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夏群科课题组在《Nature Communications》发文阐述巨量岩浆产生的机制

编辑:kygl 时间:2017年11月28日 访问次数:1550

 

20171128日, Nature Communications在线发表了夏群科课题组题为“Mantle hydration and the role of water in the generation of large igneous provinces”的研究论文,该文阐述了地球上大火成岩省(Large Igneous Provinces, LIPs)的成因。

LIPs是由短时间内<1-2百万巨量(>百万立方公里)喷发的地幔来源的岩浆构成的,是地球内部岩浆活动在地表最宏伟的展现。由于地球内部产生岩浆本身就是异常事件,因此短时巨量岩浆的成因受关注LIPs如何形成一直是地球科学界最受争议的热点问题之一。理论上,引起地幔发生大规模熔融的因素有四个:1)异常高温; 2)大幅降压;3)地幔内存在大量低熔点的组分;4)地幔内具有高的水含量。对这些因素在LIPs形成中所起作用的不同认识导致了两种极端的成因模型:地幔柱模型和非地幔柱模型。前着强调地幔柱带来的异常高温的作用(即强调第1个因素),而后者强调LIPs与板块边界的构造活动密切相关(即强调后3个因素中的某一个或几个)。造成认识分歧的主要原因在于由于缺乏高质量的、可信的水含量数据而无法综合考虑这四因素。

位于我国西南部的二叠纪峨眉山大火成岩省是全球主要的LIPs之一夏群科课题组最近与日本和挪威的科学家合作,利用该课题组近些年改进的用单斜辉石斑晶反演岩浆水含量的方法,测定了该地区原始岩浆的水含量同时分析了源区岩石的性质及岩浆形成温度。结果表明,峨眉山大火成岩省的源区不仅温度显著高于正常地幔,而且含有很高的水含量(和岛弧地区类似)和易熔组分(辉石岩)配套其它地球化学数据显示,水的来源并不是俯冲板块在俯冲带直接析出的流体,而是经历脱水后进入地幔的残余板块携带的流体。以上几点综合起来就明确显示了峨眉山大火成岩省的形成与富水、富易熔组分的高温地幔柱密切相关。他们在重新分析了全球其他一些LIPs的数据后发现,它们也具有类似特征(图1。因此,在LIPs的形成中,挥发份、易熔组分异常高温和降压都扮演了重要角色。也就是说,只有当所有条件都具备了,地球内部才能在短时间内产生巨量岩浆。该成果为理解地球内部如何运行?Science列举的125个科学前沿问题的第10)提供了新的信息。

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1 全球典型LIPs具有高温富水的特征(ELIP峨眉山)

浙江大学为该文的第一署名作者和通讯作者单位,夏群科教授课题组的刘佳博士为第一作者,夏群科教授和刘佳博士为共同通讯作者。

该研究受中国科学院战略先导项目(B类)、中国国家自然科学基金和芬兰自然科学基金的资助。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-01940-3.pdf