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      劉哲等-Geology：揭示西伯利亞克拉通巖石圈內部不連續面的成因
      
										
      
											撰稿：       
											    
											發(fā)布時(shí)間：2022-05-24 

										
      
										
              克拉通是地球上最穩定的塊體，具有最古老和最厚的大陸巖石圈地幔。了解克拉通巖石圈地幔的結構對于了解地球的演化具有重要意義。探究克拉通巖石圈地幔內部結構有兩種手段，分別為地震學(xué)和火山巖中幔源包體的研究。在60-160 km深度的巖石圈地幔存在地震波速降低的不連續面，稱(chēng)為巖石圈內部不連續面（MLD），其巖石學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)仍然未知，可以通過(guò)建立詳細的地幔巖石學(xué)剖面加以限定。由于地幔包體數量所限，相關(guān)研究嚴重不足。
              同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室博士研究生劉哲，在徐義剛研究員和法國蒙彼利埃大學(xué)Dmitri A. Ionov教授的指導下，與意大利帕多瓦大學(xué)Paolo Nimis教授、廣州地球化學(xué)研究所賀鵬麗博士、俄羅斯科學(xué)院V.S. Sobolev地質(zhì)與礦物研究所Alexander V. Golovin研究員合作，在西伯利亞克拉通中部Udachnaya金伯利巖巖筒中搜集了200多個(gè)地幔包體，并從中挑選出92個(gè)石榴石相樣品（圖1B）。通過(guò)電子探針獲得了高精度礦物主量元素組成。在此基礎上，利用礦物對溫壓計估算了地幔包體的平衡溫壓，并結合文獻資料，重建了西伯利亞克拉通中部巖石圈地幔的溫壓結構與地球化學(xué)變化剖面，取得如下認識：
            （1）研究區巖石圈地幔熱剖面結構復雜，80~130 km處的巖石圈地幔處于40~35 mW/m2的模式地溫梯度、140~190 km的巖石圈具有較冷的模式地溫梯度（35 mW/m2），而巖石圈地幔的底部（190~230 km）和大約135 km處為明顯的受加熱層（圖1A）。
            （2）首次發(fā)現克拉通巖石圈地幔135 km處為異常熱巖石圈層，其巖石溫度高出35 mW/m2地溫梯度約150°C（圖1A），富含石榴石和單斜輝石，具有低的橄欖石Mg#和與熔體平衡的稀土配分模式。該加熱層是上侵熔體固結堆積加熱方輝橄欖巖等圍巖，并將其轉化為二輝橄欖巖或易剝橄欖巖的結果，可能代表了MLD（圖2）。
            （3）190 km深度以下的巖石圈地幔主要由粗粒和變形的橄欖巖組成，Mg#Ol降至0.8，代表了巖石圈-軟流圈相互作用的產(chǎn)物。
      圖1  西伯利亞克拉通中部Udachnaya下巖石圈地幔的溫壓結構和巖性剖面
      圖2  西伯利亞克拉通中部“熱”和強交代的巖石圈地幔層成因示意圖。
      	相關(guān)研究成果發(fā)表在國際地學(xué)著(zhù)名刊物Geology上。本研究受到國家自然科學(xué)基金（41688103）和中科院B類(lèi)先導專(zhuān)項（XDB18000000）的聯(lián)合資助。
      	論文信息：Zhe Liu（劉哲）, Dmitri A. Ionov, Paolo Nimis, Yigang Xu（徐義剛）, Pengli He（賀鵬麗）, Alexander V. Golovin. (2022). Thermal and compositional anomalies in a detailed xenolith-based lithospheric mantle profile of the Siberian craton and the origin of seismic midlithosphere discontinuities. Geology; doi: https://doi.org/10.1130/G49947.1
      
									
      
								
      
								
      
												
					
      
						
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