核幔相互作用与地球发电机理论

扼要地阐述了地球发电机理论在地球深部研究中的重要地位;强调地球磁场及其时空变化是认识地球深部,尤其是核幔相互作用的主要途径;提出当前推进地球发电机理论研究的一个突破口是揭示核幔相互作用,特别是热的和化学的相互作用对地球发电机模型的影响。

地球核幔相互作用的W同位素研究进展

地球核幔相互作用的研究难点在于无法获得实际样品。洋岛玄武岩和溢流玄武岩被认为是地幔柱减压熔融的产物,携带了核幔边界的物质信息,可作为研究地球核幔相互作用的样品。^(182)Hf-^(182)W同位素体系的特殊化学性质,使W同位素成为研究核幔相互作用的重要工具。本文介绍了W同位素示踪的基本原理,并回顾了核幔相互作用的W同位素研究进展。目前已发表的数据表明,全球洋岛玄武岩具有W元素丰度富集(67×10^(-9)~855×10^(-9))、^(182)W同位素亏损(μ^(182)W=-0.1~-16.1)的特征,由此推断洋岛玄武岩可能来源于核幔平衡源区。Baffin Bay和Ontong Java Plateau溢流玄武岩则具有^(182)W富集(μ^(182)W=23.4)的特征,可能来源于早期地幔源区。洋岛玄武岩和溢流玄武岩的μ^(182)W差异可能是由地幔柱头尾异质性引起。此外,引起μ^(182)W异常的其他原因可能有:原始地幔源区的隔离保存、后增生薄层物质的部分混入和低效的核幔分异作用等。目前,W同位素的核幔交换机制仍不清楚。

地球早期地幔化学不均一性及其成因机制

早期地球是地球科学前沿研究方向之一,涉及地-月形成、核幔分异、原始大气圈和水圈的形成等关键科学问题。地幔是硅酸盐地球的主要组成部分,也是地球上最大的化学储库,其早期演化为揭示早期地球增生、核-幔分异、壳-幔分异等重大地质事件提供重要制约。近年来,地球早期地幔不均一性逐渐被认知,本文在总结早期地幔不均一性的稀有气体同位素、钕同位素和钨同位素等证据基础上,探讨了早期地幔不均一性形成动力学机制,并指出发展高精度同位素分析技术,结合地球物理和实验岩石学,揭示核幔边界结构、核幔物质交换过程是深入研究早期地幔不均一的重要发展方向。

Pt-Os同位素体系在地球科学研究中的应用

1 90 Pt通过α衰变生成1 86Os ,目前采用的衰变常数λ =1 .5 4 2× 1 0 -1 2 a-1 是由诺里尔斯克矿床的Pt Os等时线确定的。IIAB群铁陨石的1 90 Pt 1 86Os等时线年龄为 (4 2 90± 2 84 )Ma(2σ) ,说明Pt Os定年方法可能主要适合于古老样品。Pt Os体系的示踪研究以夏威夷现代地幔柱和诺里尔斯克矿床 (与西伯利亚地幔柱有关 )等为例 ,夏威夷苦橄岩的N(1 86Os) /N(1 88Os)值为 0 .1 1 98339～ 0 .1 1 985 2 6 ,γ(Os)为 1 .2 3～ 9.0 6 ,诺里尔斯克矿石的N(1 86Os) /N(1 88Os)为 0 .1 1 984 9,γ(Os)为 8,这种1 86Os/ 1 88Os 1 87Os/ 1 88Os双异常现象揭示了地幔柱物质中有来自地球外核的Os的贡献 ,这是迄今为止Pt Os体系对地球科学研究的最大贡献。Pt Os体系在壳源岩石方面的研究以肖德贝里Cu Ni硫化物矿床为例。研究支持肖德贝里的矿石主要来自地壳的结论 ,并可用二元混合模型 (太古宙苏必利尔省和元古宙Huronian省的沉积变质岩 )来解释其1 87Os/ 1 88Os同位素组成。但是该矿区的某些矿床的1 86Os/ 1 88Os比值偏高 。