【摘 要】
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俯冲或拆沉可导致地壳物质进入软流圈地幔发生部分熔融.一般认为地壳榴辉岩或石榴辉石岩熔融产生低Mg 富Si 熔体,富硅熔体与上覆地幔橄榄岩反应,形成富含辉石的地幔岩石,同时形成高Mg 岩浆.前人关于富硅熔体与橄榄岩反应的实验研究,重点在于了解不同温度和压力条件下反应产物中地幔岩石和熔体的地球化学特征,对于橄榄岩物理状态(部分熔融与否)对反应动力学的影响还没有系统研究.这一问题关系到熔体-橄榄岩反应过
【机 构】
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吉林大学地球科学学院,长春130061 Brown University,USA
【出 处】
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中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会
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俯冲或拆沉可导致地壳物质进入软流圈地幔发生部分熔融.一般认为地壳榴辉岩或石榴辉石岩熔融产生低Mg 富Si 熔体,富硅熔体与上覆地幔橄榄岩反应,形成富含辉石的地幔岩石,同时形成高Mg 岩浆.前人关于富硅熔体与橄榄岩反应的实验研究,重点在于了解不同温度和压力条件下反应产物中地幔岩石和熔体的地球化学特征,对于橄榄岩物理状态(部分熔融与否)对反应动力学的影响还没有系统研究.这一问题关系到熔体-橄榄岩反应过程中的反应-平衡速率、地幔岩石的矿物组成以及矿物和熔体的成分变异趋势,即一系列地幔岩石和高Mg岩浆岩的成因.
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石榴石是上地幔重要的组成成分之一.根据地幔岩模型,在上地幔浅部,石榴石占上地幔主要成分15 ％,随着压力的升高,辉石逐渐向石榴子石进行转变,在转换带附近,石榴石的成分增加至近40 ％.此外,石榴石的化学成分复杂,具有多个类质同象端元,而成分的改变会影响石榴石的弹性性质.因此,在地幔相应的温度压力条件下研究石榴石端元的弹性性质十分重要.
氧化铝(Al2O3)是一种重要的陶瓷材料,掺杂Cr3+的Al2O3 被称为红宝石,经常被用来作为金刚石对顶砧的压标.除此之外,Al2O3还是地壳和地幔重要的组成物质之一.下地幔的布里基曼石和后钙钛矿通常会含有一定量的Al2O3,富Al相NAL和CF更是俯冲板片重要的组成成分.因此,Al2O3在高温高压下的相变边界和物理性质对了解下地幔的主要成分有很重要的参考作用.在本次研究中，采用激光加热的金刚石
近些年来发现的来自于地幔的金刚石包裹体中的含水林伍德石以及冰-Ⅶ充分说明了地球内部至少是局部含水的(Pearson et al.,2014;Tschauner et al.,2018).研究含水矿物在高温高压下的稳定性有助于理解水在地球内部的运移.作为MgO-SiO2-H2O(MSH) 体系中最简单的矿物,水镁石[Mg(OH)2]在高温高压下的相结构和稳定性一直是研究的热点问题.本项研究对水镁石在
布里奇曼石,作为下地幔最主要的矿物,可以储存大量的三价铝离子(Al3+).Al3+的掺杂可以显著改变布里奇曼石的化学和物理性质,其中非常引人注意的是,Al3+的氧缺位的替代掺杂不仅可以显著降低布里奇曼石的体弹模量,从而引起下地幔的顶部相对底部较易形变(Broholt,2000),并且可以引入Ar、He 和Xe 等惰性气体和水到下地幔中,使下地幔富集挥发性成分.在本研究中，将利用先进的大腔体压机的超
上地幔的氧化还原状态指的是上地幔的氧化还原能力,通常用氧逸度(fO2)表示.氧逸度控制地质过程中变价元素(例如:硫、碳、铁、钒等)的价态(种型),同时,不同种型的变价元素在地幔熔融、岩浆演化和岩浆的脱气过程中具有截然不同的地球化学行为.因此,通过控制变价元素的种型及其地球化学行为、上地幔氧逸度对于岩浆矿床的形成以及地球大气圈的长期演化具有重大意义.开展了高温高压实验，并测定了上地慢含水熔融过程中钒
熔融是行星演化的重要进程,也是岩浆产生的必要条件.从地球早期岩浆洋的冷凝到现今地幔底部超低速区的起源等诸多重要问题都与地幔的熔融密切相关.岩石的熔融由组成岩石的各矿物的熔点约束,因此确定单组分地幔矿物的熔点是理解地幔岩熔融过程的前提.高压实验方法测量矿物的熔点极具挑战性.特别采用金刚石压腔和激光加热技术来测量熔点,由于加热不均、温度梯度大和是否发生熔化的判别难等原因,实验得到的数据具有很大的不确定
地球内部,水主要以结构水(羟基)的形式存在于地幔名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals,NAMs)中(Bell and Rossman,1992).其中位于410～660km 的地幔过渡带是地球内部最重要的储水层,最大储水能力可以达到3wt. ％.林伍德石是过渡带的主要矿物.前人(Kohlstedt et al.,1996) 采用水热退火法研究表明林伍德石可以储存
早期的研究认为豆荚状铬铁矿应该形成于洋中脊或俯冲带的浅部地幔环境(Arai et al.,1994;Zhou et al.,1996),但金刚石、柯石英等超高压矿物以及透辉石出溶体却暗示其形成应与深部过程密切相关.鉴于地幔橄榄岩体系(二辉橄榄岩和方辉橄榄岩)中尖晶石只能在小于3.2GPa 的浅部环境稳定存在,目前的主流观点认为豆荚状铬铁矿是源于浅部环境硅酸质岩浆(两种岩浆混合形成的铬过饱和岩浆或玻