西北大學「十三五」獲批第12項國家自然科學基金重點項目

2020-10-03 全國產經平臺

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近日，國家自然科學基金委員會公布了重點項目評審結果，西北大學地質學系劉良教授申請的「陸殼超深俯衝作用發生的條件及其引發的殼幔相互作用分配模式」獲得重點項目資助，項目直接經費301萬元，是西北大學「十三五」獲批的第12項國家自然科學基金重點項目。

「陸殼超深俯衝作用發生的條件及其引發的殼幔相互作用」重點項目由西北大學劉良教授團隊與中國科學院大學合作開展。陸殼巖石超深俯衝到斯石英穩定域的地幔深度及其折返機制是國際大陸深俯衝與超高壓變質作用研究前沿的關鍵科學問題，也是發展和完善板塊構造理論的關鍵環節。

本項目以南阿爾金、柴北緣和北秦嶺發現的超深-深俯衝陸殼巖石為切入點，重點以這些HP/UHP帶中廣泛發育的片麻巖和相關的鎂鐵質-超鎂鐵質巖石或巖脈為研究對象，進一步尋找超深俯衝的巖石學及其發生深熔作用的證據，確定陸殼超深俯衝巖片的分布規律、原巖組合性質及其變質演化P-T-t軌跡。

在此基礎上，將地質研究與數值模擬相結合，探索陸殼超深俯衝發生的必要條件；開展長英質陸殼巖石在斯石英和柯石英穩定域溫壓條件下部分熔融熔體與橄欖巖反應的高溫高壓實驗，將反應產物與區內主要鎂鐵質-超鎂鐵質巖石進行對比研究，探索超深俯衝陸殼巖石部分熔融過程、產物及其引發的殼幔相互作用。綜合地質學、巖石學、高溫高壓實驗和數值模擬結果，為充實完善加熱使斯石英相變為柯石英是啟動超深俯衝長英質陸殼巖石折返的主要驅動力的折返機制提供關鍵的約束條件，闡明超深俯衝陸殼巖石的折返過程與路徑。

同時，該項研究還能為深入探討阿爾金、柴北緣和北秦嶺造山帶的形成與演化過程和解析這些造山帶獨特的結構、構造樣式提供關鍵的約束條件。

劉良，地質學系教授，博士生導師，1982年本科畢業於西北大學地質學系巖礦專業，1984年獲西北大學礦物學碩士學位，1999年在中科院地質與地球物理研究所獲巖石學博士學位。主要開展中國中西部阿爾金-柴北緣-秦嶺早古生代造山帶相關研究工作，包括高壓-超高壓變質作用、巖漿活動、造山帶演化等。同時從事實驗巖石學相關研究工作，在陸殼巖石超深俯衝及折返相關問題取得了一系列研究成果。

劉良教授於2007年在阿爾金超高壓帶泥質片麻巖中發現了先存斯石英出溶藍晶石+尖晶石的顯微結構證據，這是國際上首次將陸殼巖石被超深俯衝到斯石英穩定域地幔深度（>300km）並從這一地幔深度折返出露地表的巖石學記錄。

於2018年在南阿爾金榴輝巖中的綠輝石及石榴子石內發現了多晶石英棒狀體，認為其為斯石英副象，進而表明陸殼超深俯衝到斯石英穩定域的地幔深度然後再折返回地表的地質現象可能更為普遍，其巖石類型也可能具有多樣性。依據高溫高壓實驗研究結合前人的研究成果，提出SiO2飽和體系中石榴石超矽的最小壓力為≥9～10GPa，為識別陸殼巖石俯衝到斯石英穩定地幔深度的研究提供了新的借鑑和思路；並依據超深俯衝陸殼巖石分別對應於斯石英和柯石英兩個穩定域溫壓條件下密度計算結果及其與相同溫壓條件地幔巖密度的比較，首次論證提出加熱使斯石英相變為柯石英引起的密度減小是超深俯衝到斯石英穩定域長英質陸殼巖石折返的主要驅動力，合理解釋了合理解釋了超深俯衝到斯石英穩定域地幔深度（～300km）陸殼巖石的折返機制。

劉良教授已先後主持完成國家重點基礎研究發展計劃（973項目）課題2項，國家自然科學基金重點項目1項、面上項目6項，在包括Earth and Planetary Science Letters，Earth-Science Reviews等地球科學領域國際頂級期刊發表多篇學術論文。研究成果獲陝西省科學技術獎一等獎1項。

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