利用洋岛玄武岩约束深部地幔碳储库

作为地球上最大的碳储库,对流地幔控制了地球内部碳向地表的输出,但是对流地幔的碳含量还没有得到很好的限定。评估洋岛玄武岩(OIB)中的CO_(2)含量可以增进对该问题的理解。近期,德克萨斯大学奥斯汀分校和莱斯大学的研究者们对全球OIB的8223条主量元素数据进行了整理。利用最新提出的贫硅幔源岩浆的初始熔体的校正方案及其对应的温压计,约束了全球贫硅OIB初始熔体中的CO_(2)含量。

内蒙古贺根山蛇绿岩的铬铁矿中发现金刚石等深部地幔矿物

前人报道在西藏中生代和俄罗斯极地乌拉尔早古生代蛇绿岩地幔橄榄岩铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,认为需重新考虑铬铁矿浅部成因的传统认识。为了查明不同造山带蛇绿岩的铬铁矿中金刚石等深部矿物的分布规律和豆荚状铬铁矿的成因,笔者开展了内蒙古贺根山晚古生代蛇绿岩中的铬铁矿床的人工重砂矿物学研究,本研究获得约2000 kg的内蒙古贺根山蛇绿岩铬铁矿石样品,对所采样品开展人工重砂选矿,表明该铬铁矿矿石样品中至少有金刚石、碳硅石及其他自然元素类、金属互化物类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类等30余种矿物。内蒙—大兴安岭造山带晚古生代的内蒙古贺根山蛇绿岩带铬铁矿石中,发现金刚石等深部地幔矿物表明,贺根山铬铁矿可能为深部成因。

深部地幔及深部流体

主要论述深部地幔的组成、地球化学及深部流体研究的进展。金刚石中含有下地幔矿物组合的包裹体，这一发现暗示，在６７０ｋｍ或更深处有“原金伯利岩浆”发生的可能性。经研究，地幔中的流体除与岩浆作用有关者外，还存在有深部来源的“超深流体”。金伯利岩中大量缺氧矿物的发现支持了这一观点。根据已有的资料，Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ为其主要成分，并含有碱金属、卤族元素、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ等元素。深部流体的研究将对地幔柱（羽）的活动、幔源岩浆的形成、全球动力学过程及成矿作用作出贡献。

金刚石及相关矿物岩石——大陆深部地幔成矿及动力学的重要示踪体

本文系统介绍了大陆深部地幔成矿及动力学信息的重要载体——金刚石及其相关矿物岩石的一些重要研究进展,并对大陆深部地幔成矿及动力学研究及有关领域发展趋势进行了评述。

金刚石中的冰-Ⅶ相包裹体:来自地球深部地幔的含水流体证据

水在地球内部不同圈层的存在形态、分布、含量以及全球水循环一直以来都是固体地球科学研究的前沿热点问题之一。冰-Ⅶ相作为水的一种高压相,目前已经被国际矿物学会认定为一种新矿物。

大型宝石级钻石来源于深部地幔的液态金属

地幔的氧化还原状态一直是地球演化史中一个非常关键但又悬而未决的科学问题。理论和实验研究表明，地球具有一个液态金属外核，深部地幔的高度还原环境可以沉淀铁合金。铁以极高的丰度存在于地球深部，对于深部地幔的物理化学性质具有深远的影响。然而，由于现有的技术条件难以实现地球深部的直接观测，而上涌的地幔来源熔体产生的玄武质岩浆和硅酸盐地幔残余物都非常氧化且并非来源于更深部的金属饱和区。

Fe同位素体系及其在地幔地球化学中的应用

在简要介绍Fe同位素体系的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较为系统的评述。根据华北克拉通新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体Fe同位素研究最新进展和国际上已发表的有关数据,总结了Fe同位素在大洋玄武岩,地幔捕虏体及其单矿物中的分布特征。统计结果表明,来自世界不同地区的大洋玄武岩的Fe同位素组成比较均一,并且相对地幔橄榄岩Fe同位素组成总体偏重,表明地幔部分熔融过程导致Fe同位素分馏。而地幔捕虏体及其单矿物的Fe同位素组成明显不均一。没有受到地幔交代作用影响的橄榄岩,Fe同素组成变化范围小,而经受不同类型地幔交代作用影响的地幔橄榄岩,Fe同位素组成存在明显的差异,这说明地幔交代作用是导致地幔Fe同位素组成不均一的重要机制。

序言

铌(Nb)和稀土(REE)是我国重要的战略性矿产资源,前者极度依赖于进口,而后者则是我国的优势矿产。铌和稀土矿床在全世界(包括中国)分布广泛,且类型多样,其中与碱性岩-碳酸岩杂岩相关的矿床是铌与稀土(尤其是轻稀土)资源最重要的来源。碱性岩-碳酸岩杂岩主要来自地幔,且产出于一些特殊的构造背景(如裂谷或陆内伸展、碰撞后伸展、地幔柱、火山弧等),是研究深部地幔富集与熔融过程、物质(如碳)循环和深部动力学机制的重要“岩石探针”,是当前固体地球科学研究的前沿和热点领域之一。

用He同位素示踪板内岩浆地幔源区的多样性

洋岛玄武岩(OIB)和陆内碱性玄武岩是探究地幔储库多样性重要的"岩石探针",而He同位素是示踪地幔储库多样性的有效手段。现有研究表明板内玄武岩具有变化的3He/He比值(<5~50 RA, RA代表大气的3He/4He比值),如此变化的He同位素组成通常解释为源区地幔具有多样性,如初始的、富集3He的深部地幔和演化的、具有高(U+Th)/3He值的大洋和大陆岩石圈地幔。

太古宙科马提岩的氧同位素组成揭示早期地幔的不均一性

由于30亿年前的火成岩保存太少，我们对于早期地球动力学过程（尤其是地壳与深部地幔相互作用）的了解还很缺乏。作为最为广泛应用的传统稳定同位素体系之一，地幔氧同位素组成随时间的演化并没有被很好地限定。

对次点火山岩中地幔包体的研究揭示大洋岩石圈在俯冲消减前的交代作用

次点火山（petit-spot volcano）是指远离大洋中脊和地幔柱的大洋板块在即将进入俯冲带之前，由于板块的弯曲引发部分熔融所导致的局部海底火山作用。次点火山有时夹带有来自深部岩石圈的包体和捕虏晶，是了解大洋岩石圈深部物质组成的重要信息载体。次点火山自从在日本外海发现以来．在智利，汤加及巽他等俯冲带外围陆续被发现，显示次点火山并非是偶然，孤立的现象，其对大洋岩石圈组成、俯冲带的物质再循环和深部地幔的影响越来越引起科学家们的注意。

幔源CO2释出机理、脱气模式及成藏机制研究进展

针对幔源CO2如何从地幔岩浆中脱出并进入沉积地层中形成CO2气藏聚集这一关键问题,总结了国内外研究进展和前缘方向。研究表明,地幔深部的碱性玄武岩浆和碱性岩浆才是深部流体和CO2等挥发份大量赋存、渗滤和释出的场所。浅成侵入岩、次火山岩和火山通道等是CO2释放和聚集的有利位置,岩浆期后和岩浆衰弱期的热液活动阶段是CO2大量释放和聚集的有利时期。幔源CO2进入沉积盆地中具有3种脱气模式,即沿岩石圈断裂直接脱气模式、热流底辟体脱气模式和壳内岩浆房-基底断裂组合脱气模式。CO2的固有物化性质决定其运移相态多样,具有运移和聚集过程同步的特征。只有在满足大量的化学消耗及地层水或原油的溶解和耗散之后才能形成CO2有效聚集。幔源CO2成藏和分布主要受岩浆气源体和气源断裂体系的控制。今后,在超临界CO2及其对油气运移聚集的作用、CO2与深大断裂及火山岩的关系、CO2脱气运移机制、CO与常规烃类油气的耦合差异成藏机制等方面仍需要进一步的研究和探索。

赣南兴国田新白垩纪火山岩的锆石U-Pb定年及其构造背景

南岭地区是国内外著名的花岗岩和火山岩分布区,但白垩纪的火山岩相对少见。文章在野外调研的基础上,利用激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICPMS)技术对位于赣南兴国幅境内的田新安山玢岩的成岩时代进行研究,确定其形成年龄为(102.3±0.5)Ma。这一结果一方面表明原先的地层关系需要调整,即安山玢岩喷发于白垩纪晚期而不是侏罗纪晚期,其中裹挟的砂岩角砾为下白垩统赣州组,而覆盖于安山玢岩之上的不是赣州组而是南雄组;同时,这一结果也表明该地区燕山期岩浆活动从早到晚由酸性到中性再到基性超基性的逆向演化,可能与地幔深部的岩浆活动有关,而且很可能代表了华南大陆内部地壳由增厚到减薄的大地构造事件的产物。

湘中锡矿山锑矿床成矿物质来源的同位素示踪

本文利用放射成因同位素 (Pb、Sr)和轻稳定同位素 (C、O)对锡矿山超大型锑矿床的成矿物质来源进行了示踪 ,从物源角度揭示了其大规模成矿、元素发生超常富集的原因。研究表明 ,锡矿山锑矿床的成矿物质不可能是来自赋矿围岩 ;深部地幔和基底都卷入了该矿的成矿作用 ;富Sb的交代型地幔和富Sb的元古界基底为其大规模成矿提供了充足的矿源 ,两者是形成锡矿山超大型锑矿床的前提条件。

大陆岩石圈研究进展

从地震学、地球化学、岩石学等不同学科的角度,对大陆岩石圈研究进展做了简要介绍。不同学科的最新研究成果表明,岩石圈在热状态、化学成分和力学行为等方面具有高度非均匀性。这不仅表现为岩石圈性质和结构随深度的变化,而且还反映在不同时代、大陆与海洋以及克拉通和造山带岩石圈结构特征的显著差异上。性质和结构的差异体现了岩石圈形成和长期演化过程的复杂性。我们认为,不同岩石圈块体之间、岩石圈与深部对流地幔之间普遍存在着相互作用。这种相互作用被认为是稳定克拉通岩石圈遭受改造甚至破坏的深部机制,同时还是地球深、浅部物质交换的重要方式,因而显著影响着地球深部的对流和地表的构造过程。值得注意的是,由于岩石圈本身定义的模糊性及其厚度的不确定性,地震活动与岩石圈强度之间的关系以及大陆岩石圈演化的规律性等问题仍有待于进一步的研究和探索。

论复合型花状构造

中国东部新生代陆相断陷湖盆沉积盖层广泛发育“负花状”构造,地质成因复杂多样。本文就惠民凹陷发育的两种复合型花状构造进行探讨。研究发现,地震剖面上表现形式相类似但其地质成因机制却有着本质的差别。基于地球物理资料及大量研究成果,通过构造的几何学、运动学特征深入剖析和古地质构造恢复,认为复合型花状构造发育受控于其所在的构造部位、局部应力场变化情况、断裂活动强弱转化过程、地幔物质上涌引起的底劈拱张、沉积压实及岩石力学性质和坡度被动变形等地质因素。惠民凹陷临北断阶带发育的垒背花状构造是古近纪应力场发生转换、多期断裂与断陷构造活动相叠加的结果。盘河隆背花状构造受控于沙四段沉积晚期基底卷入型的底辟隆升作用,与中央隆起带的持续活动有关。基于本文讨论,两种构造样式可统一划归为似花状构造,属复合型构造样式。由此提出走滑构造体系判识问题并引发思考与讨论。

水银洞金矿区硫同位素地球化学研究

硫同位素具有明显的分馏效应,常以各种含硫矿物赋存于热液成矿的过程中,因此,硫同位素示踪成为了热液矿床研究的重要途径之一。在总结了前人研究的基础上,通过补充测试部分硫同位素的样品,以此推测该矿区成矿流体的来源。测试结果显示,水银洞金矿区δ34S值的变化为-4.42‰^+5.28‰,均值为1.99‰,数据变化范围较窄,均一化程度较高,总体非常接近幔源硫同位素的组成。从硫同位素直方图中可知,硫同位素组成主要集中在0‰附近,具有明显的塔式效应。这说明,水银洞金矿区成矿流体中的硫可能主要源于深部地幔。

金刚石与深部地幔过程研究:中国国家自然科学基金与美国科学基金资助项目比较

1 背景 地质学家们已普遍认为,金伯利岩中的金刚石等地幔矿物,携带有丰富的反映地幔动力学过程的信息,是理想的地幔“超深钻”或“探针”,对地幔动力学研究有重要的理论价值。90年代以来,中国国家自然科学基金(NSFC)和美国国家科学基金(NSF)均资助了一批针对金刚石等地幔矿物的研究项目。

西太平洋板内玄武岩的同位素地球化学特征

西太平洋板内玄武岩主要是南太平洋中生代板内岩浆作用的产物。对西太平洋板内玄武岩和南太平洋板内玄武岩的对比研究有助于进一步揭示南太平洋超级地幔柱的性质及其时空演化规律。本文收集整理了西太平洋板内玄武岩的Sr,Nd,Pb同位素数据,并与南太平洋板内玄武岩对比。得到如下认识:(1)西太平洋板内玄武岩同位素组成极不均一,覆盖了所有的富集地幔端元,但主要表现为HIMU和EM-1两端元的混合特征;(2)与南太平洋板内玄武岩相比,西太平洋板内玄武岩的同位素组成的极端程度相对偏低,可能是其地幔源区各组分间混合更均匀的结果;(3)自约120 Ma以来,由于HIMU组分在西太平洋板内玄武岩中持续存在,而EM-1和EM-2型组分表现为断续出现,这可能暗示HIMU端元与两种富集端元在深部地幔中所处的空间不同。

滇东南马关巨晶单斜辉石原位Sr同位素特征及其含水性

对滇东南马关火山爆砾岩筒以及玄武岩中的单斜辉石巨晶进行了主量元素、微量元素、原位Sr同位素以及含水性研究,结果显示,单斜辉石巨晶均为铝质普通辉石,Mg#与Al、Fe、Ti呈负相关,与Ca呈正相关;稀土元素总量不高,HREE及LREE亏损,而MREE相对富集,大离子亲石元素均出现明显亏损,高场强元素Nb、Zr出现亏损而Hf略富集,Nb、Ta与Zr、Hf分馏明显,Rb、Ba的变化范围较大。原位Sr同位素87Sr/86Sr值为0. 703 92～0. 705 06,巨晶单斜辉石来源于上地幔,形成于同一母岩浆,与寄主玄武岩同源,为源岩浆在高压下的结晶产物。运用显微红外-傅里叶变换红外光谱仪(Micro-FTIR)分析测试了单斜辉石巨晶的水含量,结果显示OH吸收峰位于3 700～2 800cm-1,含水量赋值范围为318×10-6～693×10-6,水含量稍富于女山及汉诺坝地区的单斜辉石巨晶,也高于马关地区幔源橄榄岩包体中的单斜辉石结构水含量,暗示该区上地幔岩石圈具高含水性,这同时证实了俯冲洋壳在研究区的活动。新近纪到达地幔过渡带的西太平洋洋壳俯冲发生转向东撤,此时新特提斯洋洋壳正在NE向俯冲,是马关地区深部地幔富水的主因,到达软流圈(或地幔过渡带)的新特提斯洋俯冲洋壳导致该区地幔熔融,岩浆随之而生。