考虑混合地幔对流的地球热演化的参量化模型

单纯的全地幔对流或分层地幔对流热演化模型不能解释地球构造演化史中的幕式特征,故本研究在地球热历史的参量化模型研究中考虑混合地幔对流模式．我们引入时间相关的全地幔对流成分比F来表征地球热演化历史中全地幔对流所占权重,同时引入描述相变边界层对流状态的局部瑞利数Raloc和对流转换临界瑞利数Ra1及Ra2,作为地幔对流的控制参量．结果表明,混合地幔对流参量化模型得出的地球热演化史可以较好地反映地球幕式构造演化史．      

铼-锇同位素体系定年研究综述

铼-锇(Re-Os)同位素体系以其特殊的地球化学性质为确定岩石的形成时间、演化过程及其地球动力学背景提供了重要参数。随着测试技术和超净化实验室的发展,Re-Os同位素的应用领域不断扩大,测试对象种类也随之扩展。然而,不同测试对象的Re-Os同位素赋存形式、活动特征及其体系封闭性有所差异。文章总结了以辉钼矿、普通硫化物、地幔橄榄岩包体、富有机质沉积岩以及灰岩作为Re-Os同位素体系定年对象的基本原理和研究进展,并对存在问题进行简要地评述,最后对其未来的发展方向作了展望,以期推动Re-Os同位素体系在地质科学中的研究和应用。     

徐淮早白垩世埃达克质岩中含橄榄石单斜辉石岩的成因及其岩石学意义

报道了徐淮地区早白垩世埃达克质岩中首次发现的含橄榄石单斜辉石岩捕虏体的岩相学与矿物化学资料, 该类捕虏体显示堆积结构、块状构造, 主要由单斜辉石(~80%)、斜方辉石(~5%)、橄榄石(~5%)和普通角闪石(~10%)组成.橄榄石外侧发育有斜方辉石反应边, 角闪石沿辉石粒间分布, 呈嵌晶结构.矿物化学分析结果表明: 橄榄石的镁橄榄石分子值(Fo)=77.7~79.3, Ni=623×10-6~773×10-6; 斜方辉石的Mg#=75.6~80.2, Cr=161×10-6~684×10-6, Ni=79×10-6~708×10-6; 单斜辉石的Mg#=84.5~86.4, CaO=21.59%~23.13%, Al₂O₃=1.72%~2.44%.上述矿物与中、新生代玄武岩中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石斑晶以及堆积成因辉石岩中的斜方辉石和单斜辉石成分类似.此外, 单斜辉石的稀土配分型式以相对富含中稀土元素的上凸型为特征, 稀土元素含量较低(∑REE=10.14×10-6~12.71×10-6), 无明显的铕异常(δEu=0.90~1.16), 类似于新生代玄武岩中单斜辉石斑晶.捕虏体中的普通角闪石的Mg#=74.0~80.4、SiO₂=43.2%~44.5%、Na₂O=2.04%~2.29%, 稀土元素分馏不明显, 显示亏损高场强元素(HFSEs, 如Nb、Ta、Zr、Hf), 富集Sr、Rb、Ba的特征, 与新生代玄武岩中角闪石捕虏晶成分不同.结合其嵌晶结构, 普通角闪石应是寄主岩浆贯入结晶的产物.综合上述特征, 可以看出含橄榄石单斜辉石捕虏体为镁铁质岩浆高压堆晶成因.结合华北克拉通东部早白垩世双峰式火山岩组合的出现, 推断含橄榄石单斜辉石岩捕虏体可能是早白垩世基性岩浆底侵的产物.      

大麻坪橄榄石冲击波实验研究与高压态物态方程参数的确定

利用冲击波进行的动高压实验对研究超高压下的物质性质也是十分有效的.本文报告了对大麻坪采集的橄榄石进行压力在10~45 GPa范围的冲击波动高压实验结果.结合前人等温冷压实验结果,确定了实验过程的温度,对于冲击波实验压力从10 GPa变化到30 GPa时,温度在摄氏几十度到摄氏800多度之间.测量了岩石超高压下密度变化,在3.627~4.009 g·cm-3之间.通过回收实验和确定的温度,表明小于30 GPa压力实验条件下,没有发生相变过程.同时也确定了状态方程的参数.最后,指出了实验结果在上地幔地球内部物质运动过程的含义,即冷板块中的亚临界橄榄岩可以存在地幔转换带中.     

我国特色成矿系统的研究进展与重点关注的科学问题

中国位于全球三大成矿域的交汇部位,成矿条件优越.同时发育有几种独具特色的成矿系统,如西南大面积低温成矿域、峨眉山地幔柱成矿系统以及广泛分布在华北的前寒武纪条带状铁矿,引起国内外地质学界的广泛关注.对这3种特殊的成矿系统近年来的科研进展进行了综述性回顾,并提出今后需要加强研究的若干重要科学问题.     

Helium-argon isotopic tracing for the Pb-Zn-Ag polymetallic ore deposits in the central-south segment of the Da Hinggan Ling Range

In recent years big strides have been made in the exploration of ores in the central-south segment of the Da Hinggan Ling Range, though some debates still exist on the metallogenesis and sources of ore-forming materials. Pyrite and other sulfides in direct relation to the Pb-Zn-Ag ore deposits were chosen for the He and Ar isotopic analysis of ore-forming fluids, and the first He and Ar isotope data have been obtained from the study region. ^3He/^4He ratios in 14 samples collected from 7 mining districts are 2.17×10^-6-12.52×10^-6, averaging 6.86×10^-6 and their R/Ra ratios are 1.56-9.01 Ra, averaging 4.37 Ra. By projecting the data points onto the ^3He-^4He concentrations diagram, all the points fall near the mantle helium area. The calculated mantle-source helium ratios are within the range of 19.58%-76.96%, with an average of 49.52%. Argon isotopic characteristics are close to those of mantle source, indicating that the ore-forming material was transport upwards via the multi-stage evolution of mantle plume and concentrated as ores in the favorable loci of mantle branch structures.     

固体地球观向流体地球观的概念更新

长时间内人们把地球看成为一个固体星球,忽视流体在地球动力学中非常重要的作用.在本文中我们将列举一系列的资料来证明它.此流体由H\|A\|C\|O\|N\|S组成.H (氢, 卤素和热), A (碱金属, 例如 Na, K等.), C (碳), O (氧), N (氮), S (硫族).此流体从深部外地核H, H2流向上进入地幔演化为H\|HACONS, 向上到上地幔演化为A\|HACONS, 向上进入地壳后演化为O\|HACONS. 此流体可以使固体地幔,地壳发生弱化,变软,熔融和排气,结果造成地球动力学及大地构造运动和众多自然灾害.     

北太行山安妥岭早白垩世碱性玄武岩的发现及地质意义

以岩墙状产出的安妥岭玄武岩形成于早白垩世(K-Ar表观年龄为122.31±1.34 Ma),其内发现橄榄岩包体、碳酸盐矿物集合体以及歪长石、刚玉、金云母巨晶.安妥岭玄武岩中可见橄榄石的碳酸盐化、绿泥石化和蛇纹石化以及单斜辉石的绿泥石化和碳酸盐化.安妥岭玄武岩样品的Si02含量介于46.50%~50.20%,Zr/TiO2-Nb/Y图解投点均落于碱性玄武岩区,微量元素蛛网图解中显示出明显的Nb、Ta和Ti的负异常,具有右倾平滑的稀土配分模式,(La/Yb)PM=33.4~40.1.两件安妥岭玄武岩样品的87Sr/86Sr比值分别为0.71 1300和0.706233,相应的143Nd/144Nd比值和εNd(122 Ma)分别为0.511848及0.511897和-13.73及-12.76.部分熔融源区组成和部分熔融作用控制着安妥岭玄武岩的成分变异,安妥岭玄武岩岩浆在上升过程中没有发生明显的结晶分异和地壳混染作用.运用地幔熔融柱模型,反演获得了安妥岭熔融柱就位于82.5~75.3 km深度范围内,即122.31 Ma时安妥岭岩石圈的厚度为75.3km,并认为安妥岭玄武岩是安妥岭岩石圈拆沉作用的产物.结合邻区南大岭和南口熔融柱深度位置,认为安妥岭-南大岭-南口岩石圈厚度经历小规模减薄(J2)-增厚(J2-K1)-拆沉(K1)-稳定(K1-今)的演化过程,安妥岭岩石圈拆沉作用为安妥岭斑岩钼矿形成的深部控制因素.     

地幔转换带中的水及其地球动力学意义

综述了近20年国际上地幔转换带中水的研究进展。前人研究表明,地球深部的水主要以OH-(hy-droxyl)形式存储在名义上无水矿物(NAMs)中。高温高压实验研究表明,地幔转换带中的主要矿物均具有较高的储水能力,且在转换带的温压条件下,其储水能力随着温度的升高而降低,其中瓦兹利石(β-Ol)和林伍德石(γ-Ol)的储水能力为2%～3%,超硅石榴子石(Mj)的储水能力为0.1%左右,据此估算地幔转换带的储水能力约为1.2%～1.91%,是地表水总量的3.9～6.2倍;而转换带除外的上地幔和下地幔主要矿物的含水量或储水能力均小于0.1%,因此与上、下地幔相比,地幔转换带可能是地幔的主要储水库。尽管地幔转换带具有较强的储水能力,但对地幔转换带的实际含水量还存在干、湿两方面的地质和地球物理证据和争议。地幔转换带中的水会对转换带中一系列的过程产生重要影响,当水含量增加时,橄榄石(Ol)向β-Ol、γ-Ol分解以及超硅石榴石的分解反应分别向低压、高压和低压方向迁移,从而由橄榄石向β-Ol和γ-Ol分解两个相变反应界定的转换带宽度也会增加;水还会使地幔深部的部分熔融温度降低,熔体的密度降低;同时,水的加入可以很好地解释地幔岩"pyrolite"模型在410km不连续面处产生的与地震波测量不相符突变,也可以解决全地幔对流模式所不能解释的地幔成分分层问题。因此,深入研究和探讨转换带中的水对地球深部动力学过程的影响,包括中国东部地区受太平洋板块深俯冲作用的影响,均具有重要的约束和研究意义。     

华北地台和秦岭—大别—苏鲁造山带的中生代花岗岩与深部地球动力学过程

近年来的研究证实 ,华北地台和大别—苏鲁造山带的中生代花岗岩与同时代的镁铁质超镁铁质岩有类似的Sr、Nd同位素特点 ,许多花岗岩和火山岩还具有类似埃达克岩的地球化学性质。在此基础上 ,根据现已积累的大量Sr、Nd同位素资料 ,从整个华北地台岩石圈的角度论证了中生代岩石圈地幔富集的性质、富集地幔发生的时代及其形成机制 ,进而探讨了岩浆活动的动力学机制 ,指出本区岩石圈富集地幔的形成是在Pangea超大陆裂解时岩石圈大规模拆沉减薄 ,被拆沉的太古宙古老地壳重循环进入地幔改变了地幔成分所致 ,说明超大陆裂解、岩石圈大规模拆沉减薄和富集地幔形成之间有密切的成因联系 ,超大陆裂解伴随着大陆地壳生长和消亡 (重循环 )的大体平衡。结合全球地震层析资料 ,进一步探讨了由俯冲大洋残片转化的下地壳同古老克拉通地壳物质在花岗岩源区中的重要意义。