西南天山早白垩世火山岩中发现地幔和下地壳捕虏体

在中国西南天山托云地区早白垩世火山岩中存在地幔和下地壳捕虏体,火山岩的年龄为１２３－１０１Ｍａ,地幔捕虏体既有钛角闪石和韭闪石,长石,云母及辉石等矿物巨晶,也有橄榄岩,辉石岩,角闪石岩和云母岩等岩石碎块,下地壳捕虏体主要是条带状和块状的麻粒岩,火山岩是板内岩浆活动的产物。含水矿物巨晶和地幔岩石碎块中存在含水矿物,表明发生过强烈的地幔交代作用。     

内蒙古东部早中生代堆积杂岩捕虏体的发现

在内蒙古东部从大兴安岭到华北克拉通发现了９处镁铁质捕虏体,经研究它们属于一套完整的堆积杂岩,其中具有典型的地幔显交代标志矿物组合：金云母、角门石和磷灰石等,稀土、微量元素特征显示了不同组分堆积岩之间的同源关系．同位素年代学表明它们是早中生代（２３７～２２０ Ｍａ）幔源岩浆底侵作用的产物,是华北中生代早期幔隆背景下壳、慢相互作用和陆壳垂向增生的直接证据．     

内蒙古东部早中生代堆积杂岩捕虏体的发现及意义

在内蒙古东部从大兴安岭到华北克拉通发现了9处镁铁质捕虏体,经研究它们属于一套完整的堆积杂岩,其中具有典型的地幔显交代标志矿物组合:金云母、角闪石和磷灰石等,稀土、微量元素特征显示了不同组分堆积岩之间的同源关系.同位素年代学表明它们是早中生代(237～220 Ma) 幔源岩浆底侵作用的产物,是华北中生代早期幔隆背景下壳、幔相互作用和陆壳垂向增生的直接证据.     

内蒙古东部早中生代堆积杂岩捕瞄虏体的发现

在内蒙古东部从大兴安岭到华北克拉通发现了９处镁铁质捕虏体,经研究它们属于一套完整的堆积杂岩,其中具有典型的地幔显交代标志矿物组合：金云母、角闪石和磷灰石等,稀土、微量元素特征显示了不同组合堆积岩之间的同源关系,同位素年代学表明它们是早中生代（２３７￣２２０Ｍａ）幔源岩浆底侵作用的产物,是华北中生代早期幔隆背景下壳、幔相互作用和陆壳垂向增生的直接证据。     

地幔的窗口：金刚石

从经济价值而言，金刚石是最昂贵的宝石饰品；从科学意义而言，它还是直接可以提供地幔的物理状态与化学组成的窗口。笔者简要介绍了金刚石在自然界的产状、形成条件、不纯净组分、各类包裹体的特征以及成因模型。金刚石最主要的寄主岩为地幔橄榄岩和榴辉岩。金刚石中的同生包裹体可以为其形成时的寄主岩组成、温压条件、在地幔中的存留年龄提供重要的依据。近20多年来在金刚石中发现了深达下地幔的超深矿物包裹体，它又成为了认识全部地幔物质组成的唯一窗口。     

金刚石中首次发现自然银和含银铁-金合金包裹体

自然银和含银铁-金合金见于辽宁复县50号金伯利岩岩管和山东蒙阴胜利1号金伯利岩岩管金刚石中.此二岩管金伯利岩均位于奥陶纪,分别起源于200和220km,其金刚石品位系中国目前所见原生矿中最高者.     

鲁西中生代金岭闪长岩中纯橄岩和辉石岩包体的发现及其意义

鲁西中生代金岭岩体闪长岩中含有众多的深源捕虏体, 主要为纯橄岩和辉石岩. 其中纯橄岩又可分为两亚类, 一类具板状结构, 橄榄石的Mg#值(93~94)高; 另一类具变质变形结构, 并叠加有矿物反应结构, 橄榄石的Mg#值(86~87)低. 矿物化学表明前者可能来源于古老的岩石圈地幔, 后者曾遭受过富硅钾质熔体的改造. 辉石岩中矿物出溶结构的存在、辉石较高的Mg#值以及较高的平衡温度均暗示该类捕虏体可能为中生代幔源岩浆在上地幔顶部或壳幔边界附近形成的堆积体.     

伟晶岩绿柱石熔融包裹体电子探针成分分析及锌尖晶石的发现

运用电子探针测定了新疆可可托海及湖南幕阜山伟晶岩绿柱石中熔融包裹体子矿物成分,鉴定出绿柱石,锌尖晶石,云母,石英,磁铁矿等１０种矿物并组成不同矿物共生组合,其中锌尖晶石在国内外属首次发现,它有２种存在形式,研究成果证明伟晶岩存在局部岩浆分异作用,岩浆具不混溶性和非均匀性。此成果对岩浆岩,地幔岩及陨石研究均具有重要的实用意义。     

沂蒙矿,K(Cr,Ti,Fe,Mg)_(12)O_(19)——我国发现的一种新矿物

一、产状和矿物共生组合沂蒙矿发现于沂蒙山区一金伯利岩岩脉中。该区金伯利岩形成于中生代,现在剥蚀面上出露的围岩为混合岩化片麻岩。赋存沂蒙矿的金伯利岩主要由橄榄石和金云母组成,副矿物为镁铝榴石、铬铁矿、钛铁矿、铬透辉石、磷灰石、锆石、碳硅石、钙钛矿等。这些矿物具有富铬特征,例如,镁铝榴石含Cr_2O_3可达11.39％,     

钙钛矿的氧同位素分馏

钙钛矿(CaTiO_3)是金伯利岩中的特征副矿物,偶尔可以成为主要组成矿物.它也常以副矿物形式存在于许多碱性岩和某些变质岩中.具有钙钛矿结构的硅酸盐是下地幔的重要组成矿物.因此,理解钙钛矿的氧同位素分馏性质不仅对于含这种矿物的地壳地幔岩石的地质测温和热历史探索,而且对于地幔的化学结构研究具有重要意义.然而,至今尚未有人对钙钛矿的氧同位素分馏进行深入系统的研究.仅加拿大的Gautason等对方解石-钙钛矿之间的氧同位素分馏做了初步实验测定.本文根据作者建立的增量方法,从理论上计算了钙钛矿的氧同位素分馏.     

地球内部的3He是原始起源吗？

³He的来源至今被地球学家解释为在46亿年前地球形成时贮存在地球内部的,即原始起源。但是这原始起源学说在解释有的地学问题已受到了挑战,例如：①有的金刚石中的反常高的³He/⁴He 比值;②大洋中脊玄武岩（MORB）和洋中脊的热液气孔喷出的热流的³He/⁴He比值具有近似恒定的峰状分布。作者最近对火山湖水中氚的垂直分布进行了新的研究,发现火山口形成的土耳其Nemrut湖和德国Laacher湖底部同时注入有来自地幔的氚（³H）和³He。这二者都是核聚变（d-d反应）的产物。氚的半衰期为12.4年,地球形成时的氚早已不存在。地球深处由已知常规核反应生产的氚含量小于0.01TU (1TU相当³H/H=10^-18),处于探测限以下。地球深处释放的氚表明其可能来源于核聚变。作者认为产生³H和³He的核聚变可能发生在地幔和地核的交界处的高温高压下富集氢的介质。由此推论：地球深处的³He并非一定是“原始起源”。     

岩浆与岩浆岩：地球深部“探针”与演化记录

岩浆是在地下形成的含挥发分的高温粘稠的硅酸盐或碳酸盐熔融体,由岩浆凝固而成的岩石称为岩浆岩或火成岩。用科学的方法来观察和解释它们,它们就不是一堆死气沉沉、枯燥无味的石头,而是一部引人入胜的“无字天书”。地球系统是一个整体,它是由从地心到地表的多个层圈构成的。岩浆是地球各层圈之间相互作用的产物,是地球各层圈之间物质和能量交换的重要使者。研究岩浆作用与岩浆岩有三个方面的意义：①岩浆岩及其所携带的深源岩石包体可以被称作探测地球深部的“探针”（lithoprobe）和“窗口”(window)。②岩浆岩也是板块运动与大地构造事件的记录,通过岩浆岩的研究,可以恢复古板块构造格局,追溯大地构造演化历史。③归根到底,是服务于人类社会对于合理利用资源,改善环境,减轻自然灾害的需求。     

地幔中的水与重大地质现象和过程

地球地幔中的矿物都只是名义上的无水矿物,它们的结构缺陷里包含的水含量(表示为H_2O的质量分数)虽然都只是在ppm量级上,但是能够显著影响矿物(以至于岩石系统)的物理和化学性质。因此,地幔中的水在某种程度上决定着许多重大地质现象的出现和重大地质过程的发生。研究水与重大地质现象和过程之间的联系将成为今后发展地球科学理论的新生长点。     

深部碳循环：来自火成碳酸岩的启示

全球碳循环研究对于理解现今及未来大气圈CO2浓度及其变化趋势至关重要。传统的碳循环研究多侧重于探讨碳元素在大气圈、水圈、生物圈等地球表层之间的循环过程,基本不讨论地球内部圈层碳元素地球化学的行为与循环,现在发现传统的研究方式已很难深刻认识大气圈CO2浓度变化的规律。探讨地球内部与表层碳元素双向交换过程的深部碳循环研究应运而生,成为当前全球碳循环研究的主要方向。火成碳酸岩主要由碳酸盐矿物所组成,是地球内部碳元素含量最高的岩石,因而成为深部碳循环研究的主要对象之一。当前的研究发现,相当一部分火成碳酸岩中的碳来自大气圈的CO2,是再循环的碳。地表附近消耗大气CO2所新生成的沉积碳酸盐岩借助板块深俯冲作用被带入地球内部,在（超）高温和含水条件下发生部分熔融作用,形成碳酸岩浆,后者再上侵形成火成碳酸岩,或者直接喷发至地表,碳元素又重返地球表层。因此,地球内部的构造运动主导碳元素在地球表层与内部的循环过程,进而控制大气圈CO2浓度长周期变化的趋势。     

嫦娥五号样品“讲述”月球故事

 嫦娥五号实现了中国首次地外天体采样，是中国深空探测的重要里程碑，并开启了中国月球科学研究的新篇章。嫦娥 五号着陆在月球风暴洋北部，位于月球最年轻的月海玄武岩单元之一。遥感探测显示该地区具有独特的化学组成，如中等TiO₂含量和高Th含量。科学家利用先进的实验分析技术研究嫦娥五号月壤中的玄武岩颗粒，发现其形成于20亿年前的火山活动，比阿波罗号样品和月球陨石限定的月球火山活动结束时间晚8亿年。此年轻火山活动的诱发机制仍不清楚，但是有两个主流假说，即富克里普物质提供了额外热量导致月幔熔融或富水源区降低了熔点，可以被排除。新样品带来新发现，新发现催生新理论。月球长时间火山活动之谜仍未解开，新的理论亟待建立。     

硅酸盐熔体的物理化学性质研究进展及其应用

硅酸盐熔体具有高度的物理和化学活性, 是地球乃至其他类地行星内部物质和能量迁移的重要载体. 它们在地球内部层圈形成和演化的岩石学和动力学过程中发挥了关键作用. 充分了解高温高压条件下各种成分硅酸盐熔体的物理化学性质, 是正确认识与壳幔部分熔融相关的各种地质现象(如深部岩浆作用和火山喷发)的先决条件. 硅酸盐熔体自身的物理化学性质分为热力学性质(包括热力学状态函数和均相反应平衡常数)与动力学性质(包括迁移性质和均相反应速率常数). 针对硅酸盐熔体性质的研究, 近年来在高温高压实验和分析技术、计算方法(特别是第一原理分子动力学模拟)、理论模型以及熔体宏观性质与微观结构之间联系等方面都取得了很大进展. 通过与地球物理和地球化学观测的结合, 熔体性质领域的研究进展显著改进了我们对地球内部状态和地质过程的理解. 本文综述了硅酸盐熔体物理化学性质研究的成果和现状, 阐释了一些具有重要意义的应用实例, 并展望了该领域未来的研究趋势.     

中国大陆岩石圈的形成、演化与特征

中国大陆岩石圈是由37个以上的小地块所组成的,各地块统一结晶基底的形成时期各不相同。它们从元古宙到新生代一直在运移、变位：古生代处在以离散为主的状态,都位于特提斯洋内;古生代晚期、中生代与新生代则为逐渐聚合的过程,最后就汇聚成现在的中国大陆岩石圈。在周边板块运动的影响下,中国中部与西北部形成基本正常的大陆岩石圈,东部在侏罗纪以来则形成具有陆壳洋幔型的、较薄的岩石圈,而西南部的青藏地区形成陆壳增厚型岩石圈。中国大陆岩石圈内部可以发生多圈层的滑脱作用,除岩石圈底面的滑脱作用之外,还可以在莫霍面与中地壳低速高导层等界面发生滑脱,使岩石圈的内部结构变得十分复杂,并由此派生出较强的构造变形、岩浆活动与内生成矿作用。针对中国大陆岩石圈的特殊性,深入研究岩石圈演化的具体特征,具有十分重大的理论意义与实用价值,也可进一步丰富和发展全球板块构造学说。     

奇特的小行星——灶神星

灶神星(Vesta)是小行星主带的最大成员之一。主带的最大成员--谷神星(Ceres)已归类为矮行星,灶神星也是候选的矮行星。不同于其他类型的小行星,灶神星是很奇特的。灶神星的光谱跟HED 陨石相似,因而推断它是该群陨石的母体。在灶神星族小行星和V 型小行星中,其他小行星都很小,可认为它们是灶神星受撞击而抛出的碎块。跟含水的谷神星不同,灶神星是缺水的火成岩石星,因此,它们倍受关注。为揭示谷神星和灶神星的奥秘,美国专门发射黎明号(Dawn)飞船去探测它们,现在已完成了环绕灶神星一年多的探测,正在飞往谷神星途中。黎明号飞船所摄的灶神星图像令人大为震惊,其南极区有两个大陨击盆地,证实了它曾受到巨大撞击所抛出碎块成为有关的小行星和陨石,并且造成其赤道区的大沟槽。灶神星有相似于类地行星的核、幔、壳结构和早期演化史,可能是遗留的原行星(protoplanet),因而,对灶神星的研究将有助于了解类地行星的起源和早期演化等问题。     

第一性原理分子动力学计算核幔边界条件下Ni的结构和动力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理分子动力学计算了在地幔与外地核(核幔)边界条件下Ni的结构和动力学, 发现在核幔条件(4000 K, 139 GPa)下, Ni是一种液态结构. 常压下液态Ni的原子排列主要是二十面体序, 在压强的作用下, 二十面体序有一个增加的过程, 当压强大于68 GPa后, 二十面体序的增强过程发生逆转, 大量的完整二十面体结构受到破坏, 缺陷二十面体急剧增加. 核幔边界条件下的液态Ni形成了一种由完整二十面体、缺陷二十面体、面心以及密排六方等其他原子排列方式并存的复杂结构. 我们计算了液态Ni的扩散系数, 其数量级大约为10^-9 m²/s, 与相应条件下Fe的扩散系数的数量级相同. 由于核幔边界条件下的高压作用, 液态Ni原子比常压和低压下的Ni原子扩散得更慢, 且在弛豫过程中出现了β弛豫.