大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水:对原岩性质和动力学过程的制约

运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术,对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水,以OH^-的形式存在,含量可达～2000ppm(H_2O wt.)。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(-150km)上是不均一的,而黄镇绿辉石是均一的(至少在3km的尺度上)。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分布都反映的是原岩特征,碧溪岭榴辉岩原岩经历的水-岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是“弥散式”的碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。碧溪岭绿辉石的水含量(<1400ppm)明显低于黄镇绿辉石(～1850ppm),这是原岩水含量差异的体现,原岩性质的不同和经历的水-岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。

大别山双河超高压榴辉岩中的水:微区红外光谱分析

大陆深俯冲板块到一定深度后(约90～110km),几乎没有含水矿物存在,超高压岩石中名义上无水矿物(NAMs)成为俯冲板块中水的主要载体,是示踪超高压变质流体的重要途径.对大别山双河地区超高压榴辉岩中的石榴石和绿辉石进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(MicroFTIR)分析.FTIR结果显示所有石榴石和绿辉石颗粒都含有结构水,以OH的形式存在,其含量范围分别为(30～1860)×10-6和(360～620)×10-6.榴辉岩全岩水含量为(300～750)×10-6,表明即使是在超高压变质作用的温压条件下,榴辉岩也可以至少携带数百10-6的水进入深部地球.对石榴石颗粒内部的多点观察发现,结构水含量的分布出现2种情况:(1)颗粒内部的均一分布;(2)核部水含量高而边部低.石榴石颗粒边部的低水含量可能是抬升过程中由于压力降低引起的H扩散所致,扩散出来的H可能构成了早期退变质流体的重要来源.对于同一样品来说,结构水含量在绿辉石和石榴石之间的比值为0.5～3.5.

大别山榴辉岩中石榴石的结构水:红外光谱分析

对大别山(包括南大别和北大别)几个典型产地榴辉岩中的石榴石进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有石榴石颗粒都含有一定量的结构水,以OH-的形式存在,结构水含量w(H2O)最高可达1859×10-6。水含量在同一榴辉岩样品不同石榴石颗粒间表现出较大的差异,反映了原岩中水含量的不均一分布。与以前报道的南大别碧溪岭榴辉岩中石榴石情况相似,水含量的不均一性表明:①榴辉岩原岩经历的水-岩交换作用的方式是“隧道式”而非“弥散式”;②超高压变质过程中流体的活动性十分有限;③整个超高压板块俯冲-折返的过程十分快速。南大别石榴石水含量总体上高于北大别,这种差异可能与北大别所经历的高温麻粒岩相变质作用有关。

超高压岩石中变质脉的研究

超高压岩石中的变质脉体是示踪变质流体活动的重要途径之一。高压-超高压岩石中不仅出露"纯"的石英脉(石英含量>98%),还出露了具有不同复杂矿物组合的"不纯"脉。最近的研究成果表明,对各种类型变质脉的观察和研究有助于深化对大陆碰撞造山带中变质流体/熔体性质以及元素迁移行为的认识。目前主要解决的科学问题包括:(1)确认形成各种类型脉的流体/熔体性质;(2)获得成脉过程中主微量元素(特别是流体不活动性HREE和HFSE)发生迁移的尺度和规模,探讨流体/熔体性质对超高压变质条件下元素地球化学行为的影响;(3)获得各种类型变质脉形成的确切时代。

大别山超高压榴辉岩中金红石的微量结构水

对6个大别山超高压榴辉岩中的粒间金红石进行了显微傅立叶变换红外光谱（Micro-FTIR）观察和电子探针（EMP）分析。结果显示所有金红石颗粒都在3280cm^-1叫和3295cm^-1出现强的吸收峰，少数颗粒在约3360cm^-1出现较弱且宽的峰，这3组峰都是由金红石中的结构OH引起的。与高温高压合成实验结果比较发现，3280cm^-1叫峰主要是由Ti^3＋H^＋←→Ti^4＋取代引起的，3295cm^-1峰可能是由Fe^3＋＋H^＋←→Ti^4＋造成的，而约3360cm^-1的峰与Mg^2＋取代Ti^4＋的电荷补偿有关。由目前认为较可靠的两个金红石红外吸收系数获得结构水的含量（质量分数）分别为：161×10^-6～854×10^-6和202×10^-6～1075×10^-6，不同的IR吸收系数导致计算的水含量相差4～5倍，因此，前人所得到的金红石高水含量可能需要重新评估。与共存的石榴石和绿辉石相似，不同样品间的金红石水含量也表现出不均一分布，指示着超高压过程中有限的流体活动和快速的板块俯冲一折返过程。

大别山榴辉岩中石英脉矿物水含量研究

大别-苏鲁造山带的高压-超高压榴辉岩中产出丰富的石英脉,这些脉是获得变质作用过程中流体活动性质和数量等信息的重要研究对象.……

深部地球中水的分布和循环

深部地球中的主要物相(橄榄石、辉石、石榴石等及其高压相变产物)是理想化学式中不含H的“名义上无水矿物”,以缺陷形式存在于它们结构中的OH/H2O(统称为结构水)的发现是近二十年来地球科学领域最重要的进展之一。从天然样品的观察和高温高压实验结果来看,深部地球矿物中普遍含有结构水,其总量可能远远超过了水圈。水在深部地球不同层圈中的分布可能具有时间上和空间上的不均一性。在板块俯冲过程中,即使温压条件超过了含水矿物的稳定范围,名义上的无水矿物(如石榴石、辉石等)也可以携带大量的水(质量分数至少数百10-6)进入深部地球,构成了壳幔之间水循环的重要途径。

安徽女山下地壳麻粒岩包体中的水:红外光谱分析

运用显微傅立叶变换红外光谱技术,对安徽女山新生代玄武岩中的10个麻粒岩包体的主要组成矿物(单斜辉石、斜方辉石、斜长石)进行了观察。结果显示,这些名义上的无水矿物中都普遍含有以 OH^-形式赋存的结构水,其含量(H_2Owt.)分别可以高达～2340ppm(单斜辉石)、～1590ppm(斜方辉石)和～910ppm(斜长石)。不同样品间矿物的结构水含量具有明显的不均一性的分布特点,这很可能是对其原岩性质的一种反映。根据单矿物的水含量和各自的体积分数计算出的全岩水含量为125～963ppm。根据二辉石温度计计算的女山麻粒岩包体的平衡温度为～800～900℃,对应于女山最下部地壳(～25～35km),因此本文数据为大陆下地壳含水与否提供了初步的最直接的证据,并且其水含量可能具有不均一性的分布特点。

大别山沙村辉长岩中长石的结构水及其对岩浆演化的指示

本文报道了大别山沙村地区碰撞后辉长岩的化学组成和其中斜长石的傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析结果。10个辉长岩从化学组成上分为两组，代表了两个不同的岩浆。斜长石普遍含有结构水，以OH的形式存在，含量为213×10^-6～658×10^-6（H2O的质量分数）。结合大别山榴辉岩的数据来看，由长石中结构水含量推测的原始岩浆的富水特征可能与其源区中含有俯冲断离的榴辉岩有关。两组辉长岩中的长石都表现出水含量与全岩Mg^#值的负相关关系，即随着结晶分异的进行，岩浆中的水含量在逐渐减少。这可能是由于角闪石的连续结晶和／或岩浆的去气作用造成的。沙村长石水含量与全岩Mg^#值之间的相关性说明后期热液蚀变事件没有改变长石中的水，它们依然有效地保存了原始信息。

超高压变质作用不同阶段的流体变化:碧溪岭榴辉岩的氢、硼同位素分析

大别山碧溪岭榴辉岩中有三种含水矿物:多硅白云母、角闪石和黑云母,它们分别是超高压(UHP)阶段(即柯石英榴辉岩相阶段)或者石英榴辉岩相阶段、退变质后成合晶阶段和角闪岩相退变质阶段的产物,本文利用离子探针技术对它们进行了氢同位素和硼同位素的分析。三种矿物内部的同位素组成都是均一的,多硅白云母的δD为-105‰±9‰,δ^(11)B为-25.9‰±2.0‰;角闪石的δD为-100‰±9‰,δ^(11)B为-24.4‰±0.9‰;黑云母的δD为-65‰±4‰,δ^(11)B为-19.3‰±1.3‰。多硅白云母和角闪石的氢-硼同位素组成在误差范围内是相同的,而和黑云母则有明显的差别,这表明,从UHP阶段或者石英榴辉岩相阶段到随后的后成合晶阶段,变质流体是内部缓冲的,而在角闪岩相变质阶段,则有了外来流体的加入,这个流体是相对富集D和^(11)B的。碧溪岭榴辉岩矿物相对于其地壳原岩表现出低δ^(11)B的特征,说明俯冲过程中板块经历了强烈的脱硼。

大陆深俯冲过程中水分布的不均一性:大别山碧溪岭榴辉岩中石榴石的红外光谱分析

利用Fourier变换红外光谱技术，对大别山碧溪岭地区10个榴辉岩中的石榴石进行了详细的结构水分析．结果显示，所有的百榴石中都含有以OH^-形式存在的结．构水．结构水含量变化范围大．为164～2034μg／g(H2O)，多数在500μg／g以上．因此，与绿辉石一样，石榴石也是超高压榴辉岩中重要的携水矿物．石榴石结构水的含量不仅在同一露头(约150m)不同岩石样品间存在较大差异，而且在同一样品(约1cm)的不同颗粒间也明显不同．水分布的不均一性表明：(1)超高压变质过程中自由流体的活动范围是非常有限的(可能在厘米级的尺度上)；(2)板块的俯冲和折返过程都是十分快速的．

名义上无水矿物中微量结构水的分析方法研究进展

在地球内部,氢主要以羟基和分子水的形式存在于矿物和熔体中,构成各种活动和不活动的富水组分.对于含水矿物来说,氢主要占据正常的结构位置,是矿物化学式中不可或缺的一部分.对于名义上无水矿物来说,尽管其化学式中不含氢,但是在矿物结构位置和晶格缺陷中可以含有微量的结构水和分子水.矿物晶格缺陷中的流体/熔体包裹体可含有可观量的水.尽管名义上无水矿物的水含量很有限,通常在ppm量级,但是这些微量水对矿物乃至岩石体系的诸多物理化学性质均会产生极其显著的影响.伴随现代分析技术手段的不断改进和提高,针对名义上无水矿物中结构水含量及其氢同位素组成的探测表现为朝着更高的空间分辨率、更低的检出限以及多种分析方法综合应用的方向发展.迄今为止,显微红外光谱仍然是名义上无水矿物中结构水观察的最主要手段,此外离子探针、连续流质谱法和弹性反冲探测分析技术等亦得到了更广泛的应用.本文简要回顾近年来这些分析方法的研究进展及其应用情况.

大陆深俯冲带变质流体活动过程中原岩锆石的物理搬运和不活动性元素的化学迁移

对大别造山带超高压榴辉岩中不同类型的变质脉开展了变质锆石学和微区地球化学对比研究,包括矿物多相包裹体观察,微量元素和氢氧同位素分析,锆石内部结构和外部形态,U-Pb定年,微量元素,Lu-Hf和O同位素分析.结果发现,形成石英脉的流体是高压富水的,引起变质新生锆石的生长,同时伴随原岩残留岩浆锆石的固态重结晶和溶解重结晶;形成复杂矿物组合脉的流体可能具有超临界性质,引起原岩残留锆石的溶解,Zr的短距离迁移以及变质新生锆石再沉淀.两种不同类型的变质脉中残留岩浆锆石和变质新生锆石的同时存在,指示在俯冲带变质流体活动过程中,同时发生原岩残留岩浆锆石的物理搬运和元素Zr的化学迁移.

Synthesis of 2,2-Bis-C-functionalized Chain Glucosid-3-ketals

Novel 2,2-bis-C-functionalized chain glucosid-3-uloses have been synthesized in the form of ketal. The synthesis is rather convenient through one pot multistep reactions and no expensive reagents are involved. The products are formed via autoxidation-Michael addition mechanism and their structures were characterized by X-ray crystallographic analysis. Their crystal stuctures are stablilized by intermolecular hydrogen bonds and double-strand supramolecular stacking is observed.