中太平洋地幔底部的三维结构

地幔最底层（深２６００～２８８９ｋｍ处）的Ｄ″区是一个热学和化学边界层,在地球动力学中有重要作用。地震体波研究揭示了其复杂的速度结构。为了解释ＳｃＳ相位前驱波的观测结果,提出了Ｄ″顶部有一间断面的一维模型,均与可变化的垂直速度梯度有关;另一方面,最近...     

夏威夷地幔柱动力学

长期以来夏威夷群岛已成为地球动力学理论的发源地,在夏威夷发现的“热点”导致了深部热地幔柱理论的诞生,该理论认为流体地幔是夏威夷大洋火山岛及其它大洋岛弧形成的根源。海洋岛屿玄武岩和洋中脊玄武岩之间的化学与同位素差异一直被地球化学家用来约束地幔对流及地球化学演化模型,Ｂｉｌｃｈｅｒｔ－Ｔｏｆｔ等人展示的铪（Ｈｆ）同位素资料显示夏威夷熔岩中存在古深海沉积物,除自身意义外,该发现说明夏威夷地幔柱的地球化学和地震资料联合分析有助于解决长期困扰地学家的最重要的问题：地幔对流是否成层？成层地幔对流学说最初起源…     

白垩纪以来太平洋上地幔组成和温度变化

The geological evolution of the Earth during the mid-Cretaceous were shown to be anomalous, e.g., the pause of the geomagnetic field, the global sea level rise, and increased intra-plate volcanic activities, which could be attributed to deep mantle processes. As the anomalous volcanic activities occurred mainly in the Cretaceous Pacific, here we use basalt chemical compositions from the oceanic drilling(DSDP/ODP/IODP) sites to investigate their mantle sources and melting conditions. Based on locations relative to the Pacific plateaus, we classified these sites as oceanic plateau basalts, normal mid-ocean ridge basalts, and near-plateau seafloor basalts. This study shows that those normal mid-ocean ridge basalts formed during mid-Cretaceous are broadly similar in average Na8, La/Sm and Sm/Yb ratios and Sr-Nd isotopic compositions to modern Pacific spreading ridge(the East Pacific Rise). The Ontong Java plateau(125–90 Ma) basalts have distinctly lower Na8 and143Nd/144 Nd, and higher La/Sm and 87Sr/86 Sr than normal seafloor basalts, whereas those for the near-plateau seafloor basalts are similar to the plateau basalts, indicating influences from the Ontong Java mantle source. The super mantle plume activity that might have formed the Ontong Java plateau influenced the mantle source of the simultaneously formed large areas of seafloor basalts. Based on the chemical data from normal seafloor basalts, I propose that the mantle compositions and melting conditions of the normal mid-ocean ridges during the Cretaceous are similar to the fast spreading East Pacific Rise. Slight variations of mid-Cretaceous normal seafloor basalts in melting conditions could be related to the local mantle source and spreading rate.     

石炭纪太平洋地幔羽的活化：来自日本西南部加积杂岩体的证据

目前 ,地幔对流脉冲的发生时间和大的火成岩区的活动越来越引起研究人员的注意 ,因为它们可能与地磁倒转频率、大陆漂移和全球气候等全球变化事件相一致。可能源自地幔基底的大面积地幔上涌被认为是超羽现象。分布在西太平洋的巨大海台 ,如翁通爪哇海台和Ｓｈａｔｓｋｙ海岭都被认为是这种大火成岩区的产物 ,这些巨大海台最早于白垩纪中期出现在现在的南太平洋超隆起区。然而 ,由于板块构造运动 ,海洋中年龄超过１５０Ｍａ的大的火成岩区在地球表面已不复存在。海台在大洋板块上被动地移动 ,其碎片可能在会聚板块边缘的加积棱柱中堆积成各种…     

ODP187航次--与澳洲-南极分离有关的地幔储聚和迁移:地球内部的不均整性

全球大洋洋中脊扩张体系的澳大利亚和南极大陆间的澳洲-南极非均衡(AAD)部分已引起大洋钻探计划的浓厚兴趣.海底扩张中心在地球上位置独特,这里由于火山活动而不断地形成新的洋底(洋壳).     

马里亚纳海槽中部、南部火山岩地球化学特征及源区地幔性质

马里亚纳海槽作为正在活动的典型弧后盆地,是研究俯冲作用对岩浆作用和壳幔动力学影响的理想场所。通过对采自该海槽中南部的样品进行系统的岩石地球化学特征对比与研究,并结合前人已发表的岩石地球化学数据,探讨了马里亚纳海槽中南部的地幔富集（亏损）程度、地幔熔融程度、地幔熔融深度以及俯冲物质的加入程度。结果表明：（1）马里亚纳海槽中南部主要发育一套中低钾钙碱性系列玄武岩、玄武质安山岩;（2）海底岩石富集了大离子亲石元素、轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素;（3）将马里亚纳海槽沿扩张中心分为三段,对每段地幔熔融的程度和深度进行计算并且消除地幔不均一性的影响,发现在15°N和18°N附近二者呈现负相关关系,其余地区则呈现正相关关系,证明海槽存在两种地幔熔融模式;（4）微量元素比值显示海槽受多种俯冲组分影响,并且马里亚纳海槽南部的南段可能存在另一个富水熔体端元,可能是导致海槽扩张速率较快的原因。对俯冲物质的加入程度进行计算,发现靠近15°N与18°N俯冲组分的影响变弱,这进一步表明,马里亚纳海槽火山岩的变化可能是由于类似N-MORB的地幔源区与类似岛弧的地幔源区混合造成的;俯冲物质是控制地幔熔融程度...     

南海北部及邻区岩石圈地幔特征与深部作用过程初探

对新生代火山活动携带到地表的超镁铁岩捕虏体岩石的主元素，微量元素和同位素特征的研究表明，南海北部及邻区岩圈地幔组成和空间变化与大地构造分区有密切联系；区域上的岩石圈地幔经历过多重地幔交代作用，而与南海北部陆缘活化和陆缘扩张更为密切相关的地幔交代作用可能主要为高温型富Ｆｅ－Ｔｉ交代作用；软流圈热物质上升是引起大陆地壳活化的重要的深部作用因素。     

地幔柱中原始惰性气体的特性

惰性气体在解译地球的分异过程时是重要的示踪剂。它们证明了经强烈去气的浅地幔以及去气较轻的深部地幔的存在 ,而这二者间通过地幔柱相联。二者均包含不能由大气或地壳次生的原生Ｈｅ和太阳Ｎｅ。它们还获得了不同程度的放射成因、核成因及裂变成因同位素（４Ｈｅ ,２１Ｎｅ ,４０Ａｒ ,１２９Ｘｅ ,１３１ ,１３２ ,１３４ ,１３６Ｘｅ） ,这些同位素形成于早期地幔大量去气之后。浅地幔作为洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）的源区 ,其元素及同位素组成已较好地建立 ,而关于深地幔柱惰性气体的特性仍存争论。夏威夷与冰岛地幔柱玄武岩中均包含大…     

地幔中记录的地球历史

地幔中惰性气体的同位素组成被认为是以下两个过程的结果 :太阳系形成期间不同来源核素的并入 ;地球演化期间以固定速率衰减或累积放射成因组分。如果这个假设正确 ,那么惰性气体同位素的测量将能建立地球生成和演化的模型。实际上 ,地球大气与星际物质的同位素比率极其不同。因此 ,如果在地球历史早期或设想初始地幔组成变化的时间里 ,地球大气的惰性气体并入了地幔 ,关于地幔中非放射成因惰性气体主要反映的是类太阳组成还是类大气组成仍存很大争论。为了解决这一问题 ,Ｔｒｉｅｌｏｆｆ等人用高精度质谱仪分析了取自Ｌｏｉｈｉ、夏威夷和…     

地幔柱研究述评

地幔柱与热点既可见于板块内部,也可见于洋中脊和造山带等板块边界,既可见于现代更可见于古代,因而它可能影响到地表各处的成矿作用。简单介绍了地幔柱特征、类型及其在富钴结壳成矿作用中的地位。     

地球深部:地幔的结构和构造

地幔是位于地核和地壳之间的部分。地壳的厚度在不同的地方是不一样的 ,从洋底的数千米至大陆上某些造山区域的６０ｋｍ。地幔扩展到２９００ｋｍ的深处 ,地核的半径是３４７０ｋｍ。在科学和科普文章中常常讨论地球深部结构和地球动力学特征。有关地幔壳层结构的结论主要建立在地震Ｘ 射线立体截面照相和在高压条件下矿物改造试验资料的基础之上。地震Ｘ 射线立体截面照相（逐层的再造）确定了由地震引起的地震波速度的改变 ,揭露了深部显著的不均一性。这很好地反映在起始于中大西洋、穿过非洲直达印度洋中部的４００ｋｍ上地幔剖面中。横…     

大熔岩流,质量灭绝和地幔柱

世界上有名的最大火山事件的后果和起因是什么？这些包括通常所说的由在比较短暂的时段范围形成的玄武熔岩和共生火成岩组成的巨大火山机构的火成岩区（ＬＩＰｓ）。最大的ＬＩＰｓ中的两个,即ＳｉｂｅｒｉａｎＴｒａｐｓ（约２．５×１０６ｋｍ３）和ＤｅｃｃｏｎＴｒａｐｓ（约２．６×１０６ｋｍ３）被挤压到地面上并且经常被称作大陆溢流玄武岩。各自也都与质量灭绝有关,ＳｉｂｅｒｉａｎＴｒａｐｓ与二叠纪末（２５０Ｍａ以前）末的灭绝有关,而ＤｅｃｃａｎＴｒａｐｓ则与白垩纪末（６５０Ｍａ以前）末的灭绝有关。在最近几年,与质…     

印度洋南部凯尔盖朗群岛底下古次大陆：岩石圈地幔的锇同位素证据

当印度从澳大利亚一南极洲分离出来,凯尔盖朗热点地慢流开始活动至今至少已有115Mi,也许长达130Ma之久。凯尔盖朗地幔柱被认为对包括东经九十度海岭、布罗肯海岭和海洋的第二大高原凯尔盖朗高原在内的印度洋盆地的广泛热点火山作用起了重要作用。此外,凯尔盖朗地幔柱亦形成了南半球喷发的玄武岩特征、DUPAC同位素异常。这种地馒柱与印度洋岩石圈的相互作用对整个印度洋盆地地球化学和构造演化有潜在的影响。凯尔盖朗高原和凯尔盖朗群岛成因的一种见解是它们的岩石围基底含有冈瓦纳古陆分裂出残留下的大陆碎块。凯尔盖朗高原南部玄武岩…     

南海西缘泰国晚新生代玄武岩岩浆过程研究及其地质意义

泰国晚新生代玄武质岩石主要为碱玄岩、玄武岩、粗玄岩和玄武粗安岩,属于碱性系列,呈现似洋岛玄武岩的地球化学特征,与南海地区其他位置的同时代玄武岩特征一致。本研究玄武岩的斑晶矿物主要为橄榄石、斜长石及少量的单斜辉石。利用全岩组分推算,泰国玄武岩源区岩性为石榴石辉石岩,与越南、北部湾等地同期玄武岩的岩性类似。本研究利用PRIMELT软件模拟计算了泰国晚新生代玄武岩的原始岩浆组分。利用反演的原始岩浆组分计算出本区域的玄武岩熔融温度范围为1 425～1 442℃,熔融压力范围为22.3～27.4 kbar,类似于海南岛(1 420～1 530℃,18～32 kbar)和越南南部地区(1 470～1 480℃,29.7～32.8 kbar)。本区域的地幔潜在温度为1 448～1 467℃,与越南南部(1 468～1 490℃)类似,稍低于海南岛北部(1 420～1 530℃)。总体上,泰国晚新生代玄武岩与南海地区其他区域同时代玄武岩的岩石地球化学特征和岩浆过程类似,它们的深部地球动力学背景均与海南地幔柱有关。