地幔

摘要： 铬(Cr)属于氧化还原敏感元素,在岩浆过程中是一种中度相容和轻度亲铁元素。Cr在硅酸盐地球中主要有三种价态:Cr^(2+)、Cr^(3+)和Cr^(6+)。Cr存在于不同来源的矿物和岩石中,其氧化还原状态和同位素组成可以为其成因、氧化还原条件和相关成矿历史提供有价值的信息。近年来,铬同位素越来越多地应用到现代环境、古环境、行星的演化以及高温地质过程等领域中,而高温地质过程中储库的铬同位素及其分馏机理研究是其他工作的基础。尤其是随着质谱技术的发展,Cr同位素在高温环境中的分馏机制及行为也引起了更多的关注。本文主要介绍不同储库的Cr同位素组成及高温岩浆过程中Cr同位素研究的最新进展。

摘要： 自二十世纪九十年代起,通过对天然样品的观察、矿物中水的溶解度的实验研究、以及地球物理的观测,人们逐步认识到地球内部以矿物晶格缺陷形式蕴含着至少与现今海洋水量相当的水。地球内部的水除了显著影响矿物的热导率、电导率、流变学、扩散等性质之外,还对不同构造背景下的地幔熔融产生了重要影响。水作为强不相容元素,在地幔发生熔融时会更倾向于进入到熔体相中,从而改变熔体的结构,影响与残留固相之间的平衡。总体上讲,在等温等压条件下,地幔中水的存在可以显著降低其固相线并增大熔融程度;而在绝热减压过程中,水的存在则可以加深初始熔融的深度,增大地幔整体熔融的区间,从而降低平均熔融程度。近年来,越来越多的证据表明,水对于从岩石圈-软流圈边界的低程度熔融到地幔超大规模熔融产物(大火成岩省)的形成都具有重要作用。本文综述了不同构造背景下(大洋中脊、岛弧、地幔过渡带、大火成岩省、大陆板内、洋岛等)水对地幔熔融影响的新进展,并提出现有研究的不足和未来的挑战。

摘要： 地幔氧逸度是反映地幔氧化还原程度的参量,由温度、压力、岩石化学成分、矿物结构等共同作用控制.目前对上地幔氧逸度的研究主要针对镁橄榄石-磁铁矿-石英体系、含角闪石的橄榄岩体系和玄武岩(熔体)体系,通过实验岩石学方法进行.地幔氧逸度在垂直深度上随深度增加而减小受到普遍认可.天然样品和理论研究认为,岩石圈地幔底部的软流圈氧逸度高于上部岩石圈地幔,垂直方向上地幔氧逸度存在逆梯度,地幔过渡带相对上地幔可能也存在类似情况;水平方向上,不同构造环境、相似构造环境的不同地区氧逸度之间的差异都指示地幔氧逸度存在水平不均一性.不同圈层之间物质交换和氧逸度变化的关系是氧逸度未来研究的重点之一.俯冲带是研究圈层之间物质交换和氧逸度变化关系的天然实验室,同时氧逸度反过来也影响着各种挥发性元素(如C、S等)在不同圈层之间的赋存形式和循环通量.

摘要： 深部地球是一个巨大的水储库,目前对硅酸盐地幔中水的存在形式,分布特征等多重认识,很大程度上得益于高温高压(High-P/T)实验研究.高温高压实验拓展了对深部地球的探索,丰富了人们对地球内部水循环的认识.本文主要结合高温高压实验技术,从水在硅酸盐地幔中的存在形式及其对硅酸盐地幔的影响,对地幔中水的研究现状和主要认识进行阐述.

摘要： 深部地球是一个巨大的水储库,目前对硅酸盐地幔中水的存在形式,分布特征等多重认识,很大程度上得益于高温高压(High-P/T)实验研究。高温高压实验拓展了对深部地球的探索,丰富了人们对地球内部水循环的认识。本文主要结合高温高压实验技术,从水在硅酸盐地幔中的存在形式及其对硅酸盐地幔的影响,对地幔中水的研究现状和主要认识进行阐述。

摘要： 通过对东营凹陷与惠民凹陷构造结合部气藏特征及地质条件分析,开展了花沟地区东西部天然气成藏差异研究.结果表明,研究区共发育明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组沙一段和沙三段五套含气层系,埋藏750～2000 m;储层类型多、物性好,包括河流相、三角洲相砂岩、粉细砂岩及沙一段湖相礁滩型;圈闭类型多,以岩性、构造岩性圈闭为主.其中,东部天然气来源于博兴洼陷原油伴生气,西部天然气则来源于地幔的二氧化碳气;沙一段储层东部主要为生物灰岩,西部主要为薄层白云岩;输导体系东部以断裂为主,西部则主要为火山通道及断裂;勘探对象东部以烃类气藏为主,西部以非烃类二氧化碳气藏为主,中部则为混源气藏.

摘要： 山东省鲁西地区具有工业价值的金刚石矿有原生金刚石矿和金刚石砂矿两种类型,前者的母岩类型主要有金伯利岩型和煌斑岩型;后者的母岩类型有砾岩型和砂岩型,产于第四纪小埠岭组和于泉组中.寒武纪李官组、石炭纪本溪组、侏罗纪三台组、古近纪官庄群和新近纪白彦组也是金刚石的储集层,但均达不到工业利用的要求.这些储集层中所含的金刚石比较而言,蒙阴和费县等地的本溪组中的粒度最大,平邑—泗水地区白彦组中的含量最富,临沂金雀山三台组中的完整晶型者占比最高,枣庄上泥河和泗水踅庄地区李官组中的金刚石熔蚀、磨圆最严重.不同层位和类型的金刚石,其源区、形成时代和构造背景不同.岩相古地理分析表明,李官组金刚石来源于其西南侧马山—四海山一带早前寒武纪结晶基底中的超镁铁质岩,这些超镁铁质岩形成于新太古代,元古宙末早前寒武纪结晶基底隆起、超镁铁质岩遭受剥蚀,少量金刚石沉积于寒武纪底部的李官组砾岩中;本溪组和三台组金刚石的分布和特征指示其源区为蒙阴金伯利岩,蒙阴金伯利岩形成于早—中奥陶世,金伯利岩形成之后发生的加里东运动和印支运动—早燕山运动造成鲁西中部的徂徕山—蒙山一带隆起,金伯利岩被抬升至地表遭受剥蚀,金刚石分别沉积于本溪组和三台组砾岩中;官庄群、白彦组、小埠岭组和于泉组中金刚石的分布和特征指示其源区也主要是蒙阴金伯利岩,新生代鲁西北部的徂徕山-蒙山隆起仍然处于强烈隆升状态,造成白彦组、小埠岭组和于泉组的金刚石富集区均分布于鲁西的南部区域.不同时代金刚石源区的地幔地球化学性状明显不同,华北陆块自太古宙至古元古代地幔源区的εNd(t)=+0.5～+4,指示上地幔处于弱亏损状态;鲁西金伯利岩的εNd(t)值变化于-4.78～+2.76,暗示鲁西早古生代地幔总体处于弱富集状态;鲁西中生代镁铁质岩石的εNd(t)介于-9.2～-21.21,说明地幔于中生代发生强烈富集.鲁西金伯利岩型金刚石原生矿源自于早古生代弱富集地幔.

摘要： 剪切波分裂分析方法已被广泛运用于地球内部介质各向异性研究.不同的分裂分析方法适用于不同的介质(地壳或地幔),揭示不同构造、不同深度介质各向异性特征,为探讨地球深部动力学演化过程提供信息.本文介绍了剪切波分裂理论、分析方法以及总结用于不同区域研究地壳、上地幔各向异性中已经取得的相关成果.分析剪切波分裂分析方法还存在的问题及如何处理,以期在高密度数据资料的基础上获得更为可靠的剪切波分裂参数.

摘要： 中国东南部发育晚中生代的火山作用.前人研究认为,这些火山作用与古太平洋板块的俯冲作用密切相关.但是迄今为止,关于古太平洋板块俯冲作用对该地区之下地幔及相关幔源岩浆作用的影响起始时间仍不清楚.古太平洋板块对研究区地幔的影响一直持续到110 Ma，由于古太平洋板块俯冲角度的增大，中国东南部处于弧后伸展的构造环境，古太平洋板块不在直接改变地幔的岩性组成。

摘要： 锂(Li)是最轻的金属元素,它有两种稳定同位素(6Li和7Li).由于Li具有中等不相容性、强烈的流体活动性以及同位素之间较大的质量分馏等特点,所以Li同位素体系在示踪风化作用和壳幔物质再循环等与流体有关的过程中显示了独特的优越性.目前,大家对华北岩石圈地幔演化过程的认识仍然存在一些分歧.本文希望通过对华北典型地区(华北中部的汉诺坝、繁峙、鹤壁、华北东部的青岛、龙岗)玄武岩中地幔捕虏体的Li同位素研究,为上述问题的探讨提供新的依据.研究认为，华北不同地区岩石圈地幔所经历的改造过程不同：华北中部既有同位素组成高度不均一的古老岩石圈地幔的残留，又有软流圈熔体改造之后的地幔；而华北东部古老的岩石圈地幔经历了再循环地壳和软流圈的流体/熔体的强烈改造、转变成为同位素相对均一的“大洋型”地幔。δ7Li变化范围较大，相比之下，华北东部多数地幔橄榄岩具有相对均一的Li含量（接近正常地幔）。

摘要： 大别造山带是全球研究程度较高的高压-超高压变质岩出露的造山带之一.大别地区地幔捕虏体罕见,加之地球物理对其岩石圈地幔的探测程度较低,因此对其现今岩石圈地幔的属性了解甚少,严重影响了该造山带超高压岩片折返和造山带垮塌过程的重建.利用垂直于造山带垮塌期构造并横切造山带核部的信阳东至长江边的300km长宽频大地电磁剖面(56个测点)及造山带核部正方形布置的9个超长周期大地电磁测点资料,经过精细数据处理获得高质量的大地电磁测深曲线.综合分析认为：大别造山带的垮塌在空间上限于新县以东；垮塌事件起因于软流圈上涌带入的流体促进了造山带岩石圈底部的榴辉岩化，导致本来强度很大的增厚岩石圈地幔变得不稳定而产生拆沉；北大别广泛分布的垮塌期花岗岩类是造山带拆沉的直接后果，来源于碰撞期增厚下地壳物质的部分熔融，而现今造山带东段的下地壳夹有不可忽略的垮塌期地幔熔体底垫的玄武质岩石；结合地震学资料和前述电性结构模型，推断大别造山带的拆沉属于岩石圈底部“水滴状”“Up-Down”拆沉模式。

摘要： 岩石圈是地球浅部的刚性圈层,由地壳和岩石圈地幔组成.研究表明,岩石圈构造变形、地震活动、油气生产、岩浆运移、矿物沉积等诸多热点问题都与岩石圈结构和性质的不均匀性(如温度、密度和化学组分结构的跳变等)相关.而其热结构和化学组分结构是这种不均匀性的重要内容,是深入认识岩石圈物理化学性质的基础.本研究利用重力异常、大地水准面高、地形、地表热流、地震面波频散曲线等地球物理观测资料，通过地球物理和岩石学的热动力学模拟，反演了华南地区岩石圈以及上地幔的热（温度）-化学组分结构，并以此为基础分析该地区岩石圈热-化学组分结构特征和岩石圈动力学过程作用。研究表明，华南缝合带（华夏块体）的岩石圈较薄，约为85~150千米；华南块体岩石圈厚度由东至西逐渐增厚，在四川盆地以下达到最大厚度250千米。反演得到的华南缝合带以及江南造山带的地幔岩石圈化学组成以饱满型橄榄岩为主（镁值Mg#约为88~90），该化学组分与中/新生代地幔橄榄岩包体的地球化学、岩石学分析结果一致，表明地球物理观测联合反演能够有效的评估岩石圈的化学组成，为缺乏地球化学观测的地区提供重要的参考信息。考虑到华南东部岩石圈地幔化学组成以饱满型橄榄岩为主、岩石圈较薄，笔者认为该地区古老的岩石圈地幔经历了广泛的交代变质或重富集的过程，该过程可能由古太平洋的平俯冲作用所导致。平俯冲作用导致了古老的大陆岩石圈下部的拆沉，使得软流圈地幔熔融上涌，同时导致剩余的岩石圈地幔发生交代变质和重新富集作用。反演得到的四川盆地以下的岩石圈地幔化学组分同样以饱满型橄榄岩为主，该结果与传统认为的克拉通地区亏损型的地幔岩石圈不同。导致这一差异的原因可能是由于四川盆地以下存在小尺度地幔对流或者拆沉过程。此外，青藏高原的东向挤压可能导致了四川盆地地幔岩石圈物质组成的改变。

摘要： 再循环地壳物质往往被用来解释地幔物理、化学属性的不均一性.其中伴随俯冲作用进入深部地幔的碳酸盐矿物被认为是引起地幔Mg和C同位素不均一性主要物质组成.本研究对中国西南天山典型的洋壳超高压俯冲带中碳酸盐化榴辉岩和大理岩进行了系统的岩石学和Mg、C同位素分析,发现西南天山深俯冲碳酸盐具有非常明显的两种来源:上覆沉积碳酸盐(大理岩)和洋壳蚀变碳酸盐(碳酸盐化榴辉岩).其中上覆沉积碳酸盐(大理岩)具有非常典型的陆壳来源特征:矿物组合以方解石为主,具有较低的Mg同位素以及与沉积页岩一致的C同位素;而其中蚀变洋壳(碳酸盐化榴辉岩)中的碳酸盐却具有与沉积碳酸盐非常不一致岩石和同位素特征:矿物组合以白云石为主,具有较高的Mg同位素以及地幔源C同位素特征.从全岩角度来看,西南天山碳酸盐化榴辉岩具有比平均MORB和OIB高得多的Mg同位素特征,其中分离出的碳酸盐矿物也具有较高的Mg同位素特征.也就是说,再循环的碳酸盐化洋壳并不能引起和解释部分地幔低Mg同位素特征.从深部碳循环角度来说,西南天山俯冲带碳酸盐化榴辉岩中部分C可能是来自深部地幔,并非循环的地表碳.与俯冲碳酸盐化榴辉岩不同,俯冲沉积碳酸盐(大理岩),其Mg和C同位素都证明其来自于陆壳物质,并可以解释地幔低Mg同位素不均一性以及深部碳循环过程.

摘要： 660km地震波不连续界面作为上下地幔的分界面,主要是由后尖晶石相变造成的,即林伍德石分解生成布里奇石和铁方镁石.由于该相变的克拉珀珑斜率为负值,所以会对地幔对流产生阻碍作用,从而阻碍了上下地幔的物质交换,例如俯冲板块到达660km界面会被阻滞.新近的高精度地震观测还发现，上升的地慢柱可以顺利通过660km不连续面而进入地慢转换带。这说明，高温下后石榴子石相变在660km不连续面处起了主导作用，而该相变的克拉拍珑斜率是正值，对地慢对流有促进作用。因此，在不同的温度条件下，不同的相变规律对660km界面起着主导作用，由于其不同的克拉拍珑斜率，对地慢的物质交换与对流将产生不同影响。

摘要： 锂(Li)是自然界最轻的金属元素,有2个天然稳定同位素6Li和7Li,丰度分别为7.5％和92.5％.高达15％的相对质量差使得Li在地质过程中容易产生较大的同位素分馏.同时,Li也是强烈的流体活动性元素,而且7Li优先在液体相中富集.首次对阿拉斯加型镁铁一超镁铁岩体的Li同位素研究发现岩浆分异过程中存在明显的Li同位素分馏，可能与岩浆的含水性、氧逸度和演化程度等因素有关。对罗布莎蛇绿岩初步的Li同位素研究表明其在蛇绿岩形成演化和铬铁矿成因方面存在较大的应用潜力。尽管如此，Li同位素在高温下的地球化学行为和引起分馏的控制因素尚不明确，有待深入研究。

摘要： 通过综合青藏高原中南部现有的宽频带流动地震台站,以及中国科学院地质与地球物理研究所在青藏高原中部布设的TIBET-31N及SANDWICH台站的波形数据,作者针对青藏高原上地幔开展了有限频体波走时层析成像研究,以探明青藏高原上地幔的结构特征,进而探讨印度大陆岩石圈、青藏高原岩石圈的相互作用及高原隆升的潜在深部动力学机制.印度大陆岩石圈在青藏高原下的完整三维图像对理解印度-欧亚陆陆碰撞及高原形成过程是可以提供关键的信息.层析成像结果表明在喜马拉雅和拉萨地体下方存在一个连续的高速异常，这个高速异常以较高的角度向北倾。该高速异常应该是正在俯冲的印度大陆岩石圈。同时它显示出一定的东西向差异：沿东经85度，该高速异常向北延伸到大约北纬31度，达到350千米深度；而沿东经91度，该高速异常仅向北延伸到约北纬30度，达到350千米深度。同时，在错那裂谷、亚东-谷露裂谷西侧和当惹雍错裂谷下观测到从下地壳延伸到上地幔的P波和S波低速异常，这表明印度岩石圈可能正在发生撕裂破碎，而藏南裂谷带的形成可能是同这个动力学过程相关。另外，这几个低速带也存在东西向差异，比如当惹雍错裂谷下的低速异常延伸深度相对较浅，而亚东-谷露裂谷西侧和错那裂谷下的低速异常延伸到超过300千米深度；而且亚东-谷露裂谷西侧的低速异常向北延伸，同青藏高原中北部的大规模上地幔低速异常相互连通。

摘要： Major and trace element and the HO contents of minerals in peridotite xenoliths hosted by the Cenozoicbasalts of Tianchang in the North China Craton(NCC)were evaluated using electron microprobe,laser-ablation ICP-MS and Fourier transform infrared spectroscopy,respectively.The correlations among the major elements of the minerals define a melting trend, and modeling of the Y and Yb contents in the clinopyroxenes indicates that the degree of partial melting ranges from 1% to 10%.

摘要： 探讨硫化物在地幔中的迁移和富集等示踪研究,离不开有效的同位素分析仪器和合适的同位素体系分析方法.锇(Osmium)是铂族元素中的一个,它在地球化学性质上和铅元素具有一定的类似性,为亲铜元素.但是锇在硅酸盐地球演化过程中却和铅具有明显不同的地球化学行为——在壳幔部分熔融分异过程中,锇表现为强相容元素;铅却是强不相容元素;那也意味着锇在残余的地幔中将大量附近.而锇的这一特性对研究地球地幔而言却是极为有利,同锶,铅以及钕等不相容元素同位素体系相比,锇同位素体系可以提供更多的关于原始地幔的信息.

摘要： 本发明公开了一种利用岩石主微量元素判别玄武岩起源于EMⅠ型或EMⅡ型地幔的方法，包括以下步骤：第一步：收集EMI型和EMII型地幔端元玄武岩数据；第二步：数据标准化处理；第三步：训练逻辑回归模型；第四步：确定EMI型和EMII型地幔端元元素判别指标；本发明降低了利用同位素判别EMI型和EMII型地幔端元的成本，解决了传统研究利用主微量元素无法区分EMI型和EMII型地幔端元的难题，提出了基于EMI型和EMII型地幔端元的主微量元素判别指标，实现了利用主微量元素对EM型地幔端元进行判别。

摘要： 本发明公开了一种类地幔条件烧结聚晶金刚石复合片及其制备方法，属于材料学领域，利用镀镍金刚石微粉、金刚石微粉，石墨微晶、肼类化合物、碳酸盐或硅酸盐混合配比制备聚晶金刚石复合片，本发明采用粒径为25μm～30μm的镀镍金刚石微粉为主粒径，优化金刚石微粉、石墨微晶、肼类化合物、碳酸盐及硅酸盐合理添加量，从最佳堆积密度最优配比出发，在类似地幔的高温高压条件下与硬质合金烧结，制得用于钻探领域的类地幔条件烧结聚晶金刚石复合片，提升聚晶金刚石复合片致密性、硬度、耐磨性以及热稳定性。

摘要： 本发明公开了一种东亚地区地幔动力学的数值模拟方法，包括以下步骤：化学组分计算模块调用不同组分场的参数，计算不同组分的影响以及其运动；相变计算模块调用相变参数，计算组分的相变过程以及其对流场的影响；并行算法模块根据需要启动并行计算节点、协调计算节点间的数据调度，并根据初边值条件设置全局或节点的信息；流体运动核心计算模块根据有限元节点信息建立矩阵系统，并根据配置文件确定是否调用化学组分计算模块和相变计算模块，最终计算物质速度与温度。本发明中的模型结合自适应网格方法，可包含与应变率相关的流变特性，对深部动力过程的模拟更加真实地球，结果更加合理。

摘要： 本发明公开了一种类地幔条件烧结聚晶金刚石复合片及其制备方法，属于材料学领域，利用镀镍金刚石微粉、金刚石微粉，石墨微晶、肼类化合物、碳酸盐或硅酸盐混合配比制备聚晶金刚石复合片，本发明采用粒径为25μm～30μm的镀镍金刚石微粉为主粒径，优化金刚石微粉、石墨微晶、肼类化合物、碳酸盐及硅酸盐合理添加量，从最佳堆积密度最优配比出发，在类似地幔的高温高压条件下与硬质合金烧结，制得用于钻探领域的类地幔条件烧结聚晶金刚石复合片，提升聚晶金刚石复合片致密性、硬度、耐磨性以及热稳定性。

摘要： 本发明公开了一种利用岩石主微量元素判别玄武岩起源于EMⅠ型或EMⅡ型地幔的方法，包括以下步骤：第一步：收集EMI型和EMII型地幔端元玄武岩数据；第二步：数据标准化处理；第三步：训练逻辑回归模型；第四步：确定EMI型和EMII型地幔端元元素判别指标；本发明降低了利用同位素判别EMI型和EMII型地幔端元的成本，解决了传统研究利用主微量元素无法区分EMI型和EMII型地幔端元的难题，提出了基于EMI型和EMII型地幔端元的主微量元素判别指标，实现了利用主微量元素对EM型地幔端元进行判别。

摘要： 本发明属于城市废弃物处置领域，并具体公开了一种地幔式污泥阴燃快速焚烧处置装置及方法，其包括坑体、电加热网、承重格栅、斜桥支架和布幔，其中：所述坑体的坑壁由耐火砖围砌，坑底水平并均匀分布有经地底通向外部的通风管道，且通风管道坑底的出口由粗石砾堆砌封堵，粗石砾上铺有细砂粒并填满坑体；所述电加热网埋覆于细砂粒中，其四周固定在坑壁上；所述承重格栅横架在坑面上；所述斜桥支架横跨在坑体上方，其底部嵌扣在坑口处；所述布幔覆盖在斜桥支架上，且其底部与坑口密封连接，布幔上方设有烟气出口。本发明基于正向阴燃传播原理，使底部物料燃烧产生的热量随气流方向传递至上方物料辅助燃烧，达到污泥有机质燃烧热能的有效利用。

摘要： 本发明公开了一种地幔热能水力发电方法。该地幔热能水力发电方法包括以下步骤：冷水流经水力发电串进入采热井；冷水在流向采热井底的过程中吸收热量变为高温水，在汽化泵的抽吸作用下，高温水汽化进入蒸汽筒；蒸汽筒中的水蒸气进入冷凝结器，冷凝结为水，释放出热量。本发明能采集地幔热能实现供热，同时实现水力发电。