俯冲带中石墨质碳的研究进展

自然界中,石墨质碳可以稳定存在于沉积岩、岩浆岩和变质岩中,由有机质或无机碳酸盐转变而来。随着对俯冲带碳循环研究的不断深入,通常作为副矿物产出在变质岩中的石墨质碳也引起了广泛的关注。相比于碳酸盐矿物和含碳流体,石墨质碳因其低溶解性、低移动性常作为碳汇稳定存在于俯冲带中。然而,在一些特殊的地质条件下(例如流体出现的开放体系中),石墨质碳不再稳定,它会变得活跃并发生迁移。因此,石墨质碳也是俯冲带碳循环研究中的关键载体。本文在综述前人研究成果的基础上,总结了俯冲带中石墨质碳的性质、来源、形成和分解过程,并重点介绍了俯冲带中非生物成因石墨的形成机制、石墨质碳的稳定性以及石墨质碳的释放,全面探讨了石墨质碳在俯冲带碳循环中的重要意义。俯冲带中石墨质碳的成因机制主要有3种:生物有机质石墨化、饱和含碳流体沉淀、碳酸盐矿物的还原反应。俯冲带中石墨质碳可通过分解脱气和溶解的方式释放。俯冲作用和风化侵蚀是石墨质碳全球循环的两个主要过程,其中俯冲作用对石墨质碳的地球内部循环影响较大。     

大陆造山运动：从大洋俯冲到大陆俯冲、碰撞、折返的时限——以北祁连山、柴北缘为例

北祁连山和柴北缘是典型的早古生代大陆造山带,分别发育有北祁连山大洋型俯冲缝合带和柴北缘大陆型俯冲碰撞带.作为早古生代大洋冷俯冲的典型代表,北祁连山经历了从新元古代-寒武纪大洋扩张、奥陶纪俯冲和闭合及早泥盆世隆升造山的过程.高压变质岩变质年龄为490～440Ma,证明古祁连洋经历了至少50m．y．的俯冲过程.柴北缘超高压变质带是大陆深俯冲的结果,岩石学、地球化学和同位素年代学表明,柴北缘超高压变质带中榴辉岩的原岩分别来自洋壳和陆壳两种环境.高压/超高压变质的蛇绿岩原岩的年龄为517±11Ma,与祁连山蛇绿岩年龄一致.榴辉岩早期的变质年龄为443～473Ma,与祁连山高压变质年龄一致,代表大洋地壳俯冲的时代,而柯石英片麻岩和石榴橄榄岩所限定的超高压变质时代为420～426Ma,代表大陆俯冲的年龄.从大洋俯冲结束到大陆俯冲最大深度的转换时间最少需要20m．y．.自420Ma起,俯冲的大洋岩石圈与跟随俯冲的大陆岩石圈断离,大陆地壳开始折返,发生隆升和造山.北祁连山和柴北缘两个不同类型的高压-超高压变质带反映了早古生代从大洋俯冲到大陆俯冲、隆升折返的造山过程.     

高温高压下NaCl-H2O体系的Raman光谱分析: 一种新的流体包裹体盐度测定方法

利用水热金刚石压腔研究了高温高压下0.0%、5.0%、10.0%和20.0%的NaCl-H2O体系的Raman光谱,研究结果发现:对于盐度一定的NaCl-H2O体系,当压力不变时,水的Raman伸缩谱峰的波数变化量△v(O-H)随温度的升高而不断增加;当压力不同时,△v(O-H)随温度的变化关系(偏移斜率S)不受压力的影响,而只与盐度相关.利用该性质可以用来确定流体包裹体的盐度(W),其计算公式如下:W=123.25S2-128.11S+32.40,误差为0.46%.     

早元古代宽甸杂岩的成因：地球化学证据

宽甸杂岩形成于2.3—2.4Ga,是目前较少保留的早元古代火山岩系之一,主要由斜长角闪岩和各类片麻岩、浅粒岩、变粒岩及花岗质岩石组成。岩石学和地球化学研究表明,其原岩建造相当于一套双峰式火山岩和非造山花岗岩石组合,原始岩浆来源于混染了的亏损地幔源(DMM)或者是DMM和Ⅱ型富集地幔(EM2)的混合地幔源,并具有Dupal异常特征。成因过程的理论模拟计算表明,该杂岩中片麻岩和花岗岩来源于角闪质岩石的母岩浆,经强烈的分离结晶作用形成。其原岩建造形成陆壳拉开向洋壳转化的过渡环境。宽甸杂岩所在的中朝克拉通构造演化与北美地盾、欧洲地台和澳洲大陆不同,曾发生强烈的火山喷溢活动而使其增生。宽甸杂岩形成之前(2.3—2.4Ga)就曾经存在过类似现代板块规模的壳幔对流作用发生。     

西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带与我国新疆西南天山超高压变质带的比较

根据对西阿尔卑斯Zernatt-Saas带的野外地质考察及有关资料的总结,详细地介绍了西阿尔卑斯Zermatt-Saas洋壳深俯冲超高压变质带的地质概括、岩石组成和变质作用演化过程,并着重与我国新疆西南天山洋壳深俯冲超高压变质带进行了比较,探讨了这两个洋壳深俯冲超高压变质带在变质作用和地质演化方面的异同。在此基础上,总结了这两个目前世界上已知最典型的洋壳深俯冲超高压变质带的基本地质特征是都具有保存完好的洋壳岩石组合特征和较低的地热梯度。     

蛇纹岩体中的硬玉岩与异剥钙榴岩

硬玉岩是一种稀少的岩类，常以构造岩包体和脉体的型式产出在蛇纹岩中。本文着重介绍与蛇纹岩化过程密切相关的硬玉岩。这类硬玉岩总是出现在洋壳俯冲碰撞带中，常常与蓝片岩、偶尔也与榴辉岩伴生。通过研究硬玉岩的矿物组合、化学成分和结构构造，综合世界各地硬玉岩产状，可将硬玉岩从广义的变质成因上分为三类，即：在蛇纹岩体中、或其它岩类包体中由交代作用形成的硬玉岩脉体；蛇纹岩中的构造岩成因岩石包体经固相变质作用后形成的块状硬玉岩：以及介于上述两者之间，由变质和交代的共同作用形成的硬玉岩。此外，还对交代成因的硬玉岩在蛇纹岩化过程中与异剥钙榴岩化作用的关系从流体及其化学成分演化的角度进行了分析和研究。提出了在海底和俯冲带上板片的构造背景下硬玉岩形成的模式。     

新疆阿克苏前寒武纪蓝片岩地体中迪尔闪石的发现及其地质意义

在新疆阿克苏前寒武纪蓝片岩相变质的磁铁石英岩夹层中发现了迪尔闪石(Fe2 +12 Fe3 +6Si12 O40 (OH) 10 ) ,其共生的矿物组合为 (ⅰ )迪尔闪石 +钠闪石 +黑硬绿泥石 +黑柱石 +磁铁矿 +石英 ;(ⅱ )迪尔闪石 +黑硬绿泥石 +磁铁矿 +石英 .矿物化学成分分析和共生矿物组合表明阿克苏的迪尔闪石为贫Mn型的迪尔闪石 ,与Alps的迪尔闪石相似 ,但比Alps迪尔闪石更接近纯端元组分 .根据迪尔闪石稳定P T条件 ,阿克苏迪尔闪石的形成条件为压力大于 1 .0GPa ,温度 30 0～ 40 0℃ ,地热梯度在 1 0℃ /km左右 .     

新疆西准噶尔发现紫苏花岗岩及其麻粒岩包体

新疆准噶尔盆地基底的性质,长期以来一直是个没有解决的基础地质问题。目前主要有两种观点：一种认为准噶尔盆地存在有古老的结晶基底（胡冰,１９６４;王鸿祯,等,１９８５;吴庆福,１９８７;Ｗａｔｓｏｎ,等．,１９８７;王广瑞,１９９６）;另一种观点认为准噶...     

极端条件下的变质作用——变质地质学研究的前沿

在简单回顾变质地质学形成和发展的不同历程的基础上,扼要地总结了近年来有关极端条件下的超高压变质作用、超高温变质作用和很低温变质作用研究的现状和存在的问题。根据峰期变质温度的不同,结合其矿物组合和地质产状特征,进一步提出将超高压变质作用划分为低温超高压变质作用(峰期变质温度低于600℃)、中温超高压变质作用(峰期变质温度介于600~900℃)和高温超高压变质作用(峰期变质温度大于900℃)。低温超高压变质作用与大洋板块的冷俯冲作用有关,其研究对于探讨俯冲带水流体的循环和地幔水流体的成因具有重要意义;中、高温超高压变质作用与大陆深俯冲作用相关,是目前超高压变质作用研究的热点领域;高温超高压变质作用的研究与探讨地球内(深)部组成和结构相关,一直是地质学家关注的前沿问题。超高温变质作用研究正在向深入发展,中国有关超高温变质作用的研究才刚刚起步;很低温变质作用的研究长期以来没有得到应有的重视,随着研究手段和方法的不断完善和提高,将会有大的发展。极端条件下的变质作用是近年来固体地球科学研究取得的重要进展,是目前变质地质学研究的前沿领域。     

碳酸盐化榴辉岩的岩石学研究进展

碳循环进入地幔中主要是通过大洋板块俯冲作用完成的,再通过火山去气作用释放出来,以维持大气中CO2的平衡。洋壳主要由玄武岩组成,一般经热液改造后的洋壳含有一定数量的碳酸盐(质量分数大约为3％),而这些以脉或角砾形式存在的碳酸盐是碳沉淀的一个巨大储库。这些碳酸盐化的玄武岩在俯冲带背景下经历高压变质作用,相应地形成了碳酸盐化榴辉岩。碳酸盐化榴辉岩的部分熔融形成的熔体和气体对于弧岩浆的生成、CO2去气都有非常重要的作用,从而对整个碳循环研究具有重要的意义。文中较全面地总结了近年来,在不同的超高压变质地区发现的碳酸盐化榴辉岩的岩石学和野外产状特征,对比经热液改造的玄武岩 碳酸盐体系的高温高压岩石学研究取得的进展,明确了在俯冲带变质过程中碳酸盐与榴辉岩质硅酸盐体系是如何发生变化的,并对于NCFMASH+CO2体系的热力学相平衡计算的研究进展展开了讨论,对于探讨碳的深部循环过程具有重要意义。