冲击玻璃和玻璃质岩石的红外光谱研究

核爆炸和撞击坑靶岩,及冲击试验产物等的熔体凝聚物称为冲击玻璃.它是外成冲击变质过程中的一种非晶态固体.从液相或直接从固相转变到固态玻璃,所历经的时间大致在10~(-7)-10~(-3)s范围内,比正常玻璃约低6-7个数量级.广布在地球表层的(微)玻璃陨石,它是地球表面撞击事件的产物.故玻璃陨石也属于冲击玻璃.自然界还存在一种非晶态聚集体,那就是来自地球深部岩浆上升接近地表或火山爆发时的骤冷相——玻璃质岩石如黑曜岩、松     

广西博白县及百色盆地玻璃陨石裂变径迹年龄研究

玻璃陨石之所以引起各领域科学家的关注,主要是因为它是一种介于地球和天体物质之间冲击过程的综合产物,即地球外物体超速撞击地球表面的结果.人类从未观察到玻璃陨石降落或形成过程,玻璃陨石的研究将提供地球历史上天体物质冲击地面的撞击事件,从而推演其母岩和源坑.     

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.     

石英砂岩冲击变质与裂隙分布

地球上陨击成坑的研究自50年代开始已有40余年的历史,人们对陨击坑的岩石、矿物、地质化学、冲击变质等问题进行了广泛的研究.1977年Griev等曾把陨击坑的证据归结为:可找到陨击体残存物、发现有冲击变质、具有类似陨击成因的物理特征等.但是,由于时代的久远,要找到陨石残存物是困难的,因此人们转而对陨击坑底部及周围的岩石、构造地形、矿物等进行研究,以了解地表岩土对陨击的响应特征.     

板内洋岛玄武岩(OIB)成因的一些基本概念和存在的问题

板内洋岛玄武岩岩浆作用在成因上通常被认为与“热点”或“地幔柱”有关. 因此, 在讨论地幔柱假说时人们不可避免地要讨论为什么洋岛玄武岩(OIB)在地球化学上高度富集. 然而 OIB源区物质的来源至今并不十分清楚, 且颇有争议. 最流行的观点认为OIB源区物质是循环的古洋壳(ROC). ROC模型的诸多问题之一在于, OIB高度富集(如 [La/Sm]_PM >> 1)而洋壳则相当亏损( [La/Sm]_PM <1), 故循环洋壳不可能是OIB的源区物质. 另一个流行的观点认为OIB中富集的组分来自循环陆壳(RCC, 陆源沉积物). 尽管陆壳(CC)和OIB富集很多不相容元素(如[La/Sm]_PM >>1), 但是CC极度富Pb而贫Nb, Ta, P和Ti. CC的这一独特的地球化学性质强度很大, 若的确是OIB源区重要组成的话, 那它一定会在OIB有所显示, 然而OIB并不具有这种CC特征, 因此CC不会是OIB的富集组分. 板块运动和地幔对流允许玄武岩的地幔源区中有ROC和RCC存在, 但它们对洋岛玄武质岩浆作用的贡献微不足道. OIB不仅富集不相容元素, 而且越不相容的元素越富集. 这表明OIB中的富集组分是岩浆起源的, 而且最有可能与熔融程度很低的熔体的交代作用有关. 在地震波低速带(LVZ)中最初可能会形成一些富H2O和CO2熔体. 这些熔体由于浮力作用上升, 聚集在LVZ顶部形成一富熔体层, 交代正在生长的岩石圈, 形成交代脉岩等. 喷发的OIB熔体可能含有3个组分: (a) 占主导地位的来源于深部的“肥沃”易熔OIB源区物质; (b) LVZ顶部的熔体层; (c) 被同化的岩石圈中早期形成的交代脉岩. 很有可能源于深部的“肥沃”易熔物质本身就是(或包含有)循环的古老大洋岩石圈底部的交代橄榄岩. 在解释全球OIB数据所显示的多种地幔同位素端元的成因时, 我们必须牢记: (a) 最初的假设认为地核熔离后的原始地幔(PM)在成分上是均一的, 且地幔同位素不均一性与地核无关; (b) 在正确认识俯冲带变质作用对元素迁移/分异的影响之前不能用OIB同位素来推断源区物质的性质和组成; (c) 确保模型和假设与最基本的岩石学和主量/微量元素特征相吻合.     

我国东南沿海地区地幔流体性质及其意义

地幔流体在研究地幔物质成分、交代作用、部分熔融等深部地球化学过程的重要性,已越来越受到重视.由Roedder定义的地幔流体包括熔体和挥发分两者在内(主要是CO_2、硅酸盐熔体、硫化物熔体).Roedder首先发现地幔岩中原生和次生两类CO_2流体包裹体,彭礼贵报道了阿尔卑斯型橄榄岩中又一类全晶化岩浆包裹体,其成分相当于超镁铁质橄榄岩.     

橄榄岩包体结构和化学组成之间的关系及其意义——以吉林汪清为例

<正>橄榄岩包体的结构反映了上地幔的变形历史,其地球化学组成则记录了地幔所经历的亏损和富集过程以及亚固相再平衡过程,而已有的工作通常只强调其中的某一方面.事实上,上地幔的各种地质作用是橄榄岩结构和化学组成之间形成特殊关系的控制因素.因此,综合考察橄榄岩结构和地球化学性质能更好地剖析和反演上地慢的演化历史.为此,我们对产于吉林汪清新生代碱性玄武岩中的尖晶石橄榄岩包体进行了研究.所研究的包体结构类型包括原生粗粒结构(颗粒直径>4mm)、介于粗粒和残斑结构之间的过渡型结构以及等粒变晶结构(约1mm).工作中首先随机挑出20个样品进行了详细的电子探针分析,然后再对其中的10个样品进行了全岩主量元素成分、单斜辉石稀土元素(REE)含量和Sr-Nd同位素分析.表1列出了所分析样品的主要岩石学、地球化学特征.     

天然变形岩石中黑云母击象:高速变形事件的重要证据

不同应变速率的变形作用,在同样的矿物岩石中产生不同的变形特征,早已为地质学家们所注意。在探讨古地震断裂、古火山喷发口、陨击坑以及核爆炸坑等的围岩的变形特征时,都会涉及到高速变形问题。根据目前所知,石英的致密变体(柯石英和斯石英)、石英的底面     

长江水系沉积物铜含量空间分布特征研究

元素含量的空间结构特征是由各种地球化学过程综合作用产生的.通过对空间结构的研究,有助于对产生该结构的各种原因进行进一步探讨,从而提高对各种地球化学过程的认识同时,对元素含量空间分布特征采用一些指标进行定量描述,也是地球化学空间分布特征研究从定性走向定量的一条途径.本研究以长江水系沉积物铜含量为例,探讨地统计学方法在环境地球化学空间分布特征研究中的应用.     

拆沉作用与华北克拉通破坏

综述了近年来对岩石圈拆沉作用化学和物理过程的研究及其对华北克拉通破坏的效应, 强调了榴辉岩熔体-橄榄岩反应形成的辉石岩源区及其导致的地幔化学不均一性是拆沉作用的地幔直接响应. 由此形成的来自辉石岩源区的玄武岩具有独特的矿物学和地球化学标志, 可很好地解释华北克拉通中生代玄武岩. 熔体-橄榄岩反应可能是导致克拉通岩石圈地幔富化、密度升高、弱化、最终失稳的重要原因. 其中熔体的性质是鉴别不同克拉通破坏机制的关键.     

冲击变质效应与冲击变质的阶段:兼论岫岩陨石坑的证实

最近辽宁岫岩罗圈里的疑似陨石冲击坑,实施了深达307 m的科学钻探,在107~149 m深度发现一系列冲击波所产生的冲击变质的效应:  含岩石熔体玻璃的多相角砾岩, 石英击变面状页理和陨击玻璃等。从而使岫岩罗圈里陨石坑得到了证实。这是中国冲击变质作用研究方面的一大进展。研究确定陨石坑除了地形地貌特征之外, 主要依靠冲击变质效应的发现。权威性的冲击变质效应是:  震裂锥;高压,超高压矿物多形的出现;石英、长石等矿物中的面状页理以及震击均质体化和冲击玻璃的产生等。冲击波所产生的瞬时高压,不同于常规地质作用,它以应变速率极高并快速高温淬火和一定压力产生的后冲击温度等为特征, 导致不同程度的冲击变质效应,可称为冲击变质阶段 (stage of shock metamorphism), 不同的冲击变质阶段,作为近似的压力计,可以用以衡量冲击变质的强度。     

从元素起源到智能演化:“地球系统史”讲习班在上海成功举办

正2016年5月23~27日,同济大学海洋地质国家重点实验室和IODP中国办公室联合举办为期5天的"地球系统史"讲习班.由美国罗格斯大学的Paul Falkowski教授主讲,涉及星球形成与元素演化、生命的化学组成和复杂性演化、地球宜居性变化、人类智力演化及其对地球改造能力等内容.来自39个单位(包括香港和海外)的地质、生物、行星等学科领域的150余位研究人员和学生参加了讲习班.     

中国东部新生代碱性玄武岩橄榄石斑晶中含CH_4熔体包裹体的发现及其地质意义

碱性玄武质岩浆起源于上地幔或者更深处,是了解地幔物质组成的重要窗户.熔体包裹体是主矿物在结晶过程中被捕获的,不易受到后期地质作用的影响,最早结晶的矿物橄榄石所捕获的熔体可以有效地记录原始岩浆的物理化学信息.在此次研究中,利用激光拉曼光谱(LA-Raman)对华北克拉通东部山东杨庄新生代碱性玄武岩橄榄石中,73个熔体包裹体内的气体组分进行了原位分析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对寄主橄榄石的主微量元素进行了测试.结果显示,熔体包裹体中含有高含量的CH4等烃类,而且含有石墨和碳酸盐等矿物,这为CH4在上地幔高温高压条件下能够稳定存在提供了直接证据,也表明中国东部地幔存在低氧逸度的区域.橄榄石斑晶具有高Ni,高Fe/Mn比值的特点,指示源区可能存在辉石岩组分.结合其他地球化学和地球物理资料,西太平洋板块对中国东部岩石圈地幔的俯冲效应可以很好地解释玄武岩源区存在辉石岩组分和CH4富集特征的现象.CH4是深部碳的重要存在形式之一,太平洋板块俯冲作用可能是中国东部深部碳循环重要的动力学机制.     

无机玻璃形成条件及其形成物

玻璃形成问题是玻璃物理学及玻璃化学中重要而饶有兴趣的问题之一。何以某些物质(元素或化合物)的熔体(或蒸汽)常常冷疑成为晶体,而另一些物质的熔体(或蒸汽)又常常冷凝成为玻璃的问题,一直吸引着人们的注意。近三、四十年来,随着析晶动力学、结晶化学、玻璃及熔体结构理论的进展,科学家们在理论上作了若干尝试,企图从各种角度出发来回答这个问题,取得了相当的成就。但由于问题牵涉面很广,而实验资料又有限,现有理论还远未达到完善的程度,迄今争论很多。     

尤里·苏梅克(1928～1997)

尤里·苏梅克（EugeneMShoemaker）于1997年7月18日不幸去世，享年69岁。苏梅克一生致力于地球、月球、行星及其表面冲击坑（crate）的研究，是星体冲击坑科学理论的奠基人。他还与其妻子卡洛琳（Garolyn）合作，在近地小行星和彗星观测方面，做出了开创性的贡献。苏梅克留给我     

武夷山洋坊霓辉石正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及其构造意义

武夷山地区是华南过铝质花岗岩的重要分布区. 近期的研究表明, 该区存在碱性或富碱侵入岩. 武夷山洋坊霓辉石正长岩的元素地球化学特征显示其为过碱性侵入岩, 强烈富轻稀土和K, Ba, Ga, Zr, Y等元素, 轻重稀土元素强烈分异, 具有A型花岗岩的一些特征; 锆石的SHRIMP U-Pb年龄研究显示, 15个分析点给出²⁰⁶Pb/238U年龄为233~249 Ma, 加权平均值为242 ± 4 Ma, 记录了霓辉石正长岩的结晶年龄. 这表明: (1) 华南存在早三叠世(242 ± 4 Ma)的过碱性侵入岩; (2) 在印支早期, 华南局部可能存在伸展作用. 武夷山早三叠世过碱性侵入岩的发现为进一步研究华南“印支运动”的特点提供了新的思路.     

三元系Tl—Hg—S和赝二元系Tl2S—HgS 200℃相图

铊是典型的低温成矿金属元素。在成矿地球化学过程中,它与贵金属Au,Ag以及Hg,As,Sb元素和有机质有着密切的联系,尤其在低温热液浸染型金矿中(如美国卡林金矿、麦克劳林金矿,以及我国西南滇、黔、桂及其邻省地区产出的金矿)普遍含有较高的Tl,Hg,As,Sb等元素的富集异常。电子探针分析表明,黔西南单矿物辰矿中铊含量可达质量分数为0.617(6170×10~(-6)),局部地段见有铊汞硫盐矿物及与汞矿共生的富铊矿体产出。研究表明Tl,Hg,As,Sb等元素的共存特征及其相应的矿物组合是寻找勘探浸染型贵金属矿床的最佳指示标志。因此加强Hg,Tl,As,Sb体系的矿物学和地球化学行为的基础研究,具有十分重要的现实意义。     

橄榄岩包体结构和化学组成之间的关系及其意义——以吉林汪清为例

橄榄岩包体的结构反映了上地幔的变形历史,其地球化学组成则记录了地幔所经历的亏损和富集过程以及亚固相再平衡过程,而已有的工作通常只强调其中的某一方面.事实上,上地幔的各种地质作用是橄榄岩结构和化学组成之间形成特殊关系的控制因素.因此,综合考察橄榄岩结构和地球化学性质能更好地剖析和反演上地慢的演化历史.为此,我们对产于吉林汪清新生代碱性玄武岩中的尖晶石橄榄岩包体进行了研究.所研究的包体结构类型包括原生粗粒结构(颗粒直径>4mm)、介于粗粒和残斑结构之间的过渡型结构以及等粒变晶结构(约1mm).工作中首先随机挑出20个样品进行了详细的电子探针分析,然后再对其中的10个样品进行了全岩主量元素成分、单斜辉石稀土元素(REE)含量和Sr-Nd同位素分析.表1列出了所分析样品的主要岩石学、地球化学特征.     

岫岩陨石坑: 撞击起源的证据

迄今为止, 世界上已发现176个陨石撞击坑. 对辽宁省岫岩满族自治县的一个环形构造的岩石冲击效应、矿物变形微结构特征以及地貌特征等进行了研究. 该环形构造是一个直径1.8 km、深150 m的碗状坑. 在坑内变形基岩石英颗粒中发现了击变面状页理(PDFs), 这是判断该坑陨石撞击起源的诊断性标志. 坑区内冲击角砾岩和岩石震裂锥的产状, 以及撞击形成的地貌特征等均与陨石撞击作用结果相符合. 这是中国第一个被证实的陨石撞击坑.     

西天山石炭纪火山岩SHRIMP年代学及其微量元素地球化学研究

西天山广泛分布的石炭纪火山岩(大哈拉军山组, 主要由粗面安山岩、粗面岩、流纹岩、中酸性凝灰岩和少量玄武岩组成)的岩浆成因一直存在争议. 该火山岩曾经被认为是裂谷作用的产物, 最近有人认为是“古地幔柱”的组成部分. 本文对此火山岩开展了详细的岩石学和地球化学研究, 结果表明, 该火山岩具有典型大陆弧岩浆的地球化学特征. 火山岩以粗面安山质岩石为主, 岩浆源区富集LILE, Th和Pb而亏损HFSE和Ce. 微量元素地球化学模拟计算表明, 玄武岩样品可以由石榴二辉橄榄岩发生7%~11%的部分熔融来模拟. 大哈拉军山组火山岩代表古南天山洋的火山岛弧, 既不是裂谷演化的产 物, 也不是“古地幔柱”的组成部分. 在比较漫长的岛弧演化过程中, 地幔楔被俯冲带熔体交代并发生部分熔融形成岩浆, 地壳物质(主要是洋底沉积物)通过俯冲带熔体加入到岛弧火山岩中. 不同地区的火山岩可能代表不同时期岛弧火山喷发的产物. 锆石SHRIMP定年结果表明, 西部最早喷发玄武岩中锆石的表观年龄在334~394.9 Ma之间变化, 其中13个测点的平均年龄为(353.7 ± 4.5) Ma(MSWD = 1.7); 东部最早喷发粗面安山岩中锆石样品的表观年龄在293.0~465.4 Ma之间变化, 所有年龄测定值落在U-Pb谐和线上, 并分成明显的两个年龄组; 其中8个测点计算得到的一个平均年龄值为(312.8 ± 4.2) Ma (MSWD = 1.7), 代表粗面安山岩中锆石边部的结晶年龄. 所获得的两个年龄(即354和313Ma)分别属于早石炭世早期和晚石炭世早期, 显然不是同一期岩浆活动的产物. 文中认为, 随着高精度定年结果和地球化学研究成果的积累, 大哈拉军山组火山-沉积岩将来可能会被解体成若干组.