金刚石中的地幔熔融物

喷出到地表含金刚石金伯利岩和其它碱生岩浆,形成于承载着大陆的岩石圈下很深的地幔中。它们途运到地表夹带一些如金刚石、橄榄岩捕虏体等来自岩石圈的高压矿物。那些富含挥发分和痕量元素的岩浆通过岩石圈的管道时,在管道周围的岩石就能与地幔物质发生交代作用。经由硅酸盐熔融状态(其中溶解的,氧化物多于挥发物)或流体(其中挥发物多于溶解氧化物)的相互交代作用,已积累了不可否认的岩类学和化学证据。在《Nature》vol. 335,784页由Navon等人所报导的扎伊尔、博茨瓦纳金刚石中发现高钾、富     

地幔中的水与熔融

自二十世纪九十年代起,通过对天然样品的观察、矿物中水的溶解度的实验研究、以及地球物理的观测,人们逐步认识到地球内部以矿物晶格缺陷形式蕴含着至少与现今海洋水量相当的水。地球内部的水除了显著影响矿物的热导率、电导率、流变学、扩散等性质之外,还对不同构造背景下的地幔熔融产生了重要影响。水作为强不相容元素,在地幔发生熔融时会更倾向于进入到熔体相中,从而改变熔体的结构,影响与残留固相之间的平衡。总体上讲,在等温等压条件下,地幔中水的存在可以显著降低其固相线并增大熔融程度;而在绝热减压过程中,水的存在则可以加深初始熔融的深度,增大地幔整体熔融的区间,从而降低平均熔融程度。近年来,越来越多的证据表明,水对于从岩石圈-软流圈边界的低程度熔融到地幔超大规模熔融产物（大火成岩省）的形成都具有重要作用。本文综述了不同构造背景下（大洋中脊、岛弧、地幔过渡带、大火成岩省、大陆板内、洋岛等）水对地幔熔融影响的新进展,并提出现有研究的不足和未来的挑战。

     

地球上地幔中氧逸度的控制因素

尽管近年来在这方面取得了重大进展,但围绕着地球上地幔中的氧逸度(fo_2)以及缓冲该氧逸度的化学反应还有很大的争议.电化学测量结果表明上地幔中氧化状态不均一,其中一组数据靠近铁橄榄石—磁铁矿—石英(FMQ)缓冲线,另一组靠近铁一方铁矿—(IW)缓冲线.根据玄武质玻璃、幔源尖晶石、钛铁矿、石榴石中Fe~(3+)/Fe~(2+)比值进行的温压计算,表明氧化状态很均一,限定于方铁矿—磁铁矿(WM)缓冲线与FMQ缓冲线之间.我们在这里根据共存矿物的成分,对比了4种“氧压力计”的行为,这4各种压力计中包括了在适合于上地幔压力、温度和成分的条件下在尖晶石二辉橄榄岩中经实验校正的一种新的橄榄石—斜方辉石—尖晶石经验压力计.将这一压力计应用于不同构造环境中的幔源岩石和玄武质熔体,所得结果表明与地幔仅仅微弱地受FE~(3+)/Fe~(2+)平衡所缓冲.较氧化的地壳物质的再徨过程以及地壳物质注入适度还厚、缓冲条件很差的软流圈,控制着氧逸度结构的大规模不均一性.     

低熔融度地幔熔浆

介绍了低熔融度地幔熔浆的研究现状和意义，特别讨论了Ｂａｋｅｒ等最新的实验结果，并与实测数据进行了比较分析，认为Ｂａｋｅｒ等的实验是研究低融度熔浆一人上实质性进展，但许多方面尚有待探索。     

板块动力和地幔对流的一个简单的地球模型

岩石圈板块随着年代的冷却,变厚并消亡,引起大规模水平密度不均匀,势必导致板块运动和地幔流动。我们用与这些密度不均匀有关的量来确定它们能否引起观察到的板块运动。首先,计算二度模型来估算所设的流     

俯冲物质深地幔循环——地球动力学研究的一个新方向

地球上发生的各种地壳运动,大规模的火山喷发,不同深度不同规模的地震活动,规模宏大的山脉和高原的形成,以及地球历史上发生的大陆漂移运动,都被认为与板块构造活动密切相关。但这些运动的动力源究竟来自何方?如何去发现和证明它们的存在以及从理论上去认识和解释,是当今地球科学面临的巨大挑战,也是今后很长一段时间内地球科学的前沿和热点问题。近些年,人们通过各种方法,试图从更深部寻找板块作用动力学的证据。首先是地震层析研究取得了很大进展,获得了许多区域性和全球的高分辨率3-D地震地幔波速结构,使得我们得以认识地球深部的结构,探讨地幔的物质组成,流体的作用和动力学过程。证据显示,板块俯冲不仅可以到达地幔过渡带深度,而且可达到下地幔底部,堆积在核幔边界的上部,成为核幔边界产生的地幔柱的重要物质组成。其次是开展了大量的实验岩石学研究,模拟了一系列地球深部的高温高压矿物组合,被认为可能代表了地幔过渡带和下地幔的矿物组合,甚至核幔边界的含水矿物组合。另一方面,计算机模拟实验揭示了冷的大洋岩石圈发生深俯冲是可行的。尤为重要的是,许多来自地幔过渡带甚至下地幔深度的高压矿物已经在自然界陆续被发现,证明其中一些矿物是源...     

吉林汪清—辉南地幔透辉石微量元素及其记录的地幔熔融与交代作用

根据吉林汪清(WQ)中新世和辉南(HN)上新世玄武岩捕虏体橄榄岩透辉石的激光探针(LAM-ICPMS)微量元素分析结果,分析了华北北缘与兴蒙造山带结合部位陆下岩石圈地幔所经历的部分熔融作用和地幔交代作用.新生代时无论是靠近华北地块一侧的辉南,还是靠近兴蒙造山带一侧的汪清陆下岩石圈除少量难熔地幔残留外,主体上均表现为显生宙‘大洋型’的地幔特征,即经历了8％以下的部分熔融作用.这些地幔又记录着复杂的地幔交代作用过程,交代介质类似于含水的、含碳酸岩质的硅酸岩熔体.这样的地幔特征与中国东部其他地区新生代时的主体岩石圈相似,也有少量古老地幔残余,由此进一步说明中国东部中、新生代岩石圈减薄作用经历了软流圈地幔对古老岩石圈的侵蚀和最终的置换过程.     

四川沐川地区上二叠统宣威组底部稀土富集层地球化学特征及其成因

扬子陆块西南缘滇、黔地区上二叠统宣威组(P3x)底部存在的稀土富集层已经有很多报导.采集四川沐川地区ZK15-3钻孔宣威组底部的16件黏土岩及玄武岩样品进行地球化学测试分析,通过矿物学和地球化学特征的研究探讨了稀土富集层的成因.测试结果表明,样品ΣREE为263.87～12 820.56×10-6,ΣLREE/ΣHRE...     

研究证实地球碳循环深达地幔

《科学》杂志网络版新近发表（9月15日）的一项有关地球碳循环地学证据的研究结果表明地球碳循环的广度和深度超过此前的预期,碳循环过程不仅覆盖地球表面,而且可以深入地球深部。     

地幔流体与地球的放气作用

地幔流体的形成、聚集和渗透是引起地幔交代作用的主要营力。地幔交代作用发育的强弱决定着所生成岩浆的碱性程度。地幔流体和部分熔融体高度富集不相容元素,它们与亏损地幔的相互作用可以使后者发生ＬＲＥＥ和不相容元素的局部富集。通过板块俯冲作用使地球表层的ＣＯ２进入地幔,参加地球的碳循环。热点岩浆来源的ＣＯ２中含有部分循环的ＣＯ２,而大洋中脊玄武岩中的ＣＯ２主要是原始地球的ＣＯ２。携带ＣＨ４和Ｈ２Ｏ的流体渗透至被俯冲带带入地幔的物质,使碳酸盐化的榴辉岩还原而形成含金刚石的榴辉岩和富水流体,并诱发局部熔融,所形成的熔体以火山喷发的形式上升到地表。地幔岩石中含有大量的流体,它们主要以流体包裹体的形式存在于地幔矿物中。几乎在所有的上地幔环境下形成的矿物中均找到了流体包裹体。包裹体内流体的成分主要是ＣＯ２,ＣＨ４,Ｈ２Ｏ及少量Ｈ２,Ｎ２等。     

稀土元素地球化学指数与地幔部分熔融度的关系

探讨REE配分模式图中的∑（1／REE）N指数、（La/Yb）N指数与地幔平衡部分熔融度F、REE总分配系数之间的关系，提出了一个定量计算地幔部分熔融度的有效方法，避免了用单一元素含量法有出现的偏差，并以汉诺坝地区为例，说明了它的使用。     

洋中脊地幔熔岩上涌的地球物理模型

岩浆的上涌会沿反块扩张轴形成新的洋壳。这一现象似乎不只发生在扩张轴下面的狭窄地带。确切地说,熔融物质分布在宽度与深度均超过１００ｋｍ的区域范围内。此外,熔融带位于快速运动板块轴下方一侧的中部。     

云南新平县双沟蛇绿岩中地幔岩初始熔融物

本文描述了野外和镜下所见到的双沟二辉橄榄岩中初始部分熔融现象,研究了初熔物的矿物、主元素、微量元素以及稀土元素。它们源于LREE亏损的地幔岩,其成分是超镁铁质的,它们向上运移,经过某种分离过程才演化为玄武质岩浆,进入洋壳底部的岩浆房,因此,初始熔体应是所谓玄武质或苦橄质原始岩浆的源泉。文中还讨论了初始熔体形成条件以及铬铁矿的成因。     

地幔的非均质性与地球的演化

随着地球内部构造研究的精密化,地球内部构造非球状对称性(非均质性)的争论愈来愈烈。地球内部非均质性与地幔动力学、化学演化论、大地构造学有密切的关系。由于这些关系的解决,开始出现了新的地球演化学说。     

地球系统科学——全球性多学科创新的前沿

    当前,人类面临着全球性的一系列重大问题,要有效地解决这些问题,必须把地球作为统一的有机整体,研究组成地球系统的各部分之间的动态相互作用,即研究相互关联的流体子系统、生物地球化学循环子系统和固体地球子系统之间的动态相互作用。同时,把地球系统作为一个开放系统,从而把太阳输入作为控制地球演变的外源。
    运用系统思维的方式,把地球作为一个系统来进行研究,从而聚结成为一门崭新的地球系统科学——全球性多学科创新的前沿科学。这种研究方式是一种观念上的基本转变,即运用系统科学认识论和方法论,研究地球系统的整体行为、全球变化的性质和原因,因而地球系统科学就最有利于科学地理解和解决人类共同面临的全球性的重大问题。     

地幔橄榄岩部分熔融的实验研究——论地幔富硅酸盐流体(熔体)的成因

在0.61 GPa和1.0 GPa条件下,进行了地幔二辉橄榄岩的部分熔融实验,首次探讨了熔体成分在“不同熔融阶段”随部分熔融程度的变化。结果显示,熔体中SiO_2、CaO、Al_2O_3、Na_2O和TiO_2变化趋势在不同熔融阶段不一样。熔体成分在低压下或较高压下相对富SiO_2。幔源富硅酸盐流体(熔体)的成因有多种,但存在于同一地幔橄榄岩捕虏体中、挥发分及碱质含量相近而其他成分不同的基性—中酸性富硅酸盐熔体,是在有地幔C—O—H流体介入或其他交代矿物存在时的原位局部平衡     

地球早期地幔化学不均一性及其成因机制

早期地球是地球科学前沿研究方向之一,涉及地-月形成、核幔分异、原始大气圈和水圈的形成等关键科学问题。地幔是硅酸盐地球的主要组成部分,也是地球上最大的化学储库,其早期演化为揭示早期地球增生、核-幔分异、壳-幔分异等重大地质事件提供重要制约。近年来,地球早期地幔不均一性逐渐被认知,本文在总结早期地幔不均一性的稀有气体同位素、钕同位素和钨同位素等证据基础上,探讨了早期地幔不均一性形成动力学机制,并指出发展高精度同位素分析技术,结合地球物理和实验岩石学,揭示核幔边界结构、核幔物质交换过程是深入研究早期地幔不均一的重要发展方向。

     

地球的物质运动与地幔热柱多级演化

地球是重力分异和热力对流的对立统一体。重力分异使地内重物质下沉、轻物质上浮，并分划成壳－幔－核结构圈层。核幔间巨大的温度差、压力差、粘度差和速度差的存在，导致源于“超临界层”的热物质流呈柱状上涌形成地幔热柱及其多级演化。由于地球圈层结构及其间的差异，分别在670km、100km深处，即核－幔界面上和岩石圈底部形成地幔亚热柱和幔枝构造。地幔热柱、地幔冷柱共同驱动幔壳运动，并控制着板块运动，形成复杂的大陆（大洋）动力学系统。这种动力学模式越来越得到地球物理学的证实。