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俯冲带硫的地球化学行为及硫循环

岩石学报 2022年第5期38卷 1345-1359页

作者：李继磊高俊黄高风马智佩王信水中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究院重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、... 详细信息

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、成矿物质聚集、以及地球大气成分等具有重要意义。本文首先总结了进入俯冲带之前的大洋岩石圈的S结构模型,对S在大洋板片中的分布状态和地球化学特征进行了系统归纳。随后,系统阐述了俯冲带高压-超高压变质岩记录的板片变质及脱水过程中硫的地球化学行为。岩石学研究表明俯冲板片中的S多以硫化物相存在,硫酸盐矿物在弧前深度就已被释放或分解。相较于熔体,俯冲带流体中S的溶解度更高,是运移硫的更有效方式。DEW模型计算结果显示,流体中S含量总体较低,但在俯冲板片~90km处其含量有一个峰值(浓度0.5%~1.0%)。岩相学证据、地球化学测试结果、磷灰石S近边吸收结构(S-XANES)特征以及模拟结果都显示俯冲深部流体中S多以HS^(-)及H_(2)S形式存在,不含大量的SO_(4)^(2-)及硫酸盐;中f_(S_(2))流体有利于S迁移出俯冲板片,从而促进俯冲带大规模S循环,而高f_(S_(2))流体在流-岩交换过程沿流体通道发生S的锁固作用而不利于俯冲带S循环。质量平衡计算显示全球俯冲带S输入通量为4.65×10^(13)g/yr,弧下深度板片S输出通量为2.91×10^(12)g/yr,板片-岛弧S循环效率仅6.3%。俯冲板片在弧下深度可能存在一个短暂高效的S释放窗口,释放流体的δ^(34)S值为-2.1±3.0‰。基于高压-超高压变质岩中硫化物的研究,初步厘清了俯冲板片中S的地球化学行为,首次从板片角度全面、定量地限定了俯冲带的脱硫通量、效率、种型和同位素特征,提出俯冲带循环的S不是岛弧岩浆的氧化剂,与岛弧环境的正δ^(34)S值也无直接因果联系,对解析俯冲带S循环和理解地球长期的S循环具有重要意义。最后,本文还展望了俯冲带S循环的未来发展方向,应在俯冲带流体氧化还原性质(硫酸盐的命运)、俯冲沉积物对S循环的制约、俯冲带环境下多硫同位素的分馏效应、S循环与其它挥发分(如C等)循环之间的耦合关系、地球历史上深部S循环等方向做出探索,更深入地理解俯冲带及全球S循环过程。

关键词：俯冲带硫循环高压-超高压变质岩板片流体岛弧氧逸度

准噶尔—天山—北山蛇绿岩:对中亚造山带西南缘洋陆格局演化的制约

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地质科学 2022年第1期57卷 1-42页

作者：高俊江拓王信水李继磊翟庆国胡培远钱青中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049 中国地质调查局武汉地质调查中心武汉430205 中国地质大学地球科学学院武汉430074 中国地质科学院地质研究所北京100037

准噶尔、天山和北山52个蛇绿岩的地质特征、地球化学性质和同位素年代学资料系统集成研究表明它们可以分为14条蛇绿(混杂)岩带。绝大多数蛇绿岩呈"岩块+基质"的混杂岩型式沿重要断裂带(构造线)线状分布,少数蛇绿岩以构造岩片叠置方式面... 详细信息

准噶尔、天山和北山52个蛇绿岩的地质特征、地球化学性质和同位素年代学资料系统集成研究表明它们可以分为14条蛇绿(混杂)岩带。绝大多数蛇绿岩呈"岩块+基质"的混杂岩型式沿重要断裂带(构造线)线状分布,少数蛇绿岩以构造岩片叠置方式面状产出。混杂岩的基质有蛇纹岩(碳酸盐化蛇纹岩)和糜棱岩化细碎屑岩两类,岩块既有地幔橄榄岩、基性杂岩和基性火山岩等蛇绿岩组分,也有其它非蛇绿岩组分岩石。堆晶岩出露局限,典型席状岩墙群没有发育。这些蛇绿岩可归类为SSZ(Supra-Subduction Zone)和MORB(Mid-Ocean Ridge)两种类型,前者玄武岩具大离子亲石元素(LILE)富集和高场强元素(HFS)亏损特征,后者不显示该特点;洋岛玄武岩(OIB)既可出现在SSZ型蛇绿混杂岩中,也可为MORB型的组成部分;SSZ型蛇绿混杂岩辉长岩和玄武岩比MORB型具有相对更富集的Sr-Nd同位素组成,但部分形成于弧后(间)盆地的SSZ型蛇绿岩与MORB型一致,具有近亏损地幔的Sr-Nd同位素组成。已确认的最老蛇绿岩为西准噶尔572 Ma玛依勒,次之为北山542~527 Ma月牙山—洗肠井和西准噶尔531 Ma唐巴勒,最年轻蛇绿岩为325 Ma北天山巴音沟和321 Ma北山芨芨台子。根据蛇绿岩证据,结合近年来中亚造山带古地磁、岩浆岩、高压—超高压变质岩和构造地质方面的进展,可以推断埃迪卡拉纪末期—早寒武世,古亚洲洋已达到一定规模宽度,发育洋岛和洋内弧;早古生代时期,多岛洋格局发育至鼎盛期,一系列弧地体分别归属哈萨克斯坦微陆块周缘的科克切塔夫—天山—北山线性弧、成吉思弧、巴尔喀什—西准噶尔弧体系和西伯利亚南部大陆边缘弧体系;晚古生代时期,古亚洲洋于石炭纪末期闭合,增生杂岩和弧地体组成哈萨克斯坦拼贴体系和蒙古拼贴体系两个巨型山弯构造。

关键词：蛇绿(混杂)岩地质特征地球化学性质同位素年代学洋陆格局演化中亚造山带

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汇聚环境岩浆氧化态来源的进展与展望

岩石学报 2023年第9期39卷 2817-2831页

作者：辛雨薛胜超王信水王庆飞王路阳王晓曼张瑞麟赵晋花中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 中国地质大学地球科学学院武汉430074

汇聚板块边缘的俯冲带是壳幔相互作用最为强烈的区域,其重要特征是俯冲板片将地表物质带入地球内部并在上覆板块产生强烈的岩浆活动,同时孕育铜、钼、金和其他具有重要经济价值的金属矿床。现有研究显示,俯冲带弧岩浆的氧逸度总体高于... 详细信息

汇聚板块边缘的俯冲带是壳幔相互作用最为强烈的区域,其重要特征是俯冲板片将地表物质带入地球内部并在上覆板块产生强烈的岩浆活动,同时孕育铜、钼、金和其他具有重要经济价值的金属矿床。现有研究显示,俯冲带弧岩浆的氧逸度总体高于洋中脊玄武岩,但对于弧岩浆的高氧逸度的成因存在争议。目前有关弧岩浆高氧逸度的来源存在如下认识:(1)板片俯冲过程中释放的高氧化性流体对地幔楔持续氧化,该流体可能来源于蚀变基性洋壳、上覆沉积物和/或下伏的蛇纹岩化地幔;(2)地幔部分熔融形成的含水熔体与周围地幔反应过程中,还原组分(例如H_(2))的丢失促使氧化性弧岩浆的形成;(3)上升熔体在深部岩浆房演化过程中,富Fe^(2+)矿物相(石榴子石、角闪石等)的分离结晶和/或去气作用致使残余熔体氧逸度升高。本文系统梳理了弧岩浆高氧逸度成因的最新进展,从俯冲带不同来源流体(俯冲沉积物、基性洋壳、岩石圈地幔)的氧化性、地幔尺度内熔岩反应、地壳尺度内弧岩浆分离结晶和去气作用三方面进行系统总结,评述研究现状和争议存在的原因,并对未来研究进行了展望。

关键词：板片俯冲弧岩浆氧逸度俯冲流体水岩反应分离结晶

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中天山地块南缘两类混合岩的成因及其地质意义

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岩石学报 2019年第10期35卷 3233-3261页

作者：王信水江拓高俊高强李继磊张喜中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源院重点实验室北京100029 地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学地球科学学院武汉430074 中国地质调查局武汉地质调查中心同位素地球化学研究室武汉430205 中国地质环境监测院北京100081 中国五矿集团北京100010

中天山地块是位于中亚造山带西南缘的西天山造山带的重要组成块体,其基底演化和构造亲缘性对恢复西天山的增生造山方式和大地构造格局具有重要意义。混合岩在中天山地块的高级变质地体中广泛分布,是揭示中天山地块基底演化和构造属性的... 详细信息

中天山地块是位于中亚造山带西南缘的西天山造山带的重要组成块体,其基底演化和构造亲缘性对恢复西天山的增生造山方式和大地构造格局具有重要意义。混合岩在中天山地块的高级变质地体中广泛分布,是揭示中天山地块基底演化和构造属性的窗口。本文通过开展锆石U-Pb年代学和Hf同位素及岩石地球化学研究,确定了中天山地块南缘乌瓦门杂岩的两类条带状混合岩的原岩性质和形成时代以及混合岩化作用时代和成因机制。第一类条带状混合岩的原岩为中基性岩屑砂岩,混合岩化时代为~1. 8Ga,是在同期角闪岩相变质过程中通过变质分异形成的。第二类条带状混合岩的古成体包括黑云角闪斜长片麻岩和黑云斜长角闪片麻岩,原岩均形成于~2. 5Ga,并叠加~1. 8Ga角闪岩相变质作用,是洋陆俯冲背景下由俯冲洋壳或岩石圈地幔部分熔融形成。侵入古成体的变基性岩墙形成于~1. 72Ga,具有Fe-Ti玄武岩的地球化学特征,起源于后碰撞伸展背景下的软流圈地幔。该类混合岩的浅色体同时穿插古成体和变基性岩墙,呈现突变的野外接触关系,与区域内约787~785Ma混合岩化同期,即混合岩化作用是外来岩浆注入的结果,可能是造山带垮塌引发地壳深熔作用的产物。乌瓦门杂岩记录的~2. 5Ga岩浆活动、~1. 8Ga变质作用和~790Ma混合岩化作用可以和塔里木北缘进行对比,暗示中天山地块是一个具有确切新太古代-古元古代结晶基底的微陆块,并且和塔里木克拉通存在构造亲缘性。

关键词：混合岩中天山地块天山造山带中亚造山带

西天山查岗诺尔-智博铁矿成矿背景与成矿作用研究进展

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矿床地质 2012年第S1期31卷 165-166页

作者：张喜董连慧高俊江拓王信水钱青中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院研究生院北京100049 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局新疆乌鲁木齐830000

西天山阿吾拉勒铁成矿带位于伊犁地块东缘,该带发育大量海相火山岩型铁矿床。近年来,随着新疆新一轮铁矿找矿评价勘查与研究的开展,在该带东部地区新发现备战(2.88×10~8 t;富铁矿1.87×10~8 t)和智博(资源量2.35×10~8 t;富铁矿1.54×1... 详细信息

西天山阿吾拉勒铁成矿带位于伊犁地块东缘,该带发育大量海相火山岩型铁矿床。近年来,随着新疆新一轮铁矿找矿评价勘查与研究的开展,在该带东部地区新发现备战(2.88×10~8 t;富铁矿1.87×10~8 t)和智博(资源量2.35×10~8 t;富铁矿1.54×10~8 t))两个大型富铁矿(董连慧et al.,2012)。该带成矿远景区累计探获富铁资源量已达4.17×10~8 t,占新疆已探获富铁矿资源储量的56.4%。

关键词：智博铁矿西天山成矿作用地质作用查岗诺尔富铁矿火山岩喷出岩火成岩铁矿体矿石特征中天山地块晚奥陶世奥陶纪热液叠加改造南天山洋早志留世志留纪火山机构火山机体早石炭世下石炭世石炭纪成矿动力学背景铁矿床黑色金属矿床研究进展

全球重力势能特征及其地质意义——基于Crust1.0模型的分析

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地球物理学报 2024年第1期67卷 77-88页

作者：张倩文徐亚王信国中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势... 详细信息

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势能差分布特征并开展分析.研究结果表明,在北美西部、安第斯山脉、东非、青藏高原等区域表现为重力势能高,呈拉张应力状态;在洋盆、高原周围的盆地等地区表现为重力势能低,呈挤压应力状态.对比分析不同地幔密度模型结果,发现大洋地区洋壳薄,岩石圈地幔密度受构造及热影响变化较大,对重力势能影响大;大陆地区地壳厚度大,对重力势能影响大,地幔密度变化影响相对较小.采用三维变密度地幔模型获得的重力势能差分布和大地水准面异常计算获得的全球重力势能差分布具有相似特征,表明该模型的计算结果更符合全球岩石圈尺度的应力分布特征.三维变密度地幔模型计算的重力势能差显示洋中脊轴部地区趋于零,说明该处岩石圈密度变化对应力影响较小,其拉张应力与洋中脊地区地幔上涌更为相关.

关键词：重力势能岩石圈密度结构大地水准面岩石圈应力

赣东北西湾蛇绿混杂岩中新元古代花岗斑岩年代学、地球化学特征及其地质意义

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地质学报 2015年第B10期89卷 297-298页

作者：江拓高俊王信水翟庆国杨红梅中国地质调查局武汉地质调查中心/同位素地球化学研究室武汉430205 中国地质调查局/花岗岩成岩成矿地质研究中心武汉430205 中国科学院地质与地球物理研究所/矿产资源研究重点实验室北京100029 中国地质科学院地质研究所北京100037

江南造山带西起广西钦州湾，经湘东和赣中，延伸至浙江杭州湾地区，全长近1500km，宽约120km，呈反S状弧形展布，是扬子地块和华夏地块之间的重要拼合带（Charvet et al., 1996; Li et al.,2014），也是新元古代和晚中生代显著的铜一金... 详细信息

江南造山带西起广西钦州湾，经湘东和赣中，延伸至浙江杭州湾地区，全长近1500km，宽约120km，呈反S状弧形展布，是扬子地块和华夏地块之间的重要拼合带（Charvet et al., 1996; Li et al.,2014），也是新元古代和晚中生代显著的铜一金成矿带（舒良树，2012）。

关键词：中新元古代地球化学特征蛇绿混杂岩花岗斑岩地质意义年代学赣东北江南造山带

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进一步强化金融支持绿色低碳转型

中国金融 2024年第11期 16-18页

作者：王信中国人民银行研究局

《关于进一步强化金融支持绿色低碳发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)是碳达峰碳中和“1+N”政策体系的重要组成部分,是新时期新阶段指导绿色金融体系建设的顶层制度设计。《指导意见》的印发是中国人民银行等七部门落实习近平总... 详细信息

《关于进一步强化金融支持绿色低碳发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)是碳达峰碳中和“1+N”政策体系的重要组成部分,是新时期新阶段指导绿色金融体系建设的顶层制度设计。《指导意见》的印发是中国人民银行等七部门落实习近平总书记“发挥绿色金融的牵引作用”重要指示的根本性举措.

关键词：绿色金融体系牵引作用《指导意见》顶层制度设计碳中和绿色低碳发展强化金融支持中国人民银行

西南天山洋壳高压-超高压变质岩石的俯冲隧道折返机制

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中国科学：地球科学 2017年第1期47卷 23-39页

作者：李继磊高俊王信水中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源研究重点实验室北京100029

出露于造山带的高压-超高压榴辉岩记录了地壳俯冲到地幔深度而后又折返回地表的过程,其俯冲过程与折返机制的研究对理解俯冲带性质、演化、地球动力学过程乃至板块构造理论都有着非常重要的作用.相对于较轻的陆壳长英质高压-超高压岩石... 详细信息

出露于造山带的高压-超高压榴辉岩记录了地壳俯冲到地幔深度而后又折返回地表的过程,其俯冲过程与折返机制的研究对理解俯冲带性质、演化、地球动力学过程乃至板块构造理论都有着非常重要的作用.相对于较轻的陆壳长英质高压-超高压岩石,基性洋壳榴辉岩密度大,其折返难度大且过程复杂.折返过程除了受内在浮力的影响,还受外在构造力(如隧道流)的制约,另外板片构造环境(如板片后撤和板片断离)的作用也不可忽视.中国西南天山高压-超高压变质带是典型的经历过深俯冲变质作用的增生混杂岩带,主要由高压-超高压变质沉积岩及夹杂其中的变基性岩透镜体组成,但长期以来其折返模式一直不太清楚.根据其野外产状、岩相学特征、峰期变质温压条件和峰期变质年龄等多方面的综合分析,可以采用沉积岩型"俯冲隧道折返模式"来概括西南天山高压-超高压变质带的形成和演化.部分经历多期变质作用的榴辉岩岩块记录了多期俯冲-折返循环,反映了俯冲隧道内的上下环流运动,有力证明了俯冲隧道的存在.最后,本文对目前研究存在的问题和未来的探索方向进行了展望.

关键词：榴辉岩高压变质洋壳折返俯冲隧道西南天山