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亲铜(亲铁)元素在行星增生演化、核幔分异、地幔岩浆过程、壳幔相互作用以及金属矿床成因等领域具有举足轻重的作用。本文从亲铜元素的地球化学性质出发,介绍了"高维度思维"的亲铜元素含量比值及其在地球科学领域的初步应用:①获得同一份样品中不同亲铜元素含量可在一定程度上降低样品的不均一性(块金效应)对含量比值的影响;②Cu/Ag值可以约束不同高温岩浆过程中硫化物固液状态和亲铜元素地球化学性质,进而认识地幔、洋壳和大陆地壳间的联系;③具有不同分配系数的亲铜元素含量的比值可以鉴别岩浆硫化物饱和史,比如通过亲铜元素的分异约束火星陨石母岩浆的硫化物不饱和演化历史;④依据In-Cd-Zn在硅酸盐地球的含量以及它们的相对亲铜亲铁性质,地球主体增生物质已经消失,不能由陨石代表。 相似文献
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地幔矿物与水流体之间元素分配系数的研究及意义 总被引：1，自引：0，他引：1
流体是地球内部物质和能量迁移最为活跃的介质，它在造成地幔化学的富集和亏损，产生具有不同地球化学特征的幔源岩浆岩石，以及促进壳幔物质的再循环过程等诸多方面都起了重大作用，高温高压下实验模拟流体与地幔岩石和矿物之间痕量元素分配作用是揭示地幔流体的组成与性质，地幔中不同元素类型之间或内部的分异作用，地幔交代介质的类型与特征，岛孤玄武岩高场强元素亏损原因的一个重要的手段，并对近年来有关高温高压下流体与地幔矿物之间痕量元素分配作用的实验模拟研究进行了评述，分析了制约流体与地幔矿物之间痕量元素分配系数的因素，总结了这些研究的应用。 相似文献
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《矿物岩石地球化学通报》2015,(4)
硅酸盐矿物与熔体之间的磷分配系数对研究岩浆演化和结晶分异程度具有重要意义,也是了解地幔磷储库和建立地球各圈层间磷运移模式的基础。本文分析和总结了前人采用天然样品和合成实验样品研究不同硅酸盐矿物和熔体间的磷分配系数的成果,分析了不同物理化学参数对分配系数的影响,包括熔体组成(如Mg O、Al2O3含量)、矿物结构(分配系数与[Si O4]4-聚合度呈负相关关系)、温度、压力和氧逸度等,指出当前研究中有关更高压力条件(15 GPa)及有流体存在时分配系数的研究是不足的。 相似文献
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亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
亲铜元素在岩浆演化和硫化物熔离过程中的行为是解释岩浆硫化物矿床形成过程的一个窗口,通过实验研究来探讨亲铜元素的地球化学行为,并用于岩浆硫化物矿床的定量化研究是此类矿床今后的一个发展方向。本文总结了硫和亲铜元素在岩浆演化过程中的行为规律,并阐明了在岩浆硫化物矿床中的应用,在如下五个方面分别做了讨论：① 通过实验对玄武质岩浆中S溶解度的研究,总结出引起硫化物饱和的4个控制因素: 岩浆混合、温度迅速降低、壳源混染、快速的结晶分异作用;② 通过Ni在橄榄石和硅酸盐熔浆中的分配,定量模拟了岩浆演化过程中,橄榄石中的Ni含量随着橄榄石成分（Fo）变化的规律;③ 总结了Ni—Cu—PGE—Au在液态硫化物和硅酸盐岩浆中的分配系数,总结了控制分配系数的因素,并探讨了“R因素”对亲铜元素富集的控制机理;④ 橄榄石被硫化物包围时,与硫化物发生交换反应,通过交换反应系数（KD）可以定量估算硫化物熔浆中Ni的含量;⑤ 通过实验得出的亲铜元素在单硫化物固溶体（MSS）和液态硫化物之间的分配,总结了岩浆铜镍硫化物矿床中的分带现象。最后探讨了岩浆硫化物矿床存在的问题和发展方向。 相似文献
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地幔部分熔融过程中亲S元素Ag的分配行为能够限定地幔中Ag含量,同时可以追踪地幔中S含量和去向。在地幔部分熔融过程中, Ag的分配行为与其在地幔硅酸盐矿物–玄武质熔体间的分配系数密切相关。因此准确地测定Ag在除硫化物之外地幔硅酸盐矿物和共存熔体之间的分配系数是预测Ag分配行为的必要条件之一。目前缺乏Ag在地幔矿物(橄榄石、辉石等)和玄武质熔体之间分配系数的报道,阻碍了对Ag在地幔部分熔融过程中分配行为的研究。本研究通过高温高压实验获得了在洋中脊玄武岩(MORB)产生的温度和压力条件下,Ag在橄榄石(ol)、斜方辉石(opx)、单斜辉石(cpx)与玄武质熔体(melt)之间的分配系数,分别为DAgol/melt=0.0005±0.0002、DAgopx/melt=0.007±0.003和DAgcpx/melt=0.046±0.009。根据实验获得的分配系数进行模拟的计算结果表明,太古代科马提岩和洋中脊苦橄岩源区的地幔Ag含量为(8±2)×10-9。如果这个值... 相似文献
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地幔流体作用——地幔捕虏体中流体包裹体的研究 总被引：8，自引：0，他引：8
被碱性玄武岩和金伯利岩带到地表的地幔捕虏体是认识地球深部信息的窗口 ,是人们能够直接观察到的一种上地幔样品 ,其矿物中流体包裹体的存在提供了上地幔流体活动的直接证据。流体 /地幔矿物之间元素的分配对约束地幔交代过程中流体相的作用和上地幔流体的组成 ,揭示俯冲带壳幔物质的再循环过程 ,解释岛弧玄武岩高场强元素亏损的原因有重要意义。文章对近年来有关地幔捕虏体中流体包裹体的研究进行了评述 ,并结合近年来流体 /地幔矿物之间元素分配的高温高压实验研究讨论了流体在地幔中的重要作用。 相似文献
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高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一,通过模拟地球深部的温度和压力条件,了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物,为地幔岩石圈的重要组成,广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物,角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用,同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里,国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征,由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同,包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识,但仍然有许多问题需要进一步研究,如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。 相似文献
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地幔中铂族元素丰度是基于地球形成理论所得计算值的两三百倍，无论是地幔中还是球粒陨石中，铂族元素之间的比值是相近的；对于这一现象有很多解释，其中被普遍接受的是：地核形成后(核幔分异完成后)，大约占现在地球质量0．5％-1％的球粒陨石物质加入地幔，即可造成现在地幔中的铂族元素在丰度与比值方面的特征，这就是后增薄层模型(Late-veneer model)。但是，这一模型受到很多地幔样品铂族元素具非球粒陨石比值和高压下Co、Ni亲铁性测定结果的挑战。最近的地幔橄榄岩各相铂族元素精确测定、高压下Pt、Pd金属相与硅酸盐分配系数的测定，以及Re-Os同位素的研究都支持后增薄层模型。 相似文献
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V.I.STAROSTIN O.G.SOROKHTIN 《地学前缘》2004,11(1):225-235
现有的矿产资源分布资料可以说明地球历史中亲铁和亲铜元素成矿的一般规律。铁矿床在元古宙地核分离之后最为发育。除个别显著成矿高峰外 ,金的储量分布与铁类似。亲铁元素矿物的成矿潜力在古元古代也最大 ,以后逐渐降低 ,只是在显生宙 ,因地壳的再循环和古老矿床中矿石物质的活化而再次增大。元素的行为则完全不同 ,在前寒武纪时期它们的活动性为中等。亲铜矿物矿床的总量 ,在显生宙因再循环而达到最高 ,亲铜矿物矿床成矿能力较之亲铁矿物强得多 ,因为硫化物比铁金属氧化物更为活泼。地球演化的旋回性表现为超大陆形成的周期性 ,它与矿产的分布颇为一致。铁矿、亲铁元素和金成矿作用的突然激增 ,显然是在超大陆形成之后 ,并且与其早期裂解的脉动相对应。亲铜元素堆积的高峰期往往与超大陆的形成期相对应。尽管亲铜元素成矿的第三次脉动与中生代古陆 (Mesogea)的形成并不一致 ,但却与劳亚古陆及冈瓦纳古陆的裂解相一致。此种成矿堆积现象可以借助地幔内非稳态化学密度对流所诱发的地壳发展周期性来解释。根据超大陆形成的周期性推断地幔对流巨旋回的主期应为 80 0Ma ,此种周期性亦反映了具原始地幔印记的亲铁、金和亲铜元素的聚集作用过程。因此 ,地球圈层中地幔对流作用的周期性亦显著地控制了包括地幔 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
水对地幔硅酸盐矿物的物理化学性质、运移迁徙以及热稳定性都有着显著的影响。研究水在地幔矿物中的赋存机制及地球深部的水循环过程,是当今世界矿物学与地球科学领域内的热点和重点之一,这对于我们了解地球深部的岩石矿物学与诸多地球动力学过程都有着深远的意义。首先俯冲板块中的蛇纹石(serpentine,含水量10%~13%)随着板块的向下运动,在高温高压下分解将产生Phase A(含水11.8%)、粒硅镁石(chondrodite,含水5.4%)和斜硅镁石(clinohumite,含水2.9%)[1-3]。这3种矿物为橄榄岩体系中重要的致密高含水硅酸镁(DHMS)成员,通过这些含水矿物作载体,俯冲板块中的水将有可能进入上地幔深部乃至转换带中。而地幔转换带作为地幔物理化学性质剧烈变化的区域(从410~660 km),对地球的岩石圈层结构以及地球动力学都有着特殊的意义[4-6],其贡献主要来自于橄榄石的高压相瓦兹利石(Wadsleyite)和林伍德石(ringwoodite)。这两种矿物占据了地幔转换带体积的60%~70%,为名义上无水矿物(NAMS),但是通过羟基取代(Mg2+=2H+)的方式,可使得其结晶水含量高达3%左右[7-9]。如果瓦兹利石和林伍德石的结晶水含量达到了饱和,将使得地幔转换带的储水能力为地球表面水总量的7~8倍,因此转换带是地球深部最重要的储水层。最近,加拿大Pearson研究小组通过研究来自巴西Juina的金刚石包裹体,发现来自地幔转换带的天然林伍德石的含水量约为1%[10],这与我们通过高温高压实验数据[11],模拟出的地幔转换带中的含水量是一致的。对含水矿物晶体结构的分析将有助于我们从微观机制上认识水(羟基)在硅酸盐矿物中的赋存机制。关于晶体结构方面的工作,我们将介绍以下两个方面:1)通过不同含水量的瓦兹利石和林伍德石晶体结构分析,深入探讨氢离子在名义无水矿物中的取代机理[11-13];2)通过比较合成的和天然的粒硅镁石和斜硅镁石样品,系统分析氟、钛、铁元素对其晶体结构的影响[14-15]。除了探讨晶体结构之外,我们还将通过高温高压实验数据,系统阐述水对上述硅酸盐矿物的热力学状态方程的影响[11-16]。结晶水的进入将会使得矿物的热膨胀系数与压变系数明显增加,这将对上地幔及转换带的动力学产生深远影响。 相似文献
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上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响. 相似文献
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本文以重庆巫山地区上二叠统黑色岩系为研究对象,通过全岩化学分析、矿物分析、连续化学提取、浸提实验等方法,揭示黑色岩系中有害微量元素的赋存状态及其环境意义.结果表明,研究区黑色岩系样品富含有机碳和硫,为典型缺氧条件下的产物;明显富集Cd、Cr等有害元素.Cd主要赋存于碳酸盐矿物中,Cr主要赋存于硅酸盐矿物,Zn和Ni的赋存载体包括硫化物、有机质等.不同样品中有害元素的赋存状态有所差异,且与矿物组分密切相关.母岩中有害元素赋存状态的差异可能控制其在土壤等环境介质中的活性;硫化物含量高而碳酸盐矿物含量低的黑色岩系样品,有害元素释放量大,潜在生态风险高,应引起高度重视. 相似文献
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倪怀玮 《矿物岩石地球化学通报》2020,39(3):前插1-前插2,443-447
在地球深部(特别是俯冲带)的高温高压条件下,硅酸盐和水的相互溶解能力增强,可以形成成分介于常规硅酸盐熔体和富水流体之间的超临界地质流体。超临界流体的形成条件主要取决于岩石-H_2O体系的临界曲线、湿固相线和第二临界端点的位置。超临界地质流体具有特殊的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移和富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。通过高温高压实验、分子模拟计算、天然岩石和矿床样品等手段研究超临界地质流体的性质和效应仍存在巨大挑战,亟需变革性实验和计算技术突破。 相似文献
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实验岩石学通过高温高压实验来模拟地球内部状态,正演研究矿物、岩石及其组分的物理化学行为,与天然矿物和岩石样品反演研究相互补充. 从20世纪初美国卡内基研究所建立地球物理实验室算起,实验岩石学已经历了100多年的发展,在认识地球内部状态和过程以及矿物和岩石成因方面发挥了重要作用. 我国实验岩石学研究开展约50年,进入21世纪以来在实验平台和创新性研究成果方面取得了显著进步. 在学科发展趋势方面,实验岩石学表现出以下6方面的特点:（1）新的高温高压实验技术不断涌现;（2）实验与分析测试技术高度融合;（3）实验模拟与计算模拟相结合;（4）从热力学平衡扩展到动力学研究;（5）从干体系扩展到对挥发分和流体的深入研究;（6）应用场景从固体地球扩展到类地行星. 通过进一步开发或改进高温高压实验技术,加强与分析测试技术以及计算技术的结合,实验岩石学有望在破解地球内部流体的性质和作用、地幔演化和岩浆分异、变质反应速率和机制、类地行星形成与演化等重要科学问题方面作出关键贡献. 相似文献
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在地球深部(特别是俯冲带)的高温高压条件下,硅酸盐和水的相互溶解能力增强,可以形成成分介于常规硅酸盐熔体和富水流体之间的超临界地质流体。超临界流体的形成条件主要取决于岩石-H2O体系的临界曲线、湿固相线和第二临界端点的位置。超临界地质流体具有特殊的物理化学性质,能够在促成俯冲带物质循环、迁移和富集元素成矿、引发中深源地震、影响地表宜居性演化等方面发挥关键作用。通过高温高压实验、分子模拟计算、天然岩石和矿床样品等手段研究超临界地质流体的性质和效应仍存在巨大挑战,亟需变革性实验和计算技术突破。 相似文献
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系统分析了金川Ⅱ号岩体中2号矿体西端、中部和东端的硫化物矿石中的铂族元素(PGE)和亲铜元素地球化学特征,以期探讨这些元素的空间变化规律及其成因,以及对金川矿床成矿过程的指示意义。研究结果表明:100%硫化物中,PGE(Ir、Ru、Rh、Pt、Pd)总体从西端到东端逐渐降低,且浸染状矿石和海绵陨铁状矿石的100%硫化物中PGE和亲铜元素含量的变化特征相似。表明金川2号矿体硫化物矿石的PGE和亲铜元素的含量主要受硫化物熔离作用的约束,硫化物熔体分离结晶和后期热液蚀变影响不明显。2号矿体浸染状矿石的100%硫化物中,PGE和亲铜元素含量总体低于1号矿体浸染状矿石的含量,但是前者西端的样品与后者东端的样品,上述元素特征相似,暗示二者是同一岩浆通道系统中硫化物熔离的产物,并且硫化物熔离形成2号矿体时具有比1号矿体低的R值,这也暗示了含矿岩浆是自1号矿体向2号矿体流动的。 相似文献
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高温高压条件下的热力学平衡是开展地幔地球化学研究的重要基础。目前，对地幔条件下矿物和熔体的热力学平衡的认识还存在一些不足，即地幔地球化学的实验和天然样品数据(压强、温度和成分等)构成的高维度矩阵中离散点之间的关系还未被充分厘清。机器学习是挖掘数据的有效工具，通过回归、分类等算法，可以为地幔条件下的热力学平衡提供新认识。已开展的实例研究包括温压计、熔体中元素的溶解度、矿物的三价铁含量、判断地幔捕掳体是否发生交代作用、判断样品是否发生氢扩散作用，等等。本研究方向的发展还需要机器学习方法的普及、基础数据库正确率和数据质量的提高以及算法的改进。 相似文献
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刘丛强 《矿物岩石地球化学通报》1991,(3)
1.对稀土元素在硅酸盐熔体和晶体间分配的再认识稀土元素在硅酸盐固—液相之间的分配性质早已广泛地被应用到火成岩岩石成因学研究中。获得稀土元素分配系数的主要途径为测定天然硅酸盐体系中斑晶和基质的元素浓度和对天然硅酸盐体系的实验研究。但是,这两条途径都有缺陷。斑晶一般具有化学成分分带现象,这意味着斑晶和基质间并未达到化学平衡。实验研究则是条件间单化和受时间的限制,难以模拟天然存在的岩浆过程,也同样存 相似文献
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深入分析了元素相容性、元素两相间的分配系数与壳幔元素地球化学分异间的关系,建立壳幔元素地球化学分异模型,提出不相容元素在地壳富集与壳幔岩石部分熔融过程相关的观点。收集并整理了原始地幔、地壳各层圈60余种元素的平均化学成分。以壳幔元素的地球化学分异理论模型为依据,计算得到壳幔元素地球化学分异强度指数,并分析了元素分异指数与元素相容性的关系。根据分异指数数值大小由高到低排序得到大陆地壳元素地球化学分异强度的序列。最左边元素为正强分异元素,即强不相容元素,富集于大陆上地壳;最右边为负强分异元素,即强相容元素,在大陆上地壳相对贫化。分异指数值靠近1的元素在地壳的富集和贫化不明显,属于过渡型。根据该序列提出元素地球化学一种新的分类法,分布于序列左边的正强分异元素为亲地壳元素类,分布于序列右边的负强分异元素为亲地幔元素,处于两者之间的元素成为亲地壳 亲地幔的过渡元素,并在周期表中列出了各类元素的位置。新划分的三大类元素在周期表中呈现有规律的分布。 相似文献
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氧化还原电位与岩浆体系中锡的行为 总被引：1，自引：0，他引：1
为了估计岩浆体系的成矿能力和矿质的迁移途径,必须知道熔体结晶和流体分馏过程中戍矿元素(即杂质元素)行为的一般规律。微量组分的存在不会影响体系中所发生的作用,但体系所处的物理化学条件会影响多个相之间和某些相内部微量组分的分配。根据现代硅酸盐熔体结构和硅酸盐混晶理论研究,还不能从理论上计算分配系数,而有(作为天然作用中杂质元素的)成矿元素参加的硅酸盐体系的实验资料极少。 相似文献