安徽女山橄榄岩包体的氧同位素比值和微量元素组成：地幔交代作用

1本文的研究对象是9个来自安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体,利用激光氟化技术系统分析了橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的氧同位素比值;利用LA-ICPMS技术分析了单斜辉石的微量元素组成,结果显示,女山橄榄岩存在辉石与橄榄石之间的氧同位素不平衡分馏现象,其中△Cpx-O1^18O（=δ^18OCpx-δ^18OO1））出现低至-0．5‰的负值;合角闪石包体中的单斜辉石明显富集大离子亲石元素（LILE,如Sr、Th、LREE）和亏损高场强元素（HFSE,如Nb、Zr、Ti）,氧同位素的数据表明,女山上地幔曾经经历过俯冲洋壳流体参与的交代作用,根据单斜辉石和橄榄石之间氧同位素分馏值△Cpx-O1^18O与包体形成深度之间的负相关性,提出了一个“上升＋缓冲”的流体交代模型,虽然微量元素特征也表明女山上地慢受到过地壳流体的影响,但是氧同位素的不平衡分馏和LILE的富集／HFSE的亏损并不是同步的,对这种现象的可能解释是：引起氧同位素不平衡分馏的交代作用和造成女山单斜辉石微量元素特征的交代作用不是同一期的,即女山上地幔曾经发生过至少2次交代事件.     

名义上无水矿物中"水"的原位变温红外光谱研究

名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals, 简称NAMs, 如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。由于对OH振动的高度敏感性,红外光谱方法被广泛用来测量NAMs中"水"的赋存状态、含量以及在晶体结构中的位置。随着傅立叶变换红外光谱仪的不断发展及分析技术的提高,以及红外附件的更新换代,出现了一些新的分析方法。原位变温红外光谱实验就是利用变温红外附件测量样品在不同温度下的红外光谱,通过研究不同温度下红外光谱图的峰形、峰位、峰数等参数的变化,了解温度改变过程中样品所发生的物理、化学变化,且具有实时监测的优点,因此广泛用于含水矿物和玻璃中OH和H₂O的研究。主要包括含水矿物和玻璃的脱水机理及脱水动力学研究,OH和H₂O的红外吸收系数的温度依赖性及不同温度下红外吸收系数的校正等方面。虽然原位变温红外光谱广泛应用于含水矿物和玻璃中水的研究,但是应用于名义上无水矿物还是刚刚起步。NAMs中的H是活动的,高温下H的赋存状态及其在晶体中的位置可能会不同于室温,而地质过程往往都在高温下进行,研究高温下NAMs中的水具有重要的地质学意义。因此,有必要利用原位变温红外光谱实时监测不同温度下NAMs中水的变化。有关NAMs中水的原位变温红外光谱实验早期工作只是观察不同温度下谱图参数的变化并给予一定的解释,以及用此法来确定NAMs中水的赋存状态。受含水矿物和玻璃的研究结果的启发,原位变温红外光谱实验目前也开始用来研究NAMs中水的脱水机理和扩散动力学。此外,利用原位变温红外光谱技术,通过研究不同温度下OH的积分吸收面积可探索NAMs中OH红外吸收系数温度依赖性;通过研究OH峰位随温度移动的幅度与某些化学成分的关系,可给出NAMs中OH的结合机理方面的有用信息。虽然近些年来已经开展了一些工作,取得了一些新的成果,但是总的说来还处在起步阶段,今后针对NAMs的研究重点应该集中在以下三个方面:(1)吸收系数温度依赖性的定量化,(2)脱水机理和动力学的扩展,(3) OH结合机理研究的深入。     

锆石高温蚀变过程中的快速氧扩散

正锆石是最广泛应用于记录火成岩和变质岩历史的矿物。一些研究已证实在"干"的条件下,氧在锆石内的扩散十分缓慢。只有经历了热液流体蚀变的锆石的氧同位素特征才会偏离原始特征,趋同于流体。然而对于锆石在"干"或"湿"体系下的扩散数据的使用,是有争议的,因为大部分天然数据表明缓慢扩散与"干"的扩散速率更匹配。     

华北克拉通破坏

《华北克拉通破坏》重大研究计划,围绕克拉通破坏的时空范围、克拉通破坏的浅部效应和深部结构响应、克拉通破坏的动力学机制等核心科学问题,开展了系统与深入的探测、测试与研究.计划执行四年来的重要研究进展包括:(1)发现华北克拉通岩石圈厚度以及地壳-上地幔结构存在显著的空间差异,确定了华北克拉通破坏的时空范围;(2)厘定了华北克拉通古生代、中生代、新生代岩石圈的属性,发现了晚中生代华北克拉通岩石圈地幔富水而新生代岩石圈地幔贫水的特征;(3)根据岩浆作用和浅部地质响应的相关性,证实了地表地质构造受控于克拉通破坏的深部过程;(4)发现太平洋板块俯冲是华北克拉通破坏的主要动力因素的证据,揭示了华北克拉通破坏在板块构造体系中的科学意义.     

水与大火成岩省的形成

大火成岩省(LIPs)是发生在板块内部的超大规模岩浆活动的产物,其成因一直是地学界研究的前沿和热点。影响LIPs形成的主要因素包括温度、压力、源岩性质和源区水含量,虽然已积累较多的成果,但对于地幔源区中的水是否影响及如何影响LIPs的形成,目前还知之甚少。本文回顾了已有的实测LIPS水含量研究工作,并介绍了一种新的分析手段,即利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定早期结晶的单斜辉石斑晶水含量,然后结合水在单斜辉石斑晶和熔体间的分配系数来反演得到LIPs的"原始"水含量。通过塔里木和峨眉山两个大火成岩省的研究实例,综合评价了温度、压力、源岩性质和水含量这4个因素的影响,指出很可能只有当这些因素同时具备了才能产生LIPs。     

深部地球条件下铁和氧元素的化学变化

氧与铁分别为地球上丰度最高的元素与占地球质量最大的元素,它们所形成的化合物遍布我们的星球,具有-2价的氧控制着地球的氧逸度,随着深度的增加氧逸度逐渐降低,与铁所形成的氧化物中铁的价态也逐渐降低,O/Fe逐渐增加,近些年来科学家们发现深部地球条件下铁的一系列氧化物,其中具有高压黄铁矿结构的铁超氧化物FeO2具有最高的O/Fe,并且它还能够携带一定量的H(表示为Py-FeO2H,, x=0-1)。     

夏威夷玄武岩中同位素亏损的组分来自于地幔柱内部北大核心CSCD

洋岛文式岩(OIB)和洋中脊玄武岩(MORB)的组成能够用来了解地球的内部演化。亏损强不相容元素的M0RB被认为起源于上地幔。而一些来自地做柱的0IB被认为起源于下地慢,这为我宿了解地球长期的地球化学分异以及下地幔的组成提供了难得的机会。     

北大别黄土岭麻粒岩锆石U—Pb离子探针定年

阴极发光显微结构分析表明 ,北大别黄土岭麻粒岩中存在三种类型的锆石 :原岩锆石、麻粒岩相锆石和残留锆石。对它们分别进行离子探针定年 ,得到黄土岭麻粒岩的原岩年龄约为 2 70 0 Ma、麻粒岩相变质事件的年龄为 2 0 5 2± 10 0 Ma、残留锆石的年龄为约 3.4 Ga。以上研究表明黄土岭麻粒岩为残存的扬子板块的结晶基底 ,而约 3.4 Ga残留锆石的发现 ,则首次证明大别山地区存在古太古代的陆壳物质     

大别山碰撞后火山岩的锆石U-Pb年龄和氧同位素组成

利用阴极发光技术 (CL)观察了大别山碰撞后玄武岩和安山岩的锆石内部结构 ,并通过离子探针技术 (SIMS)测定了其U Pb年龄和氧同位素组成。玄武岩中锆石都是直接从玄武质岩浆中结晶的岩浆锆石 ,其年龄为 130± 2Ma(1σ) ;安山岩中有两种锆石 ,绝大多数是直接从安山质岩浆中结晶出来的岩浆锆石 ,年龄为 133± 3Ma(1σ) ,少数是残留的原岩锆石 ,其年龄有两组 :76 8～80 5Ma和 182 7～ 1873Ma。玄武岩和安山岩的岩浆锆石年龄表明 ,大别山碰撞后火山岩的主体应形成于 130Ma左右 ,属早白垩世。结合文献资料来看 ,大别山碰撞后火山岩和侵入岩无论是化学组成、微量元素配分、Sr Nd同位素比值还是年龄 ,都是基本一致的 ,说明火山岩和侵入岩的源区以及成因可能是相同的。玄武岩和安山岩的岩浆结晶年龄一致 ,暗示着它们之间的可能的成因联系。玄武岩锆石相对于正常地幔亏损18O(δ18O =(4 .1± 0 .6 )‰ ) ,说明其岩浆源区可能含有一定数量的俯冲板块断离后进入该区地幔的大别山榴辉岩原岩组分。安山岩中残留的原岩锆石既有扬子板块的年龄信息 ,又有华北板块的年龄信息 ,这表明华北和扬子的深部界线可能就在北淮阳     

大别山沙村辉长岩中长石的结构水及其对岩浆演化的指示

本文报道了大别山沙村地区碰撞后辉长岩的化学组成和其中斜长石的傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析结果。10个辉长岩从化学组成上分为两组,代表了两个不同的岩浆。斜长石普遍含有结构水,以OH-的形式存在,含量为213×10-6~658×10-6(H2O的质量分数)。结合大别山榴辉岩的数据来看,由长石中结构水含量推测的原始岩浆的富水特征可能与其源区中含有俯冲断离的榴辉岩有关。两组辉长岩中的长石都表现出水含量与全岩Mg#值的负相关关系,即随着结晶分异的进行,岩浆中的水含量在逐渐减少。这可能是由于角闪石的连续结晶和/或岩浆的去气作用造成的。沙村长石水含量与全岩Mg#值之间的相关性说明后期热液蚀变事件没有改变长石中的水,它们依然有效地保存了原始信息。