上地幔Os同位素组成的演化

Re-Os同位素体系为研究地幔的成分-结构-演化提供了新的地球化学示踪和定年的工具.上地幔Os同位素组成演化的球粒陨石模型是Re-Os体系用于地幔物质定年的基础, 尤其在采用Re亏损模式年龄和Os同位素代理等时线年龄时.综合了铁陨石和各类球粒陨石、地幔橄榄岩包体和蛇绿岩豆荚状铬铁矿的Re-Os同位素体系研究的近期成果, 为认识对流上地幔Os同位素组成的演化提供了制约.对河北遵化蛇绿岩豆荚状铬铁矿岩的研究, 获得新太古代(2.5 Ga)时形成豆荚状铬铁矿的对流上地幔的187Os/188Os=0.110 2, 与球粒陨石型模式的一致.文献中常用的球粒陨石模式的参数如下: 地球形成时(4.558 Ga)初始值187Os/186Os为0.095 31, 现代值分别采用碳质球粒陨石的187Os/186Os比值为0.127 0和原始上地幔(PUM)的187Os/186Os比值为0.129 6, PUM与普通球粒陨石和顽火球粒陨石的187Os/186Os比值接近.      

中国大陆新生代上地幔铅同位素特征

收集了新生代(含少量晚中生代) 301件幔源玄武岩的Pb同位素数据, 编制了系统的Pb同位素变化趋势(等值线) 图件, 现仅提供“中国大陆新生代上地幔的206Pb/204Pb比值变化趋势图”.图件显示, Pb同位素在南北方向的差异比较显著, 南北的界线大体从合肥-郑州-银川-汗腾格里峰, 结合Nd同位素的资料, 以206Pb/204Pb比值为18~18.5作为分界, 以北小于18~18.5;以南大于该值.此外初步辨认出该时期存在3种类型的地幔: 造山带地幔、裂谷型地幔及“非典型地幔”.与依据不同时代、各种类型的样品铅同位素的比值, 统一编制的“中国大陆岩石圈206Pb/204Pb比值变化趋势图”进行比较, 显示出在东北的西北部的206Pb/204Pb比值、南北向东经104°附近的高206Pb/204Pb比值区是否存在、渤海周边Pb异常区的强度以及华南DUPAL异常区问题等方面都有区别, 表明晚中生代-新生代时期, 中国大陆进入了一个新的软流圈地幔对流体系, 近代地幔并没有完全继承老地幔的全部特征而是被注入了新的软流圈物质.此外, 两张趋势图都显示了南北分块的特征, 而东西向的系统变化, 仅在近代Pb比值趋势图中华南块体的东南沿海地区出现, 暗示太平洋板块俯冲对中国大陆的影响处于次要地位.      

滇西地区上地幔铅同位素组成的确定及其应用

滇西地区基性－超基性岩、碱性岩中的长石、石榴子石、橄榄石等单矿物及羊拉铜矿区二叠世海相玄武岩的铜铅同位素组成可以代表原始地幔的铅同位素组成，由此确定的该区上地幔铅同位素组成变化范围为^206Pb/^204Pb=17.877-18.506,平均18.108,^207Pb/^204Pb=15.470-15.587,平均15.479,^208Pb/^204Pb=37.797-38.567,平均38．177。研究发现，由于受地壳物质的混染和成岩后U、Th衰变产生的放射成因铅的影响，这些幔源岩石全岩铅同位素组成已不能代表原始上地幔的铅同位素组成；金顶铅锌矿床的铅并非上地幔来源，而是相当于下地壳来源的铅与兰坪盆地沉积岩铅二者的混合铅。     

论上地幔的磁性

在分析地磁场巨大的区域异常的基础上得出结论：它们形成的最大可能的原因是分布于上地幔中的深源，这按当今的观念是推测为已超出铁磁性物质居里点的高温是磁性的禁区，因而，巨大的区域异常就包含有关于上地幔的热状态，磁特性以及现代上地幔的地球化学和渗入地幔的构造作用等新信息。     

论上地幔的磁性

本文从分析研究巨大的区域磁异常出发，通过反常计算及有关得出与原有的按地热增温律所得的居里面分布截然不同的结论，即Ｔｋｐ最大可能的成因来自上地幔的深部，从而建立了岩石圈综合磁模式。     

上地幔硅酸盐矿物中磷的含量研究

上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响.     

上地幔交代作用的实验模拟

一项利用活塞－气掳装置的实验技术已和来模拟部分熔融和交代作用。模式橄榄岩（模拟地幔岩去掉４０％的橄榄石）和流体源被装在一个１２ｍｍ长、带有一个标准活塞－气卸的实验舱内。该舱从热点沿温度梯度向下延伸获得了１００℃左右的温差。在２０×１０＾Ｐａ和最高温度为１ １７５℃的条件下实验，产生了一系列不同的相组合，即从高温的方辉橄榄岩＋熔体变化到舱体底部低温的云母＋碱性角闪石二辉岩。在舱体的上部，随温度的下降     

蛇绿岩中上地幔物质流动和熔融迁移

着重介绍了洋脊扩张环境下的上地幔物质流动和上涌几何学、蛇绿岩中熔融迁移构造和熔融迁移的模式、国内在这一领域的研究现状和存在的问题；强调了上地幔物质流动和熔融迁移是蛇绿岩研究的一个重要方面，今后应加强这一领域的研究。     

滇西上地幔铅同位素演化模式及滇西富碱斑岩铅同位素组成的诠释

大量的Pb同位素数据资料表明,滇西上地幔铅具两阶段演化历史,但又不是很好地吻合Stacey-Kramers的两阶段模式.本文依据Stacey-Kramers建造两阶段模式的基本原理,结合滇西地区上地幔铅同位素组成资料,拟合出了能更好地反映滇西上地幔铅同位素演化历史的二阶段模式并应用此模式对滇西富碱斑岩及其相关岩石的铅同位素组成做出诠释.     

华北太古代上地幔钕同位素组成、演化及对该区岩石圈地幔不均一性的制约

近年所获得的华北各地区太古代变质火山岩系9个较准确的Sm-Nd同位素年龄及初始Nd同位素比值表明,华北太古代(3500—2500Ma)上地幔都是亏损的,但在1000Ma范围內其ε_(Nd)值一直恒定在+3左右,与全球太古代亏损地幔Nd同位素演化规律一致。这表明华北太古代的构造体制有可能使大量地壳物质重新进入地幔从而保持ε_(Nd)值的恒定。如果华北大陆岩石圈地幔的主体是在太古代时从对流上地幔中分离出来的,利用该区太古代上地幔Nd同位素组成及其可能的sm/Nd值进行计算,可获得该区岩石圈非交代地幔应是与N型大洋中脊玄武岩(以下简称MORB)源类似或更亏损的高亏损地幔,其现代ε-(Nd)值最大变化范围在+7—+23之间。至今在华北我们尚未发现由这种高亏损非交代大陆岩石圈地幔产生的大陆玄武岩。如果某些大陆玄武岩可能产生于大陆岩石圈地幔,则其源区必定是经过地幔交代作用再富集了的地幔。     

上地幔岩石的交代分异模式

地球的上地幔和岩石围(厚度为200—400公里)的成分和构造早已引起地质学家的关注.这是由于造壳作用多数都决定于地幔作用,而许多矿床的形成则决定于壳下地质活动.当代有关上地幔成分和构造的资料都是以地球物理研究的间接资料和对地幔产物的直接研究为基础的,这些地幔产物通过各种方式上升至地表或进入地壳中.地球物理资料表明,上地幔的纵向和横向不均匀性特别明显.弹性波速度(Vp)的变化说明上地幔中可能存在着大量的镁铁岩和超镁铁岩.近年来所进行的地震研究表明, 土地幔具有分层特征,以Vp速度从7.4—8.6公里/秒的交替分层,和呈现出具低速弹性波(波导)的一些相互分离、厚度不大的分层,代替了先前测得的唯一的强波导层(帕夫连科娃,1983).     

上地幔不相容元素的显交代作用

通过矿物微区成分和图象分析，研究了在金伯利岩中发现的多种氧化物矿物的成分、结构特点及其相互关系．指出富含硅酸盐不相容元素的地幔流体交代、熔融先期形成的矿物以及充填作用，形成了近年来我国和南非金伯利岩中发现的多种新矿物相，包括沂蒙矿系列、蒙山矿系列、Ｋ－Ｃｒ柱红石、阿玛科矿、Ｚｒ－Ｔｉ氧化物（锆钛矿）、ＲＥＥ－Ｔｉ氧化物（铈钛矿）等．这些新矿物高度富集了Ｋ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＲＥＥ等不相容元素．研究表明不相容元素的显交代作用可分早、中、晚３个阶段，各阶段不相容元素的富集程度、温压条件及流体的动力学特征等既有明显的差异性，又有一定的继承性     

特提斯洋对流上地幔Os同位素组成估算的新方法及初步运用

对流上地幔Os同位素组成的准确估算是运用Re-Os同位素体系探讨地幔演化的基础。前人研究主要是以地幔橄榄岩为研究对象,由于地幔橄榄岩Os同位素存在明显的不均一性,因而直接影响估算值的准确性。对流上地幔中包含的不同亏损程度的难熔组分在部分熔融过程中难以熔融,对形成的熔体相的Os同位素组成贡献很少或者没有。因此,与对流上地幔具有相同的Os同位素组成初始值的早期分离结晶岩石(如堆晶岩),结合堆晶岩中锆石的准确定年,可以用来估算对流上地幔Os同位素组成。本文根据这一方法测试了那曲地区弧后盆地堆晶岩的Os同位素组成和锆石U-Pb年龄,推测那曲地区新特提斯洋对流上地幔Os同位素组成为碳质球粒陨石型的。根据这一模型,对比了罗布莎和东巧铬铁矿岩、含矿围岩以及不含矿围岩的Os同位素特征,揭示出矿石及围岩均具有古老大陆岩石圈地幔信息,而不含矿围岩(泽当岩体)的Os同位素组成为碳质球粒陨石型的,无古老大陆岩石圈地幔信息。     

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。     

吉林伊通新生代玄武岩中上地幔包体的研究

近年来,人们对地球的研究已经由地壳深入到地幔,尤其本世纪六十年代末兴起的板块学说促使人们对上地幔更加关注。研究上地幔组成的最新鲜、最直接的岩石就是碱性玄武岩中的深源包体,它被誉为地幔的“信使”。我省沿北东向断裂带和白头山周围分布的新生代玄武岩中,多含上地幔超镁铁岩包体。深     

上地幔物质组成的研究方法

概述了目前地幔物质组成及其不均一性的地球化学研究方法和理论依据,其中包括:(1)互补法,(2)部分熔融模型反演法,(3)元素(或同位素)比值法,(4)元素丰度序列(模式)法。为了排除可能的干扰因素影响,本文还介绍了如何根据地球化学数据识别地壳物质的混染、岩浆或地幔混合及硫化物熔体分凝等作用的方法。     

上地幔的岩石组构和各向异性

着重介绍了上地幔各向异性及其成因,研究内容和方法,各向异性研究的地球动力学意义,并强调指出橄榄石和辉石在塑性固态流动过程中产生的晶格优选方位或组构是导致上地幔各向异性最主要原因。     

上地幔顶部电导率异常的起因

地球物理深部探测研究表明,上地幔顶部个别地区具有显著的电导率异常,表现为高电导率和各向异性。造成上地幔顶部电导率异常的机理,一直以来是地球科学中极具争议的问题之一。目前比较流行的解释是由部分熔融产生的熔体和橄榄石中耦合的结构水所致,其它的解释包括由颗粒边界的石墨或硫化物以及其它一些导电性强的矿物所致。这些不同的模型,对于认识上地幔的结构、组成和性质有直接的影响。综合评述了近年来基于岩石学、地球化学、地球物理学、数值模拟和高温高压实验研究等方面的进展,对已有模型伴随的各种问题进行了探讨。局部地区的电导率异常可能主要由固态导电机制造成,但其主要载体可能不是构成地幔主体的橄榄岩,而很可能与上地幔岩石学组成上的宏观不均一性有关。不同地区上地幔顶部的电导率异常,可能由不同的因素造成,可能并不存在所谓的"单一"导电机制。