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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>根据地幔岩模型,下地幔主要由于布里基曼石[(Mg,Fe)(Fe,Si,Al)O3)]、铁方镁石[(Mg,Fe)O]、Ca-钙钛矿组成。Badro et al.,2003利用X光发射光谱发现,下地幔铁方镁石中的铁在高压下会经历电子的自旋转变[1]。随即发现,铁在下地幔矿物中的自旋转变会带来一系列物理性质的改变,如密度、弹性模量、波速、热传导系数以及电导率等[2]。在过去的十几年中,研究铁在下地幔矿物中的自旋态,以及自旋转变对下地 相似文献
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上天、入地、下海,进行极端条件下的矿物学研究,研究微矿物,发现新矿物。主要利用金刚石压机,结合使用国内外同步辐射X-光源、中子源,以及其他多种物理的、化学的、光学的测试手段(如岩石矿物化学分析,光薄片测定,电子探针,离子探针,扫描电镜,透射电镜,红外、紫外、拉曼光谱,激光加热等),对来自天外的陨石、陨石坑样品、地球深处地幔源矿物以及海底甲烷水合物进行了一些研究。模拟不同温度和压力下各种不同成分的矿物材料的晶体结构、物理和化学性质。文章着重研究从地球内核到地壳海底的各种不同组分在不同温度、压力极端环境下形成的各种各样的典型矿物:从金属固体内核和金属液体外核中的ε-Fe到核幔边界(CMB)地球D″层的后钙钛矿(Post-Perovskite)结构(ppv)镁铁硅酸盐(Mg,Fe)SiO3,从下地幔中的铁磁性钙钛矿(Perovskite)结构(pv)镁铁硅酸盐布里奇曼石(Bridgmanite)(Mg,Fe)SiO3、镁铁氧化物(Fe,Mg)O和后尖晶石(Post-Spinel)结构的含Fe3+毛河光矿(Maohokite)(HP-Mg$Fe^{3+}_{2}O_{4}$)到过渡带、上地幔和地壳中的镁铁硅酸盐、硅氧化物、铬铁氧化物和金刚石及其内含物以及甲烷水合物(CH4·H2O)等。进行高温高压极端条件下的矿物学研究,为探索地球结构性质、形成动力和发展历史提供了新的窗口。 相似文献
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地幔中水的存在形式和含水量 总被引：3，自引：0，他引：3
水以含水变质矿物、无水硅酸盐矿物(橄榄石、辉石等)及其高压结构相(β橄榄石、γ橄榄石、钙钛矿相、方镁铁矿等)、高密度含水镁硅酸盐和熔体的形式存在于地幔各层圈中。根据各类玄武岩水含量推断出的上地幔源区的水含量,和由地幔岩主要矿物———橄榄石的水含量估算出的上地幔水含量(质量分数)很接近,在0.02%左右。以橄榄石和辉石高压相的水含量为依据,进行了过渡带和下地幔水含量的估算,其结果是:过渡带和下地幔上部的水含量(质量分数)为1.48%,下地幔下部水含量(质量分数)为0.21%。据此,计算出的地幔各层圈的总水量表明,地幔水的74%以上存在于过渡带和下地幔上部。将地幔总水量和现代海洋总水量之和作为地球总水量,计算出现代海洋总水量约占全球总水量(质量分数)的6.6%,这个结果与笔者根据地球的球粒陨石成分模型计算出的总水量(6%)十分接近。 相似文献
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蛇绿岩地幔岩中自由SiO2的发现及其地质意义 总被引：1，自引：0，他引：1
自由SiO_2系指石英及其同质多型物(polymorphs)柯石英、斯石英等。石英广泛分布于地壳中的各种岩石中,柯石英和斯石英只存在于超高压岩石和陨石坑中。由于石英和非饱和SiO_2的橄榄石不能共生,因此在地幔橄榄岩和超镁铁岩中不存在原生石英。最近笔者在西藏罗布莎蛇绿岩的地幔岩(方辉橄榄岩)的豆荚状铬铁矿中发现了自由SiO_2和柯石英相。根据高温高压相平衡实验资料,橄榄石、辉石这样的硅酸盐矿物在地幔深部的压力条件下可以分解成简单氧化物,如FeO(方铁矿)、MgO(方镁石)以及SiO_2(斯石英)等。由此推测,西藏蛇绿岩地幔岩中自由SiO_2可能是来自于下地幔的矿物,是地幔柱作用将其搬运到上地幔浅部。 相似文献
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西藏蛇绿岩的超高压矿物：FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合及其地球动力学意义 总被引：12，自引：1，他引：12
在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的东段，出露罗布莎蛇绿岩块和豆荚状铬铁矿床。从豆荚状铬铁矿石中查明60－70种伴生矿物，其中包含FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合。根据超高压－高温实验，该组合应形成于地球外核与下地幔之间的D“层，是地球外核的液态铁与镁硅酸盐钙钛矿（MgSiO3)相互化学反应的产物。西藏该超高压矿物组合揭示了蛇绿岩地幔活动可能深达地球外核。罗布莎蛇绿岩的该矿物组合可能是地幔－外地核之间的产物，或者是被对流作用，亦是被起源于D“层的地幔柱活动带到上地幔的。铬铁矿在地幔中结晶，并捕获了该矿物组合。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>CaSiO3钙钛矿是地球下地幔最重要的矿物之一。根据地幔岩模型,CaSiO3钙钛矿在下地幔的体积含量约为8%;而俯冲到核幔边界中的大洋玄武岩可能含有体积分数高达~20%的CaSiO3钙钛矿。尽管此前关于CaSiO3钙钛矿在下地幔温压条件下的结构存在较大争议,但近期实验结果表明,CaSiO3在常温常压下以四方晶体结构存在,但在下地幔温度和压强条件下相变为立方体钙钛矿结构(Noguchi.,2013)。而立 相似文献
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在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩的铬铁矿中，首次发现由100余种（亚种）矿物组成的地幔矿物群，其中包括：自然元素，合金，氧化物，硫（砷）化物和硅酸盐。根据实验资料，其中一部分是超高压成因矿物。可能来自地球核-幔边界，是地球外核与下地幔底部硅酸盐之间化学反应的产物，另一部分矿物可能来自下地幔，过渡带和上地幔。西藏地幔矿物群，无论在矿物学和地球动力学上均有重要意义。 相似文献
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地幔橄榄岩部分熔融的实验研究——论地幔富硅酸盐流体(熔体)的成因 总被引：1，自引：0，他引：1
在0.61 GPa和1.0 GPa条件下,进行了地幔二辉橄榄岩的部分熔融实验,首次探讨了熔体成分在“不同熔融阶段”随部分熔融程度的变化。结果显示,熔体中SiO_2、CaO、Al_2O_3、Na_2O和TiO_2变化趋势在不同熔融阶段不一样。熔体成分在低压下或较高压下相对富SiO_2。幔源富硅酸盐流体(熔体)的成因有多种,但存在于同一地幔橄榄岩捕虏体中、挥发分及碱质含量相近而其他成分不同的基性—中酸性富硅酸盐熔体,是在有地幔C—O—H流体介入或其他交代矿物存在时的原位局部平衡 相似文献
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最近在西藏罗布莎蛇绿岩豆荚状铬铁矿中,发现包括金刚石、柯石英和某些简单氧化物,诸如SiO2、MgO、Fe2O3、Cr2O3、Al2O3以及(Si,Ti)O2等组成的矿物群。这些矿物是非常复杂的由70~80种矿物组成的地幔矿物群的一部分。这充分证实在地幔中存在简单氧化物。高压-高温相平衡实验表明,硅酸盐矿物在下地幔条件才可分解成FeO、MgO和SiO2等简单氧化物(>670km)。因此有理由认为罗布莎简单氧化物可能来自下地幔深部。 相似文献
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据CatherineMcCammon等报道,在巴西Luiz河发现的金刚石中含有一些矿物包裹体,其中有（Mg,Fe,Al）（Si,Al）O3,（Mg,Fe）O,CasiO3和四面体的铁铝-镁铝榴石混合物（tetragonalalmandine－pyropephase,下简称为TAPP）,通过研究其氧化状态,就能了解一些下地幔的信息。含有包裹体的金刚石来自下地幔。通过对其内部包裹体周围的微裂隙检查,包裹体内部矿物压力测定及同位素研究,可以证明金刚石在后来的地质作用中未改变其化学成分。包裹体中的（Mg,Al）（Si,Al）O3在下地幔可能以钙钛矿的形式存在,而TAPP则是其原始相。… 相似文献
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受时空不可及性的制约,地质学家在探究地球深部物质组成方面仍显得很被动,尤其是在探究地幔物质组成方面显得更加艰难.目前,科学家们探测地幔物质主要依靠地球物理学和实验矿物学、岩石学方法相结合的手段来进行.结果表明,地幔过渡带主要的矿物组成有瓦士利石、林伍德石、超硅石榴子石以及少量的CaSiO3.下地幔主要矿物组成有钙钛矿(Pv)、后钙钛矿(PPv)和镁方铁矿(Mw).在讨论过渡带和下地幔物质组成的基础上,归纳总结了地球内部热源的三种来源,分别是放射性元素的衰变热和初始熔融硅酸盐地球长期冷却放出的热、核幔边界在地磁场和高电导率物质的作用下产生的热以及来自地核的热.这些结论对研究地球深部动力学和热力学过程有重要意义. 相似文献
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在69～100 GPa冲击压力(估算温度为2600～4300 K)范围内进行了初始样品为(Mg0.92, Fe0.08)SiO3顽火辉石和MgO+SiO2的冲击压缩回收实验。对回收样品进行的X射线衍射(XRD)分析结果表明: 两发顽火辉石回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐, 而非钙钛矿结构; 另外, 回收样品中均未观察到氧化物SiO2 和(Mg0.92, Fe0.08)O的XRD特征谱线; 两发MgO+SiO2回收样品中均观察到SiO2和镁橄榄石(Mg2SiO4)而没有氧化物MgO。实验结果表明: 在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构, 在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变; 在实验的温压范围内, 不可能发生由(Mg0.92, Fe0.08)SiO3向SiO2和(Mg0.92, Fe0.08)O的化学分解相变, 顽火辉石的高压相——钙钛矿结构是稳定的。高压加载或卸载过程引起的晶格畸变导致回收样品和原始样品的谱线差异, 而高压加载导致钙钛矿型(Mg0.92, Fe0.08)SiO3晶格畸变的可能性更大。 相似文献
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大陆碱性玄武岩中幔源宕石包体是研究大陆上地幔最直接的样品之一。尖晶石是幔源岩石包体中常见的副矿物。对其成分、平衡温度、压力及氧逸度热力学状态研究,不仅可阐明上地幔条件下尖晶石的矿物学特证,揭示它们及其寄主幔源岩石的成因,而且还可获得研究区上地幔热力学状态、物质组分、矿物相变及地幔不均一性等信息。 本文利用我国东部31个地区的新生代玄武岩中的橄榄岩类和辉石岩类包体中的16O个尖晶石探针分析资料、及所分析的共生矿物橄榄石、斜方辉石及单斜辉石的大量数据。采用新的较合理的温度、压力和氧逸度计算方法进行计算和作图,得到如卜结论:1 随着上地幔岩石部分熔融程度的增加。其橄榄岩类残留物中的尖晶石的颜色由浅褐变为深褐色.Cr和Fe含量增加。而Al和Mg含量降院,2 碱性玄武岩中辉石类包体的尖晶石和橄榄岩类包体的尖晶石的颜鬼及成分有很大差异.说明两者成因不同 3 碱性玄武岩中幔源岩石包体内的尖晶石的主要成分是Cr、Al、Fe、Mg。Cr和Al、Fe和Mg之间存在着广泛的类质同象替代,而Fe与Al、Cr之间的替代作用是有限的。4 我国东部新生代时上地幔中,尖晶石形成的平衡温度为1100～1500°K(约827～1227℃)。其形成压力为(1.2～60) 10 Pa.但大部分尖晶石形成的平衡压力<40×10~8Pa(即 相似文献
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动高压物理在地球与行星科学研究中的应用 总被引：3，自引：1，他引：2
综述了动高压物理应用于地球和行星科学研究中的一些最新进展,包括地球内部的物质组成与热力学状态,巨行星的物质组成模型,太阳系中的碰撞成坑与吸积相互作用等。依据铁的冲击波数据,结合其他热力学数据,可以得到一条统一的铁的熔化曲线,将动高压与静高压数据完全统一,初步解决了长期困扰高压界的动、静压关于铁的熔化温度存在系统偏差的诘难。外推到ICB处(330 GPa),铁的熔化温度(亦称锚定温度)约为(5 950±100) K。冲击Hugoniot 数据,结合地震学模型可以约束地幔与地核的物质组成。冲击压缩下钙钛矿型(Mg0 9,Fe0 1)SiO3的高压声速测量结果表明,1 770 km深度的不连续面不仅是一个相变界面而且是一个化学成分或矿物学分界面。低温可凝聚气体(H2、He)或冰(H2 O, CH4, CO2, NH3 和N2 )的冲击波数据,及Jeffrey 数等其他数据可以用来构建巨行星(如木星和土星)的物质组成模型。地球深部矿物的冲击温度测量可以用来研究它们的高压熔化行为,据此建立的高压相图可以为控制地幔对流的地幔物质的准静态蠕变提供约束条件。熔融硅酸盐在上地幔压力条件下的冲击压缩数据,可以约束地幔熔岩稳定存在的深度,在此深度地幔熔岩不会因固体围岩提供的浮力而向上运移到地表,从而在此深度形成稳定的低速带。冲击波数据在描写行? 相似文献
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摘 要 利用穆斯堡尔谱仪对辽宁宽甸地幔岩包体中的矿物进行了三价铁的测定测试结果
与国内外已发表的数据接近。Fe
3＋ ／∑Fe 比值分别为：斜方辉石0∙066～0∙196单斜辉石
0∙216～0∙344尖晶石0∙283～0∙299石榴石0∙057～0∙223。依据电价平衡原理计算的 Fe
3＋
含量受 Si 4＋ 、Al 3＋ 和 Cr 3＋ 的电子探针分析误差影响很大。根据地幔矿物的电子探针分析结果
计算平衡温度、压力和氧逸度时二辉石 En、Ca 转移反应温度计和石榴石 斜方辉石 Al 压力
计的计算结果不超过温压计的一般误差范围而石榴石 单斜辉石 Fe
2＋
Mg 交换反应温度计
在忽略 Fe
3＋ 时计算的温度值可偏高100℃以上;采用橄榄石／斜方辉石／尖晶石组合氧压力计
计算的氧逸度值误差一般约在±0∙7个对数单位。 相似文献
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大别山超高压榴辉岩流变强度——来自高温高压实验的证据 总被引：5，自引：3，他引：5
利用Griggs型 5GPa高压仪器 ,在柯石英稳定域围压条件下 ( >3GPa)完成大别山超高压榴辉岩流变学实验 ,建立了榴辉岩流变状态本构方程 (流动律 ) : ε=Aexp( -Q/RT)σn ,应力指数 (n)为 3 .4 ,活化能 (Q)为 4 80kJ/mol,结构常数 (A)为 10 3.3.实验结果表明 :( 1)作为两相矿物组成的榴辉岩 ,其流变学强度在很大程度上取决于强相矿物 (石榴石 )和弱相矿物 (绿辉石 )含量比例 ;( 2 )天然榴辉岩塑性变形机制是以位错蠕变为主 ;( 3 )根据实验成果比较榴辉岩和上地幔方辉橄榄岩流变学强度相当 ,两者耦合在大陆深俯冲 10 0km左右深度发生拆沉作用可能性很小 ,与上地幔上隆 (upwelling)作用有关的造山期后伸展作用对超高压岩石折返更具有重要意义 . 相似文献
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地幔中主要的挥发组分是C-H-O组分的形式,这些组分可能溶解在地幔深部熔融金属核、固体碳化物、氢化物和氧化物中。大量的证据表明在被交代上地幔中有氧化水和CO_2蒸气通道,在某些生长着的金刚石中有它们的包裹体。在上、下地幔之间所发生的变化虽不能确定,但上地幔中固体(含水矿物和碳酸盐)、熔体和蒸气(非常紧密的流体)之 相似文献