作者:唐凤 来源: 中国科学报 发布时间:2019/7/30 9:44:53 选择字号:小 中
大 地球早期深部地幔成分不均一

近日,我校地球科学学院刘勇胜教授团队在国际著名期刊《地球化学和宇宙化学学报》发表题为《铁在石榴石中相容性的压力依赖性与富铁苦橄岩成因》的学术论文,揭示了地幔富铁熔体新的形成机制,对理解深部地幔动力学过程具有重要意义。

北京大学教授宋述光、魏春景研究组在地球早期深部地幔成分不均一性方面取得重要进展。研究人员论述了富集地幔柱残余记录的古太古代深部地幔成分不均一性,相关论文近日在线发表于《自然地球科学》。

铁对地幔矿物/熔体的物理-化学性质以及地球动力学过程具有重要影响,了解深部地球富铁熔体的分布与起源是地球科学领域的重大基础问题之一。富铁苦橄岩是一类极端富铁的岩石,可能起源于一个异常富铁的地幔源区,携带有重要的深部地幔物质的信息。在此背景下,刘勇胜教授研究团队选取中国东部渤海湾盆地无棣新生代富铁苦橄岩为研究对象,通过全岩主微量元素、锶-钕-锇同位素和原位橄榄石斑晶分析研究,并结合高温高压实验和地球物理观察结果,阐释了地幔富铁苦橄质熔体的成因机制及相应的深部地球动力学过程。

由于保留在地表的太古宙早期深部地幔来源岩浆作用记录较少,目前学界对太古宙早期地球深部地幔的热状态和成分特征的认识并不全面,尤其是地球深部地幔是否成分不均一无明确结论。

该研究团队发现,铁、钇在石榴石中的相容性具有强烈的压力依赖性,提出了无棣富铁苦橄岩中的过量铁和解耦的Y/Yb比值可归因于再循环下地壳榴辉岩中石榴石熔融(上地幔深度:大于5
GPa),而不是起源于核幔边界的富铁熔融层。无棣深部地幔高温富铁熔体的存在会导致该区地幔熔融层密度显著增加和地震剪切波速明显降低。这一发现可以很好地解释临近渤海湾深部上地幔的异常低地震波速,同时揭示了华北新生代地幔异常与中生代再循环下地壳之间的内在联系。

研究人员以华北克拉通冀东地区新发现的富铁苦橄岩及伴生的超镁铁质堆晶岩为研究对象,通过对超镁铁质堆晶岩进行的锆石U-Pb年代学研究,确定了富铁苦橄岩的形成时代为古太古代。详细的岩石地球化学研究表明,富铁苦橄岩具有与现今洋岛玄武岩类似的微量元素成分特征,并相对于典型地幔柱成因的苦橄岩更为富铁。

该项研究成果受到国家自然科学基金委和教育部“111计划”等项目的联合资助。论文通讯作者为刘勇胜教授,论文第一作者为张军波博士。

相关文章