内蒙古温都尔庙地区蛇纹石化橄榄岩地球化学特征及其地质意义

为探讨内蒙古温都尔庙地区蛇纹石化橄榄岩的成因意义,采用X荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法对具代表性蛇纹石化橄榄岩进行了全岩的主量、微量和稀土元素分析。结果显示,MgO含量高于原始地幔,易熔组分CaO、Al_2O_3、TiO_2等亏损且与MgO呈负相关关系,表明研究区地幔橄榄岩是一套亏损的原始地幔熔融残留体;稀土元素和微量元素配分型式表现出,LREE轻微富集,部分LILE(如Rb)明显亏损,另有一些HFSE(U、Pb、Hf等)强烈富集,暗示可能既与地幔源区相关也与俯冲消减带流体交代或蛇纹石化作用有关。本区地幔橄榄岩源于尖晶石相地幔源区,根据Melcher建立的部分熔融模型,判断出岩石部分熔融程度为5%~20%,接近深海地幔橄榄岩(10%~22%)。上述这些特征暗示地幔橄榄岩可能经历了洋中脊型(MOR)和俯冲带型(SSZ)两个阶段的构造演化。     

蛇纹石化橄榄岩的有机化合物与生物成因性探索

超基性岩蛇纹石化为化能自养微生物群落提供了所需要的能量和初始物质,是生命起源最重要的变质水化反应。研究显示,蛇纹石化橄榄岩中有两种来源的有机化合物,一是蛇纹石化期间,在还原和高浓度H_2条件下,通过费-托合成反应产生的非生物成因有机化合物;另一是海洋有机质热降解和/或包含微生物活动残留的有机化合物。但要确定后者与生命演化的相关性和同生性,尚缺乏必要和充分的证据。     

橄榄岩蛇纹石化过程中氢气和烷烃的形成

蛇纹石化过程中形成氢气、烷烃和有机酸,为海底热液区生命活动提供物质和能量来源,可能对地球和其他行星早期生命起源和演化有重要影响。目前关于蛇纹石化过程中氢气和烷烃形成的研究大多以橄榄石为初始物,且温度和压力较低(≤300℃,500bar)。本研究通过一系列的水热实验,研究300~500℃、1~3kbar时橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、橄榄岩、玄武岩以及玄武岩与橄榄岩混合物发生蛇纹石化反应后氢气和烷烃的生成。300℃、3kbar时,橄榄石蛇纹石化后产生的氢气远大于辉石蚀变后产生氢气的量。随着温度的增加,400~500℃、3kbar时,橄榄石蚀变程度极低,产生氢气的量低于斜方辉石。单斜辉石实验后没有发生蚀变,不产生氢气和烷烃。400~500℃、3kbar时,橄榄岩蛇纹石化后产生的氢气和烷烃远高于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。玄武岩蛇纹石化后生成氢气和甲烷的量低于橄榄岩,但与玄武岩和橄榄岩混合物相当。这是因为玄武岩的单斜辉石蚀变后形成富铁的透辉石(~8.1%FeO),透辉石的Fe以Fe2+为主,这降低了Fe3+和氢气的量。以上表明,橄榄岩的蛇纹石化不同于橄榄石和斜方辉石。不仅是海底热液蚀变产生氢气和甲烷,洋壳俯冲过程中地幔楔橄榄岩蛇纹石化也会生成氢气和甲烷,但由于洋壳玄武岩的加入,氢气和甲烷的量会远小于橄榄岩蚀变时的量。     

一种特殊的玉器材料蛇纹石化纯橄榄岩

对一种特殊的玉器材料采用珠宝玉石常规鉴定、岩石薄片偏光显微镜鉴定、红外光谱分析和X射线粉晶衍射分析的研究,其玉石材料为蛇纹石化纯橄榄岩。提出了使用放大镜检查与红外光谱分析相结合的综合鉴定方法。     

冀北赤城蛇纹石化橄榄岩是否为太古宙蛇绿岩残片？

华北克拉通中部带是一条形成于古元古代之前的构造碰撞拼合带。在中部带的北段赤城地区,出露一套特殊的角闪斜长片麻岩、退变榴辉岩以及蛇纹石化橄榄岩组合,其成因众说纷纭。这套岩石组合归属于红旗营子群,是前寒武纪结晶基底,其中蛇纹石化橄榄岩和退变榴辉岩以构造团块的形式包裹在片麻岩之中。赤城蛇纹石化橄榄岩由纯橄岩、方辉橄榄岩和超镁铁质堆晶岩组成。其中纯橄岩和方辉橄榄岩的全岩主量元素都具有高Mg低Si的特征,大部分方辉橄榄岩中的橄榄石具有很高的Fo值（91.0~92.2）,尖晶石具有高的Cr^#值（53.9~85.9）。这些特征表明方辉橄榄岩和纯橄岩都经历了高程度部分熔融,它们很可能代表残余的大洋岩石圈地幔,并且可与典型的蛇绿岩套橄榄岩剖面相对比。超镁铁质堆晶岩表现出饱满的岩石特征,代表残余地幔之上的岩浆早期堆晶。橄榄岩Re亏损模式年龄表示,赤城橄榄岩的部分熔融作用发生在~2.5Ga之前。赤城红旗营子群角闪斜长片麻岩和退变榴辉岩的锆石U-Pb年代学揭示其原岩形成于~2.5Ga,经历了~1.85Ga的峰期变质作用和300Ma的退变质作用叠加。角闪斜长片麻岩和退变榴辉岩的原岩分别为大陆火山岩和大洋拉斑质岩石。因此,红旗营子群的橄榄岩、退变榴辉岩和角闪斜长片麻岩这一套岩石组合属于典型的蛇绿岩剖面,它很可能代表了华北克拉通东部和西部陆块之间曾经存在的大洋岩石圈。赤城蛇纹石化橄榄岩属于新太古-古元古代蛇绿岩残片,它可能记录了古大洋的消亡和中部造山带的形成,指示早期板块构造在新太古代已经启动。

     

内蒙古温都尔庙蛇纹石化橄榄岩气体组成及成因探讨

橄榄岩的蛇纹石化过程可驱动热液系统并产生CH_4和氢气,并为生物体提供能量和电子来源的分子氢。对蛇纹石化气体的研究,可为非生物成因CH_4的形成提供证据,也具备有利的有机化合物合成条件,进而探索地球生命起源。本文采用分步加热质谱法测定了内蒙古温都尔庙地区蛇纹石化橄榄岩(大理岩)气体化学组成和碳同位素组成,结果表明,CO_2占有极高的比例,N_2和H_2的含量较高,CH_4和C_2H_6在400~600℃温度段释出含量较高。CO_2的δ~(13)C为-18.6‰~2.6‰,CH_4的δ~(13)C_1为-8.1‰~-51.8‰,CH_4、C_2H_6、C_3H_8和C_4H_(10)的碳同位组成随着碳数增加具有正序分布,完全反序和局部反序的分布特征,显示气体来源具有多样性,具有非生物成因气和生物成因气(热成因或细菌)的来源。     

缅甸含硬玉的蛇纹石化橄榄岩及其围岩的岩石学研究

以缅甸帕敢地区含硬玉岩的蛇纹石化橄榄岩及其围岩－未细分的变质岩为研究对象，较详细地研究了各类岩石的岩相学，岩石化学及主要矿物的组成，认为该区超基性岩为含铬铁矿的蛇纹石化纯橄岩，它的围岩由含多硅白母蓝闪石片岩，石榴斜长角闪岩，大理岩及透辉石大理岩，石英岩等构成。通过其中典型的变质反应分析与计算，认为围岩的变质程度分别为蓝闪石片岩相和的高角闪岩相，其中蓝闪石片岩相的压力大于0．8－1．0GPa，斜长角闪岩相的温度为582度，通过对比分析世界上不同产地硬玉岩的特征，认为硬玉岩，尤其是优质者，产出环境如下：（1）容矿岩体属超基性岩，以含铬铁矿的纯橄岩为最佳；（2）围岩中存在低温高压变质岩，即蓝闪石片岩－榴辉岩类；（3）位于与俯冲带有关大地构造单元内。     

蛇纹石化气体的地球化学特征

<正>研究的样品橄榄岩发生了非常强烈的蛇纹石化作用,主要蚀变产物为蛇纹石,在后期也发生了碳酸盐化形成碳酸盐矿物。蛇纹石化橄榄岩的主要矿物组合为利蛇纹石和磁铁矿。采用岩石样品分段加热脱气装置,将粉末样品装入石英玻璃管,先加热150℃脱去风化和表面残余有机质的影响,再从200℃~400℃~600℃~800℃~1000℃分段加热,每个温度点恒温40min,分步冷阱脱水和气体高温裂解,并     

蛇纹石化方辉橄榄岩弹性波速实验研究及其在地幔楔中的应用

地幔楔是俯冲带系统的重要组成单元, 在地球内部物质循环、壳幔相互作用过程中起着承上启下的关键作用。俯冲板片脱水可以引起上覆地幔楔中橄榄岩类的蛇纹石化, 而蛇纹石的波速显著低于地幔橄榄岩, 所以不同蛇纹石化程度的地幔楔表现出不同的低速特征。本研究首先利用天然叶蛇纹石热压合成纯的蛇纹岩样品, 利用橄榄石和斜方辉石热压合成方辉橄榄岩样品, 然后在高压下分别测量合成的方辉橄榄岩和蛇纹岩样品的纵波速度(V_P)和横波速度(V_S), 结合Voigt-Reuss-Hill岩石物理模型计算得到不同蛇纹石含量的方辉橄榄岩的波速, 最后结合地震波资料, 估算出不同俯冲带地幔楔的蛇纹石化程度。研究表明, 在地幔楔蛇纹石化程度和含水量的估算中, 必须考虑斜方辉石蛇纹石化的影响。相比前人研究, 方辉橄榄岩的蛇纹石化可能更接近于实际情况。

     

云南双沟变质橄榄岩中蛇纹石的稀土元素空间分布

本文探讨变质橄榄岩的ＬＲＥＥ富集型及Ｕ型分布的ＲＥＥ球粒陨石模型,是橄榄石固有的还是后期蚀变形成的。并寻求复原蚀变前橄榄石的ＲＥＥ丰度及型式。我们用蛇纹石颗粒代表蚀变后的橄榄石,用分选法和化学分层剥离法对样品进行予处理。用中子活化分析（ＮＡＡ）手段进行了测试。结果表明：分选法确定了ＬＲＥＥ的主要赋存载体是蛇纹石。分层剥离最后内核的ＲＥＥ丰度及模型,可近似地作为原来（未蚀变前）橄榄石的ＲＥＥ丰度及模型。     

蛇纹石化的初期状态

从一些实验的结果得知:在OS系例中,纤蛇纹石(Chrysotite)的生长机理如图所示。首先,经过20—30分钟的水热反应,在橄榄石的衷而生长了数目厚的蛇纹石膜状晶体,与此同时,晶体还发生了弯曲,这川作用与溶液的pH值有关。在碱性介质中,从开始生长     

川西高原水环境的氧化还原特征初探

从川西高原饮用水赋存的环境-地质条件出发进行研究,较全面的探讨了该区气象、水文、土壤等环境要素对水中氧化还原电位的制约作用.通过对研究区内饮用水赋存环境的一系列环境地质调查与氧化还原电位的现场测试可以得出:(1)该研究区所处特殊的地理位置(青藏高原的东南部一横断山系北段,属川西高山高原区)导致该区具有冬长,无夏,春秋短,气温低,温差大等独有的气象条件;该区主要的构造侵蚀高山地貌类型导致地下水循环具有径流途径短,水力坡度大,水~土间交换作用十分强烈的特点,该区土壤的特点是淋滤作用较强且成弱酸性等,这三个环境要素的特点是直接导致该区饮用水中氧化还原电位值升高的主要原因;(2)由于不同类型水(河水、沟水、泉水、土井水)其与大气接触程度的差异导致其氧化还原值呈现由高到低的趋势,即河水>沟水>泉水>土井水.     

大洋橄榄岩的蛇纹石化过程:从海底水化到俯冲脱水SCIEI北大核心CSCD

蛇纹石化是海底最重要的水岩相互作用之一,指基性岩和超基性岩中的橄榄石和辉石等镁铁质矿物在相对低温条件下发生水热蚀变产生蛇纹石等矿物的热液变质作用。蛇纹石族矿物主要有三种,分别是利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石。低温状态蛇纹石族矿物主要以利蛇纹石和纤蛇纹石的形式存在,高温状态下主要以叶蛇纹石的形式存在。影响大洋蛇纹石化过程的因素不容忽视,温度、氧化还原程度、pH值、水岩比(W/R)等都在其中扮演着重要的角色。总的来说,地幔物质易出露在地壳减薄区域和断裂构造处,这有利于与流体充分接触反应,从而决定了大洋蛇纹石化作用发生的可能位置。对蛇纹石化程度的描述,当前人们大多通过岩石微观结构、地球化学指标来定性指示,磁学指标有望实现对蛇纹石化程度的定量解释。蛇纹石化作用对海底磁异常、地球生命演化进程、成矿作用等都有一定的贡献。此外,俯冲带脱水及弧岩浆的形成都与之有联系。总之,基性与超基性岩石蛇纹石化与俯冲带蛇纹岩脱水过程是地球水循环过程的重要机制,但未来揭示蛇纹岩的磁学性质和俯冲变质过程,仍需进一步探索。     

与蛇纹石化相关的碳酸盐化作用

二氧化碳是一种温室气体,是造成全球变暖的"元凶"之一,二氧化碳的存储方法是近年来研究的热点之一。基性或超基性岩的蛇纹石化作用会产生富Ca2+、Fe2+和Mg2+的流体,而这些离子与二氧化碳反应形成碳酸盐矿物,这是一种CO2储存的新途径。板块俯冲过程中,这些碳酸盐矿物可能被俯冲至地球深部,并形成碳酸盐岩浆。因此,研究蛇纹石化过程中的碳酸盐化作用有重要的科学意义。二氧化碳对蛇纹石化的影响分为三个方面:一是降低蛇纹石化速率,研究表明,300℃、500 bar、富二氧化碳(PCO220 bar)的体系中,橄榄石的蛇纹石化速率降低了50%[1];另一方面,体系中富集二氧化碳使得氢气和甲烷的生成速率大大降低[2],这是因为碳酸镁富集Fe2+,降低Fe3+和氢气的含量;此外,二氧化碳增加蛇纹石化流体的Si O2含量,从而降低流体的p H,促进橄榄岩的蚀变产物由蛇纹石-水镁石-透辉石平衡组合变为蛇纹石-滑石-碳酸镁[3]。碳酸盐矿物类型和温度相关。温度≤300℃时,蛇纹石化流体富Mg2+而贫Ca2+[4],Mg2+和CO2反应形成碳酸镁;温度≥400℃时,则形成碳酸钙[5]。可以用此来判断地质过程中蛇纹石化作用的温度。关于蛇纹石化过程中的碳酸盐化仍值得进一步关注。     

超基性岩的蛇纹石化和碳酸盐化耦合关系

大洋中脊超基性岩的蛇纹石化是普遍的地质过程,反应产生了蛇纹石、水镁石、磁铁矿等并释放氢,该过程可为洋中脊化能自养型微生物提供能量和生命物质,是生命起源主要的水岩变质反应。然而,在生命起源初期全球高浓度的CO_2使超基性岩(包括科马提岩)同时发生蛇纹石化和碳酸盐化,这种情况下初始生命物质的产生机制与在洋中脊热液环境中截然不同。本文结合近年来有关超基性岩蛇纹石化和碳酸盐化的研究成果,系统介绍了贫CO_2和富CO_2条件下,超基性岩的蚀变机制、化学反应、蛇纹石化和碳酸盐化的耦合关系,以及氢气释放的有效途径及其制约因素,以增进对初始生命物质来源和生命起源演化的理解。     

藏南白垩系泥、页岩微量、稀土元素特征及氧化-还原环境分析

为了解藏南定日-岗巴盆地和江孜盆地白垩纪沉积时底层水体的氧化一还原环境,采用ICP-MS方法进行微量元素及稀土元素测试分析.结果表明:研究区微量元素在时空上均发生了变化,这与各元素对沉积水体的氧化一还原敏感程度有关.元素Al标准化后变化趋势也不尽相同,其垂向上的变化反映了沉积物底层水体氧化-还原状况、生物产率等沉积环境,与海平面升降、陆源碎屑输入、成岩作用再活化及沉积后氧化作用等多因素有关.V/(V+Ni)、U/Th、V/Cr、Ni/Co、Re/Mo、Uau及δU比值表明早白垩世及晚白垩世中、晚期藏南地区盆地内底层水体环境总体上为中等分层的含氧环境,但定日一岗巴盆地内晚白垩世早期Cenomanian-Turonian界线附近微量元素发生突变,显示为强烈的还原环境.稀土元素球粒陨石标准化后均表现为轻稀土富集的右倾型,LREE/HREE介于7.42～14.80之间,LaN/YbN变化范围为7.93～18.54,δEu负异常,δCe异常不明显,表明为含氧环境.因此微量、稀土元素微观分析与野外宏观露头观察相结合,不但可以作为地层划分对比的直接依据,且能更准确、有效地判断地层沉积时底层水体的环境状况.     

南华盆地南沱冰期海水氧化还原特征

新元古代冰期冰盖可能覆盖整个地球表面,冰期海洋环境条件以及真核生物如何度过“雪球地球”的极端环境条件,是学术界普遍关心的科学问题。同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。贵州东部南沱组中发育的同冰期白云岩,为探讨这一时期海洋氧化还原环境提供了理想的材料。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对采集于贵州松桃一钻孔岩心南沱组中同冰期白云岩进行了稀土和微量元素分析,结果表明:研究区南沱组白云岩稀土元素含量在（10.33~67.91）×10-6之间;Ce/Ce*值范围为0.72~1.12,平均值为0.97;Fe含量（1 470~37 200）×10-6,平均值为9 902×10-6;Mn含量（4 040~17 500）×10-6,平均值为10 476×10-6。白云岩中高的铁、锰含量以及Ce无异常,反映南华盆地南沱冰期海洋基本处于富铁缺氧的状态。与贵州其他两个钻孔岩心中南沱组白云岩的沉积特征和Ce异常特征的对比分析表明,南华盆地南沱冰期近岸海水氧化程度较高,可能反映了冰川融水是同冰期氧气进入海洋的重要渠道,有氧的滨海区域可能为冰期真核生物提供了栖息场所。     

吉林蛇纹石玉特征初步研究

对产自吉林省白山市抚松县沿江乡的蛇纹石玉样品分别从地质背景、激光诱导离解光谱、X射线粉末衍射和红外吸收光谱等方面进行了研究,并与辽宁岫玉样品进行了对比。结果表明,吉林蛇纹石玉样品的主要颜色为深浅不一的绿色,主要含Si,Al,Cr,Fe,Mn,Mg,Ca,Sr和Na等元素,其中Ca与Mg的谱线较强,Al,Mn与Sr的质量分数少;X射线粉末衍射结果显示,样品的主要矿物组成为纤蛇纹石,红外光谱结果也显示了其具有纤蛇纹石峰值的特征。     

大洋橄榄岩的蛇纹岩石化研究进展评述

橄榄岩的蛇纹石化是大洋中不可忽略的重要地质过程,近年来引起广泛关注。大洋橄榄岩的蛇纹石化主要发生在洋中脊和汇聚板块边缘等环境中,大洋蛇纹岩典型的矿物组合包括:蛇纹石±磁铁矿±滑石±水镁石±角闪石。其中蛇纹石根据其矿物的晶体结构特征可分为利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石3种类型;偏光显微镜下可将蛇纹石结构划分为3类:假晶结构、非假晶结构和过渡结构。橄榄岩的蛇纹石化不仅会改变岩石的物理性质,如导致岩石密度的减小和地震波速的降低、影响橄榄岩的磁性等,而且也会对橄榄岩的流变性产生重要影响。大洋超基性岩系热液系统的发现,进一步激发了研究者们对大洋橄榄岩蛇纹石化研究的兴趣。与橄榄岩蛇纹石化相关的喷口流体含有较高的H2和CH4含量,此外,蛇纹石化是一个放热反应,可以驱动热液循环,导致Lost City等中低温型热液系统的出现。