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进一步表明地球早期已存在地壳物质深俯冲进入地幔

2019-04-30 14:40编辑:admin人气:


  板块机关是地球区别与其它太阳系类地行星的次要特征,不只影响地幔构成的演化,并且节制着地球的水圈和大气圈。然而现今板块机关启动的时间和机制迄今仍然具有较大不合。现代板块爬升过程中,爬升板块蒙受高压/超高压变质感化, 凡是相变为蓝片岩或中低温榴辉岩等高压/超高压变质岩石。少量板块上部的堆积物也将随之爬升至地幔深部,它们对地幔源区的氧化-还原情况、物质构成以及岩浆构成饰演着主要感化。华北克拉通是我国面积最大、构成演化时代最长、变质最强烈的陆块,也是世界上代表性克拉通之一,记实了几乎所有的地球晚期发生的严重机关事务。地球与空间科学学院许成研究员、张立飞传授和费英伟传授合作初次在我国华北中部造山带的丰镇碳酸岩内识别出极稀少的厘米级榴辉岩捕虏体。为了计较榴辉岩的峰期变质前提,通过基质中金红石的锆温压计、石榴石-单斜辉石-多硅白云母压力计和Na2O-CaO-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O饱和水前提下利用THERMOCALC法式计较获得的P-T图解,获得榴辉岩峰期矿物组合石榴石+绿辉石+蓝晶石在2.5-2.8GPa和650-670℃的不变范畴,对应250(±15)℃GPa-1的低温古爬升带地热梯度(见图1),操纵独居石U-Th-Pb定年方式测定的榴辉岩变质时代为1839-1766Ma, 这是迄今为止记实的最“冷”的古元古代爬升带低温高压变质感化,与很多在显生宙大洋爬升带(350℃ GPa-1)折返的显生宙低温高压变质带雷同。同时丰镇碳酸岩的δ18OV-SMOW和δ13CV-PDB值(别离为9.4~15.8 ‰和-5.7~-1.6 ‰)较着高于一般地幔岩石和地幔初始碳酸岩。它们具有极低的εNd(t)值(-5.8至-7.8)和高的初始87Sr/86Sr (0.7028–0.7037)。上述地球化学证据显示碳酸岩的地幔源区含有爬升的地壳物质。在全球范畴内,古元古代爬升带低温高压变质感化比来在西非和北美克拉通也有报道。华北中部造山带内古元古代碳酸岩及其榴辉岩捕虏体的发觉间接将碳酸岩和 “冷”的板片爬升感化联系起来。图2显示了全球古元古代碳酸岩与造山带内古元古代麻粒岩与榴辉岩有着慎密联系。虽然至今只要三处古元古代低地温梯度被报道,可是“冷”的深爬升感化可能在古元古代很是遍及,只是全球的低温记实可能很容易被后来陆内碰撞所发生的高温变质感化笼盖。

  图1 华北地方造山带碳酸岩内榴辉岩捕虏体(a)及其峰期温压(MP1和MP2)视剖面图(b):Grt, 石榴石;Omp, 绿辉石;Zo, 黝帘石;Q, 石英;Phen, 多硅白云母;Rt, 金红石

  结合团队客岁在《科学进展》(Xu et al., 2017, Science Advances 3: e1601589)上报道了在该地域碳酸岩内发觉的地幔过渡带(400km)来历的超硅石榴石包体,它们具有非常高的三价铁(Fe 3+ /∑Fe~0.81)。此项古元古代现代板块机关启动的岩石学证据,进一步表白地球晚期已具有地壳物质深爬升进入地幔,从而导致地幔深部碳轮回。

  此项研究功效于7月17日颁发在Nature Communications上,许成、张立飞和费英伟为配合通信作者,许成为第一作者。捷克孟德尔大学Jind?ich Kynick?副传授和宋文磊博士、美国卡内基地球物理研究所陶仁彪博士以及地空学院的吕增副传授等参与了此项工作,该功效获得国度天然科学基金委和美国卡内基研究所赞助。

(来源:未知)

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