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岩石圈地幔分层性对克拉通稳定性的影响
2024年
克拉通是大陆岩石圈中长期稳定存在的古老构造单元,通常被相对年轻的活动带所包围,二者之间岩石圈厚度的横向差异会诱发边界驱动地幔对流.近年来,越来越多的证据显示克拉通岩石圈地幔内部存在成分和结构的垂向分层性.在边界驱动地幔对流的环境中,岩石圈地幔分层性如何影响克拉通的稳定性仍然不清楚.本文利用二维热-力学数值模拟方法,系统探讨了在边界驱动对流作用下,克拉通岩石圈地幔密度和黏度的垂向分层性以及中岩石圈不连续面(MLD)的分布样式对克拉通稳定性的影响.模拟结果显示:(1)当克拉通岩石圈内部不存在MLD时,即使克拉通具有密度分层的岩石圈地幔,克拉通岩石圈减薄的水平范围也是有限的(<100 km),且主要发生在克拉通边缘处;(2)当克拉通岩石圈内部存在一层连续的MLD时,克拉通岩石圈减薄的水平范围随着克拉通下层岩石圈地幔密度的增加而增大,岩石圈地幔的减薄方式随着其强度的增加从缓慢丝状剥离转变为快速块状拆沉;(3)当克拉通岩石圈内部存在一层不连续分布的MLD时,分段MLD之间的间隙可以有效延缓岩石圈地幔的减薄,间隙越稀岩石圈减薄越快,反之亦然,减薄方式表现为:早期缓慢丝状剥离,中后期快速块状拆沉.华北克拉通破坏持续时间长(>100 Ma),破坏的峰期集中在早白垩世(130~120 Ma),且现今东部陆块岩石圈破坏的前缘位置与华北中部造山带下方MLD的东端对应.根据模拟结果,我们推测华北克拉通破坏的时空范围主要是由岩石圈地幔分层性和MLD不连续分布引发的岩石圈地幔逐段拆沉所导致.
邱启佳陈林张智向宵徐涛陈赟白志明梁晓峰武澄泷
关键词:克拉通岩石圈地幔数值模拟
基于密度反演的岩石圈地幔亏损程度估算方法及系统
本发明提出一种基于密度反演的岩石圈地幔亏损程度估算方法及系统,该方法包括:基于地震区的速度结构和界面信息约束,获得目标研究区中岩石圈三维相对密度;基于稳定克拉通区在目标研究区的对应区域,以及目标研究区中岩石圈三维相对密度...
匡星涛王保弟徐曦张九园单希鹏孙艳云周文月
基于密度反演的岩石圈地幔亏损程度估算方法及系统
本发明提出一种基于密度反演的岩石圈地幔亏损程度估算方法及系统,该方法包括:基于地震区的速度结构和界面信息约束,获得目标研究区中岩石圈三维相对密度;基于稳定克拉通区在目标研究区的对应区域,以及目标研究区中岩石圈三维相对密度...
匡星涛王保弟徐曦张九园单希鹏孙艳云周文月
松辽盆地南部岩石圈地幔变形特征及各向异性分析——来自橄榄岩包体的约束
2024年
SKS测量结果显示松辽盆地快波方向分布较为复杂,由于缺乏深部岩石变形资料约束,制约了地震波各向异性成因解释。本文通过对松辽盆地南部双辽地区橄榄岩包体进行详细的岩石学、地球化学、显微结构、各向异性研究,结果显示双辽地区橄榄岩包体的平衡温度为893~1152℃,来源于岩石圈地幔。橄榄岩中橄榄石的晶格优选方位(CPO)类型主要为A型、D型和AG型,其中,AG型和D型CPO可能形成于西太平洋板块向欧亚大陆俯冲回撤导致的岩石圈变形,AG型橄榄石CPO也可能形成于熔体存在下的橄榄石变形。基于CPO计算获得的橄榄岩包体全岩VP各向异性(AVP)为4.79%~11.80%,最大剪切波各向异性(AVSmax)为3.13%~7.93%。结合地球物理测量结果,推断松辽盆地南部复杂的SKS各向异性的主要贡献可能来源于面理陡倾或直立的岩石圈地幔
商咏梅周永胜马玺
关键词:地震波各向异性橄榄岩包体晶格优选方位岩石圈变形松辽盆地
大陆岩石圈地幔异剥橄榄岩化的证据和意义
2023年
异剥橄榄岩化是地幔橄榄岩与硅不饱和熔体发生强烈相互作用的地幔过程。这一过程通常伴随地幔物理-化学性质的显著改变,与克拉通岩石圈减薄和破坏密切相关。本文梳理了前人对异剥橄榄岩化的驱动机理、结构和成分特征及其对大陆稳定性影响等方面的定性认识,并在此基础上通过热力学模拟,刻画了不同属性地幔与熔体在不同温度压力条件下的相互作用过程,目标是为定量限定异剥橄榄岩化的发生条件、物理-化学效应及地球动力学意义。研究显示,异剥橄榄岩化通常会出现磷灰石、角闪石、金云母和碳酸盐等标志性交代矿物,并以斜方辉石被单斜辉石替换为典型特征,还可发育海绵边、熔体囊(已冷却结晶为单斜辉石、橄榄石等细粒矿物)和矿物环带等非平衡结构。热力学模拟表明,熔岩反应过程受原岩、熔体性质以及熔/岩比例的共同控制,不同属性地幔(难熔方辉橄榄岩、饱满二辉橄榄岩)与贫硅(如霞石岩)熔体反应都能生成富单斜辉石橄榄岩,且在较高压力(如2.5GPa和4.0GPa)条件下更容易形成异剥橄榄岩;相比之下,不同性质地幔与富硅(如MORB)熔体反应在任何压力条件下均不能产生异剥橄榄岩。此外,两类熔体参与的熔岩反应均能引起围岩密度逐渐增加,并在高压条件下能导致饱满岩石圈地幔密度超过地幔参考值、达到岩石圈失稳的条件。因此,本文从热力学的角度定量约束了异剥橄榄岩化的发生条件和对岩石圈地幔的影响,为前人提出的橄榄岩-熔体反应能够造成岩石圈地幔减薄和破坏这一概念模型提供了理论实证,对评估大陆稳定性具有重要意义。
林阿兵戴宏坤张宏福
关键词:岩石圈地幔
一种大陆克拉通下地壳和岩石圈地幔模拟材料及制备方法
本发明公开了一种大陆克拉通下地壳和岩石圈地幔模拟材料及制备方法。本发明的模拟材料由有机硅橡胶、石英砂颗粒、超轻粘土、石膏粉末和水按照一定比例和顺序混合而成。本发明的模拟材料解决了在当前常规的常重力构造物理模拟实验中,已有...
雷钰薇安凯旋林秀斌
地幔柱对岩石圈地幔的影响 ——以西伯利亚地幔橄榄岩为例
地幔柱对克拉通岩石圈地幔的改造作用一直是固体地球科学长期关注的问题。要了解地幔柱活动对克拉通岩石圈地幔的影响,就需要研究地幔柱活动前后克拉通岩石圈地幔的变化。本论文以西伯利亚克拉通地幔柱活动(251 Ma)前后的Udac...
程哲
关键词:SR-ND-HF同位素地幔柱
西克尔橄榄岩包体揭示塔里木西北缘岩石圈地幔经历多期次交代改造
2023年
西克尔新生代玄武岩中的二辉橄榄岩包体矿物主量元素、单斜辉石(Cpx)微量元素及Sr同位素被用来揭示塔里木西北缘岩石圈地幔经历的交代改造作用。依据岩相学和矿物化学特征,西克尔二辉橄榄岩可分为A、B、C三个组。A组二辉橄榄岩具有较高的橄榄石含量(57%~65%)和Mg#(>90),代表了较为古老且适度难熔的岩石圈地幔,其Cpx富集大离子亲石元素,具有较高的(La/Yb)N、低的Ti/Eu比值,指示碳酸盐交代。根据Cpx的Sr同位素及高场强元素(HFSE)的异常特征,A组又可以细分为两个亚组(A1和A2):A1亚组Cpx核部呈现高的^(87)Sr/^(86)Sr(0.70451~0.70485)和HFSE的强烈负异常,而A2亚组Cpx核部呈现低的^(87)Sr/^(86)Sr(0.70353~0.70389)和HFSE的轻微负异常,分别代表着俯冲沉积碳酸盐和软流来源碳酸盐交代作用。B组和C组二辉橄榄岩具有较低的橄榄石Mg#(<90),代表了经受改造后饱满的岩石圈地幔。其中B组的Cpx具极低的Zr/Hf,以及与A1亚组相似的特征,可能与蚀变洋壳熔融所产生富CO_(2)硅酸盐熔体交代有关;C组尖晶石高的TiO_(2)含量和Cpx高的重稀土含量,指示明显高熔/岩比的熔体-橄榄岩反应印迹,Cpx勺型的轻稀土配分、较低的(La/Yb)N、高的Ti/Eu比值、及HFSE强烈亏损的特征,表明其后期经历小体积富水硅酸盐熔体渗透的影响。此外A组Cpx的海绵边和B、C组包体与寄主岩交界处Cpx的反应边呈现与核部不一致的成分特征,同时B、C组包体与寄主岩交界处的斜方辉石也呈现被替代的现象。这些指示了橄榄岩在被携带至地表前不久或在此过程中熔体渗透引发的Cpx不一致熔融及熔岩反应的改造过程。多期次的地幔交代作用指示塔里木西北缘岩石圈地幔所经历的复杂改造历史。
卞霄苏玉平郑建平董毕安牛天意
关键词:橄榄岩交代作用
俯冲碳酸盐再循环及其对华北克拉通岩石圈地幔改造的高温高压实验研究
俯冲作用驱动了地球表层和深部之间持续的物质交换和挥发分循环,碳是这些相关过程中最重要的挥发组分之一。俯冲碳的循环不仅影响着各层之间的相互作用,而且在地球内部成矿元素的迁移-富集以及全球气候演变等重要地质和环境过程中扮演...
王祥发
关键词:高温高压实验
俯冲洋壳流体交代岩石圈地幔:西藏中部南羌塘地体钾质火山岩Li-Pb同位素的证据
2023年
Li稳定同位素在低温过程中会发生明显的分馏,已被广泛用于示踪壳幔相互作用。为识别岩石圈地幔中的壳源组分,本文对西藏中部南羌塘地体起源于岩石圈地幔部分熔融的晚始新世(约38 Ma)钾质火山岩(粗面英安岩和流纹岩)开展了Li和Pb同位素的测试。测试结果显示这些样品具有均一的Pb同位素组成(^(206)Pb/^(204)Pb=18.497 9~18.577 2,^(207)Pb/^(204)Pb=15.594 0~15.610 7,^(208)Pb/^(204)Pb=38.671 0~38.754 0),而Li同位素组成变化较大,其δ~7Li值变化于5.67‰到10.97‰之间(平均值为8.81‰,n=11),显著高于新鲜洋中脊玄武岩[δ~7Li=(3.4±1.4)‰]和全球俯冲沉积物[GLOSS-II,δ~7Li=(2.42±0.18)‰],但相似于蚀变洋壳(δ~7Li=6‰~14.5‰)。结合已发表的Sr-Nd同位素和Sr-Nd-Pb-Li同位素的三端员混合模拟,本文认为南羌塘地体下的岩石圈地幔受到过以俯冲洋壳流体为主要组成的壳源组分的交代,但不排除有俯冲碳酸盐岩熔体的贡献。
李文强许伟田世洪
关键词:岩石圈地幔钾质火山岩

相关作者

张宏福
作品数:173被引量:1,653H指数:20
供职机构:西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室
研究主题:岩石圈地幔 中生代 橄榄岩 地幔 下地壳
郑建平
作品数:218被引量:1,913H指数:26
供职机构:中国地质大学地球科学学院
研究主题:岩石圈地幔 橄榄岩捕虏体 橄榄岩 岩石圈 金伯利岩
汤艳杰
作品数:98被引量:780H指数:17
供职机构:中国科学院地质与地球物理研究所
研究主题:岩石圈地幔 锂同位素 橄榄岩捕虏体 新生代玄武岩 岩石学
英基丰
作品数:82被引量:692H指数:14
供职机构:中国科学院地质与地球物理研究所
研究主题:岩石圈地幔 中生代 地球化学 晚中生代 新生代
许文良
作品数:263被引量:2,317H指数:35
供职机构:吉林大学地球科学学院
研究主题:中生代 地球化学 年代学 锆石U-PB年代学 火成岩