橄欖巖熔體反應對巖石圈地幔有改造作用

2021-01-17 科學網

 

古老的大陸巖石圈地幔通常具有高度難熔的特點、密度比下伏的軟流圈小，因而能夠長期穩定地「漂浮」在軟流圈之上。然而，大陸巖石圈地幔由於受到熔體（如軟流圈來源的熔體）的改造而變得飽滿和「年輕」，強烈的改造作用甚至能夠造成克拉通的破壞，華北克拉通就是一個典型的例子。雖然大家對華北克拉通破壞過程及其動力學的認識尚有一些分歧，但是，熔體-橄欖巖反應在巖石圈地幔演化過程中的重要作用逐漸得到了大家的認可，儘管不同學者對熔體來源和作用機制持不同看法。

 

為進一步考察熔體-橄欖巖反應在巖石圈地幔演化過程中的作用，中科院地質與地球物理研究所巖石圈演化研究室湯豔傑副研究員與合作者歸納整理了全球克拉通及其周邊地區的地幔橄欖巖（圖1，包括亞洲、歐洲、非洲、美洲和澳洲的2100多個樣品）的主、微量元素和Sr，Nd，Re-Os同位素的研究結果，得出如下結論：

 

（1）熔體-橄欖巖反應在大陸巖石圈地幔中普遍存在；（2）全球太古代巖石圈地幔都經歷了不同程度的熔體改造；（3）古老的克拉通型巖石圈地幔由於受到軟流圈熔體的改造，其克拉通的屬性會被部分掩蓋、甚至全部被「大洋型」特徵所取代。

 

該研究的意義在於：（1）可能揭示了大陸巖石圈地幔演化的一個共同規律：周期性的熔體改造作用使古老的巖石圈地幔中遭受改造的部分變得「年輕」；（2）橄欖巖全巖的Re-Os 模式年齡可能代表橄欖巖中不同時代的硫化物的混合（表面年齡），而非巖石圈地幔真正的形成年齡；由於熔體-橄欖巖反應可以導致年輕硫化物的產生，因此全巖Re-Os 同位素年齡的解釋需要慎重；（3）部分具有「大洋型」特徵的二輝橄欖巖捕虜體可能是古老的巖石圈地幔遭受熔體強烈改造的結果，而不是新增生的巖石圈地幔。對二者的識別將影響對克拉通巖石圈地幔演化過程的正確理解。

 

該研究成果發表在3月出版的國際地學期刊《地球科學評論》（

Earth-Science Reviews

） (Tang et al. Widespread refertilization of cratonic and circum-cratonic lithospheric mantle. Earth-Science Reviews, 2013, 118: 45-68)。（來源：中科院地質與地球物理研究所）

更多閱讀

 

 

 

 

 

特別聲明：本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站註明的「來源」，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜，請與我們接洽。

相關焦點

  • 【研究進展】GCA: 熔體與橄欖巖反應的高溫高壓實驗研究揭示華北克拉通地幔交代機制
    這些研究表明，拆沉作用以及再循環榴輝巖部分熔融熔體與橄欖巖相互作用造成了巖石圈地幔性質的轉變，並形成晚中生代高鎂巖漿巖。然而，對於熔體-橄欖巖反應（或地幔交代）的深部過程，尚無直接的實驗制約，從而限制人們對一些巖石學和地球化學現象的深入理解。例如，阜新和鶴壁橄欖巖捕擄體中斜方輝石的富集、魯西和太行山南段橄欖巖捕擄體中的斜方輝石巖脈、漢諾壩橄欖巖捕擄體中的石榴輝石巖脈分別代表了怎樣的地幔交代機制？
  • 熔體-橄欖巖反應導致地幔Zn同位素組成的不均一:義大利阿爾卑斯IVZ橄欖巖的證據
    前人通過對橄欖巖包體的Zn同位素研究，獲得兩種截然相反的結論：（1）部分熔融（高達50%）不會導致橄欖巖Zn同位素組成的變化（≤0.06‰δ66Zn）；（2）部分熔融（>30%）能夠導致橄欖巖顯著的Zn同位素組成的變化（~0.16‰δ66Zn）。除了部分熔融，地幔交代作用也是導致地幔化學成分變化的主要因素，但尚無研究詳細探討地幔交代過程中Zn同位素的分餾行為和分餾機理。
  • 地幔橄欖巖捕虜體研究獲新進展
    造山帶之下的巖石圈地幔性質、結構和演化是俯衝-碰撞造山-造山後伸展等地質過程的重要記錄。
  • 部分熔融和熔體滲濾過程中Cu同位素分餾:以Alps造山帶Baldissero和Balmuccia地體橄欖巖為例
    然而筆者發現，即使沒有受到殼源物質改造的橄欖巖同樣具有不均一的δ65Cu= ‒0.24 ~ 0.19‰，說明一些未被識別的地幔過程影響了地幔的同位素組成。因此，在利用Cu同位素研究殼慢相互作用之前，必須準確制約Cu同位素在地幔熔融和熔體滲濾(meltpercolation)過程中的分餾方向和分餾尺度。實驗和自然樣品研究發現，相對於矽酸鹽和氧化物，硫化物富集輕Cu同位素（63Cu）。
  • 海洋所在方輝橄欖巖巖石成因研究中獲進展
    近日，中國科學院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動力學課題組在方輝橄欖巖巖石成因研究中取得進展，對理解俯衝環境中玻安巖巖漿演化過程具有重要意義。方輝橄欖巖的主要礦物為橄欖石和斜方輝石，此前研究認為方輝橄欖巖的巖石成因主要是地幔熔融殘餘和層狀侵入體的堆晶。
  • 海洋所在方輝橄欖巖巖石成因研究方面獲新進展
    近日，國際地學期刊Lithos在線發表了海洋所大洋巖石圈與地幔動力學課題組關於玻安巖巖漿演化成因的方輝橄欖巖的最新成果，對理解方輝橄欖巖的巖石成因以及俯衝環境玻安巖巖漿演化過程具有重要意義
  • Nature：克拉通巖石圈地幔的成因模型
    古老的克拉通巖石圈地幔是在地球演化的早期階段經過殼幔分異事件之後形成的，它們是原始地幔（主要由易熔的二輝橄欖巖組成）經過高程度的部分熔融，大量玄武質熔體被抽取之後殘餘的難熔組分（以難熔的方輝橄欖巖為主），因此，古老的克拉通巖石圈地幔具有明顯富Mg、貧Fe、高度難熔的組成特徵。
  • 中國東北軟流圈地幔中的原始橄欖巖質地幔:來自大興安嶺地區新生代玄武巖的地球化學證據
    εHf=10.00~11.25），接近中國東部新生代玄武巖的虧損端元.這些玄武巖具有中等的放射成因Pb同位素組成（206Pb/204Pb=18.37~18.57、207Pb/204Pb=15.52~15.54和208Pb/204Pb=38.24~38.43），在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb相關圖上位於4.42~4.45 Ga的地球等時線之間.它們在Sr-Nd-Pb同位素相關圖中均落入地幔柱來源的
  • 張宏福:問道巖石
    既然南非的巖石圈地幔中存在著交代作用，那麼，華北巖石圈地幔中是否也可能存在類似的交代現象，進而引發巖石圈地幔組成發生變化，引起華北巖石圈減薄呢？張宏福決定朝著這個思路試一試。果然，在華北中生代玄武巖中，張宏福發現了同位素異常富集現象。這些同位素異常富集玄武巖的發現，說明在中生代華北巖石圈地幔裡，發生了某種尚不為人知的、劇烈的變化。
  • 科學網—大洋橄欖巖強親鐵元素研究進展
    對於地幔橄欖巖中強親鐵元素的研究可以為地球早期核幔分離及增生過程提供重要的信息和約束。通常認為地核從地幔中發生分離的時候，地幔中的強親鐵元素幾乎全部要被帶入地核。而早期的觀測發現地幔橄欖巖中的強親鐵元素的含量遠高於根據分配係數計算的結果，且配分形式和比值均與球粒隕石相似。這些特徵可以通過後增薄層假說（late-veneer accretion hypothesis）得到很好的解釋。
  • 俯衝下洋殼在地幔淺部的熔融行為獲揭示
    中國科學院廣州地球化學研究所地幔地球化學學科組特任研究員王煜和中國科學院院士徐義剛設計了一系列高溫高壓實驗，揭示了俯衝下洋殼在地幔淺部的熔融行為。相關研究近日在線發表於《地球物理研究雜誌：固體地球》。俯衝作用為地球帶來的最深遠效應之一是將地殼物質引入深部地幔。
  • 巖石篇—火成巖—橄欖巖
    在化學成分上橄欖巖以SiO2<45%、貧鹼、富鎂鐵為特徵。新鮮巖石為橄欖綠色，具粒狀結構、鑲嵌結構、包含(橄)結構、網絡結構、填間結構、海綿隕鐵結構、變晶結構、出溶結構、扭折結構。橄欖巖的蝕變作用有蛇紋石化、滑石碳酸鹽化、綠泥石化、透閃石化、次閃石化、水鎂石化、伊丁石化、皂石化、矽化等，其中以蛇紋石化最為常見。在蛇紋石化過程中橄欖石多變為利蛇紋石，斜方輝石多變為絹石。
  • 來自於地幔的橄欖巖
    ，超基性巖的一種，是一種深色粗粒且比較重的巖石，它裡面含有的橄欖石至少在10%以上，並且還富含鐵、鎂等礦物。天然金剛石產於金伯利巖中，而金伯利巖則是由橄欖巖變成的，所以說橄欖巖是天然金剛石的基本來源。新鮮的橄欖巖呈橄欖綠色，它在潮溼、溫暖的環境中會被風化而變成土壤。中文名:橄欖巖性 質:超基性巖的一種性 狀:深色粗粒且比較重特 點，富含鐵、鎂等礦　　超基性侵入巖的一種。
  • 石榴石橄欖巖地化性質與其產出環境相關
    石榴石橄欖巖不僅可以提供地幔物質的組成信息，還可以通過溫壓計算和年代學研究提供地幔不同深度上的熱狀態和演化歷史，因此一直被作為研究地幔物質組成、性質和演化的重要對象。 中科院地質與地球物理研究所巖石圈演化研究室博士後蘇本勳與合作導師張宏福研究員和秦克章研究員搜集了全球231個石榴石橄欖巖捕虜體（134個產於克拉通，97個產於非克拉通）和198個造山帶石榴石橄欖巖樣品（圖2），並進行了系統的對比總結研究。
  • 研究發現中國東部上地幔是一巨大的再循環碳庫
    基於海底沉積碳酸鹽巖（石灰巖，白雲巖）與地幔巖石巨大的鎂同位素差異，該研究團隊於2012年率先提出利用鎂同位素揭示地球深部儲存的沉積碳酸鹽巖。最近，他們通過對中國東部廣泛分布大陸玄武巖（一種來自上地幔的巖漿巖）和環太平洋島弧玄武巖的鎂同位素分析發現在中東部上地幔存在一巨大規模的輕鎂同位素異常區。
  • 構造背景對Ni和Cu元素在地幔部分熔融過程中分配行為的控制作用
    最初人們認為其形成於裂谷環境，而後研究表明其形成於幔源鎂鐵-超鎂鐵質巖漿中不混溶硫化物液滴的熔離和匯聚作用，多與地幔柱作用及相關的大火成巖省事件有關。近年來，伴隨著中亞造山帶中一系列小巖體型巖漿銅鎳礦的相繼發現，銅鎳礦與構造背景間的內在聯繫日益模糊。幔源巖漿應該具有怎樣的屬性才能更有利於形成巖漿銅鎳硫化物礦床？或者說，地幔部分熔融在巖漿銅鎳礦床形成過程中發揮著怎樣的作用呢？
  • 適用於估算幔源巖漿(特別是富鉀巖漿)溫度的橄欖石-熔體間鎂分配溫度計
    地球內部溫度有多高？如何測量地球內部溫度？這是地球科學中的重要問題。
  • 深淵地幔巖中發現非生物成因有機質
    近日，中國科學院深海科學與工程研究所研究員彭曉彤團隊與荷蘭烏得勒支大學的研究人員合作，在深淵地幔橄欖巖中發現納米級非生物成因有機質。研究人員使用大深度載人深潛器「蛟龍」號，在水深6413米的雅浦海溝深淵區域採集蛇紋石化橄欖巖樣品，在現代俯衝帶巖石圈環境中發現非生物成因固態有機質。