大陆深俯冲过程中的水:"名义上无水矿物(NAMs)"的信息

对大别山典型产地榴辉岩中石榴子石和绿辉石的傅立叶变换红外光谱(FTIR)观察表明,石榴子石和绿辉石中都含育一定量的结构水,以OH-形式赋存。石榴子石中的水含量(H2O,wt)多为(200-1000)×10-6,可高达2200×10-6;绿辉石中的水含量相对高一些,多在500×10-6以上,最高可达3000×10-6;UHP榴辉岩的全岩水含量可高达10000×10-6。绿辉石的δD值为-67‰--110‰。矿物中的水含量和δD值都存在小尺度(同一样品不同颗粒间以及不同样品之间)的不均一性,这不仅表明超高压变质过程中自由流体的活动范围是有限的,而且说明板块的俯冲和折返都是十分快速的。"名义上无水矿物(NAMs)"的结构水含量和分布特征不仅可以示踪大陆深俯冲过程中流体的演化,还可以提供有意义的深俯冲过程的动力学信息。     

湖南宁远早侏罗世玄武岩中橄榄岩包体的含水性和元素地球化学特征

运用电子探针(EMP)和激光熔蚀等离子体质谱(LA-ICPMS)对湖南宁远早侏罗世玄武岩中的橄榄岩包体矿物进行了主要元素和微量元素的系统分析,结果表明这些橄榄岩是经历了小程度部分熔融的原始地幔残留,并经历了后期交代作用的影响,硅酸盐熔体可能是重要的交代介质。运用显微傅立叶变换红外光谱技术(Micro-FTIR)对宁远橄榄岩中的单斜辉石和斜方辉石进行了详细的观察,结果显示两种辉石均含有以OH缺陷形式存在的结构水,其含量(H2O的质量分数,下同)分别为147×10-6～461×10-6和40×10-6～126×10-6。根据矿物百分含量计算的全岩水含量为34×10-6～108×10-6,除1个样品外,其余样品的水含量均50×10-6。结合文献中的资料看来,由橄榄岩包体所代表的宁远中生代岩石圈地幔的含水量要明显高于华北克拉通新生代岩石圈地幔的含水量(多30×10-6)。宁远中生代岩石圈地幔和华北新生代岩石圈地幔之间的差异反映的可能是中国东部岩石圈地幔含水性的时代演化,即伴随着岩石圈减薄的进行,上涌软流圈的热烘烤使得岩石圈地幔的水含量不断降低。     

华北新太古代和中生代大陆下地壳中的水:以汉诺坝地区为例

应用显微傅里叶变换红外光谱技术,对华北克拉通北缘汉诺坝地区的太古宙地体麻粒岩和新生代玄武岩中捕虏体麻粒岩(中生代底侵成因)的主要组成矿物(单斜辉石、斜方辉石、斜长石和石榴子石)进行了详细分析.结果表明,无论是地体麻粒岩还是捕虏体麻粒岩,岩石中的主要组成矿物均含有结构水,主要以OH形式存在.同种产状麻粒岩的矿物水含量(H2O%)均存在较大的变化,而且都远远超出实验误差,表明下地壳内水的分布可能是不均一的.两种产状麻粒岩的矿物结构水含量有着显著的不同,地体麻粒岩中矿物的水含量是捕虏体麻粒岩的2倍以上.太古宙-古元古代形成的安徽女山新生代玄武岩中的捕虏体麻粒岩具有与汉诺坝太古宙地体麻粒岩相似的水含量范围,但明显高于汉诺坝中生代形成的捕虏体麻粒岩.由此看来,早期(太古宙-古元古代)下地壳的水含量要比中生代形成的下地壳高得多,这可能指示不同时代下地壳在形成机制和性质上的不同.     

汉诺坝幔源单斜辉石巨晶中的结构水:红外光谱观察

本文利用傅立叶变换红外光谱技术对产自河北汉诺坝新生代玄武岩中的4个单斜辉石巨晶进行了微量结构水的观察．确定3SOOcm‘左右和3620cm－‘左右两组峰为结构OH吸收峰,其中3500cm(-1)‘左右是主要特征吸收峰。单斜辉石巨晶自源区被携带至地表的过程中未经历明显的红扩散丢失。结合文献中的资料可以认为,上地幔中水的分布可能是不均一的。     

红外光谱测定绿辉石结构水含量的两种吸收系数之比较

使用目前常用的两种红外吸收系数,对超高压榴辉岩中绿辉石的结构水含量分别进行了计算;结合最近的一些文献数据,对两种计算结果进行了对比分析;定量比较了两种方法的优劣,表明使用Bell等(AM,1995,80:465-474)的吸收系数会使得计算结果明显偏高(一倍左右),这会对理解水对地球内部物性和动力学的影响带来较大的不确定性。本文计算表明,使用Libowitzky和Rossman(AM,1997,82:1111-1115)的方法计算绿辉石中的水可能更加准确,相应的红外摩尔吸收系数应该为(13.43±0.12)ppm-1.cm-2,即(7.47±0.0647)×104L/molH2O.cm-2。     

名义上无水的地幔矿物中结构水的研究进展

介绍了研究名义上无水地幔矿物中的结构水的科学意义,综述了近年来该领域的一些主要研究进展。包括7个方面:①结构水赋存状态的确定;②结构水含量的测定;③氢的结合方式;④氢在结构中的位置;⑤氢的稳定性;⑥氢的溶解度;⑦氢同位素组成。指出了存在的问题以及今后的研究方向,呼吁我国学者积极加入到这一前沿领域中来。     

大别超高压碰撞造山带岩石锆石U/Pb同位素框架年代学

采用SIMS和TIMS法对大别造山带各主要构造地体 (南大别、北大别、北淮阳和苏鲁 )中的片麻岩和榴辉岩中锆石进行了U Pb定年 ,得到的年龄主要分布在 12 0～ 140Ma,190～ 2 5 0Ma ,6 5 0～ 85 0Ma ,～ 190 0Ma和～ 2 5 0 0Ma。第一组年龄主要和侏罗纪—白垩纪的岩浆构造活动有关 ,第二组年龄和超高压变质作用有关 ,第三至第五组年龄则主要反映了变质岩原岩的年龄。根据锆石中的Th U讨论了各种锆石年龄的成因及其意义。     

苏北盆地新生代玄武岩中橄榄岩包体的含水性

对来自苏北盆地盘石山、练山和方山地区新生代玄武岩中的50个橄榄岩包体矿物进行了系统的微区傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR) 分析.结果显示, 所有的单斜辉石和斜方辉石颗粒都含有以OH形式存在的结构水, 盘石山、练山和方山橄榄岩的单斜辉石水含量分别为64×10-6~183×10-6、37×10-6~102×10-6和41×10-6~177×10-6; 斜方辉石水含量分别为16×10-6~61×10-6、13×10-6~45×10-6和21×10-6~74×10-6.几乎所有的橄榄石都没有检测到明显的OH吸收峰, 暗示其水含量低于仪器的检出限(~2×10-6).根据矿物水含量(假设橄榄石的水含量为2×10-6) 和它们的体积分数计算的盘石山、练山和方山橄榄岩全岩的水含量分别为12×10-6~52×10-6、7×10-6~25×10-6和13×10-6~44×10-6.结合已经发表的橄榄岩包体的数据来看, 在岩石圈地幔的物理化学条件下, 单斜辉石与斜方辉石之间水的平衡分配系数大约为2.2±0.4.结合已经发表的安徽女山和河北汉诺坝的橄榄岩数据, 对比世界上其他地区橄榄岩的数据来看, 华北的岩石圈地幔具有低的水含量: 华北橄榄岩的单斜辉石水含量多 < 200×10-6, 而世界上其他地区(包括南非克拉通、美国新墨西哥地区、美国Colorado高原、美国盆岭省地区、墨西哥南部、法国中央地体以及加拿大WestKettle地区) 橄榄岩的单斜辉石水含量多 > 200×10-6; 华北的斜方辉石水含量多 < 100×10-6, 而世界上其他地区多 > 100×10-6; 华北的橄榄岩全岩水含量多 < 50×10-6, 而世界上其他地区多 > 100×10-6.华北岩石圈地幔的低水含量有可能是由于上升软流圈的热侵蚀造成的, 因此目前的华北岩石圈地幔可能大部分都是中生代岩石圈减薄后的残余, 而不是新生地幔.      

大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水：对原岩性质和动力学过程的制约

运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术,对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水,以OH~-的形式存在,含量可达～2000ppm(H_2O wt.)。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(-150km)上是不均一的,而黄镇绿辉石是均一的(至少在3km的尺度上)。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分布都反映的是原岩特征,碧溪岭榴辉岩原岩经历的水-岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是“弥散式”的碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。碧溪岭绿辉石的水含量(<1400ppm)明显低于黄镇绿辉石(～1850ppm),这是原岩水含量差异的体现,原岩性质的不同和经历的水-岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。     

夏威夷玄武岩中同位素亏损的组分来自于地幔柱内部

<正>洋岛玄武岩(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MORB被认为起源于上地幔。而一些来自地幔柱的OIB被认为起源于下地幔,这为我们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。尽管大多数OIB相比MORB具有较为富集的同位素与不相容元素