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地球深部碳循环是指地球表层的碳在俯冲带进入地幔深部,然后通过岩浆或者脱气作用再把地幔中的碳释放到地球表层系统中的过程。人类对地球深部碳赋存形式和储量、不同储库的交换方式和交换量尚缺乏清晰认识,近年来随着分析技术的发展和研究的深入,深部碳循环的研究日益丰富。本文总结了地幔中碳赋存状态、地球深部碳储量、碳进出地幔方式及通量、俯冲带碳的行为和碳酸岩成因及成矿方面的研究。地幔中碳赋存形式多样且主要受地球深部压力及氧逸度控制。相平衡实验和热动力学计算发现碳酸盐化榴辉岩在300～600 km发生部分熔融,交代地幔橄榄岩形成碳酸盐化地幔橄榄岩。碳酸盐化地幔橄榄岩的熔融又会形成碳酸岩熔体,这说明俯冲再循环物质可能对碳酸岩的成因起重要作用。碳酸岩是研究深部碳循环的良好载体,其源区特征、岩浆演化过程对示踪碳在地幔和地壳过程中的迁移至关重要。虽然深部碳循环在碳赋存形式、碳储量及通量、俯冲带碳的流变行为和碳酸岩成因对深部碳循环的启示方面已经取得了较大的研究进展,但仍有大量的科学问题亟待解决,如:沉积碳酸盐岩再循环进入地球深部后的行为、俯冲带板片流体地球化学行为、俯冲带流体氧逸度特征等,将来有必要重点开展深入研... 相似文献
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深部碳循环和地球表层的碳循环一起构成了全球的碳循环.因为地球超过90%的碳都位于深部,深部碳循环研究对于理解地球长期的气候变化具有重要的科学意义.深部碳循环研究涉及多个科学问题,其中最重要的科学问题之一是如何准确识别地幔中的碳是再循环的地表碳.锌作为亲石元素,广泛存在于岩浆岩、地幔和碳酸盐岩中.地幔和地表沉积碳酸盐岩之间锌同位素组成存在显著的差异,而板块俯冲脱水、地幔部分熔融和岩浆结晶分异等过程导致的锌同位素分馏较为有限,因此锌同位素具有示踪深部碳循环的潜力.系统阐述了锌同位素示踪深部碳循环的原理,回顾了目前应用锌同位素示踪深部碳循环取得的阶段性成果,并指出锌、镁同位素联合示踪有望成为未来深部碳循环研究的主流. 相似文献
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岩浆是将地球内部物质传送到表层系统的主要载体,并造成显著的资源聚集和环境效应。岩浆动力学是研究岩浆的迁移、储存、演化、就位以及喷发过程,侧重物理机制。这些岩浆过程主要发生在岩浆通道系统中,包括岩浆储库和岩浆管道。本文对目前国际岩浆动力学领域一些热点和前沿进行了介绍,这包括从岩浆房到岩浆储库概念的转变、岩浆储库的生长和动力学演化过程、岩浆过程的时间尺度以及岩浆中晶体的生长。然后阐述了岩浆中挥发分的种类和溶解度、获取天然岩浆挥发分含量的方法、一些典型镁铁质岩浆中的挥发分含量、岩浆去气的化学和物理机制,并简要梳理了热液金属矿床的形成过程和岩浆挥发分进入地表圈层系统引发的环境气候效应。最后列举了一些岩浆动力学有关的重要科学问题并建议了进一步的研究方向。 相似文献
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地球表层温度主要由接收的太阳辐射能量及大气温室气体的保温能力共同控制。CO_(2)等温室气体通过对大气温度的调节影响着全球环境气候变化,工业革命以来全球CO_(2)排放量的增加被认为是全球变暖的重要原因,地质历史时期大气CO_(2)浓度的波动与温室和冰室气候的交替出现相对应。地球超过90%的碳赋存于深部,因此地球深部过程的些许波动便会影响到地表碳含量,进而深刻影响着地球的环境气候变化。以往的研究注重地表碳循环对环境气候的影响,对深部碳的贡献考虑不足。最近十余年全球开展了详细的深部碳循环研究,基于已经取得的重要成果,本文从大火成岩省、裂谷和俯冲带的视角对深部碳循环驱动的环境气候效应进行了系统回顾。认为未来的研究需要对地球深部碳循环通量和碳同位素组成进行更精确的定量,这是我们认识深部碳循环对地表环境气候影响的基础;除了碳元素本身我们还需要关注其他挥发性元素和有害金属元素的综合效应;俯冲带作为全球壳-幔相互作用和物质交换循环最重要的场所,应该是进行深部碳循环观察和环境气候效应研究的重点。 相似文献
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俯冲带作为联系地表和地球深部系统的纽带,不仅是将地表碳带入地球深部的主要通道,也是地表物质和地球深部物质发生交换的重要场所。俯冲作用可以将地表碳以有机碳或无机碳酸盐矿物等形式带入地球深部,再通过火山作用或去气作用返回到地表系统。俯冲带深部碳循环控制着地表碳通量变化,对于研究全球气候变化和地球宜居环境具有重要意义。本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了俯冲带的脱碳机制及固碳作用过程。俯冲带脱碳机制主要有变质反应脱碳、流体溶解脱碳和熔融作用脱碳。从俯冲板块释放的含碳流体不一定都会迁移返回地表,有一部分含碳流体在迁移演化过程中会和围岩发生反应,形成不易迁移的其他含碳相(碳酸盐、石墨或金刚石)而重新固存在俯冲板块以及上覆地幔楔中(固碳作用),进而影响碳在不同储库中的含量变化,在计算俯冲带释放碳通量时需要考虑这一过程的影响。 相似文献
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穿地壳岩浆系统模型是近年新提出的一个全新的岩浆系统概念.聚焦山东东部早白垩世青山期穿地壳岩浆系统,在野外地质踏勘的基础上,结合火成岩年代学、断裂体系分布、大地构造学与地球化学的相关研究成果,系统探讨了不同性质火山岩浆的时空演化与分布特征.首先,在时间序列上,早白垩世青山期穿地壳岩浆系统,表现为酸性岩浆侵位-基性岩浆侵入-中性岩浆喷发的特征;其次,在不同的地壳深度,穿地壳岩浆系统有不同的表现,由深到浅,呈现岩基/岩株-岩脉岩墙-火山机构的变化;空间分布上,酸性岩体多位于古隆起区,火山机构沿深大断裂呈现串珠状分布.穿地壳岩浆系统的发育特征指示了青山期岩石圈的构造特征:岩体自身近E-W向展布,说明岩体侵入时的中上地壳的断裂体系主要为近E-W向,而岩体整体上沿着NE-SW向分布,说明了更深部断裂体系主要为NE-SW向,控制了整个区域构造的发育.早白垩世早期（莱阳期）区域发育的浅层构造断裂系统为早白垩世晚期（青山期）的穿地壳岩浆系统的发育提供了通道.早白垩世青山期穿地壳岩浆系统的发育伴随着区域热隆-伸展-滑脱作用,在此过程中山东东部青山期盆地格局形成.花岗岩抬升速率初步计算的结果表明山东东部地区早白垩世青山期的热隆速率略快于2.7~4.1 mm/a,强烈的"热隆-伸展-滑脱"作用是同期沉积盆地形成的主要动力学机制. 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>深部碳循环是全球碳循环体系的重要组成部分,它是指伴随洋壳俯冲作用,大量含碳矿物被带入地球深部,经历一系列地质作用后,再通过岩浆和火山作用将碳带回地表的过程。地震学、地质学和地球化学等研究表明,洋壳能够俯冲到地幔过渡带底部、甚至核幔边界;最近,Walter等人(2011)对产自巴西Juina金伯利矿床的"超深"金刚石进行了研究,发现该金刚石含有源自地表的轻碳同位素,而且其包裹体中含有洋壳玄武岩组分。这一发现有力地证实了碳循环可以深入下地幔1400 km[1]。 相似文献
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火山喷发形式与挥发分含量 总被引：1，自引：0，他引：1
火山喷发是由地球深部物质发生部分熔融产生的岩浆上涌至地表所形成的一种地质现象,是地球内部能量释放的主要途径之一。有些火山喷发极为猛烈,产生的大量火山灰能够在长达几个月的时间内影响当地气候环境,甚至可以在一瞬间掩埋整座城市;而有些火山喷发时只有大量的熔岩从火山口中静静地溢出,人们甚至可以在不远处进行观赏。火山喷发具有何种程度的破坏力取决于其喷发形式,而挥发分含量是影响喷发形式的重要因素之一。本文简述了几种常见的喷发形式及其相互之间可能存在的转化关系,着重论述了挥发分含量在其中所起到的作用,同时介绍了几种可能的去气模型及常见的测量岩浆挥发分含量的方法。其中使用单斜辉石斑晶来反演大陆玄武岩原始岩浆水含量的方法预计会在未来的研究中得到普及。 相似文献
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不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO2释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类：(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO2释放通量介于18.7～52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区... 相似文献
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Zircon crystals precipitated from granitoid magmas contain a robust record of the age and chemistry of continental magmatism spanning some 4.375 Ga of Earth history, a record that charts initiation of plate tectonics. However, constraining when exactly plate tectonics began to dominate crustal growth processes is challenging as the geochemical signatures of individual rocks may reflect local subduction processes rather than global plate tectonics. Here we apply counting statistics to a global database of coupled U–Pb and Hf isotope analyses on magmatic zircon grains from continental igneous and sedimentary rocks to quantify changes in the compositions of their source rocks. The analysis reveals a globally significant change in the sources of granitoid magmas between 3.2 and 2.7 Ga. These secular changes in zircon chemistry are driven by a coupling of the deep (depleted mantle) and shallow (crustal) Earth reservoirs, consistent with a geodynamic regime dominated by Wilson cycle style plate tectonics. 相似文献
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幔源岩浆活动过程中的去气作用
——以云南老王寨金矿煌斑岩为例 总被引：7，自引：2，他引：7
黄智龙 《矿物岩石地球化学通报》2001,20(1):1-5
本文以云南老王寨金矿煌斑岩为例，从岩石产出的构造环境、源区地幔交代富集作用、岩浆演化中硅酸盐熔体-碳酸盐熔体液态不混熔作用、岩石中CO 相似文献
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自然界中,石墨质碳可以稳定存在于沉积岩、岩浆岩和变质岩中,由有机质或无机碳酸盐转变而来。随着对俯冲带碳循环研究的不断深入,通常作为副矿物产出在变质岩中的石墨质碳也引起了广泛的关注。相比于碳酸盐矿物和含碳流体,石墨质碳因其低溶解性、低移动性常作为碳汇稳定存在于俯冲带中。然而,在一些特殊的地质条件下(例如流体出现的开放体系中),石墨质碳不再稳定,它会变得活跃并发生迁移。因此,石墨质碳也是俯冲带碳循环研究中的关键载体。本文在综述前人研究成果的基础上,总结了俯冲带中石墨质碳的性质、来源、形成和分解过程,并重点介绍了俯冲带中非生物成因石墨的形成机制、石墨质碳的稳定性以及石墨质碳的释放,全面探讨了石墨质碳在俯冲带碳循环中的重要意义。俯冲带中石墨质碳的成因机制主要有3种:生物有机质石墨化、饱和含碳流体沉淀、碳酸盐矿物的还原反应。俯冲带中石墨质碳可通过分解脱气和溶解的方式释放。俯冲作用和风化侵蚀是石墨质碳全球循环的两个主要过程,其中俯冲作用对石墨质碳的地球内部循环影响较大。 相似文献
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由板块俯冲引发的深部物质循环过程是地球内部的一级运行机制,主宰了地球从内到外的演化进程,是地球科学研究的重要前沿.俯冲带化学地球动力学研究不仅需要确定俯冲带地壳物质再循环的机制和形式,而且需要确定俯冲带动力来源和热体制及其随时间的变化.为了识别不同类型壳源熔/流体对地幔楔的交代作用、寻求板片-地幔界面反应的岩石学和地球化学证据、理解汇聚板块边缘地壳俯冲和拆沉对地幔不均一性的贡献,我们必须将俯冲带变质作用、交代作用和岩浆作用作为一个地球科学系统来考虑.板块俯冲带变质过程中发生一系列物理化学变化,这些变化不但是导致板块进一步俯冲的主要驱动力,同时也控制着释放的熔/流体组成和俯冲到地球深部的物质组成,对俯冲带化学地球动力学过程产生重要影响.地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面起着重要作用.造山带地幔楔橄榄岩直接记录了俯冲带多种性质的熔/流体交代作用,以及复杂的壳幔物质循环过程.俯冲带岩浆岩是大洋/大陆板块俯冲物质再循环的表现形式,这些岩石样品记录了俯冲带从深部地幔到浅部地壳的过程,也为认识地球深部物质循环提供了理想的天然样品.尽管国际上在俯冲带岩石学和地球化学领域针对地球深部过程的研究方面取得了多项重要进展,但由于研究工作缺乏密切的协同配合,包括俯冲带熔/流体的物理化学性质、俯冲带壳幔相互作用的机制和过程、俯冲带幔源岩浆活动的物质来源和启动机制以及深部地幔过程对地表环境的影响等许多关键科学问题尚未得到根本解决.将来的研究需要聚焦俯冲带物质循环这一核心科学问题,进一步查明俯冲带变质作用、交代作用、岩浆作用等过程的各自特征和相互联系,包括挥发性组分在地球深部的迁移过程及其资源和环境效应,着力考察研究相对薄弱的古俯冲带,阐明板块俯冲与地球深部物质循环之间的耦合机制. 相似文献
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Priyanka Chatterjee Shuvabrata De Marinah Ranaivoson Rajat Mazumder Makoto Arima 《地学前缘(英文版)》2013,4(3):277-287
The Palaeoproterozoic–Mesoproterozoic transition (～1600 Ma) is a significant event in the Earth history as a global thermal perturbation affected the pre-1600 Ma landmasses. Like other cratonic blocks of the world, lithospheric thinning, sedimentation, magmatism, metamorphism and crustal melting/anatexis are associated with this significant geological event in the Singhbhum cratonic province of India. This paper is a review of sedimentological, magmatic and tectono-thermal events in the Singhbhum craton at ～1600 Ma. The Palaeo-Mesoproterozoic sedimentation and volcanism in the Singhbhum craton took place in a terrestrial intracontinental rift setting. The available geochronological data are indicative of late Palaeoproterozoic to Neoproterozoic tectono-thermal events in the Chhotanagpur Granite Gneissic Complex (CGGC), an east–west trending arcuate belt of granite gneisses, migmatites and metasedimentary rocks. A detailed multidisciplinary geo-scientific investigation of the Dalma volcanic belt and the area to its north (Chandil Formation) and further north in CGGC will enable us to constrain the extant surface processes and crust-mantle interactions, the collision events between the North and South Indian cratonic blocks, and the position of India in the Columbia supercontinent. 相似文献
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造山带火山岩浆作用 总被引：9，自引：2，他引：9
造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造－岩浆演化历史。纵观我国到至全球的大陆造山带形成－演化历史，一个造山带往往经历了古大陆裂解，洋陆转换，陆块拼合，碰撞，陆内伸展－盆山耦合和新构造隆升（陆内造山）等众多不同的构造演化阶段，这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆民之相伴。因此，我们可以根据造山带形成－演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的的构造－岩浆演化历史，并进而从更大尺度上加以对比，探索全球动力学乃至比较行星学等重大学问题。本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述，这些问题包括有：板块内部火册浆活动，离散板块边界上的火山岩浆活动，会聚板块边缘的火山岩浆活动。 相似文献
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东梁矿区位于冀东地区宽城凹褶束东南边缘。金矿床主要产于燕山期火成岩与中元古界长城系、蓟县系碳酸盐岩地层的接触带部位,受构造、岩浆活动控制。矿区岩(矿)石地球化学分析结果表明,成矿流体中的硫、铅主要来源于深部,与深部岩浆活动有关;氢、氧同位素分析结果显示,成矿流体主要来源于原生岩浆水;金矿床成矿温度125~305℃,成矿深度1.5km,成矿时代为燕山期火山活动晚期。认为在燕山期板块构造影响下,东梁金矿床成矿物质主要来源于深部活化变质岩系,属岩浆热液型中低温金矿床。 相似文献
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地球98%以上的碳赋存在地球深部地幔和地核中。地球深部储库(地幔和地核)中的碳以各类岩浆作用释放到地表,而地球表层系统(大气圈、水圈、生物圈)中的碳又可以伴随板块俯冲作用进入地球深部地幔。然而俯冲过程中不同的脱碳机制会将俯冲板片中部分乃至全部碳带出板片,而后经由岛弧岩浆作用、流体扩散作用等途径返回地表。因此,板片俯冲过程中的脱碳机制及其通量深刻地影响了地质时间尺度中地表系统的二氧化碳浓度,进而改变地球的宜居性。本文总结了目前主流观点认可的五种俯冲板片脱碳机制:变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳、底辟脱碳和氧化还原脱碳。另一方面,目前对于俯冲板片各种脱碳机制对应的脱碳效率还有很大的争议,因此本文进一步梳理了板片俯冲过程中不同脱碳机制相关的通量估算的研究进展与存在的问题,建议将来综合多种方法对比研究俯冲带碳循环问题,以期在俯冲带深部碳循环过程和通量方面取得突破性进展。 相似文献