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1.
Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究 总被引：1，自引：0，他引：1
斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。 相似文献
2.
《地学前缘》2017,(5):402-415
近年来随着质谱和分析技术的进步,Ca同位素的分析精度获得了很大的提高,出现了很多高温条件下Ca同位素地球化学的研究成果。双稀释剂的合理使用在Ca同位素的分析中起关键作用。本文系统地阐述了前人对Ca同位素测试时所使用的双稀释剂技术,提供相应的计算程序,并且系统地归纳近年来高温条件下Ca同位素地球化学研究的新成果,包括单矿物对之间Ca同位素的分馏、陨石和地幔Ca同位素组成的不均一性和陨石的εCa异常及K-Ca定年等。斜方辉石和橄榄石相比于共生的单斜辉石更富集重Ca同位素,并且Δ44/40 CaOpx-Cpx受斜方辉石Ca含量和Ca—O键长的影响。地幔矿物之间具有不相同的Ca同位素组成说明地幔Ca同位素组成的不均一性。陨石及其内部难熔包裹体的Ca同位素组成变化范围很大,并且普遍存在εCa的异常。顽火辉石球粒陨石与地球具有相近的Ca同位素组成,表明它们可能具有相同的起源。但是高温条件下Ca同位素的分馏研究仍处于起步阶段,未来对于地球主要储库的Ca同位素组成、岩浆过程(部分熔融和分离结晶)和洋壳俯冲过程的Ca同位素分馏仍然需要更多地研究。 相似文献
3.
锂同位素分馏机制讨论 总被引：7，自引：0，他引：7
作为一种新兴的稳定同位素示踪工具, 锂同位素地球化学的研究近年来受到了国际地学界日益广泛的关注.其应用领域涵盖了从地表到地幔的流体与矿物之间的相互作用.在地表风化作用过程中, 轻锂同位素(6Li) 优先进入固体相, 而7Li则进入流体相, 因而地表风化作用淋滤出了岩石中的重锂, 致使河水具有重的锂同位素组成, 河水又将重锂同位素组分补给海洋, 洋壳的低温蚀变作用使得海水的锂同位素组成进一步变重.在俯冲带, 由于俯冲板片释放的流体具有重锂同位素组成的特征, 它们上升并交代上覆的地幔楔和相邻的地幔, 使得地幔楔的锂同位素组成变重.同时, 深俯冲的板片由于脱水而具有较轻的锂同位素组成, 它们在地幔中可能形成一个局部轻锂的地幔储源.影响地幔橄榄岩锂同位素分馏的因素主要有3个方面: 温度、扩散机制以及外来熔体的反应.由于高温下地幔矿物之间的锂同位素分馏很小, 而单纯的扩散分馏机制不能够很好的解释我国华北汉诺坝地区地幔橄榄岩中矿物之间的锂同位素分馏.因此, 具有轻锂同位素组成的熔体与橄榄岩之间的反应是上述现象的一个合理解释.需要指出的是, 在橄榄岩-熔体反应的过程中, 锂同位素的扩散作用也对地幔矿物之间的同位素分馏有一定的贡献. 相似文献
4.
根据激光探针分析含尖晶石橄榄石中矿物的氧同位素组成,反应增量法计算矿物对氧同位素分馏曲线,得到正尖晶石－矿物对氧同位素温度高于含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,而用反尖晶石－矿物的对计算的氧同位素温度则很接近含尖晶石橄榄岩的相平衡温度,较为合理,因此地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的氧同位素组成继承了其母体反尖晶石特征,即与橄榄石,单斜辉石和斜方辉石平衡的是反结构尖晶石,在其发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生氧 相似文献
5.
高温下非传统稳定同位素分馏 总被引：5，自引：1，他引：4
过去十几年来,非传统稳定同位素地球化学在高温地质过程的研究中取得了的重大进展。多接收诱导耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)的应用引发了稳定同位素分析方法的重大突破,使得精确测定重元素的同位素比值成为可能。本文总结了以Li、Fe和Mg同位素为代表的非传统稳定同位素在岩石地球化学研究中的应用。Li同位素目前被广泛地用于地幔地球化学、俯冲带物质再循环和变质作用的研究中,可以用来示踪岩浆的源区性质和扩散等动力学过程。不同价态的Fe在矿物熔体相之间的分配可以产生Fe同位素分馏,可以发生在地幔交代、部分熔融、分离结晶等过程中。岩浆岩的Mg同位素则大致反映其源区的特征,地幔的Mg同位素组成比较均一,这为研究低温地球化学过程中Mg同位素的分馏提供一个均一的背景。此外,Cl,Si,Cu,Ca,U等等同位素体系也具有广阔的应用前景。对同位素分馏机制的实验研究和理论模拟为理解非传统稳定同位素数据提供了必要的指导。实验表明,高温下具有不同的迁移速度的轻、重同位素可以产生显著的动力学同位素分馏,这一分馏可以在化学扩散、蒸发和凝华等过程中发生;同位素在矿物和熔体以及流体相中化学环境的差异使得不同相之间可以发生平衡分馏。而最近的硅酸盐岩浆的热扩散和热迁移实验则揭示了一种"新"的岩浆分异和同位素分馏机制。沿着温度梯度,硅酸盐岩浆可以发生显著的元素和同位素分异,湿的安山岩可以通过这种方式演变成花岗质成分,因此这个过程可能对陆壳的产生和演化有重大影响。如果温度梯度在岩浆作用中能长期存在,热扩散就可以产生稳定同位素的分馏,这一机制有别于传统的平衡和动力学同位素分馏。 而多个稳定同位素体系的正相关关系是示踪热迁移过程的最有力证据。在热扩散过程中,流体承载的物质的浓度和它的索瑞系数有关。但是这个系数对体系的很多参数非常敏感,变化极大,因此对热扩散效应的研究产生极大的困难。对热扩散实验的镁、钙和铁同位素测量表明,同位素比值的变化与体系的化学组成以及总温度无关,只和温度变化的幅度有关,这意味着即使元素的索瑞系数变化多端,某一元素的同位素之间的索瑞系数的差别总为常数。这一发现有助于简化对热扩散和索瑞系数这一基础物理问题的研究 。 相似文献
6.
橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。 相似文献
7.
放射性钾元素(40 K)是地球演化过程中重要的热源之一,钠(Na)则是俯冲带岩石中的重要组成元素之一。俯冲板块是地壳物质运输到深部地幔的载体,而石榴石和单斜辉石是其中常见的矿物,因此K和Na在单斜辉石和石榴石中行为的研究具有重要意义。本文分以下3个方面总结了近50年来自然界以及高温高压实验中K和Na在石榴石和单斜辉石中行为的研究进展:1含Na、K石榴石的发现及其形成机制,以及Na、K进入石榴石对其晶格所产生的影响;2含K单斜辉石的发现及其形成机制,以及K进入单斜辉石对其晶格所产生的影响;3含K基性岩体系的实验岩石学研究现状。K作为大离子亲石元素,在高温高压下能够分别以KX+Si Y=(Ca,Mg)X+Al Y和MgM1+CaM2=Al M1+KM2的机制进入石榴石和单斜辉石晶格中,对其从地表到深部地幔中的循环具有重要贡献;而在持续俯冲板块中,Na元素在单斜辉石消失后以NaX+Si Y=(Ca,Mg)X+Al Y的机制进入石榴石晶格中,继续被运输到更深的地幔中去。前人在模拟地幔温压条件下对含K玄武岩和单斜辉石体系的高温高压实验研究结果表明,单斜辉石中K2O含量及石榴石中的Na2O含量与压力呈正相关。然而,到目前为止,K和Na在俯冲带温压条件下的富K基性岩(如榴辉岩)体系中的行为仍有待进一步深入研究。 相似文献
8.
本文旨在通过模拟实验评估太阳风质子在月表顽辉石辐射损伤中所起的作用。实验通过SRIM软件开展,系统模拟了太阳风质子对顽辉石的辐射过程,获得了太阳风质子在顽辉石中的射程、浓度分布,主要组分的溅射产额以及顽辉石的晶格损伤分布等重要参数。实验结果证明,足够剂量的太阳风质子能够对顽辉石的晶格结构形成明显的损伤,并最终导致非晶化。除此之外,太阳风质子还能够通过对不同元素的差异溅射降低顽辉石的Mg/Si与O/Si。由此得出以下结论:太阳风质子能够显著改变月表矿物的晶体结构与化学组成,是制约月表物质太空风化演化的重要因素。 相似文献
9.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>近年来已有大量研究表明地幔部分熔融、岩浆演化等地质过程均会导致Fe同位素发生显著分馏。然而,一些重要含Fe矿物如磁铁矿、钛铁矿的Fe同位素数据缺乏,导致基性岩浆分离结晶过程中Fe同位素的分馏程度及分馏机制的研究非常薄弱。因此,我们选择峨眉山大火成岩省内带白马层状岩体为研究对象,通过分析岩石和其中主要含Fe矿物(磁铁矿、钛铁矿、橄榄石、单斜辉石)的Fe同位素组成,探讨基性岩浆演化过程中矿物间Fe同位素分馏的规律、机制及控制因素及其对成岩、成矿的制约。 相似文献
10.
地幔中EM1端员成因的锂同位素制约 总被引：1，自引：0，他引：1
在四个地幔端员(DMM、HIMU、EM1、EM2)中,EM1的成因一直令人困惑。华北克拉通中部(太行山地区)地幔橄榄岩捕虏体的Li同位素组成特征为探讨这一问题提供了新的制约。橄榄岩捕虏体中主要组成矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)的Li同位素组成特征表明,该区的岩石圈地幔中有再循环的、古老的洋壳物质。结合已有的地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd同位素数据,可以推测再循环的古老蚀变洋壳对地幔EM1端员组分的产生有重要的作用。 相似文献