大别-苏鲁造山带橄榄岩:进展和问题

大别-苏鲁造山带橄榄岩原岩属性可分为壳源和幔源橄榄岩,它们在矿物结构、变质演化以及全岩和单矿物化学成分上存在一系列差别.幔源橄榄岩来自于俯冲板块之上的古老华北克拉通岩石圈地幔,记录了俯冲板块与地幔楔之间相互作用的信息.石榴橄榄岩峰期条件下都显示石榴石和尖晶石共存,石榴石和尖晶石的稳定性和成分都受全岩富化程度控制,尖晶石成分不能用来判别部分熔融程度.难熔幔源纯橄岩中普遍发育低Mg高Ca橄榄石取代早期斜方辉石结构,指示硅不饱和熔体-橄榄岩反应过程,它可能是导致纯橄岩Re-Os同位素年龄偏年轻的原因之一.幔源橄榄岩/辉石岩中的金红石、钛斜粒硅镁石和锆石是俯冲地壳熔/流体迁移高场强元素进入地幔楔的直接矿物学证据,只有通过精细的原位元素和同位素工作,才能准确限定交代介质来源、时间和交代过程.大陆俯冲带地幔楔氧逸度变化范围宽泛(FMQ=5.50~1.75),并随深度增加而减小,但其氧逸度计算结果受矿物组合、温压条件以及折返过程中的脱氢-氧化作用等因素影响.本文对橄榄岩-辉石岩复杂体系相关系、大陆俯冲之前的地幔过程、地壳交代对地幔楔元素-同位素-氧逸度以及物理性质的改造等重要研究方向提出了建议.     

水与地幔的部分熔融

水对于地幔的部分熔融发挥了关键作用.地幔岩浆作用主要发生在板块边界(俯冲带和洋中脊)和若干板内热异常区域.在大洋俯冲带,俯冲板片释出的水可以诱发上覆地幔楔甚至板片自身发生熔融,导致弧岩浆作用,也有可能形成超临界流体.板片熔融和产生超临界流体的物理化学条件仍存在争议.在洋中脊和板内热异常区域,水和CO_2使上涌地幔发生熔融的起始深度增加,熔融比例增大.在地球深部层圈边界可能发生低程度的地幔熔融,如岩石圈和软流圈边界、上地幔和过渡带边界、过渡带和下地幔边界等,其成因一般认为与边界两侧矿物储水能力的差异有关.水可以促进地幔岩石熔融的根本原因在于水是一种不相容组分,强烈倾向于富集在硅酸盐熔体相(矿物-熔体的水分配系数远小于1),从而令其吉布斯自由能降低.前人对水在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物与熔体之间的分配行为已经研究得比较充分,但水对硅酸盐熔体密度和迁移性质的影响还需要更进一步的高温高压实验和计算制约.     

基于三重震相研究青藏高原和西北太平洋俯冲过渡带速度结构

上地幔过渡带是上、下地幔物质交换的一个重要场所。上地幔过渡带属性为推测地幔温度,其化学组分以及地幔对流等相关动力学研究提供了一个很重要的途径。本文回顾了对上地幔间断面的认识过程,简要介绍了近年来随着高温高压实验技术提高,地震学研究对上地幔过渡带所取得的最新进展。     

地幔转换带底部橄榄石和辉石高压相变实验研究：对660km地震不连续面结构的启示

橄榄石和辉石以及它们的高压相是地幔转换带主要矿物,系统研究橄榄石和辉石在转换带底部温度和压力条件下相变的差异是认识660km地震不连续面位置和形态的关键．本文使用多面砧压机开展了橄榄石和顽火辉石在压力为21．3～24．4GPa,温度为1600℃的相变实验研究．地幔转换带底部,橄榄石和顽火辉石相变主要的差异在于钙钛矿出现的压力不同．在橄榄石体系中,后尖晶石相分解发生在23．8GPa,与660km不连续面具有很好的对应关系;而在顽火辉石体系中,钙钛矿出现的压力小于23GPa．研究结果表明,橄榄石后尖晶石相变与辉石中钙钛矿的出现之间有约0．5—1GPa压力差．因此,在受大洋俯冲带影响地区（例如中国东部）,辉石体系中发生的秋本石（钛铁矿）．钙钛矿的相变能够合理解释660km地震不连续面向上的起伏或分裂．     

普通球粒陨石中富铝球粒的成因:离子探针氧同位素证据

富铝球粒(ARC)在岩矿学和同位素组成等方面兼具富钙富铝难熔包体(CAI)和镁铁质球粒的特征,可以揭示其成因及时空关系因而成为天体化学重要的研究对象之一.本文研究了3个普通球粒陨石(GRV 022410(H4),GRV 052722(H3.7)和Julesburg(L3.6))中发现的7个富铝球粒.详细的岩相学和矿物学研究表明,这些富铝球粒的全岩Al2O3含量为17%~33%,均显示火成结构,主要由橄榄石、高钙和低钙辉石、长石、尖晶石和玻璃组成.离子探针原位分析显示,富铝球粒组成相的氧同位素成分(δ18O=–6.1‰~7.1‰;δ17O=–4.5‰~5.1‰)与镁铁质球粒相近,远比CAI(δ18O=-40‰;δ17O=-40‰)亏损16O.在三氧同位素图上,大部分富铝球粒投在地球分异(TF)线附近,少部分(含尖晶石)投在TF线和碳质球粒陨石无水矿物(CCAM)线之间.长石、霞石及玻璃的氧同位素成分是母体变质过程中氧同位素交换的结果.尖晶石、橄榄石及辉石的氧同位素成分代表了原始的富铝球粒的氧同位素组成,这些数据拟合线的斜率为0.7±0.1.与前人研究结果相比,更缓的斜率及更贫16O的成分进一步表明普通球粒陨石中的富铝球粒不是CAI与镁铁质球粒简单混合形成的.相反,他们很有可能在多次熔融过程中与贫16O的星云气体储库经历了更高程度的氧同位素交换.     

再循环陆壳物质对岩石圈地幔的改造:鲁西早白垩世高镁闪长岩中异剥橄榄岩捕虏体证据

本文报道了鲁西早白垩世高镁闪长岩中异剥橄榄岩捕虏体的岩相学与矿物化学资料,以便揭示异剥橄榄岩的成因和岩石圈地幔的深部过程.岩相学研究表明,异剥橄榄岩捕虏体呈浑圆状产于高镁闪长质侵入体中,大小介于3cm×4cm×5cm～3cm×2cm×1cm,并且橄榄石呈残留孤岛状存在于单斜辉石中.矿物化学研究表明,橄榄石的镁橄榄石分子(Fo)介于89～91,Ni=1414～3629ppm,类似于新生代幔源橄榄岩捕虏体中橄榄石的成分,但略低于早白垩世方辉橄榄岩中橄榄石的成分.橄榄石的δ18O值介于(6.03‰±0.33‰)～(6.82‰±0.35‰)(平均值为(6.5‰±0.4‰)),高于典型幔源橄榄岩中橄榄石的δ18O组成(5.2‰±0.3‰).与晚白垩世和新生代玄武岩中地幔橄榄岩捕虏体里的单斜辉石相比,异剥橄榄岩捕掳体中单斜辉石的Na2O,TiO2和Al2O3含量相对偏低,而CaO含量、Mg#值(91.2～94.1)和Ti/Eu比值(Ti/Eu=2082～2845)明显偏高,但与早白垩世高镁闪长岩中方辉橄榄岩里的单斜辉石成分类似单斜辉石以较低的稀土元素(REE)丰度、富集轻稀土元素(LREE)的配分型式和强烈亏损高场强元素(如Nb,Ta,Zr和Hf)为特点.此外,异剥橄榄岩的87Sr/86Sr,143Nd/144Nd和187Os/188Os(125Ma)比值分别变化于0.70596～0.70737,0.512181～0.512416和0.12661～0.57650.上述特征表明异剥橄榄岩为地幔橄榄岩受再循环陆壳物质熔体改造所成.     

华北克拉通东部岩石圈地幔碳酸盐熔体交代作用与克拉通破坏

华北克拉通东部在早白垩世经历了显著的破坏作用,不同性质熔/流体活动对岩石圈地幔的改造在克拉通破坏过程中起到了至关重要的作用.碳酸盐熔体作为一种非常重要的地幔交代介质,可以对岩石圈地幔的物理化学性质产生显著影响,并在地幔橄榄岩的单斜辉石中留下独特的地球化学指纹(例如,高Ca/Al、低Ti/Eu比值等),为示踪地幔碳酸盐熔体交代作用提供了依据.文章系统总结了华北克拉通破坏最为显著的东部地区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的时空变化规律,揭示出三种不同类型的地幔碳酸盐熔体交代作用.第一类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有异常高的Ca/Al比值(15～70)和富集的Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.706～0.713);第二类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有相对较高的Ca/Al比值(5～18)和Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.703～0.706);第三类碳酸盐熔体交代作用形成的单斜辉石具有略微偏高的Ca/Al比值(5～9)和低Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr=0.702～0.704).时间上,华北克拉通东部苏鲁造山带及其邻区晚三叠世之前深部石榴石相和浅部尖晶石相岩石圈地幔均经历了第一类碳酸盐熔体交代作用的强烈改造,这可能与携带碳酸盐岩的华南陆块向华北克拉通深俯冲过程中碳酸盐熔体-橄榄岩反应作用有关.第一类碳酸盐熔体交代作用可以显著弱化岩石圈地幔的强度,可能为华北克拉通东部岩石圈地幔的最终破坏提供了关键前提条件.华北克拉通破坏峰期之后(晚白垩世-新生代)火山岩捕获的古老岩石圈地幔残余(全部为尖晶石相方辉橄榄岩)只记录了第二类碳酸盐熔体交代作用的改造,表明那些经历了第一类碳酸盐熔体交代作用强烈改造的古老岩石圈地幔在克拉通破坏过程中并未保留下来,已经被完全改造.相比之下,火山岩中的二辉橄榄岩地幔包体代表了克拉通破坏之后新生、饱满的岩石圈地幔,其中只有部分样品记录了第二类或者第三类碳酸盐熔体交代作用的改造,反映了克拉通破坏之后含有不同比例再循环地壳物质的软流圈来源碳酸盐熔体的改造作用.空间上,胶东及其邻区岩石圈地幔经历碳酸盐熔体交代作用的特征最明显,这与该地区岩石圈地幔减薄和克拉通破坏最显著以及巨量金成矿的特征具有空间一致性.所有这些特征表明碳酸盐熔体交代作用在华北克拉通岩石圈地幔改造、破坏和大规模金成矿过程中可能起到了至关重要的作用.     

橄榄石的同系温度T/T_m:对上地幔蠕变与橄榄石组构转变的启示

同系温度为晶体材料的绝对温度(T)与其熔点(T_m)的比值,是对比晶体流变强度的重要参数之一.橄榄石(Mg,Fe)_2Si O_4的熔点随含铁量和含水量的增加而降低,随压力增加而升高,高压下橄榄石的相变可导致熔点随压力发生不连续变化.本文对前人的铁橄榄石(Fe2Si O_4)熔融实验结果进行校正,确定铁橄榄石-γ相Fe2Si O_4-熔体的三联点位于6.4GPa和1793K.然后使用广义混合律建立了常压至6.4GPa,无水橄榄石的固相线和液相线与含铁量和压力的关系.橄榄石T/T_m随深度的变化可用于定性对比具有不同热状态和橄榄石成分的上地幔流变强度,T/T_m=0.5的深度界定了上地幔从半脆性变形到完全塑性变形的转换深度.克拉通岩石圈地幔的橄榄石T/T_m显著低于造山带和伸展盆地,一直到岩石圈-软流圈边界才与周围地幔趋于一致(T/T_m0.66),表明克拉通的岩石圈强度较高.此外,使用T/T_m分析橄榄石的变形实验结果,发现含水量对橄榄石组构的影响与压力密切相关,但是水对橄榄石流变强度的弱化作用及其与橄榄石同系温度的关系尚需进一步研究.低于6.4GPa(200km),T/T_m控制了橄榄石[100]和[001]位错滑移的转变.在上地幔10~-(12)~10~-(15)s~(-1)的应变速率和低应力条件下,橄榄石[100](010)位错滑移系(A型组构)的稳定域为T/T_m0.55~0.60.T/T_m0.55~0.60时,[001]位错滑移更易于发生,低T/T_m使橄榄石的主控位错滑移系转变为[001](100),形成C型组构.这与天然变形的橄榄岩普遍发育橄榄石A型组构,而超高压变质带中经历了深俯冲的橄榄岩发育橄榄石C型组构一致.而[001](010)位错滑移系(B型组构)受T/T_m和应力的共同影响.因此,橄榄石的同系温度建立了将变形实验结果外延到上地幔流变的桥梁.克拉通地区的上地幔地震波各向异性需要一个四层模型来拟合:上层为残留的A型组构,中间为B型组构,岩石圈-软流圈边界为新生的A型或B型组构,以及Lehmann不连续面之下以扩散蠕变为主的软流圈地幔.对橄榄石组构转变机制的认识是通过地震波各向异性追踪上地幔含水量的分布和地幔流动的关键.     

名义上无水矿物的水含量及其地质应用

名义上无水矿物(NAMs)中能够保存微量的与晶体缺陷相关的结构水.这些水可以使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和二次离子质谱(SIMS)等分析方法进行测定.到目前为止,已有相当多的研究系统地报道了不同岩相中NAMs的水含量,特别是地幔橄榄岩包体.在橄榄岩包体中,水在橄榄石中的分布经常呈核部浓度高,边部浓度低的扩散曲线,这显示橄榄石中的水在包体随岩浆上升过程中发生了扩散丢失,而辉石中水的分布通常是均一的,并且一般认为辉石保留了地幔值.利用水在硅酸盐矿物-熔体间的分配系数可以计算与这些矿物平衡的岩浆的水含量.此方法可以进一步被用于估算母岩浆以及源区的水含量,但方法受制于适合于研究体系的分配系数的选取.利用地幔NAMs的氢同位素组成以及H_2O/Ce比值可以示踪上地幔中水的源区和地幔中水含量的不均一性.水对克拉通岩石圈地幔的稳定性有重大影响,但是不同克拉通岩石圈的水含量和垂向分布存在显著差异,这是由于不同的地质活动所导致,而地幔柱和克拉通的相互作用可能并不会导致克拉通岩石圈水含量的显著变化.由于地幔NAMs含水量数据的局限性,目前上地幔水含量的估算仍建立于地球化学模型的基础之上.     

岩石层,软流层和外围层（续一）

3 富集地幔人们曾经用大陆地壳拼凑和原始的下地幔柱解释所有非大洋中脊玄武岩(即富集玄武岩或来自所谓原生储层的玄武岩)。上地幔被看作是枯竭地幔和洋中脊玄武岩的储层,而仅是洋中脊玄武岩的储藏,它是     

上地幔流变性质的研究进展

本文主要总结了近十多年来橄榄岩流变实验的研究成果,介绍了上地幔流变研究的进展和意义.经过多年的实验研究,橄榄岩流变性质在理论和应用方面都已取得重要突破.人们利用高温高压实验深入研究了熔/流体、铁含量、粒径尺度、温压条件等因素对橄榄石流变性质的影响,得到了表征橄榄石流变特性的幂率本构方程的各参数,并从理论方面探讨了橄榄石等矿物在不同深度处可能存在的变形机制.在应用方面,高温高压流变研究为许多地质现象(如软流圈的成因)的解释和地球动力学(如地幔对流)的模拟提供了实验依据和基础数据,如辉石的粒度效应可以解释上地幔板块边界变形及剪切局域化问题等.尽管对上地幔矿物的流变特性进行了深入地研究,但还有许多问题需要人们进一步厘定,如碳酸盐熔体对橄榄石流变性质的影响,橄榄石变形机制的转化等.     

华北克拉通北缘包头东正长岩的成因:来自岩石矿物学和地球化学的证据

包头东正长岩位于内蒙古包头市东,阴山南麓,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带最西端的岩体.本文对此岩体进行了锆石U-Pb年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究,讨论了其成因及源区地幔性质.岩体由霞石辉石正长岩和碱性长石正长岩组成,锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为(214.7±1.1)Ma,为晚三叠世岩浆活动的产物.单斜辉石(从核部到边部,成分由透辉石向霓石-普通辉石演化),黑云母,正长石和霞石是岩体主要组成矿物.岩体稀土总量较高,稀土配分模式为右倾,无明显铕异常;相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr和Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具有富集的Sr-Nd同位素组成,初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7061~0.7067,εNd(t)值为–9.0~–11.2.矿物学和地球化学数据揭示包头东正长岩属于硅不饱和钾质-超钾质碱性岩岩浆系列,高CaO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量,低SiO_2含量,富水,高温,高氧逸度;岩体起源于位于石榴石稳定区富含金云母的古老,富集岩石圈地幔.包括包头东正长岩在内的华北克拉通北缘三叠纪钾质碱性岩带的发育,揭示华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔受到了来自古亚洲洋俯冲板片(及上覆沉积物)流体/熔体的交代改造;晚三叠世,华北克拉通北缘已经进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

东亚大地幔楔与中国东部新生代板内玄武岩成因

西太平洋板块俯冲、东亚大地幔楔及其在东亚大陆边缘演化中的作用逐渐被学术界重视.文章对东亚大地幔楔的物质组成、化学不均一性以及中国东部新生代板内玄武岩的成因进行综述,并尝试提出大地幔楔体系中板内岩浆的成因机制.主要认识包括:(1)中国东部新生代玄武岩大致可以解释为高硅和低硅端员熔体的混合物.东北、华北和华南玄武岩共享一个低硅熔体端员,它具有高全碱、和型微量元素特征,其~(206)Pb/~(204)Pb较典型HIMU玄武岩偏低,Nd-Hf同位素具有(年轻的)太平洋洋壳特征,源区为含碳酸盐的榴辉岩+橄榄岩地幔.高硅玄武岩端员具有低全碱、和其Pb-Nd-Hf同位素落入印度洋型地幔范围,源区为石榴石辉石岩.高硅玄武岩同位素组成表现出地区差异:华北具有EM1型富集组分特征,华南具有EM2型富集组分特点,而东北兼有EM1和EM2两种富集组分.(2)中国东部新生代玄武岩源区含有洋壳、水、沉积碳酸盐和岩石圈地幔组分,说明东亚大地幔楔含有大量再循环物质.根据其主要出现在大兴安岭-太行山重力梯度带以东地区,并结合滞留板块的空间分布和地幔导电率特征,推测这些再循环组分主要来源于滞留在地幔过渡带的太平洋板片,而EM1或EM2组分来自浅部的岩石圈地幔.(3)根据石榴石辉石岩和碳酸盐化榴辉岩/橄榄岩的固相线,限定高硅玄武岩和低硅玄武岩的初始起源深度分别为100km和~300km.东亚大地幔楔具有垂向不均一的结构:上部含有EM1或EM2地幔组分,显示为印度洋地幔型同位素特征,下部含有太平洋板块物质组分;自下而上H_2O和CO_2含量逐渐降低.(4)在地幔过渡带中滞留板片的脱碳和脱水作用及相关的熔融和交代作用是大地幔楔体系中板内岩浆成因的主要驱动力.     

电导岩石学:原理、方法和进展

电导岩石学是国际地学界近年来新发展起来的一门交叉性和综合性很强的学科,主要是通过高温高压实验,在有效控制温度、压强、成分和氧逸度等参数的条件下,对硅酸盐矿物的电导率进行测定,并把有关结果和地球物理学电磁探测的结果相比较,从而为正确认识地球深部的组成、结构、性质和动力学过程提供制约.根据近年来的文献报道,本文综合评述了电导岩石学研究工作的主要原理和方法,并就下地壳、上地幔、地幔过渡带、下地幔和核幔边界一些主要组成矿物电导率的实验测定进展及其对深部地球电导结构的制约进行了介绍.     

地幔地球化学:洋岛玄武岩制约

对地幔的地球化学研究为理解地球的形成和演化、其内部结构以及地幔动力学提供了重要制约.全地球的成分是通过由地幔岩石与球粒陨石对比所得到,并由此引出了球粒陨石质地球模型.这个模型认为地球难熔元素比例与球粒陨石相同,但挥发份相对亏损.洋岛玄武岩可能是源于地幔柱深部成因,进而成为研究深部地球的独特途径.洋岛玄武岩同位素组成变化可用有限几个地幔端元(例如,DMM、EM1、EM2和HIMU)来描述,由此用来解译重要的地幔过程.地壳物质通过俯冲和拆沉进入深部地幔,对地幔不均一的形成起到了重要作用.然而,这些地壳物质如何由部分熔融所提取,例如洋岛玄武岩成因中贫橄榄石岩石的作用,仍是热点争论话题.高~3He/~4He地幔的位置和成因仍有争议,存在从下地幔未演化(或弱演化)的原始物质到浅部成因的高程度演化物质的看法,后者包括古老熔融残留、弧下镁铁质堆晶和再循环含水矿物.可能存在的核幔相互作用被假定为洋岛玄武岩中诸如放射成因~(186)Os以及Fe和Ni的富集之类地球化学特征形成的原因.诸如~(142)Nd、~(182)W和Xe同位素之类的短寿命核素的微小但重要的变化在古老和现代岩石中均有报道,这暗示地幔必须在地球形成后100Myr内即发生分异,而且地幔并未被对流所有效均一化.     

中太平洋山脉白垩纪响岩质碱玄岩的地球化学特征及地质意义

在详细的岩相学研究基础上,对中太平洋山脉白垩纪火山岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd同位素以及矿物成分分析.中太平洋山脉火山岩主要属于响岩质碱玄岩,呈斑状结构,斑晶主要由富Ca斜长石、单斜辉石和霞石组成.这些火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,没有明显的Eu异常(δEu=0.99~1.03),具有相对较富集的~(87)Sr/~(86)Sr(0.703829~0.704313)和~(143)Nd/~(144)Nd(0.512857~0.512871)同位素比值,暗示其具有与OIB型岩浆源区较为相似但更为富集的特征.这些火山岩可能来源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩稳定存在的、相对较深的岩浆源区,且经历了1~3%较低程度部分熔融过程.此外,地幔源区内可能残留着富含Nb、Ta的矿物(如榍石、金红石、钙钛矿),且岩浆源区可能受到了碳酸盐岩熔/流体或富碱流体的交代变质作用,促使这些火山岩具有很高的不相容元素含量和明显Nb、Ta、Ti的亏损.根据构造环境和地球化学特征,中太平洋山脉响岩质碱玄岩与线岛火山岩有很多相似之处,因此我们推测中太平洋山脉Site313区域很有可能是线岛的一个延续.     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成--捕虏体岩石学与地球化学证据

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

对大别山东部超高压榴辉岩氧同位素研究表明,这些榴辉岩的δ~(18)O值分布表现出显著不均一性,从低达一2.6‰变化至十7.0‰.榴辉岩中各矿物之间的氧同位素分馏达到并保持了平衡,表明岩石在遭受超高压变质作用之前与亏损~(18)O的流体进行过相互作用.含羟基矿物的δD值为一 5l‰～一83‰,指示参与的流体是古大气降水,它与榴辉岩原岩(某种玄武质岩石)发生过显著的氧同位素交换.超高压变质榴辉岩中大气降水同位素信息的保存表明,这种榴辉告的原岩曾经出露于大陆地壳表面,并且当包含榴辉岩原岩的板块俯冲至地幔深度时,地壳与地幔之间的物质交换非常有限,因此滞留时间非常短暂(<20 Ma).不同矿物对的氧同位素平衡温度基本一致,反映出这种超高压变质榴辉告在地幔深度下形成之后,经历了一个快速的冷却和上升过程.     

高温高压下辉石弹性及相变研究进展

辉石(pyroxene)是地壳中重要的造岩矿物,同时也是上地幔中除橄榄石以外含量最多的矿物,对其弹性及相变的研究有助于更好的理解壳幔的物质组成、地震波速异常及动力学过程等.高温高压实验和理论模拟计算是目前探测地球深部物质物性的两种最有效的间接方法,因此本文在介绍了辉石矿物学特征的基础上,从实验和计算两个方面论述了近十几年来国内外学者对辉石的弹性及相变的研究进展,然后探讨了辉石相变与上地幔X不连续面的关系,最后指出了目前的研究存在的问题以及未来的研究展望.