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激光拉曼光谱仪定量测定硅酸盐熔体包裹体中水含量及其地质应用

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地球科学 2022年第10期47卷 3616-3632页

作者：高晓英涂聪孟子岳中国科学技术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安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

水作为深熔熔体中最常见的一种挥发分,是影响熔体的物理和化学性质的主要因素.由于现有的测试技术以及熔体包裹体自身的局限性,很难定量确定熔体包裹体中水的含量和种型,导致对俯冲带熔体产生机制和演化过程的认识也极为有限.共聚焦显... 详细信息

水作为深熔熔体中最常见的一种挥发分,是影响熔体的物理和化学性质的主要因素.由于现有的测试技术以及熔体包裹体自身的局限性,很难定量确定熔体包裹体中水的含量和种型,导致对俯冲带熔体产生机制和演化过程的认识也极为有限.共聚焦显微激光拉曼光谱仪具有高的空间分辨率、快速、无损分析、样品制备简单等优点,且可分析暴露于表面或包裹于内部的样品,因此对探测微小熔体包裹体具有极大的优势.该方法的原理是基于拉曼谱峰高度/强度与其对应基团含量具有良好的线性关系,以人工合成硅酸盐玻璃为标准样品,用于硅酸盐熔体包裹体中水的含量和种型的定量限定.作为新发展起来的技术和方法,越来越多地引起地质学家的关注,但是目前大量的研究还集中于该分析方法自身的推演和校正,对天然样品的研究还相对缺乏.目前有限的研究表明,该方法可被广泛应用于岩浆岩和高级变质岩体系中,不仅可定量限定岩浆岩基质或斑晶中硅酸盐熔体包裹体水含量,有效示踪岩浆侵入或喷发过程中岩浆的流变学行为;而且可定量限定俯冲带内经历过部分熔融的高级变质岩中代表初始熔体的多晶矿物包裹体中水的含量和种型,示踪俯冲带熔体组成和演化,进而为研究深俯冲地壳分异、板片-地幔楔界面的熔体交代作用等重要问题提供新的制约.

关键词：水拉曼光谱硅酸盐玻璃熔体包裹体碰撞造山带地球化学.

熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用

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矿物岩石地球化学通报 2022年第4期41卷 711-728,I0003页

作者：李菊景郭正府赵文斌张茂亮中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 天津大学地球系统科学学院天津300072

熔体包裹体保存了原始岩浆的信息,被认为是回溯岩浆化学成分和挥发分含量的理想研究对象。本文概述了熔体包裹体的分类、测试方法和主要的挥发分组成,探讨了熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用。重点阐述了岩石学方法和利用元... 详细信息

熔体包裹体保存了原始岩浆的信息,被认为是回溯岩浆化学成分和挥发分含量的理想研究对象。本文概述了熔体包裹体的分类、测试方法和主要的挥发分组成,探讨了熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用。重点阐述了岩石学方法和利用元素比值开展火山释放CO_(2)规模研究的原理和适用范围,并结合近期国外的研究案例,进一步讨论了熔体包裹体在火山释放CO_(2)规模研究中的应用前景。

关键词：熔体包裹体通量 CO_(2) 岩石学方法火山喷发

海南岛玄武岩橄榄石斑晶中熔体包裹体示踪氟、氯深部循环

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矿物岩石地球化学通报 2023年第6期42卷 1248-1259,I0001页

作者：曾罡张慧丽刘建强陈立辉内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心南京大学地球科学与工程学院南京210023 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

氟(F)、氯(Cl)等挥发分在地球不同圈层之间的循环迁移,对地球的宜居性、金属矿产资源的形成等具有重大影响,因而一直是学术界关注的焦点。近年来,幔源岩浆中早期结晶矿物(如橄榄石)中捕获的熔体包裹体,被认为最大限度的保存了其被捕获... 详细信息

氟(F)、氯(Cl)等挥发分在地球不同圈层之间的循环迁移,对地球的宜居性、金属矿产资源的形成等具有重大影响,因而一直是学术界关注的焦点。近年来,幔源岩浆中早期结晶矿物(如橄榄石)中捕获的熔体包裹体,被认为最大限度的保存了其被捕获时的挥发分组成,为揭示地幔氟、氯组成提供了重要的研究载体。本文对中国南部海南岛玄武岩中橄榄石斑晶所捕获的熔体包裹体开展了电子探针原位氟、氯挥发分分析,发现其氟、氯组成具有较大的变化范围(F为86×10^(-6)~897×10^(-6);Cl为149×10^(-6)~779×10^(-6)),并具有偏高的F/P(0.15~0.70)和Cl/K(0.031~0.051)值,以及比亏损软流圈地幔来源熔体更为富集的氟、氯特征。对海南岛玄武岩中橄榄石斑晶的进一步研究发现,其地幔源区岩性为辉石岩或榴辉岩,而非橄榄岩。综上所述,本文提出研究区地幔的氟、氯富集过程可能与蚀变洋壳或沉积物的再循环过程密切相关,熔体包裹体的组成可用以揭示氟、氯的深部循环过程。

关键词：玄武岩氟氯熔体包裹体橄榄石海南岛

熔体包裹体的形成、改造和分析方法及其矿床学应用

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地球科学（中国地质大学学报） 2017年第6期42卷 990-1007页

作者：张道涵魏俊浩付乐兵王大钊中国地质大学资源学院湖北武汉430074 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

熔体包裹体研究不仅广泛应用于火山岩和部分侵入岩系统,而且因其具有可以保存岩浆初始挥发分和金属组成的优势,近来也逐步应用于矿床学领域.在介绍熔体包裹体形成机制和捕获后成分改造的基础上,简要归纳了目前常用的熔体包裹体分析方法... 详细信息

熔体包裹体研究不仅广泛应用于火山岩和部分侵入岩系统,而且因其具有可以保存岩浆初始挥发分和金属组成的优势,近来也逐步应用于矿床学领域.在介绍熔体包裹体形成机制和捕获后成分改造的基础上,简要归纳了目前常用的熔体包裹体分析方法,以斑岩型Cu-(Mo-Au)和斑岩型Mo成矿系统为例,重点介绍熔体包裹体在矿床学领域的应用,包括成矿金属和挥发分含量的测定,以及熔体-流体分配系数测定等方面.然而,熔体包裹体在捕获后均会受到不同程度的成分改造,且对于大多数造岩矿物内的熔体包裹体,其成分改造的具体机制仍不明了,因此在实际应用过程中,需要对其组成进行具体分析和甄别.随着分析技术的改善和提高,熔体包裹体捕获后具体成分改造机制有待进一步查明,进而推动熔体包裹体的应用.现阶段熔体包裹体在斑岩型Cu-(Mo-Au)和斑岩型Mo成矿岩浆系统的成功应用表明,相比全岩地球化学研究,熔体包裹体已成为研究成矿岩浆体系内成矿金属和挥发分演化的重要手段.

关键词：熔体包裹体斑岩型Cu-(Mo-Au)矿床斑岩型Mo矿床电子探针二次离子质谱激光剥蚀电感耦合等离子体质谱

熔体包裹体对长白山天池火山千年大喷发的指示意义

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岩石学报 2008年第11期24卷 2604-2614页

作者：李霓樊祺诚孙谦盘晓东中国地震局地质研究所北京100029 吉林省地震局长春130022

长白山天池火山在全新世曾有过几次喷发,其中距今约1000年发生过大规模布里尼式爆炸喷发(即"千年大喷发"),其喷发产物——灰白色碱流质浮岩和喷发柱垮塌形成的火山碎屑流分布范围极广,除长白山区外,在朝鲜半岛和日本北部也有大量浮岩降... 详细信息

长白山天池火山在全新世曾有过几次喷发,其中距今约1000年发生过大规模布里尼式爆炸喷发(即"千年大喷发"),其喷发产物——灰白色碱流质浮岩和喷发柱垮塌形成的火山碎屑流分布范围极广,除长白山区外,在朝鲜半岛和日本北部也有大量浮岩降落和堆积。根据野外较大范围的系统采样、镜下观察和测试分析,在天池火山千年大喷发产物的碱性长石晶屑中发现了两组颜色、形态、化学成分迥异的"火口组"和"圆池组"熔体包裹体,对揭示天池火山千年大喷发的成因具有重要意义。根据电子探针分析结果,"火口组"熔体包裹体成分为英安岩和粗面英安岩,寄主晶多为透长石;"圆池组"熔体包裹体成分为粗面英安岩和流纹岩,寄主晶为歪长石。相对"火口组"熔体包裹体,"圆池组"包裹体具有高 SiO_2、高 H_2O 和高 Cl含量的特点,化学成分也更为演化,可能是天池火山千年大喷发时岩浆结晶分异后期的产物。两组包裹体的存在为千年大喷发前的层状地壳岩浆房和成分并非单一提供了证据,它们可能是在同次大喷发的不同序列中喷出的。由于地幔岩浆注入地壳岩浆房,导致不同层位岩浆的扰动和混合作用,因挥发分出溶在岩浆房最顶部形成挥发分梯度和过饱和,最终触发了天池火山的千年大喷发,对当时的气候环境造成过较大影响。

关键词：长白山天池火山千年大喷发碱性长石熔体包裹体挥发分

拉萨地块西部碰撞后富钾火山作用CO_(2)释放规模初探

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岩石学报 2024年第7期40卷 2225-2237页

作者：谢显刚赵文斌李晓光李菊景郭正府张茂亮徐胜天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶... 详细信息

估算地质历史时期火山活动的CO_(2)释放量对于理解地球深部碳释放及其气候环境效应具有重要意义。本文聚焦青藏高原拉萨地块西部的碰撞后富钾火山作用,以雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎4个地区的富钾火山岩为例,开展了橄榄石、辉石等斑晶矿物中熔体包裹体的CO_(2)含量与脱气特征研究,结合火山岩体积和年龄等参数,估算了拉萨地块碰撞后富钾火山活动的CO_(2)释放量。结果表明,研究区火山岩熔体包裹体气泡中的CO_(2)含量约为0.61%~5.38%,雄巴、赛利普、布嘎寺和麦嘎火山岩的CO_(2)年释放量分别为(5.1±0.9)×10^(-5)Pg/yr、(1.3±0.6)×10^(-5)Pg/yr、(2.5±0.5)×10^(-4)Pg/yr和(1.5±0.2)×10^(-7)Pg/yr,共计约(3.2±0.6)×10^(-4)Pg/yr。粗略推算结果表明,拉萨地块碰撞后富钾火山作用的CO_(2)总释放规模约为0.006±0.001Pg/yr,与大陆碰撞带深部碳释放通量模型的计算结果相一致。本文的研究结果为地质历史时期印度-亚洲大陆碰撞导致的深部碳释放模拟提供了初步的实测数据参考。未来仍需在获取更多数据的基础上优化研究结果,以减小碰撞后火山作用的岩浆成分、规模、时空分布不均等导致的不确定性。

关键词：碰撞后富钾火山作用熔体包裹体 CO_(2)释放量拉萨地块

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熔体包裹体挥发分应用的研究进展

岩石矿物学杂志 2019年第6期38卷 897-913页

作者：丁一刘吉强宗统李正刚自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310059 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

挥发分(例如H2O、CO2、F、Cl和S)是地幔的重要组成部分,虽然它们在地幔中的含量很低,但是在地幔熔融和熔体演化、地幔不均一、地幔流变学、地幔地震特性和电导率等研究方面具有重要作用。对矿物熔体包裹体和玻璃挥发分的研究已经成为当... 详细信息

挥发分(例如H2O、CO2、F、Cl和S)是地幔的重要组成部分,虽然它们在地幔中的含量很低,但是在地幔熔融和熔体演化、地幔不均一、地幔流变学、地幔地震特性和电导率等研究方面具有重要作用。对矿物熔体包裹体和玻璃挥发分的研究已经成为当前的研究热点。其中,熔体包裹体研究凭借其独特的优势成为研究地幔和岩浆挥发分组成的重要手段。熔体包裹体直接捕获了矿物形成时岩浆中的成分,且由于寄主矿物的存在使得熔体包裹体能够保持独立演化而不受外界环境影响,因此能够较为完整地保存岩浆中的挥发分信息。同时,研究熔体包裹体中的挥发分是恢复岩浆喷发前挥发分含量最直接的途径。如果通过现代分析方法(如扫描电镜、电子探针和离子探针等)对熔体包裹体进行详细的岩相学观察以及对后期可能影响熔体包裹体原始挥发组分的作用(地壳混染、岩浆去气、扩散和水化作用)进行评估,并结合实验研究熔体包裹体被捕获后发生的变化而对数据进行矫正,那熔体包裹体对研究岩浆体系中的挥发分将大有可为。基于此,本文系统介绍了熔体包裹体挥发分研究的现状及主要研究内容,主要包括熔体包裹体挥发分的测试方法、挥发分在岩浆中的溶解度、判断挥发分数据可靠性和挥发分研究的经典应用等4个方面。

关键词：熔体包裹体挥发分溶解度现代分析技术挥发分的应用

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岩浆熔体包裹体研究进展

岩石学报 2017年第2期33卷 653-666页

作者：王蝶卢焕章单强昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550002 魁北克大学中国科学院广州地球化学研究所广州510640

近现代对于熔体包裹体的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家、岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:1)缺乏可靠的分析技术;2... 详细信息

近现代对于熔体包裹体的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家、岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:1)缺乏可靠的分析技术;2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;3)包裹体中熔体存在不均匀的现象;4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统复杂性方面的实用性,可以这么说"熔体包裹体的研究正值当年"。例如:现代的研究提供了岩浆中溶解和出溶的挥发分含量的不可否认的证据,并且从熔体包裹体中得到的气相、盐类卤水和岩浆不混溶信息证明岩浆的相分离远比从结晶相图中推论得到的要复杂得多;包裹体岩相学已详细地描绘了熔体包裹体捕获之后经历的特定变化——结晶,挥发分的扩散,气相出溶,以及泄露等。因此,如果有细致的包裹体岩相学的观察以及精确的测试分析,那么,从熔体包裹体中得到的成分数据是有用且可靠的。

关键词：熔体包裹体岩浆岩火山岩岩浆流体包裹体

四川木里混杂带海山玄武岩辉石斑晶中的熔体包裹体:甘孜-理塘古特提斯洋内热点与洋中脊相互作用的记录

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岩石学报 2020年第3期36卷 925-947页

作者：周斌闫全人邓莉江文侯泉林程南南赵腾格中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

川西木里混杂带位于扬子板块西缘,向西与甘孜-理塘弧前混杂带相接,位于一个大地构造上十分重要的部位。我们详细野外地质调查揭示,木里混杂带由不同类型的大洋板片地层组成,其中海山岩石组合保存相对完整,枕状熔岩与上覆碳酸盐岩帽接触... 详细信息

川西木里混杂带位于扬子板块西缘,向西与甘孜-理塘弧前混杂带相接,位于一个大地构造上十分重要的部位。我们详细野外地质调查揭示,木里混杂带由不同类型的大洋板片地层组成,其中海山岩石组合保存相对完整,枕状熔岩与上覆碳酸盐岩帽接触关系以及海山斜坡滑塌堆积组合完整清晰。海山枕状玄武岩具斑状结构,主要斑晶矿物相为单斜辉石,少量基性斜长石,基质为微晶斜长石和辉石。原生熔体包裹体主要寄存于单斜辉石斑晶中,形状不规则,大小20~50μm。熔体包裹体内部组成和结构简单清晰,主要为不透明玻璃质,有的熔体包裹体含圆形-椭圆形收缩气泡,个别熔体包裹体壁可见子矿物结晶析出。对单斜辉石斑晶及其中熔体包裹体的地球化学分析结果揭示,木里混杂带中保留了OIB和E-MORB两类海山玄武岩,其原始岩浆源区为石榴子石二辉橄榄岩低程度熔融。其中,OIB型海山玄武岩(样品HS5)是地幔柱轴部岩浆活动的产物,而E-MORB型海山玄武岩(样品HS2)是某种程度的热点(地幔柱)与洋中脊相互作用的产物。磷灰石U-Pb测年结果和古生物化石证据表明,木里混杂带中的海山形成于石炭纪末-二叠纪初(302±11Ma)。这表明甘孜-理塘(松潘-甘孜)古特提斯分支洋在石炭纪末或更早时期就已经发育。在该分支洋盆内发育地幔柱以及地幔柱(热点)与洋中脊的相互作用。

关键词：川西木里混杂带海山玄武岩单斜辉石斑晶熔体包裹体热点-洋中脊作用