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1.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>地球表面存在大量的水。海洋中的水伴随俯冲带下沉,可由含水矿物作为载体被带入到地球内部。2014年,加拿大Pearson在Nature上撰文指出,在巴西Rio Aripuana河东部发现的金刚石包裹体中,发现了含水~1 wt.%的林伍德石。该项研究为地幔含水提供了有力证据。如果地幔含水,水的出现会影响地幔矿物的一系列物理性质,如密度、弹性模量、波速、电导率等(Mao et al.,2008b;Mao et al.,2010;Wang et al.,2006)。因 相似文献
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《矿物学报》2020,(1)
深部地球中的结构水以其独特的物理和化学性质影响着一系列地球化学和地球动力学过程。本文根据近年来地球内部含水性研究的进展,对地幔的储水能力进行估算,得出上地幔平均含水0.03%,其储水能力约为海洋水的0.12倍。水在地幔过渡带矿物中的溶解度较高(约1.53%),使得地幔过渡带储水能力约为海洋水的4～5倍,下地幔矿物的含水性研究目前还存在很大的争议,高温高压水溶性实验、理论计算以及地球物理方法等均不能对其进行很好的限制。现阶段已有的研究数据表明,下地幔矿物的含水量相对较低(约0.13%),但由于下地幔庞大的体积和质量,使得其储水能力是海洋水的2～3倍,整个地幔平均含水约0.26%,其储水能力约为海洋水的6～8倍。为了估算整个地球内部各圈层的储水能力,本文基于Murakami关于地球起源于碳质球粒陨石,其含水量约2%的结论,估算得出地核的储水能力约为海洋水的76.8倍,进而推断地核中可能含有0.6%左右的氢元素。 相似文献
3.
地幔包体作为研究岩石圈深部过程的直接对象,其内部"名义无水矿物"(NAMs)的地球化学和含水量特征,以及所在的地质背景、产出位置等为揭示岩石圈地幔演化提供了重要途径。河南鹤壁位于华北活化克拉通与稳定克拉通之间的过渡带上,区内出露的超基性、基性岩体中含有丰富的地幔包体,为研究过渡带中上地幔的温、压条件及含水量特征等提供了重要的窗口。本文通过EMPA和Micro-FTIR手段,对地幔包体中NAMs的主量元素和红外吸收光谱进行观测,利用各种地质温压计以及Beer-Lamber含水量分析方法对这些数据进行处理,得到了不同深度来源的地幔包体当时所处的温、压条件,地球化学属性以及内部NAMs所对应的含水量等信息,为研究鹤壁地区与世界各地不同地质背景下NAMs的含水量差别以及NAMs的含水量与地球化学元素之间的相关性提供了重要线索。 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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西藏雅鲁藏布江缝合带西段巴尔地幔橄榄岩成因及构造意义 总被引：10，自引：7，他引：3
巴尔蛇绿岩属于雅鲁藏布江缝合带的西延部分,距拉萨约1200km,主要由地幔橄榄岩、少量的橄长堆晶岩和玄武岩组成.地幔橄榄岩主体为合单辉方辉橄榄岩,少量为二辉橄榄岩.根据巴尔蛇绿岩地幔橄榄岩的结构构造特征,将矿物组合划分为3个世代,第一世代残余地幔矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石;第二世代部分熔融及熔-岩反应矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+尖晶石;第三世代地幔交代作用矿物组合,主要为含水矿物角闪石.将3个世代的矿物组合归并为2个演化阶段:第一阶段,包括第一世代和第二世代矿物组合,形成于MOR(mid-ocean ridge)构造环境下的洋脊扩张阶段;第二阶段,为第三世代矿物角闪石,形成于SSZ(super-subduction zone)环境下的俯冲阶段.对比雅鲁藏布江缝合带不同区段蛇绿岩中地幔橄榄岩的特征,发现雅鲁藏布江缝合带存在MOR和SSZ两种类型的蛇绿岩,其中中段的蛇绿岩主要以典型的SSZ型地幔橄榄岩为主,而东、西段则以受到不同程度SSZ环境改造的MOR型地幔橄榄岩为主,认为雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩地幔橄榄岩演化分段性的特征,与新特提斯洋沿弧方向上板块活动的动力学机制的不均一有关. 相似文献
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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。 相似文献
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西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的超高压矿物和新矿物(综述) 总被引：22，自引：1，他引：21
近十余年来的研究,在西藏雅鲁藏布江缝合带中的罗布莎蛇绿岩型铬铁矿中,发现可能来自深部(>300km深度)异常地幔矿物群.该矿物群中具有深部成因指示意义的矿物有:①呈斯石英假象的柯石英;②微粒金刚石和产在锇铱矿中的原位金刚石;③铬铁矿和饿铱矿巾发现硅尖晶石;④铬铁矿中发现硅金红石;⑤呈八面体假象的蛇纹石和绿泥石,并具有清晰的爆炸结构;⑥方铁矿和自然铁矿物组合.此外,罗布莎铬铁矿中有4个新矿物获批准,并在极地乌拉尔蛇绿岩铬铁矿中也发现了大最微粒金刚石和碳硅石等地幔超高压矿物.蛇绿岩铬铁矿中发现来自地幔深部的超高压矿物,提供了铬铁矿可能深部成因的重要信息,该发现有可能改变传统的蛇绿岩铬铁矿的形成于俯冲带上的浅部环境(<50 km深度)的认识以及蛇绿岩成因的概念. 相似文献
8.
正关于地幔深部矿物组成的认识通常基于实验模拟结果和地震学数据。虽然有些在下地幔深度形成的矿物已经在"超深"(super-deep)金刚石中发现,但是具有钙钛矿结构的钙硅酸盐同质多相矿物(perovskite-structured CaSiO_3,即CaPv)在自然界中一直没有被发现,前人认为该超高压矿物在 相似文献
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西藏雅鲁藏布江缝合带的普兰地幔橄榄岩中发现金刚石:蛇绿岩型金刚石分类的提出 总被引：15，自引：9，他引：6
西藏罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石和特殊矿物群引发了新的问题,罗布莎地幔橄榄岩含特殊地幔矿物是不是一个孤立的特殊现象,或这是一个普遍存在的规律?显然,这是一个至关重要的问题.本文报道在雅鲁藏布江缝合带西段,距离罗布莎1000km以远的普兰蛇绿岩的地幔橄榄岩中发现与罗布莎类似的金刚石和特殊地幔矿物群.普兰的地幔橄榄岩体主体为方辉橄榄岩,含少量的纯橄岩和二辉橄榄岩,研究表明,属典型MOR型亏损地幔橄榄岩.通过分选,在657kg的地幔橄榄岩大样中发现了金刚石和碳硅石等30余种矿物的特殊矿物群,包括自然铬、自然铁和自然锌等强还原条件下形成的单质元素矿物.该矿物群与罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中发现的特殊矿物群十分相似,表明罗布莎的地幔橄榄岩不是雅鲁藏布江缝合带中的一个特例.结合在俄罗斯乌拉尔Ray-Iz铬铁矿中发现类似的矿物群,以及世界其他地区的有关阿尔卑斯型地幔橄榄岩中金刚石的报道,认为蛇绿岩地幔橄榄岩中可能普遍含有金刚石,并将蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的金刚石归为一种新的金刚石产出类型,即蛇绿岩型金刚石,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质带中产出的变质金刚石类型. 相似文献
10.
地幔中铀的存在状态及其地球化学含义 总被引：2，自引：0，他引：2
用235U诱发裂变径迹法对地幔岩捕虏体中铀的分布、含量及存在状态进行了详细的镜下径迹统计,以揭示铀元素在地幔岩中的种种存在状态和分布规律。在此基础上进一步把铀作为不相容元素群的示踪剂(tracer),指示地幔流体在深部地幔岩中的活动轨迹。结果表明,地幔流体能够渗透到各造岩矿物颗粒间隙、浆胞、蚀变边和晶体内部超微裂隙之中(此裂隙宽度很小,约为0.00 n~0.0 n mm)。地幔流体残渣呈极易浸出的非矿物形式的烃碱性物质吸附在超微裂隙之中(浸泡液pH>10)。通过浸泡结果能够大体窥知当初地幔流体的可能地球化学成分。 相似文献
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西南天山东德沟橄榄岩的岩相学、矿物学演化特征及其地质意义 总被引：1，自引：1，他引：0
中国西南天山东德橄榄岩出露于天山伊犁-中天山板块和塔里木板块碰撞造山带北缘,普遍经历了复杂多期的含水流体(熔体)交代作用.主要矿物为橄榄石、斜方辉石、尖晶石、角闪石、金云母和单斜辉石,研究发现,橄榄石和斜方辉石与地幔楔橄榄岩中橄榄石和斜方辉石成份相近,原生铬尖晶石具有SSZ环境橄榄岩的特征,次生绿色尖晶石形成于麻粒岩相-角闪相环境.岩相学、矿物转变结构分析和矿物组合及矿物成分变化表明,东德沟橄榄岩记录了复杂的演化历史,先后经历了地幔交代、麻粒岩相-角闪相退变质作用和蛇纹石化等阶段的演化.研究认为东德沟橄榄岩最初可能形成于915～961℃的地幔环境,而发生地幔交代时的温压条件约为770 ～ 900℃,10～18kbar.该橄榄岩全岩较低的TiO2含量和尖晶石中较低TiO2含量,以及矿物组合显示出因俯冲板块脱水而造成的快速冷却特征,表明东德沟橄榄岩极有可能是SSZ环境俯冲板片上地幔楔橄榄岩残片. 相似文献
12.
天然高压矿物研究的新进展及其在地幔矿物学中的意义 总被引：4，自引：0，他引：4
对地表陨石坑岩石和陨石的冲击变质效应的研究, 是以往发现天然高压矿物的主要途径。α-PbO2 超斯石英、(Na,K,Ca)AlSi3O8-锰钡矿以及磷灰石高压同质多像变体等是几个近期在陨石中发现的天然高压相,这些高压相很可能存在于地幔之中。天然高压矿物的发现对地幔矿物学研究和发展起了推动作用。 相似文献
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矿物岩石电导率实验研究对于认识地球内部的电导率分布和地球动力学具有重要的意义。本文于实验室中研究了一些典型地壳和地幔矿物、岩石的电导率,并将实验结果与野外电磁结果进行了对比。研究结果表明,含水矿物的脱水和存储于名义无水矿物中的水会显著提高岩石的电导率。含水矿物的脱水可能是导致地壳出现高导层的主要原因,而地幔的高导层则可能是由名义无水矿物中赋存的水所引起。实验室矿物、岩石电导率模型与野外大地电磁结果的对比,为研究地球内部的热状态和水含量的分布提供了重要依据。 相似文献
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善伯石是具有悠久历史的寿山石品种之一,质地脂润细腻,善伯石中特征的"花生糕"对于其品种以及品质都具有重要意义。通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)配能谱仪(EDS)、显微激光拉曼光谱仪(LR)、红外光谱仪(IR)、电子探针(EPMA)的检测与分析研究了善伯石及影响善伯石"花生糕"的因素,发现白色"花生糕"的内部聚集了大量细小杂质矿物锐钛矿,而红色"花生糕"部分的杂质矿物主要为赤铁矿等含铁矿物,其后期浸染形成红色斑块。同时,善伯石中"花生糕"区域往往分布有石英,个别含有叶蜡石;当锐钛矿颗粒较大时,其分散于善伯石基质中即构成了肉眼可见的砂金般反光点,俗称"金砂"。 相似文献
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董俊杰 《矿物岩石地球化学通报》2023,(2):275-288+252
名义无水矿物(NAMs)是岩石行星地幔中水的主要载体，研究地幔中主要NAMs的水溶解度可以帮助我们估测岩石行星地幔理论上的储水能力，并间接约束其内部的实际含水量。通过统计和统计学习算法等数据科学方法，本文旨在介绍并总结前人对地球、火星和系外行星地幔储水能力的模拟研究工作。本文首先回顾了岩石行星地幔储水能力的热力学理论模型；然后围绕地球和火星的两个实例研究，探讨了如何使用包括稳健回归拟合、蒙特卡罗方法和自助聚集算法等方法，把原子尺度的水溶解度实验数据点和其测量误差转化成行星尺度的储水能力模型；接着介绍了系外行星观测的大样本数据是如何帮助我们理解系外岩石行星储水能力的统计学性质；最后讨论了数据科学方法在矿物物理学研究中的局限性，并对如何更好地将统计及统计学习算法与矿物物理数据研究相结合作出展望。 相似文献
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大兴安岭北部诺敏河地幔金云母及钾质地幔熔体研究 总被引：2，自引：1，他引：1
在大兴安岭北部诺敏河第四纪钾质火山岩携带的地幔捕虏体中,发现少量金云母矿物和富钾地幔熔体。金云母颗粒大小1~5mm,呈网脉状充填在橄榄石和辉石、石榴子石等地幔矿物间隙。电子探针研究表明地幔橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和石榴石等矿物几乎不含钾质成分(K2O0.01%),而金云母矿物成分具有高钾(K2O~10%)、高钛(Ti O25.41%~7.74%)的特点,暗示区域地幔钾的富集与金云母矿物有密切关系。地幔金云母的成因往往与富钾地幔流体/熔体的交代作用有关,在地幔捕虏体矿物反应边的硅酸盐熔体(囊体)中,发现富硅、富钾的熔体,K2O 4%~8%。结合前人地幔熔体研究,认为区域地幔经历了多期、不同成分地幔熔体的富集作用,其中富钾熔体对地幔钾质成分的富集起到重要作用。诺敏钾质火山正是富钾地幔部分熔融的产物,钾质熔体成分的来源可能与俯冲再循环的壳源物质有关。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>碳酸盐矿物,如CaCO3,MgCO3,MgCa(CO3)2等,是地壳岩石的重要组成部分。在板块运动中,碳酸盐矿物随着板块俯冲被带入地球内部。近期高温高压实验表明,这些碳酸盐矿物在俯冲板片相对较低的温度下稳定存在,并在下地幔温压条件下发生结构相变。即使少量碳出现在地球深内部,都将会改变地幔矿物的熔点,并使地球内部处于更加还原的状态(Dasgupta and Hirschmann,2010)。因此,研究这些碳酸 相似文献
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内蒙古贺根山蛇绿岩型铬铁矿中固体包裹体矿物化学成分研究 总被引：4，自引：0，他引：4
内蒙古贺根山蛇绿岩型(豆荚型)铬铁矿矿床分布于内蒙古-大兴安岭海西褶皱带的蛇绿岩套内的贺根山岩块中。该蛇绿岩块主要由地幔橄榄岩、堆积岩和基性熔岩组成。铬铁矿矿体主要赋存于地幔橄榄岩相内的纯橄岩脉内,或被薄层的纯橄岩(数厘米到数米)外壳包围,矿体成群和成带分布。 在铬铁矿矿石中发现多种固体包裹体矿物,如橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、韭闪石、硬玉、钠长石、钛钠金云母等。这种特殊的固体包裹体矿物组合反映了铬铁矿矿床的成因或形成环境。 相似文献
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西藏罗布莎不同类型铬铁矿的特征及成因模式讨论 总被引：6，自引：2，他引：4
蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的豆荚状铬铁矿是铬的主要来源。已有的研究表明,豆荚状铬铁矿形成于洋中脊或俯冲带的浅部地幔环境。但随着近些年在豆荚状铬铁矿及围岩地幔橄榄岩中不断发现金刚石等深部矿物,人们也开始质疑豆荚状铬铁矿的浅部成因理论。本文系统研究了西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带东段的罗布莎豆荚状铬铁矿床,识别出两类铬铁矿,一类以方辉橄榄岩为围岩的致密块状铬铁矿(Cr1#),另一类是以纯橄岩壳为围岩的浸染状铬铁矿(Cr2#)。两类铬铁矿在铬尖晶石的矿物化学成分、PGE和Re-Os同位素特征上存在较大差别,属不同演化过程的结果。地幔橄榄岩的地球化学特征指示罗布莎橄榄岩中存在由低铬且轻稀土亏损和高铬且轻稀土富集的两类方辉橄榄岩。在此基础上,提出豆荚状铬铁矿为多阶段形成的新认识,经历了早期俯冲至地幔过渡带(410~660km)的陆壳和洋壳物质被脱水和肢解,过渡带产生的热和流体促成了地幔的熔融和Cr的释放和汇聚;铬铁矿浆在地幔柱/地幔对流驱动下,运移至过渡带顶部冷凝固结,并有强还原性的流体进入,后者携带了深部形成的金刚石、斯石英等高压矿物,并进入"塑性-半塑性地幔橄榄岩"中;随着物质向上移动,深度降低,早期超高压相矿物发生相变,如斯石英转变成柯石英,高压相的铬铁矿中出溶成柯石英和单斜辉石;在侵位过程和俯冲带环境,含水熔体与方辉橄榄岩反应形成了不含超高压矿物的规模相对较小的浸染状铬铁矿(Cr2#)及纯橄岩壳。 相似文献