上地幔的性质

<正> 地表出现的每件事,包括如此多种多样的现象:山脉的造成、洋盆的形成、火山活动以及沉积作用的有规律的交替(伴随着动、植物种群的兴衰),都是发生在上地幔内部的事件的一种反应。地震波的速度对上地幔内部物质的密度有一定的影响;对大洋中喷出的火山岩的主要元素、微量元素及同位素化学进行的研究,可以得出上地幔的各部分的化学特征的间接     

构造环境对幔源岩中稀有气体同位素比值的制约

稀有气体是地球化学研究中有效的物源示踪剂。在广泛收集资料的基础上,通过对He、Ne、Ar同位素数据的统计分析,总结、对比了不同构造环境幔源物质中轻稀有气体同位素的组成特征。统计表明,大洋中脊玄武岩(MORB)中3He/4He=7 0～10 0Ra者约占统计样品的90%;洋岛幔源物质(OIB)的3He/4He值变化范围大,但>10 0Ra者占65%;消减带幔源岩的3He/4He值总体略低于MORB;大陆幔源岩的3He/4He值主要变化于6 0～10 0Ra间,但环太平洋大陆边缘低于MORB者普遍;大陆热点地幔流体具有类似OIB的3He/4He值分布特征。MORB与OIB的40Ar/36Ar值分布范围类似(主要范围为296～12000),但低于1000者在MORB中仅24 5%,而在OIB中约43 4%;板块俯冲区幔源岩的40Ar/36Ar值总体较低,<1000者约占67%;大陆各类地幔流体的40Ar/36Ar值普遍偏低,主要在4000以下。大陆、大洋幔源岩中20Ne/22Ne值主要介于9 8～12 5间,但<9 8者在各大陆地幔普遍存在。幔源物质的上述组成特征与大气、地壳等源区对其影响有关。我国东部幔源物质稀有气体同位素组成具有大气 地幔混合源区特征。     

元古代到白垩纪金伯利岩中上地幔捕虏体的成分

<正> 上地幔岩石是基性、超基性及某些其他成分岩浆的来源。岩浆熔体的熔融及其由上地幔运移到地壳中,这在漫长的地球演化期间是一长期过程。毫无疑问,熔体的熔融并从上地幔岩石中分离出来,不可能在保存下来的残留物的成分中没有反映:地幔物质熔融和分离得越     

板块与地幔的相互作用—板块内岩浆的成因和上地幔的构造(Ⅲ)

在世界范围内,板块内岩浆所表现出的系列地球化学和同位素特征看来都是通过一个与大洋岩石圈俯冲作用有关的共同成因过程所形成的。据发现,板块内岩浆的源区在大陆下岩石圈和大洋下岩石圈中的位置是截然不同的,而且在地幔中的深度也要大得多。然而,少量元素的配分关系表明,产生板块内岩浆源区的过程并非发生于下地幔中钙钛矿相条件下,而几乎可以肯定是限制在地幔内。有人提出板块内岩浆的源区最初形成于上地幔内的两个主要位置。其中一个位于俯冲岩石圈和上覆地幔的界面附近,是由于板块和地幔的相互作用(主要在150—300km深处)而形成的。在这一源区内板块的榴辉质洋壳的部分熔融是由于俯冲的前蛇纹岩体释放水所致。熔体迁移到邻近的难熔橄榄岩中,与之混染变富。这实质上是形成钙碱性源区的同一过程的延伸,并可解释这两种组合在地球化学和同位素特征方面的相似性。钙碱性组合相对贫Ti、Nb和Ta,这是因为俯冲榴辉质洋壳的上层在80—100km深处发生部分熔融时使这些元素滞留在残留金红石中所致。而在更深处(150—300km),当俯冲洋壳的下层发生部分熔融时,金红石不再是残留相,因此,Ti、Nb和Ta成为高度不相容元素,从而有效地从俯冲板块迁移到板块内岩浆源区。俯冲作用的角度可能很小,因而在大陆下延伸的水平距离     

上地幔中的岩墙、节理和断层

在世界各地火山岩内的上地幔和下部地壳捕虏体中,已辨认出三种不同的宏观断裂:(1)节理——未被结晶岩浆产物占据的张性断裂;(2)岩墙——被镁铁质岩浆结晶形成的辉石岩、辉长岩或富含水矿物岩石占据的张性断裂;(3)断层——表现出剪切位移的表面痕迹的、未被充填的剪切断裂。除了捕虏体内的断裂外,捕虏体通常具多边形或多面体状,这种形状体现了捕虏体加入把它们带到地表的主岩浆内时所利用的断裂。这种种断裂的形成被认为是由于受岩浆流体的压力和周围构造应力场作用的结果。断裂组和穿切关系的存在表明,有岩浆充填的断裂和无充填的断裂可能是同期生成的,而且局部应力场可能随时间变化,导致重复出现幕式断裂。这些观测结果,使人们对地幔中深部断裂作用的特性和流体-橄榄岩相互作用的重要意义有了深入的了解。我们认为,未被充填的断裂是被从上升到正在形成中的岩墙顶部的岩浆释放出的挥发性流体打开的。这些挥发性流体很重要,一是因为它们的粘度低,能快速地把流体压力传递到岩墙和断层的两端,二是因为它们能降低扩展宏观裂隙和在先存断裂中滑动所需的能量和构造应力。在夏威夷火山活动中心之下20—65km深处发生的地幔地震,对应于这样一个深度区间,据推测,那里的富CO_2流体是从正在上升中的玄武质岩浆中释放     

伊萨卡金伯利岩中的上地幔和地壳碎屑物

<正> Vanuxem(1842)首次报道了芬格湖群一带的金伯利岩,此后在该区大约25公里宽45公里长的范围内陆续发现了82个岩墙和一个小火山管道。本文研究了伊萨卡地区具有代表性的三个金伯利岩产地的捕虏体与捕虏晶的矿物成分,並推测其来源深度及该区在晚侏罗世到早白垩世的地幔和地壳的特征。     

滇西地区上地幔铅同位素组成的确定及其应用

滇西地区基性 超基性岩、碱性岩中的长石、石榴子石、橄榄石等单矿物及羊拉铜矿区二叠世海相玄武岩的铅同位素组成可以代表原始地幔的铅同位素组成 ,由此确定的该区上地幔铅同位素组成变化范围为　2 0 6Pb/2 0 4Pb =1 7.877～1 8.5 0 6,平均 1 8.1 0 8,2 0 7Pb/2 0 4Pb=1 5 .470～1 5 .5 87,平均 1 5 .479,2 0 8Pb/2 0 4Pb=3 7.797～ 3 8.5 67,平均 3 8.1 77。研究发现 ,由于受地壳物质的混染和成岩后U、Th衰变产生的放射成因铅的影响 ,这些幔源岩石全岩铅同位素组成已不能代表原始上地幔的铅同位素组成 ;金顶铅锌矿床的铅并非上地幔来源 ,而是相当于下地壳来源的铅与兰坪盆地沉积岩铅二者的混合铅。     

西南印度洋洋脊的同位素研究揭示:亏损型上地幔中存在大尺度的区域性单元

<正> 目前一般通过阐明在大洋中脊玄武岩中观察到的同位素变化来推导上地幔的构造和洋脊顶部发生的各种作用。对大西洋中脊、东太平洋隆起以及胡安·德富卡和戈达洋脊所进行的研究表明,这三个洋脊的大洋中脊玄武岩的同位索研究结果在 Pb/Pb、Pb/Sr 和 Sr/Nd 图中表现出共同的线性相关关系。这些大洋中脊玄武岩的线性排列往往作为洋脊下面两类幔源物质相互混合的证据。第一种幔源物质是对流软流圈物质(相当于“亏损值”),其放射成因Pb 和 Sr 较少,而放射成因 Nd 较多;第二种则是由岩浆团所组成,这种岩浆团被认为是洋岛     

中国满洲里-绥芬河地学断面地壳-上地幔化学组成及垂向地球化学分带

通过地质、地球物理和地球化学综合研究，建立了断面域兴安、松嫩地块地壳—上地幔结构及岩石组成模型，估算了地壳—上地促各结构层的元素丰度（地壳53种，地幔34种）。根据不同结构层的元素丰度，建立了兴安、松嫩地块地壳—上地幔垂向地球化学分带。兴安、松嫩地块化学组成的横向对比表明每个地块都有其独立演化历史。与华北地台南缘化学组成对比表明两地块与华北地台无明显成因联系。     

造山二辉橄榄岩中的微量元素揭示了上地幔的复杂历史

<正> 造山二辉橄榄岩型岩体(也叫做高温橄榄岩)被认为代表了由于大的构造运动而机械侵位于大陆壳的上地幔碎块。这些岩体通常沿山脉内大洋物质和地壳物质发生过相互作用的大断层系出露。因此这些岩体非常有意义,因为它们与嵌在高度     

大陆地幔岩石圈和地球地幔中浅水平富集过程

大陆地幔岩石圈可能是一个不相容元素的重要的储库,并且它仍然是一个研究地幔元素分馏过程的关键性天然实验室。为了构筑一个大陆地幔岩石圈模式,对地幔捕虏体、钾镁煌斑岩和金伯利岩以及所选择的大陆溢流玄武岩中的主要元素、微量元素和同位素资料进行了综合研究。业已证明,这种地幔岩石圈的组成、密度、厚度和产生玄武岩的能力是随年龄而变化的。太古宙地幔岩石圈以具有相对低的FeO丰度(这归因于科马提岩的提取作用)为特征,因而该岩石圈的密度必定比周围的软流圈要低。与此相反,太古宙后的地幔岩石圈,其组成可能与最近采集的样品(如碱性玄武岩中的尖晶石橄榄岩包体)相类似。因此,太古宙后的地幔石圈为大陆溢流玄武岩的产生贡献了足够丰富的物质,并且为更容易分层和加入到大洋玄武岩的软流圈源区提供了足够高的密度。综合现有的有关地幔捕虏体和大陆溢流玄武岩的资料表明,大陆地幔岩石圈在壳/幔系统中占的元素份额,含K小于10％’而含Sr和Nd为3.5％。 许多大陆镁铁质岩石具有以ε_(Nd)低、ε_(Sr)多变和~(206)Pb/~(204)Pb比值经常都低为特征的明显不同的同位素比值。特别是具稍高~(87)Sr/~(86)Sr和低~(206)Pb/~(204)Pb的组合越来越被认为是大陆地幔岩石圈的一个特征。钾镁煌斑岩、金伯利岩和黄长煌斑岩?     

日本一些天然气体中稀有气体的同位素组成

<正> 本文研究了日本列岛不同类型天然气体样品中稀有气体的同位素和元素组成。在大多数样品中发现~3He 过剩,许多样品显示出区域性一致高的~3He/~4He值,比大气圈的值约高7倍。He 的浓度为0.6—1800ppm,在富 CO_2的天然气体中 He 的浓度低,而在富 N_2的天然气体中 He 的浓度高。在大多数火山气体中已检测出 Ne 同位素值与大气中 Ne 值有偏离。火山气体     

复式橄榄岩捕虏体中的CO_2-CO流体包裹体:对上地幔氧逸度的意义

<正> 本文所研究的流体包裹体体,产于美国内华达州月坑火山区的复式捕虏体中。该捕虏体是一个被中长石-闪石岩脉切割的含闪石的异剥橄榄岩体。采用显微测温术和显微激光喇曼光谱法对该捕虏体这两个组成部分中单个流体包裹体的组成进行了测定。主岩(即异剥橄榄岩)中的流体成分几乎为纯CO_2(>99摩尔％),而岩脉中的流体其CO_2中则含8.5—12摩尔     

地球物质和地外物质中稀有气体的研究 为什么要研究以及如何进行研究?

<正> 稀有气体在陨石研究中总是起着重要的作用。作为一种介绍,让我举两个例子来证明这一点。 1898年Ramcay在其论文中报道他企图在铁陨石中找到氦元素。因为那时氦元素已被人们所发现,并且被认为是我们太阳系的主要组份。然而他在一些铁陨石中并未找到氦,于是宣布,这些特殊的陨石不是来自太阳而是来自其它星球。今天我们认为,这一结论至少是很不成熟的。 第二个例子是一个近期的例子。有些种类的陨石长期以来被认为含有大量的稀有气体。在过去的几年     

大陆莫霍面是地壳-地幔的界面吗?

对高压捕虏体研究的结果表明,在大多数大陆地区下面,镁铁质岩石不仅在下部地壳中占优势,而且在地幔顶部也非常丰富。根据捕虏体资料,我们就可以建立地热和地层剖面,并得出能对地球物理数据进行具体解释的岩石学限制条件和物理参数。在具有高热流的大陆地区,象地震折射资料所确定的那样,莫霍面所处的深度可能比地壳-地幔界面还深。克拉通地区的与“热”地区的下部地壳-上地幔剖面的地震差异,可单用温度变化来解释,而不需要岩性有大的差异。     

地球上地幔的过渡区

<正> 习惯上,地球的地幔可分为三大部分:浅地幔(Shallow mantle)、过渡区(transition region)和下地幔。高地震波速梯度从400km深处的过渡区顶部延伸到约800km深处。下地幔的相对均匀部分约从800km深处开始,向下延伸到几百公里厚的核-幔边界内。地幔矿物的主要变化发生在400km和650km深度附近。这些变化意味着均匀地幔中的平衡相界,还是意味着化学变化的问题,对地学中许多问题的解决具有重要意义。有大量证据说明,总体来说地球是一个分异的球体,因而在不同程度上     

金刚石是在老的富集型地幔中形成的

<正> 虽然一个多世纪以来,金刚石一直是从金伯利岩筒中回收的,但它们与金伯利岩主岩的关系却一直有争议。争论的焦点是,在原始金伯利岩浆中,金刚石究竟是斑晶还是捕虏晶?更广义地说,金刚石的结晶作用是在时间和空间上可能与金伯利岩的生成有关,还是在金刚石     

地幔端元组分的微量元素地球化学研究综述

结合国内外研究现状，对利用同位素地球化学所确定的地幔端元组分DMM、HIMU、EM1和EM2在微量元素地球化学上的特征进行了综述，并对其成因进行了讨论。     

稀有气体同位素质谱计及其在地球化学中的应用研究

稀有气体同位素质谱计根据不同荷质比的离子在同一磁场下偏转角度不同的原理,可以测定稀有气体多种同位素的比值及含量。文章简述了近年来稀有气体同位素质谱计的研制现状及其在气体样品、固体样品、水样、同位素定年及地质灾害五方面的地球化学应用现状,并指出了当前在仪器本身及其应用方面还存在的问题及发展趋势。     

橄榄石中氢的实际溶解度及其对地幔中水储存的意义

水在地球上地幔的地球动力学过程中起着重要的作用，例如，氢（正如水）能影响部分熔融产生的岩浆的数量和组成，而微量氢（～0．001wt％的水）可使土地幔的主要矿物──橄榄石弱化。氢离子的迁移可能是造成较流圈异常高的电导率的主要原因。氢在地幔过程中的重要性必然取决于无水橄榄石中所储存的氢或水的数量以及氢在橄榄石晶格中所处的位置。本文报道了橄榄石单晶的水热实验结果，该实验表明，在1573K和50～30MPa下橄榄石能容纳0．0034wt％的水。氢的溶解度分别取决于氢逸度的一次方和氧逸度的二分之一次方，表明氢离子与氧的间隙或镁的空位有关。将我们的数据外推至大洋地区～100km深处，可得出氢的实际溶解义（0．03wt％的水），经证实橄榄石可能确实是上地幔中氢的主要储体。