核幔边界条件下MgSiO_3熔体的密度

正地球深部物质的密度差异影响着地球结构的分层特征以及物质的迁移方式,是理解深部地球动力学行为的关键因素。对于地幔来说,硅酸盐熔体和矿物之间的密度差异决定了熔体的居留位置。但是下地幔压力条件下熔体密度的测定一直是个技术难题。     

地幔熔体连通性的实验研究进展

地质熔体/流体是地球深部物质交换和能量传递的重要载体，其连通性主要用二面角来表征，实验研究地幔熔体的连通性对深刻理解地球深部熔体/流体的聚集、迁移、岩浆演化、早期核幔分异、解释地球物理观测到的低速高导异常等科学问题具有重要意义。本文对地幔熔体连通性的理论基础、静态和动态条件下各种影响因素(温度、压强、成分、挥发分等)对部分熔融体系中硅酸质和碳酸质熔体以及金属熔体连通性影响的实验研究进展以及在地球科学研究中的一些应用进行了简单介绍和回顾，旨在让国内更多学者对这一研究领域有更深入全面的了解。     

上地幔熔体—岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学,幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体－岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体－岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学,地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。     

深部熔融与深部熔体的演化

<正>地幔熔融主要发生在上地幔的浅部,生成以玄武岩为主的幔源岩浆。然而,实验岩石学和金刚石中的矿物包裹体证据都说明,由于再循环地壳物质具有较低的固相线温度,低程度熔融可以在地幔更深处发生(上地幔下部,地幔过渡带或者下地幔),生成少量碳酸盐熔体。然而,目前人们对这种深部熔体上升过程中如何演化还知之甚少。这里我们利用山东的一组新生代霞石岩质火山的时空分布和地球化学特征上的     

Crust1.0地壳模型及其应用:以长江中下游成矿带为例

地壳是地球系统的重要组成部分,了解各圈层的结构及相互作用是研究地球物质深部交互过程的核心问题,如何探测地壳内部的物质组成和形态结构一直是地球系统科学的研究热点。随着海量地球探测数据的积累和挖掘,地球科学学家提出了不同细节层次的地壳模型,当前最为详细,分辨率最高的全球地壳模型是Crust1.0地壳模型。本文首先详细介绍了Crust1.0地壳模型沉积层厚度和壳幔密度差的数据来源和分布特征。然后,基于Crust1.0地壳模型信息,对长江中下游成矿带及邻区的卫星重力数据进行沉积层校正后,采用变密度界面计算方法,获得的长江中下游地区的Moho界面深度分布。长江中下游成矿带的Moho面形态呈现为"V"字型幔隆带,通过分析矿床、岩体及深大断裂的分布规律与幔隆带形成的关系,进一步证实了长江中下游成矿带深部的地幔隆起是形成巨型矿床的根本原因。研究结果表明,Crust1.0在研究区域地壳结构、成矿动力学深部背景等基础地学和地球系统科学研究中具有广泛的应用前景。     

碳酸盐化泥质岩在6.0 GPa下的部分熔融行为研究

深俯冲碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为研究是探索地球深部碳循环必不可少的方向之一,对地球深部物质循环、岩浆形成以及地幔化学成分不均一等过程起着不容忽视的作用。本文利用多顶砧大压机探索了6.0 GPa、800~1 600℃下碳酸盐化泥质岩的部分熔融行为,实验产物主要包括石榴子石、单斜辉石、柯石英、蓝晶石、碳酸盐矿物、多硅白云母以及熔体。碳酸盐矿物为方解石和菱镁矿,存在于6.0 GPa固相线以下的实验产物中。相对于同等压力下其它碳酸盐化体系,本文实验体系具有最低的固相线。部分熔融产生的熔体为硅酸盐熔体,且随着温度的升高,熔体比例逐渐增加,熔体成分也发生了明显的变化。     

地球下地幔矿物结构和热力学参数的研究进展与展望

下地幔从660 km到2 891 km深度,占据整个地球质量的49.2%并处于极端高温高压的状态。在下地幔相应的温度压力条件下研究主要构成矿物的物理性质,尤其是结构、密度和波速,是理解下地幔结构、物质组成以及动力学过程的关键。通过回顾过去30年高温高压矿物学实验对下地幔矿物,包括布里基曼石、铁方镁石、Ca-钙钛矿以及硅酸盐—后钙钛矿结构和热力学状态方程的重要研究进展,探讨温压条件变化、成分变化以及Fe自旋变化对这些下地幔矿物(相)密度和体波波速的影响,指出现有研究结果的不足和需要解决的问题,并对未来的研究方向提出展望。     

地幔过渡带和下地幔组成与深部热源研究进展

受时空不可及性的制约,地质学家在探究地球深部物质组成方面仍显得很被动,尤其是在探究地幔物质组成方面显得更加艰难.目前,科学家们探测地幔物质主要依靠地球物理学和实验矿物学、岩石学方法相结合的手段来进行.结果表明,地幔过渡带主要的矿物组成有瓦士利石、林伍德石、超硅石榴子石以及少量的CaSiO3.下地幔主要矿物组成有钙钛矿(Pv)、后钙钛矿(PPv)和镁方铁矿(Mw).在讨论过渡带和下地幔物质组成的基础上,归纳总结了地球内部热源的三种来源,分别是放射性元素的衰变热和初始熔融硅酸盐地球长期冷却放出的热、核幔边界在地磁场和高电导率物质的作用下产生的热以及来自地核的热.这些结论对研究地球深部动力学和热力学过程有重要意义.     

长石在高温高压条件下的物理化学行为

长石是地学上非常重要的矿物之一。它有可能随着板块俯冲而进入地球深部,因此它在高温高压条件下的相行为以及物理化学性质对地球深部地球动力学研究非常有意义。本文总结了长石端员组份(钾、钠、钙长石)以及其固溶体系列已知的高温、高压实验数据,并绘制成相图。已有的研究成果显示:这三种端员组份在高压下的相行为有较大差异,并产生了许多只在高温高压条件下稳定的相如K-Holl-I、K-Holl-II、CF、CAS及CaPv等。由这些高压相构成的具有长石成分的不同相组合的密度在约5~23GPa的压力范围内超过地幔岩的密度,因此这些相组合可以主动俯冲到上地幔的深处。另一方面,已有研究表明,这些高压相对碱金属及碱土金属在地幔中的赋存状态有着非常重要的影响。     

地幔柱假说及地质意义

文章介绍了地幔柱理论研究的一系列进展,诸如地幔柱特征、动力学模式及其地质意义.在重力分异过程中,随着地球质量不断向地心集中,地球自转动能也不断向地核集中,从而产生圈层分化和差异旋转.地核相对地壳、地幔高速旋转,具有巨大动能,旋转阻力不断将其转化为热能,在核幔边界聚积起来,为液核对流和热幔柱提供足够的能量.核幔边界是产生热幔柱的位置.阐明了地幔柱构造与板块构造的关系.地幔柱理论涉及地幔深部物质垂直运动的机制,对了解地球深部动力学机制有重大意义.     

地幔柱假说及地质意义

文章介绍了地幔柱理论研究的一系列进展，诸如地幔柱特征、动力学模式及其地质意义。在重力分异过程中，随着地球质量不断向地心集中，地球自转动能也不断向地核集中，从而产生圈层分化和差异旋转。地核相对地壳、地幔高速旋转，具有巨大动能，旋转阻力不断将其转化为热能，在核幔边界聚积起来，为液核对流和热幔柱提供足够的能量。核幔边界是产生热幔柱的位置。阐明了地幔柱构造与板块构造的关系。地幔柱理论涉及地幔深部物质垂直运动的机制，对了解地球深部动力学机制有重大意义。     

部分熔融岩石流变学

本文系统地总结了静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布特征,着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响.众所周知,部分熔融不仅是造成地球的成分演化、形成层圈构造的重要过程,而且对深部地壳和上地幔的物理性质(如,电导率、滞弹性、剪切波速度和渗透性等)皆具有重要的影响.尤其是,部分熔融岩石流变性的研究对于深...     

蛇绿岩记录的大洋地幔内熔体迁移过程

大洋岩石圈形成演化的关键过程是熔体如何从软流圈地幔中抽取、迁移汇集并最终形成洋壳.蛇绿岩可能为揭示上述过程提供关键对象.前人研究发现,熔体在地幔中主要通过网脉状纯橄岩通道发生迁移汇聚,这种地幔通道与壳幔过渡带和洋壳内的岩浆体系共同构成大洋扩张中心的巨型熔体抽取系统.地幔深部来源的熔体在通过纯橄岩通道时,会发生复杂的熔岩相互作用,使得熔体和地幔的组成均发生变化,形成大洋岩石圈壳-幔组成解耦现象.在不同的大洋扩张中心,地幔内熔体迁移方式和过程是多样的,导致大洋岩石圈的结构和组成复杂多变.我国西藏雅江带蛇绿岩形成于多种构造体制(洋中脊、俯冲带等),其地幔内发育较为新鲜的纯橄岩通道样品,如纯橄岩、铬铁矿岩、辉石岩等.这些样品能够为深入研究地幔纯橄岩通道的成因、熔体在通道内的反应迁移过程,以及不同构造体制下大洋岩石圈壳-幔组成解耦与否的原因,提供新的窗口,同时有助于进一步认知大洋扩张中心巨型岩浆-动力系统、壳幔圈层分异和地球物质循环过程.     

水对上地幔电性结构的影响

上地幔可以存储大量的水,水能够极大地增强地幔矿物的电导率。在实验室高温高压条件下获得了含水和不含水矿物电导率不同的结论,有必要广泛开展含水矿物电导率实验研究。基于最新实验结果,充分考虑上地幔热力学条件,矿物体积随深度变化和矿物间水分配情况,对2个研究小组上地幔4种主要矿物实验室电导率结果采用平均方法建立随水含量变化的上地幔电导率-深度曲线,并与实测地球物理模型进行了对比。研究表明,水能够极大地影响上地幔的电性结构,推测上地幔平均水质量分数为0.01%,位于地球化学方法推断的上地幔水质量分数范围(50×10-6~200×10-6)。海洋上地幔软流圈高电导率异常很可能是碳酸盐熔体、硅酸盐熔体及水共同作用的结果。     

地球大陆岩石圈形成的新地球化学模型

按照所提出的模型，地球的大陆岩石圈基本上是在被原始行星物质填满的古岩浆海洋的分异结晶过程中形成的。在岩浆海洋固结的同时，分离出金属铁，Ｍｇ－辉石和橄榄石，最终导致形成了橄榄岩上地幔及叠覆其上的原地壳，后者的成分相当于辉岩和玻古安山岩。构成原地壳的富Ｍｇ岩石以及原地壳部分熔融后留下的残留岩物质，后来可能在深部生成的碳酸熔体的作用下变成了二辉岩，二辉橄榄岩和异剥橄榄岩。地球化学检验证明，该模型具有与地     

包裹体地球化学在幔源无机成因天然气研究中的应用

<正>深部下地壳及地幔中的流体是无机成因天然气的巨大气源库体。地下深部的物质运动人们又不可能直接接触,但出露在地表的地幔岩是研究地幔演化的窗口。玄武岩中的包体更是典型的地幔岩石,包体中携带有大量的地幔物质信息,而其中的流体包裹体则是地幔演化中原始流体的代表,其中的气体同位素能有效地指示气体的源区及其地球化学特征,反映上地幔组成和演化,对深部无机成因气的气源示踪、形成条件和环境以及地幔脱气研究有着重要的意义。本文通过地幔岩包体中的流体包裹体分析了幔源流体及其气     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源;金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征;金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。     

金刚石矿物学、包裹体及碳稳定同位素研究综述

金刚石是地球上最坚硬、对形成环境要求最苛刻的矿物之一。金刚石的矿物学特征、包裹体特征及碳稳定同位素组成记录了金刚石生长、熔蚀、搬运等地质过程中的温度、压力及物质成分等信息,是探索金刚石物质来源、形成过程和地球深部物理化学环境的重要研究对象。总结了国内外金刚石矿物学特征、包裹体特征和碳稳定同位素组成的相关研究成果,发现金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源; 金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征; 金刚石包裹体类型及组合、包裹体年代学及金刚石碳稳定同位素研究,可分析金刚石物质来源和地球深部物理化学环境,确定金刚石形成时代,为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。