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碳酸盐初始熔融驱动地幔中金属和硫的迁移

矿物岩石地球化学通报 2024年第5期 1048-1048页

作者：夏群科

亲硫、亲铁元素的富集和迁移取决于硫元素的地球化学行为。其中，前人工作已经对硫的溶解度、饱和度、化学种型，以及亲硫、亲铁元素在原始熔体中的分配行为开展了研究。到目前为止，大多数研究都集中在玄武质成分上，它们代表了地幔源...

亲硫、亲铁元素的富集和迁移取决于硫元素的地球化学行为。其中，前人工作已经对硫的溶解度、饱和度、化学种型，以及亲硫、亲铁元素在原始熔体中的分配行为开展了研究。到目前为止，大多数研究都集中在玄武质成分上，它们代表了地幔源区相对较高的部分熔融程度（12%～15%），而硫和金属在初始熔体存在下的行为（<5%，部分熔融）仍然知之甚少。然而，这些初始熔体可能会在高达300°C的温度范围内持续存在，然后才会发生硅酸盐的大规模熔融。

关键词：

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交代作用是火星上甲烷的来源之一

矿物岩石地球化学通报 2024年第3期43卷 592-592页

作者：夏群科(编译) 不详

解释火星早期气候更温暖的关键之一是火星大气中存在的还原性温室气体(如甲烷和氢气)。甲烷在地球与火星大气中的形成机制,及其对其它类地行星或系外行星气候的潜在长期影响尚未明确,需要深入研究。为了研究火星壳-幔边界岩浆流体的碳... 详细信息

解释火星早期气候更温暖的关键之一是火星大气中存在的还原性温室气体(如甲烷和氢气)。甲烷在地球与火星大气中的形成机制,及其对其它类地行星或系外行星气候的潜在长期影响尚未明确,需要深入研究。为了研究火星壳-幔边界岩浆流体的碳化学种型的生成规律,美国圣安德鲁斯大学地球与环境学院和约翰斯霍普金大学地球与行星科学系的研究人员合作,使用了一种热力学模型—深地球水模型(Deep Earth Water model)来预测流体-岩石交代变质过程中的碳元素分配。这项研究实验条件的温度范围是300~800℃,压强为0.5 GPa,并同时结合了不同的氧逸度情况进行了模拟。

关键词：行星科学交代作用火星大气生成规律碳元素热力学模型约翰斯圣安德鲁斯大学

基于深度学习前馈神经网络的单斜辉石温压计分析火山的岩浆通道系统

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矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 13-13页

作者：夏群科(编译) 不详

对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否... 详细信息

对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否与共存熔体平衡。然而,无论是使用Cpx-熔体Fe-Mg交换系数,或是判断Cpx组分是否与模拟计算结果一致,均不足以准确判断Cpx的平衡状态。此外,由于无法准确获得Cpx中Fe^(3+)/ΣFe而将所有Fe视为Fe^(2+)的处理将导致高估Cpx中的硬玉端元(jadeite,NaAlSi_(2)O_(6)),并忽略霓石端元(aegirine,NaFe^(3+)Si_(2)O_(6)),进而高估了温压计算结果。另外,电子探针在评估矿物和熔融物中的水含量方面存在不足,这进一步影响了温压计的准确性。

关键词：单斜辉石温压计火山活动地质灾害前馈神经网络电子探针深度学习端元

Geochemistry π:无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具

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矿物岩石地球化学通报 2024年第4期43卷 874-874页

作者：夏群科(编译) 不详

尽管机器学习可以为矿物岩石地球化学研究带来新认知,但编写机器学习程序对于多数学者来说仍然费时费力。浙江大学地球科学学院的研究者与开源项目的成员合作,构建了一款无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具,并将该工具命名为Ge... 详细信息

尽管机器学习可以为矿物岩石地球化学研究带来新认知,但编写机器学习程序对于多数学者来说仍然费时费力。浙江大学地球科学学院的研究者与开源项目的成员合作,构建了一款无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具,并将该工具命名为Geochemistryπ。

关键词：机器学习智能工具编程基础开源项目地球科学新认知浙江大学

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利用橄榄石中的钒研究洋中脊玄武岩的氧逸度

矿物岩石地球化学通报 2024年第4期43卷 896-896页

作者：夏群科(编译) 不详

氧逸度是控制变价元素地球化学行为和岩浆去气过程中挥发分行为的关键参数。因此,了解洋中脊玄武岩(MORB)的氧逸度有助于约束大气和地慢化学演化过程。迄今为止,诸多手段可用于研究玄武岩氧逸度,如针对Fe在玄武岩熔体中价态变化的分析、... 详细信息

氧逸度是控制变价元素地球化学行为和岩浆去气过程中挥发分行为的关键参数。因此,了解洋中脊玄武岩(MORB)的氧逸度有助于约束大气和地慢化学演化过程。迄今为止,诸多手段可用于研究玄武岩氧逸度,如针对Fe在玄武岩熔体中价态变化的分析、V在橄榄石-玄武岩之间的分配系数、全岩V/Sc变化和锆石Ce异常等。其中,Fe的X射线吸收近边结构(Fe-XANES)因其高精度和空间分辨率而得到重视。全球MORB的Fe-XANES分析结果显示其氧逸度分布范围是FMQ-0.18士0.16。然而,一旦玄武岩经历较强的风化蚀变、变质作用,Fe-XANES便未必能够给出可靠的分析结果。

关键词：洋中脊玄武岩氧逸度化学演化 X射线吸收近边结构变质作用橄榄石空间分辨率 XANES

岩浆过程中影响矿物稀土元素质量分数的因素──来自女山幔源单斜辉石巨晶的启示

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矿物岩石 1998年第2期18卷 9-11页

作者：夏群科陈道公王五一中国科技大学地球和空间科学系日本东京工业大学地球及行星科学系

运用电子微探针（ＥＭＰ）和二次离子质谱（ＳＩＭＳ）对安徽女山新生代碧玄岩中的１３个单斜辉石巨晶进行了主要元素和稀土元素的分析，１３件样品表现出稀土总量与Ｎａ质量分数的正相关。根据这些数据，结合文献中的资料，我们认为不... 详细信息

运用电子微探针（ＥＭＰ）和二次离子质谱（ＳＩＭＳ）对安徽女山新生代碧玄岩中的１３个单斜辉石巨晶进行了主要元素和稀土元素的分析，１３件样品表现出稀土总量与Ｎａ质量分数的正相关。根据这些数据，结合文献中的资料，我们认为不同种矿物间稀土质量分数的差异是由晶体化学性质决定的；而同种矿物在一个相对简单的地球化学过程中，它们之间的稀土质量分数变化受地球化学过程发生的程度和周围环境的控制。

关键词：岩浆过程矿物稀土元素质量分数斜辉石巨晶

超高压变质作用不同阶段的流体变化:碧溪岭榴辉岩的氢、硼同位素分析

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岩石学报 2004年第3期20卷 677-684页

作者：夏群科盛英明 Etienne DELOULE 中国科技大学地球和空间科学学院化学地球动力学研究实验室法国国家科研中心岩石学和地球化学研究中心

大别山碧溪岭榴辉岩中有三种含水矿物:多硅白云母、角闪石和黑云母,它们分别是超高压(UHP)阶段(即柯石英榴辉岩相阶段)或者石英榴辉岩相阶段、退变质后成合晶阶段和角闪岩相退变质阶段的产物,本文利用离子探针技术对它们进行了氢同位素... 详细信息

大别山碧溪岭榴辉岩中有三种含水矿物:多硅白云母、角闪石和黑云母,它们分别是超高压(UHP)阶段(即柯石英榴辉岩相阶段)或者石英榴辉岩相阶段、退变质后成合晶阶段和角闪岩相退变质阶段的产物,本文利用离子探针技术对它们进行了氢同位素和硼同位素的分析。三种矿物内部的同位素组成都是均一的,多硅白云母的δD为-105‰±9‰,δ^(11)B为-25.9‰±2.0‰;角闪石的δD为-100‰±9‰,δ^(11)B为-24.4‰±0.9‰;黑云母的δD为-65‰±4‰,δ^(11)B为-19.3‰±1.3‰。多硅白云母和角闪石的氢-硼同位素组成在误差范围内是相同的,而和黑云母则有明显的差别,这表明,从UHP阶段或者石英榴辉岩相阶段到随后的后成合晶阶段,变质流体是内部缓冲的,而在角闪岩相变质阶段,则有了外来流体的加入,这个流体是相对富集D和^(11)B的。碧溪岭榴辉岩矿物相对于其地壳原岩表现出低δ^(11)B的特征,说明俯冲过程中板块经历了强烈的脱硼。

关键词：碧溪岭榴辉岩氢同位素硼同位素变质流体

名义上无水矿物中“水”的原位变温红外光谱研究

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岩石学报 2011年第2期27卷 566-578页

作者：杨燕夏群科冯敏中国科技大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026

名义上无水矿物(nominallyanhydrousminerals,简称NAMs,如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。由于对OH振动的高度敏感性,红外光谱方法被广泛用来测量NAM... 详细信息

名义上无水矿物(nominallyanhydrousminerals,简称NAMs,如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。由于对OH振动的高度敏感性,红外光谱方法被广泛用来测量NAMs中"水"的赋存状态、含量以及在晶体结构中的位置。随着傅立叶变换红外光谱仪的不断发展及分析技术的提高,以及红外附件的更新换代,出现了一些新的分析方法。原位变温红外光谱实验就是利用变温红外附件测量样品在不同温度下的红外光谱,通过研究不同温度下红外光谱图的峰形、峰位、峰数等参数的变化,了解温度改变过程中样品所发生的物理、化学变化,且具有实时监测的优点,因此广泛用于含水矿物和玻璃中OH和H2O的研究。主要包括含水矿物和玻璃的脱水机理及脱水动力学研究,OH和H2O的红外吸收系数的温度依赖性及不同温度下红外吸收系数的校正等方面。虽然原位变温红外光谱广泛应用于含水矿物和玻璃中水的研究,但是应用于名义上无水矿物还是刚刚起步。NAMs中的H是活动的,高温下H的赋存状态及其在晶体中的位置可能会不同于室温,而地质过程往往都在高温下进行,研究高温下NAMs中的水具有重要的地质学意义。因此,有必要利用原位变温红外光谱实时监测不同温度下NAMs中水的变化。有关NAMs中水的原位变温红外光谱实验早期工作只是观察不同温度下谱图参数的变化并给予一定的解释,以及用此法来确定NAMs中水的赋存状态。受含水矿物和玻璃的研究结果的启发,原位变温红外光谱实验目前也开始用来研究NAMs中水的脱水机理和扩散动力学。此外,利用原位变温红外光谱技术,通过研究不同温度下OH的积分吸收面积可探索NAMs中OH红外吸收系数温度依赖性;通过研究OH峰位随温度移动的幅度与某些化学成分的关系,可给出NAMs中OH的结合机理方面的有用信息。虽然近些年来已经开展了一些工作,取得了一些新的成果,但是总的说来还处在起步阶段,今后针对NAMs的研究重点应该集中在以下三个方面:(1)吸收系数温度依赖性的定量化,(2)脱水机理和动力学的扩展,(3)OH结合机理研究的深入。

关键词：原位红外光谱变温羟基名义上无水矿物

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如何理解地球上水的存储和起源?

地球科学 2022年第10期47卷 3830-3832页

作者：夏群科杨晓志刘佳浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 南京大学关键地球物质循环前沿科学中心江苏南京210023

水是板块构造发生的重要前提,是生命演化和人类生存的基础,也是维系地球生态系统功能和支撑社会经济系统发展的重要资源.地表附近的水(包括大气圈、海洋、江河湖泊等储库中的水以及浅部地壳中的地下水等),主要来自地球内部的去气作用,... 详细信息

水是板块构造发生的重要前提,是生命演化和人类生存的基础,也是维系地球生态系统功能和支撑社会经济系统发展的重要资源.地表附近的水(包括大气圈、海洋、江河湖泊等储库中的水以及浅部地壳中的地下水等),主要来自地球内部的去气作用,但地球内部的水并未全部失去(Allègre et al.,1987;Holland and Turekian,2014).地球内部主要由矿物和岩石等固态物质组成,水的存储形式与地表水不同,主要是以与氢有关的缺陷形式(如羟基、分子氢等)存储在“名义上无水矿物”(即理想化学式中不含氢的矿物)晶体结构中,也就是通常所说的结构水,其储量可能远超地表水的总量(Bell and Rossman,1992;Peslier et al.,2017).地球内部水即使微量存在,也强烈影响矿物和岩石的熔融、相变、变形、导电性、元素扩散等各种物理化学性质乃至地球内部的对流、地球整体的演化和宜居性等(Mei and Kohlstedt,2000;Bercovici and Karato,2003;Mierdel et al.,2007;Yang et al.,2016;Liu et al.,2017;Peslier et al.,2017;Xia et al.,2019).此外,探索地球内部水的起源是制约地球早期形成历史的重要途径.因此,如何理解地球上水的存储和起源,是固体地球科学乃至行星科学研究的前沿领域和重要问题之一,而其关键核心是对地球内部水的认识.

关键词：地球内部地球生态系统行星科学固态物质社会经济系统缺陷形式大气圈生命演化