帕米尔高原岩石圈地幔热-流变特征及其东北缘热结构分析——第三次新疆综合科学考察地热科考成果之一

帕米尔高原是全球研究板块碰撞与盆山耦合过程、板内变形与构造地貌、活动构造与现代地震、壳幔结构与动力学演化等地球科学基本理论问题的重点地区.近年来,帕米尔高原东北缘塔什库尔干河谷一系列中/高温地热田及井口混合水汽温度达144℃自喷地热井的新发现,将该区构造-地热学研究推向了新的高潮.在第三次新疆综合科学考察地热野外科考基础上,依据2010-2024年间新疆地矿局第二水文工程地质大队地热普查、钻探资料,本文利用地震剪切波、重力位球谐系数、磁异常谱分析,计算了帕米尔高原岩石圈地幔热-流变结构,以及东北缘地壳温度结构,为该区理论地热学研究和地热资源开发利用提供基本依据.计算结果表明:帕米尔高原地幔100 km深度的平均温度为1250℃,200 km深度的平均温度为1540℃. 200 km深度是地幔对流活动的主要区域,该深度地幔温度快速升高,地幔流切向应力场呈“挤压”与“拉张”相间的格局,是造成帕米尔高原西侧挤压-左旋走滑构造域、北侧挤压-右旋走滑构造域、东北缘伸展-右旋走滑构造域的主要原因.帕米尔高原东北缘莫霍面平均温度为1078℃,远高于岩石圈单纯剪切变形所需的650℃.横穿塔县盆地、曲曼地热田、塔什库尔干断层的综合地球物理反演剖面上,有一个中心温度达1200℃的高温区位于塔县盆地莫霍面之下.高温区之上是一个呈垂直柱状分布的V_(p)/V_(s)低值区,对应高温高孔隙(裂隙)区,深部活动热流体沿其西侧高温通道直达居里面,并在浅层顺着伸展-右旋走滑构造域主要活动构造上升、与浅表层地下水交换热量形成温泉.综合判断:帕米尔高原东北缘活动正断层是地表水下渗进入地下接受深部热源的热量、形成地热资源的重要条件.该区冷、热交换深度较浅,不存在地热水沿断层深循环加热的地热地质条件,深部地热资源勘查或干热岩勘查需要重点关注来自地幔的“羽状”高温热液活动.

超级地幔树对全球构造的控制作用

全球横波低速异常体成像发现:Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱彷佛植根于地球外核顶部、生长在核幔边界(core-mantle boundary,CMB)上的两株榕树,我们将其命名为超级地幔树(super mantle tree),以突出Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱连接地核与地壳的纽带特征,强调它们在地球演化过程中对全球构造的作用。地幔柱仅是超级地幔树的局部分支。我们定义超级地幔树为4层结构:(1)植根于地球外核顶部;(2)1600~2890 km为“树干”;(3)110~1600 km为“树冠”;(4)110 km以上为“树枝”。“树枝”平面分布形态与全球板块轮廓大致相似,意味着板块构造可能起始于地球110 km处。推测地球深度1550~1600 km之间可能存在一个地球化学过渡层;Jason超级地幔树与Tuzo超级地幔树之间可能存在地球化学分隔面(简称地幔分隔面),地幔分隔面将地球划分为太平洋半球与大西洋半球;它的地面投影北端大致指向地磁北极,南端基本指向地磁南极。外核顶部脉动作用可能是地幔运动的动因,地核运动控制地幔运动。Tuzo超级地幔树逆时针旋转控制大西洋半球旋转形态,Tuzo超级地幔树的“细树干”伸向南大西洋,Tuzo超级地幔树“粗树干”伸向北大西洋,使得中大西洋脊减薄。Jason超级地幔树顺时针旋转控制太平洋半球旋转形态以及环太平洋地区地貌构造形态。青藏高原及邻区地质地球物理三维构造模型说明:向北运动的Tuzo超级地幔树“树枝”与向西运动的Jason超级地幔树“树枝”共同作用,形成青藏高原东构造结。

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

地幔不均一性与地幔循环的多维表征和原因思考

地幔早先经核-幔-壳分异形成,后受不同尺度对流和循环的影响,因而具有不均一性特征。近三十年来,地幔化学通过研究大洋玄武岩发现了多样地幔端元和非放射性同位素证据并证明了地幔不均一性,逐渐建全了地幔地球化学体系。然而,地幔不均一性如何对应于时空尺度的地幔循环,以及地球演化如何影响地幔不均一性等,仍不清楚。此外,地球物理研究显示,岩石圈厚度差异、中下地幔的波速异常体以及俯冲板片形态的观测为纵横向对流系统提供了空间不均一性证据支持。联合地球化学和地球物理手段对研究地幔不均一性至关重要,用好透视地幔成分与结构的“双目镜”已成为共识。本文从地幔不均一性结合地球化学场、地球物理的不同表现形式,以及现今及历史时期的洋陆格局的对比,多维度联系地幔循环和演化,思考了超大陆旋回与地幔不均一化的内在逻辑。强调了从全球演化角度看地幔不均一性的重要性和提出多手段联合建立地幔循环驱动模型的展望。

地幔对流反转:来自全球反转构造的透视和构想

【研究目的】全球中生代与新生代油气盆地在其发育某一阶段发生了构造反转,早期的裂陷盆地在反转期被反转盆地叠加与改造,本文以地幔对流反转作用(区域性反转作用或局部性反转作用)为视角,尝试对地壳表层反转构造成因提出深部解决途径。【研究方法】基于地球物理资料,借助构造地质学、地球物理学研究手段,对全球中、新生代盆地在白垩纪末期、古近纪末期的构造反转事件及反转构造特征进行归纳与对比,研究大洋、大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,建立了反转构造发育的地幔对流反转模型,研究盆山耦合与局部性地幔对流单元及其变化的关联性。【研究结果】大量证据表明大陆板内裂陷盆地正构造反转时间,与其之临近的陆陆板块间造山带内负反转构造事件时间具有同期性,例如大别造山带造山挤压、伸展塌陷与南华北盆地及合肥盆地伸展裂陷、收缩反转分别具有对应关联性,这种盆山耦合推测是由局部性地幔对流单元及其变化所制约关联起来的。造山带的垮塌不是由于板块间的俯冲作用减弱或汇聚速率减小而引起的重力垮塌,推测根本原因可能是地幔对流方式、方向的改变所引起的间歇性伸展裂陷。大洋板内裂谷(大洋中脊)的正反转构造作用时间与俯冲带内负反转构造作用时间也具有同期性,尽管目前的证据不是很充分。无论板块间活动带内反转构造事件下的反转构造,还是板内裂陷盆地内的反转构造作用下产生的反转构造,都标志着这些构造单元的构造演化进入到一个新的发育演化阶段。【结论】反转构造产生的动力机制涉及到的地幔对流的反向流动,地幔对流反转所引起的岩石圈或地壳反向收缩运动导致盆地反转收缩变形。本构想的深远意义是对地幔对流状态、动力及其变化的理解、研究将会对板块反向运动启动机制研究产生深远的影响。

华北地幔橄榄岩捕虏体的矿物组成特征与成因意义

地幔橄榄岩捕虏体是起源于地幔的岩浆在上升过程中携带的岩石圈地幔的碎块,因此是岩石圈地幔的直接样品,具有地球深部的探针之称,为岩石圈地幔特征与演化研究提供了关键信息。本文综述了华北克拉通地幔橄榄岩捕虏体的岩石类型、矿物组成特征与成因意义,并指出熔体改造(熔-岩反应)在华北东部岩石圈地幔从克拉通型转变为大洋型的过程中所起的重要作用;华北中部和西北部边缘地区既有大量古老、难熔的残留地幔,也有相对年轻的、具有大洋型特征的饱满地幔,反映了熔体对古老岩石圈地幔长期改造的结果。参与地幔改造作用的熔体有多个来源,包括再循环的古老地壳、蚀变洋壳和大洋沉积物等。地幔改造作用发生的时间、期次及其对岩石圈地幔的影响机制有待进一步研究。

华南地区地幔过渡带结构及其动力学意义

华南地区同时受特提斯构造域和太平洋构造域影响,是研究板块相互作用的最佳场所之一.为研究华南地区深部动力学过程,本文基于国家固定台网30°N以南的宽频带台站数据,利用接收函数方法开展了华南地区地幔过渡带结构研究,并结合已有地质、地球物理资料,讨论了华南地区深部构造单元划分及其浅部构造响应.研究结果表明:(1)扬子克拉通下方地幔过渡带结构接近全球平均水平,相对稳定;(2)海南岛地区地幔过渡带厚度偏薄,且410-km和660-km界面分别显著下沉和上升,可能与海南地幔柱密切相关;(3)太平洋构造域和特提斯构造域深部构造边界显著,青藏高原东南缘主要受特提斯构造域影响,其地幔过渡带中可能残留有拆沉的岩石圈板片;(4)雪峰山以东地区的地幔过渡带主要受太平洋构造域影响,但南北也存在局部差异,南部华夏地块下方可能不存在滞留板片,太平洋板块的俯冲、后撤与东南沿海地区地壳减薄和大规模出露的中-新生代岩浆岩密切相关.

南海复蘑菇状地幔低速柱结构及其地幔动力学

运用高分辨率天然地震面波层析成像和体波层析成像技术,研究东亚西太平洋地区及全球地幔三维速度结构时发现南海地区地幔存在深达2000km以上的巨型复蘑菇状地幔低速柱,结合地质、地球化学和地球物理相关标志,将复蘑菇状地幔低速柱称为南海复蘑菇状地幔柱。本文在论述南海复蘑菇状地幔柱的地质地球物理特征基础上,将地幔柱划分为柱头、柱体、柱尾、幔枝和热点等部分,建立起地幔柱三维几何结构模型,探讨了复蘑菇状地幔柱在南海海盆扩张过程中的主导作用以及欧亚板块、菲律宾海板块和印度洋板块相互作用对南海演化过程的影响。

地幔捕虏体中的流体-熔体包裹体

地幔流体的研究现已成为国内外前沿课题。地幔岩捕虏体中的流体 熔体包裹体是地幔流体的直接证据 ,通过对它们的研究可以直接获取地幔流体的信息。包裹体按相态特征主要有三类 :二氧化碳流体包裹体、二氧化碳 硅酸盐熔体包裹体、硫化物 熔体流体包裹体。本文总结了地幔岩中流体 熔体包裹体的基本特征、微量元素地球化学、硫化物 熔体包裹体和二氧化碳流体包裹体稳定同位素特征的研究进展状况。讨论认为 :地幔流体是由C、H、O、S等元素的挥发份和硅酸盐熔体组成 ;上地幔流体在化学成分上明显富含CO2 、硫化物、LILE和REE ,它引起地幔交代作用和地幔部分熔融 ;上地幔流体的分布存在不均匀性 。

地幔岩中不同产状的流体-熔体包裹体及地幔流体交代作用

地幔捕虏体中存在不同产状的熔体包裹体和各种硅酸盐玻璃相,包括主矿物内部的蠕虫状、长圆形、圆形、不规则状包裹体(I型)、边部的连通的管状包裹体(T型)、主矿物边部和粒间的片状熔融体——“浆胞”(C型),三者可见明显过渡关系,它们是地幔流体交代地幔岩石过程中由交代重熔形成的,是研究地幔流体的特征和地幔交代作用的对象之一.从I型、T型到C型,其成分呈规律变化,其中S、Cu、Ni,K、Na含量呈明显的降低趋势.包裹体中玻璃相的成分较主矿物富Si、Al、S、Cu、Ni、K和Na,再加上CO2包裹体的发现,表明地幔流体的成分富碱金属、Si、Al、S、Cu、Ni和CO2.地幔交代作用可以使交代产物中Si、Al含量升高而形成中酸性岩浆,也可由于硫化物熔体聚集而形成矿浆.不同地区的地幔流体性质可能存在差异,这些不同性质的地幔流体可能与不同类型的地幔成矿作用有关.

河南鹤壁地幔捕掳体内磷灰石的发现及地幔交代作用

目的地幔交代作用是岩石圈演化的重要方式之一。显性交代作用以出现交代成因的地幔矿物为特征,可为地幔交代作用提供直接证据,磷灰石是地幔中交代成因的典型矿物。中生代以来,太行山构造带东侧的华北板块岩石圈明显减薄,而西侧仍保留较厚的岩石圈,太行山构造带是华北克拉通东部被破坏区与西部稳定区的过渡带。因此,太行山构造带的地幔包体对研究华北克拉通破坏具有重要意义。鹤壁地区位于太行山构造带上,发育有金伯利岩等深源岩浆岩。方法本文以金伯利岩携带的地幔包体为研究对象,探讨鹤壁地区岩石圈地幔的性质。通过人工重砂的方法,从地幔包体中分选出数粒磷灰石和一粒被辉石包裹的磷灰石。结果体视显微镜下,磷灰石无色,透明,具玻璃光泽,呈短柱状;扫描电镜能谱分析表明,被包裹的矿物主要由Ca,P,O,F元素组成,寄主矿物主要由Si,Fe,Mg,Al,O元素组成;电子探针结果表明,磷灰石中w(CaO)为53.525%~56.514%,w(P_(2)O_(5))为37.372%~40.851%;实验岩石学研究认为,顽火辉石+方解石→橄榄石+透辉石+CO_(2),磷灰石等作为副矿物产出。因此,辉石包裹磷灰石的矿物组合属于地幔交代成因,指示了显性交代作用。结论磷灰石这种显性地幔交代成因矿物的发现,为华北克拉通岩石圈地幔经历显性交代作用提供了直接证据。

中国地幔结构及物性研究的进展

对2004—2007年中国地球物理学家在地幔内部结构和物质性质方面的研究工作进行了总结.对地幔结构的地震波速度成像,地幔介质的各向异性,地幔间断面,地幔对流,以及地幔介质物性进行了综述,指出了各方面的主要内容,使用的主要方法和主要结果.从这4年的研究可以发现,一些原有的研究领域工作更加深入,方法更加先进,而且进行了广泛的国际合作,合作的范围也逐渐扩大,方式多样,并出现了一些新的研究方向.

地幔内板片俯冲运动模式及其大地构造意义——俯冲的屏障与穿越机制

地震层析成像揭示了地幔内存在俯冲板片的重要证据,它们涉及多种几何形态和运动方式,地幔过渡带为其下沉的重要屏障,俯冲板片在这里发生停滞、变形和岩石圈物质积累。板片在个别地区可以俯冲到地核—地幔边界,堆积形成板块墓地,造成D″层物质组成和热学的不均一性。高温高压实验以及流变学计算模拟,对地幔组成及其物性提供了新的制约,板片俯冲地幔过程中,涉及矿物相变、黏度、密度、力学强度等因素的制约,地幔过渡带为俯冲重要屏障和相变界面。围绕板片俯冲的研究,提出地幔整体对流的新模式,板块墓地与超级地幔柱具有成因联系,成为全球地幔对流的重要环节,有待深入研究。板片俯冲是浅表板块构造与深部超级地幔柱的联系纽带和重要驱动力。

雅鲁藏布江中段日喀则地区却顶布—路曲地幔橄榄岩岩石地球化学特征、成因及其地质意义

日喀则蛇绿岩是雅鲁藏布江缝合带的重要组成部分,但是对该蛇绿岩的成因和构造背景还存在较大的争议。本文以日喀则地区却顶布—路曲蛇绿岩为研究对象,通过详细的野外地质、岩石学、矿物化学及岩石地球化学研究,显示该蛇绿岩主要由方辉橄榄岩组成,另有少量辉长岩、辉绿岩和玄武岩。与路曲方辉橄榄岩相比,却顶布方辉橄榄岩中橄榄石的Fo值较低,斜方辉石Al_(2)O_(3)和Cr_(2)O_(3)含量较高,单斜辉石Al_(2)O_(3)含量和Cr#值较高,尖晶石Cr#值和TiO_(2)含量较低。却顶布—路曲方辉橄榄岩具有较高的MgO含量和较低的Al_(2)O_(3)、CaO、TiO_(2)含量,稀土元素总量为(0.17~1.63)×10^(-6),低于原始地幔和亏损地幔。路曲方辉橄榄岩的LREE/HREE和(La/Yb)_(N)比值较高,分别为1.34~9.22和0.56~12.14;却顶布方辉橄榄岩与其相反,LREE/HREE和(La/Yb)_(N)比值分别为0.29~0.81和0.11~0.25。路曲方辉橄榄岩呈轻稀土富集型的U型稀土元素配分模式;却顶布方辉橄榄岩为轻稀土亏损型的左倾型稀土元素配分模式。路曲方辉橄榄岩和却顶布方辉橄榄岩具有近似的微量元素分布特征,但是又有一定区别,路曲方辉橄榄岩大离子亲石元素Rb、Ba高于却顶布方辉橄榄岩,但K、Sr低于却顶布方辉橄榄岩。却顶布—路曲方辉橄榄岩的源区可能来源于地幔中的尖晶石相二辉橄榄岩。却顶布—路曲方辉橄榄岩矿物化学和全岩地球化学特征与深海地幔橄榄岩相似。矿物学和全岩岩石地球化学特征显示却顶布方辉橄榄岩为经历了10%~15%部分熔融的残余,路曲方辉橄榄岩为经历了20%~25%部分熔融的残余。却顶布—路曲方辉橄榄岩形成于慢速超慢速拉张的洋中脊环境。日喀则蛇绿岩的多样性与源区部分熔融程度和后期流体交代密切相关。

富硫地幔线索及起源讨论

富硫地幔指地幔硫化物较为富集的区域,是原生富硫基性-超基性岩浆的发源地。本文讨论富硫地幔存在的线索、可能的产生机理及示踪方法。1富硫地幔存在的线索硫的高含量是岩浆型铜镍硫化物矿床成矿的关键因素。

华北克拉通东部显生宙地幔演化

华北克拉通东部显生宙以来的地幔可以划分为3种类型:克拉通型地幔,大陆活动带型地幔和大陆裂谷型地幔.1700Ma-古生代末,地幔属于克拉通型:ε(Nd,t)值高于-5,为弱富集型;层圈相互作用以幔源的熔体和/或流体与古老的岩石圈地幔的作用为主,但规模较小,范围局部.100Ma以前的中生代地幔属于"大陆活动带型":ε(Nd,t)值低,在-5以下,为富集型;地幔中含有地壳的组分,层圈相互作用以下地壳与弱化的岩石圈地幔之间的作用为主;发生的时间为190～100Ma,高峰期在130Ma左右;发生的部位邻近莫霍面,导源的岩浆多为钙碱性系列,部位浅,活动范围广泛.100Ma至新生代,地幔属于"大陆裂谷型":为亏损型的软流圈地幔,ε(Nd,t)值高,几乎均为正值.层圈相互作用转变为软流圈-岩石圈地幔之间的作用,转变的时间具有约40Ma的过渡时期,前锋开始于100～109Ma,导源的岩浆大致沿NWW和NEE向的大型断裂带分布.进一步证实了软流圈地幔上隆的不均匀性和主动性.

利用重力场模型解算全球地幔对流应力场

在利用Runcorn模型确定全球地幔对流应力场的研究中,扰动位系数是关键参数之一。在以往研究中,该参数阶次的选取缺乏定量准则,本文引入点质量源法中场源深度与扰动位系数阶次的关系方程,初步对Runcorn模型中截止阶次进行限定。基于该思路,场源深度为30 km的地幔对流应力场应使用2~213阶扰动位系数推算。采用EGM2008地球重力场模型(2~213阶)解算全球地幔对流应力场,并与近8 a内深度大于30 km的M5.5以上地震的震中分布进行比较。结果表明,与板块边界重合的高应力区域和地震震中的分布有较好的对应关系,说明地幔对流可能通过控制板块间汇聚、拉张或错动,进而控制该地区地震的发生。此外,对3处地震发生频数较高的典型区域(欧亚-菲律宾板块边界等)的地幔对流应力及其构造背景进行分析,结果与前人研究结论一致。最后,通过与前人研究结论(2~8阶)进行对比发现,本文解算结果(2~213阶)在太平洋板块西南缘等有较大地震发生的板块边界具更多高地幔对流应力细节,这些地震的发生可能受到小尺度地幔对流的控制。

交代地幔源区与造山带铜镍成矿作用

造山带具有复杂的动力学环境、俯冲交代历史和热力学状态,其地幔源区物质组成、熔融机制和岩浆产物明显不同于地幔柱和大陆裂谷带,因此造山带环境中与镁铁-超镁铁质岩浆有关的铜镍成矿作用有别于板内环境。本文综述了交代地幔源区与造山带铜镍成矿关系的新进展,重点聚焦于:(1)岩石圈与软流圈的贡献。成矿岩浆来源于上涌的软流圈驱动交代岩石圈地幔不同程度的混合熔融,其中后俯冲阶段岩浆产物的成矿作用最为普遍、规模最大;岩石圈地幔经历不同比例俯冲板片沉积物熔体(富钙沉积物)和低温蚀变洋壳流体交代,具有显著的富挥发分和碳酸盐特征。(2)幔源岩浆氧化还原状态对成矿的约束。显生宙造山带成矿初始岩浆(硫化物未发生饱和)可能普遍为氧化性岩浆,岩浆体系硫化物饱和前后存在氧逸度骤降,导致岩浆体系硫化物饱和时硫的溶解度呈指数级下降,直接触发硫化物熔离,或者为达到熔离创造低的硫溶解度条件,其中岩浆还原作用由碳质物在岩浆期的有效混染造成。(3)挥发分对岩浆硫化物的运载汇聚。挥发分显著降低熔体粘度,从而减小粘滞阻力对岩浆超压的消耗;岩浆在上侵减压过程中挥发分能够发生出溶-成核作用,形成大量低密度气泡并与硫化物液滴形成复合液滴,促进硫化物液滴聚结,提高其成矿元素含量,并向上输运硫化物。总之,全球部分典型铜镍成矿省与交代地幔时空耦合关系表明,地幔具交代属性可能一定程度上促进了岩浆硫化物成矿。尽管交代地幔对造山带铜镍成矿的贡献方面取得了诸多重要进展,但前寒武造山带幔源岩浆氧化还原状态对成矿的影响、造山带镍铜钴成矿多样性、经历不同交代作用的地幔源区熔融过程中亲铜元素的行为机制、壳幔圈层内挥发分循环对亲铜元素迁移-富集的控制作用等领域仍需深入研究。

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用:含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区（河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁）新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和Sr-Nd同位素研究.通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富Al2O3、CaO、NaO、K2O、TiO2,但相对贫镁;其单斜辉石的LREE更为富集,但Sr、Nd同位素组成则相对亏损.这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石Mg#的降低和同位素组成的相对亏损.捕虏体的Rb-Sr等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈.同时说明华北新生代岩石圈地幔普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于“大洋型”岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔.

五大连池和宽甸地幔包体的惰性气体同位素特征——MORB 型地幔和交代型地幔

黑龙江五大连池科洛和辽宁宽甸的碱性玄武岩中地幔包体的惰性气体同位素的地球化学特征研究表明,东北地区表现了地幔的不均匀性。五大连池地区的地幔包体中的~3He/~4He 比为4.5～5.3R_4,明显低于 MORB 的值,具有被交代的大陆富集地幔特征。氩同位素^(40)Ar/^(36)Ar 比的变化在557～4005。结合玄武岩和地幔包体的矿物学特征和微量元素地球化学特征,显示五大连池地区的岩浆源区可能遭受过来自壳源物质或和古俯冲事件有关的富 H_2O-CO_2流体的交代作用,辽宁宽甸黄椅山的样品~3He/~4He 比为7.30～7.52R_A,氩同位素^(40)Ar/^(36)Ar 比的范围在1496～7677。宽甸黄椅山地区的则显示了具亏损地幔 MORB 的特点,反映了未经地壳组分改造的大陆地幔的特征。本文通过对两种不同类型的地幔岩的研究,认为东北地区大陆地幔存在 MORB 型亏损地幔和交代型地慢两种类型,反映了各自不同的演化机理。