Science

植物&动物 | 生态&环境 | 大脑&行为 | 健康 | 技术 | 科学&政策 | 进化 | 古生物学 | 细胞 | 分子 | 基因&蛋白 | 遗传&发育 | 生物化学 | 生物物理 | 免疫 | 人物&事件 | 微生物学 |
当前位置: Science » 生态&环境 » Science子刊:北大许成研究组发现地球深部380公里以下的含超硅石榴石榴辉岩

Science子刊:北大许成研究组发现地球深部380公里以下的含超硅石榴石榴辉岩

摘要 : 2017年4月7日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了北京大学地球与空间科学学院许成研究员与张立飞教授和费英伟教授合作的一篇研究论文,首次在我国华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的碳酸岩内发现了榴辉岩捕虏体。

2017年4月7日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了北京大学地球与空间科学学院许成研究员与张立飞教授和费英伟教授合作的一篇研究论文,首次在我国华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的碳酸岩内发现了榴辉岩捕虏体。许成研究员是文章的第一作者,许成研究员、张立飞教授和费英伟教授为共同通讯作者。

地球的内部组成和结构是目前地球科学研究的前沿领域,Science杂志曾公布125个今后人类将致力解决的、最具挑战性的关键科学问题,其中“地球内部是如何运行的”被列为第十个科学问题,位于地球科学领域之首位。这是因为人类目前对地球内部的了解还非常有限,固体地球的半径达6400公里,而我们目前钻探最深只能到达12公里深处。上天不易,入地更难,我们只能通过出露于地表的地质作用过程中形成的岩石,来推测地球内部的结构和组成。

地幔捕虏体是深部岩浆如金伯利岩、火成碳酸岩、玄武岩等带至地表来源于地幔的岩石包体,它们是研究深部地幔的天然窗口。岩浆起源深度不同,携带的地幔捕虏体的物质组成和提供的信息也不同。碳酸岩是地表赋碳的主要岩石之一,其岩浆起源深度一直存在争论。实验岩石学的研究证实碳酸岩岩浆最深能在地幔700公里处形成,而地球化学证据显示碳酸岩是富CO2硅酸岩岩浆在地壳深度发生液态不混溶的产物。有关深部地幔的信息主要是通过高温高压实验和幔源金刚石内的超高压矿物包裹体得到的,很难直接获得来自软流圏以下的地幔捕虏体,这极大地制约了我们对碳酸岩岩浆起源和深部碳循环的认识。

榴辉岩主要由绿辉石和石榴石组成,石榴石内包裹磷灰石、金红石、绿辉石、蓝晶石、石英等矿物。更为重要的是,他们在榴辉岩的石榴石内发现了超硅石榴石(Pyr90-93Alm3-7Gro2-4)包体(图),其硅分子组成为3.15-3.22,X衍射和拉曼光谱均证实它为超硅石榴石,穆斯堡尔谱分析显示该矿物具有高的Fe3+(Fe3+/全Fe~0.87),远高于目前金刚石内发现的超硅石榴石(Fe3+/全Fe < 0.4)。他们通过高温高压实验合成了相似化学组成的超硅石榴石,并标定压力大于13GPa(图)。超硅石榴石是一种典型的超高压矿物,主要分布于地幔200公里以下,其化学式为Mg3(MgSi)(SiO2),由于其硅具有六次配位结构区别于一般石榴石,并且六配位硅的含量越高,形成的压力越大。目前该类矿物仅在陨石和少量金刚石的包体内发现,且相对亏损三价铁。富三价铁超硅石榴石的发现揭示了地幔软流圈底部或地幔过渡层存在富氧成分,与地表俯冲的沉积碳酸盐密切相关,这也表明碳酸岩岩浆可能形成于地幔过渡带。该项研究对于进一步探讨地幔过渡带的动力学演化和和碳酸岩浆的起源都具有重要意义。

华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的碳酸岩内发现的含有超硅石榴石的榴辉岩捕虏体

原文链接:

Recovery of an oxidized majorite inclusion from Earth’s deep asthenosphere

原文摘要:

Minerals recovered from the deep mantle provide a rare glimpse into deep Earth processes. We report the first discovery of ferric iron–rich majoritic garnet found as inclusions in a host garnet within an eclogite xenolith originating in the deep mantle. The composition of the host garnet indicates an ultrahigh-pressure metamorphic origin, probably at a depth of ~200 km. More importantly, the ferric iron–rich majoritic garnet inclusions show a much deeper origin, at least at a depth of 380 km. The majoritic nature of the inclusions is confirmed by mineral chemistry, x-ray diffraction, and Raman spectroscopy, and their depth of origin is constrained by a new experimental calibration. The unique relationship between the majoritic inclusions and their host garnet has important implications for mantle dynamics within the deep asthenosphere. The high ferric iron content of the inclusions provides insights into the oxidation state of the deep upper mantle.

来源: Science Advances 浏览次数:0

我们欢迎生命科学领域研究成果、行业信息、翻译原创、实验技术、采访约稿。-->投稿

RSS订阅 | 生物帮 | 粤ICP备11050685号-3 ©2011-2014 生物帮 Science  All rights reserved.