南大别碧溪岭榴辉岩中石榴石情况相似,水含量的不均一性表明:①榴辉岩原岩经历的水-岩交换作用的方式是“隧道式”而非“弥散式”;②超高压变质过程中流体的活动性十分有限;③整个超高压板块俯冲-折返的过程十分快速。南大别石榴石水含量总体上高于北大别,这种差异可能与北大别所经历的高温麻粒岩相变质作用有关。     

机器学习在地幔地球化学研究中的应用

高温高压条件下的热力学平衡是开展地幔地球化学研究的重要基础。目前，对地幔条件下矿物和熔体的热力学平衡的认识还存在一些不足，即地幔地球化学的实验和天然样品数据(压强、温度和成分等)构成的高维度矩阵中离散点之间的关系还未被充分厘清。机器学习是挖掘数据的有效工具，通过回归、分类等算法，可以为地幔条件下的热力学平衡提供新认识。已开展的实例研究包括温压计、熔体中元素的溶解度、矿物的三价铁含量、判断地幔捕掳体是否发生交代作用、判断样品是否发生氢扩散作用，等等。本研究方向的发展还需要机器学习方法的普及、基础数据库正确率和数据质量的提高以及算法的改进。     

前言

作为地球内部占体积和质量比例最大的层圈,地幔的物理和化学性质一直是地球科学最重要、最基础的研究内容之一,也是认识地球(乃至于类地行星)起源和演化的关键。