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俯冲板片界面成像及物质能量交换研究进展与展望: 2024年; 大洋俯冲带是地球浅表与深部物质和能量交换最活跃的场所之一。对俯冲板片界面的精细结构探测是认识和了解板片组分结构、俯冲过程、俯冲带地震形成机制、深部水循环、碳循环和地幔熔融等地球内部物质能量交换过程的关键。简要介绍俯冲板片界面成像研究的意义,梳理近20年来的重要进展和存在的争议。在此基础上,从多学科和不同俯冲带综合对比等角度探讨未来可能的突破方向。厘清典型俯冲带俯冲板片界面从地表到深部的垂向变化以及不同俯冲带的横向变化,对理解俯冲板片界面形成机制及俯冲带物质能量交换过程具有重要意义。; 王新; 关键词：俯冲带

俯冲板片稳定同位素(Fe-K-Li-B-Ba)的分馏行为被引量：1: 2024年; 俯冲带是壳幔循环的重要场所,K、Ba、B和Li作为流体活动性元素,富集在俯冲带流体中;同时各个储库的同位素差异使得其成为研究各种俯冲带流体的良好示踪剂.总结了近年来有关俯冲带Fe同位素与俯冲带变质流体氧化还原状态的研究进展,以及K、Ba、Li和B同位素在俯冲各个阶段的地球化学行为,包括俯冲物质的同位素组成,俯冲板片变质流体的稳定同位素分馏,及俯冲板片物质再循环沉积物、蚀变洋壳及俯冲带蛇纹岩与上覆地幔楔的相互作用再循环过程中伴随的元素分配和稳定同位素分馏.随着稳定同位素测试精度的提升和以上同位素在不同地质储库和地质过程的数据完善,可以更有助于理解俯冲带中的相关物理化学变化过程.; 王琳张贵宾; 关键词：稳定同位素俯冲带同位素示踪

海沟的剧烈弯折对俯冲板片撕裂的影响: 易光璞

俯冲板片脱碳过程的实验研究: 水和二氧化碳是蚀变洋壳和岩石圈地幔中常见的挥发组分,通过俯冲作用进入地幔深部的水和二氧化碳不仅对地幔深部的物理化学性质有重要影响,还与地表-深部跨圈层气体交换密切相关。一般认为,弧前-弧下深度范围是俯冲带流体活动最强烈的...; 张艳飞王超金振民; 关键词：俯冲板片固相线俯冲带部分熔融

俯冲板片三维形态演化及其主要控制因素: 俯冲是地球板块构造的关键一环，是地球物理学的研究重点之一。通常来讲,不同俯冲带之间是存在差异的，如板块的年龄、上覆板块的厚度等因素。这会导致不同的俯冲带往往具有不同的俯冲板片形态、海沟演化历史。而这些不同的俯冲带特征又会...; 赵晖; 关键词：俯冲板片地球演化

全球地震层析成像揭示深部地幔特提斯洋俯冲板片残留被引量：1: 2023年; 特提斯演化描绘了过去5亿年来南方冈瓦纳大陆持续分离出陆块向北方漂移,并与北方大陆拼贴的过程.漂移中的陆块与南北大陆间形成的特提斯洋在经历数亿年的生长、演变和消亡后,随着早新生代印度-欧亚大陆碰撞完全闭合.然而,特提斯洋岩石圈并未消失,而是进入地球深部继续演化.特提斯俯冲板片当前在深部地幔中的位置、形态和体积记录了这个连续演化过程最新的瞬间,为特提斯研究提供至关重要的约束.本文总结分析了近二十年间的全球尺度全地幔地震层析成像研究结果,发现在特提斯域下地幔1000~2000km深度范围内存在一个北西-南东向的线性分布的地震高速异常体,称之为特提斯异常体.通过拟合上地幔已知俯冲板片对前人模型进行最优线性组合,观测到特提斯异常体长约8700km,宽约2600km,呈现南北双支平行结构.结合大洋俯冲起始的地质记录和地球动力学研究,本文认为特提斯异常体的主体部分代表了从晚侏罗纪到早新生代闭合这段时间内的新特提斯洋俯冲板片,其中北支由新特提斯洋在欧亚大陆南缘的俯冲下沉板片构成,南支可能反映了在白垩纪发生的新特提斯洋洋内俯冲板片下沉.特提斯异常体西端的部分高速异常可能代表少量的古特提斯洋残留,而东端的印度和孟加拉湾部分有沉入核幔边界带的迹象.本文最后对未来针对特提斯域的全地幔地震成像研究进行了展望.; 王泽伟胡佳顺包雪阳俞春泉杨英杰陈晓非; 关键词：特提斯演化

大陆俯冲板片的持续断离正在终结喜马拉雅造山作用被引量：1: 2023年; 俯冲的大陆岩石圈在大陆碰撞后仍然对地表板块施加拖拽作用,使造山作用得以维持.但是大陆碰撞作用最终为何减弱乃至停止,目前存在多种解释.本文利用覆盖青藏高原的流动地震观测数据,进行地震层析成像研究,在地慢过渡带中识别出多个高地震波速度异常,认为它们是俯冲印度大陆岩石圈断离形成的碎片.俯冲板片会不断沿大陆岩石圈内部的先存薄弱带断离,该过程将持续减小俯冲岩石圈的板片拖曳力,进而导致中新世印度-欧亚板块汇聚速率降低.据此推断,俯冲大陆板片持续断离将导致印欧大陆碰撞和喜马拉雅造山作用最终结束.; 梁晓峰褚杨万博陈凌陈林Eric SandvolStephen P.Grand李仪兵王敏玲田小波陈赟徐涛李杨纪伟强

俯冲板片的脱碳机制及通量估算:问题与进展被引量：6: 2022年; 地球98%以上的碳赋存在地球深部地幔和地核中。地球深部储库(地幔和地核)中的碳以各类岩浆作用释放到地表,而地球表层系统(大气圈、水圈、生物圈)中的碳又可以伴随板块俯冲作用进入地球深部地幔。然而俯冲过程中不同的脱碳机制会将俯冲板片中部分乃至全部碳带出板片,而后经由岛弧岩浆作用、流体扩散作用等途径返回地表。因此,板片俯冲过程中的脱碳机制及其通量深刻地影响了地质时间尺度中地表系统的二氧化碳浓度,进而改变地球的宜居性。本文总结了目前主流观点认可的五种俯冲板片脱碳机制:变质反应脱碳、流体溶解脱碳、熔融脱碳、底辟脱碳和氧化还原脱碳。另一方面,目前对于俯冲板片各种脱碳机制对应的脱碳效率还有很大的争议,因此本文进一步梳理了板片俯冲过程中不同脱碳机制相关的通量估算的研究进展与存在的问题,建议将来综合多种方法对比研究俯冲带碳循环问题,以期在俯冲带深部碳循环过程和通量方面取得突破性进展。; 兰春元陶仁彪张立飞郭顺; 关键词：俯冲带热力学计算高温高压实验

俯冲板片动力学与东亚区域上地幔演化: 吴秉乘

水引发沉积碳从俯冲板片迁移至弧前地幔的实验约束被引量：1: 2022年; 沉积碳酸盐中的碳在全球俯冲带碳输入量中占据主导,其俯冲命运影响着全球碳循环.在弧前深度,俯冲板片携带的水约32%通过板片脱水作用被释放,可能极大促进沉积碳迁移至弧前地幔.然而,在考虑外来含水流体渗透作用的前提下,板片在弧前区域释放的沉积碳量仍存在争议(极少量vs.大量).为探究在弧前深度含水流体对沉积碳迁移的影响程度,文章以碳酸盐为主的含水沉积物(1.14wt.%HO)和方辉橄榄岩为起始物质,在压力1.5GPa、温度600~1000℃条件下进行一系列不同时长的高温高压分层反应实验.此外,无水沉积物-方辉橄榄岩反应实验作为对比来观察水在沉积碳迁移中的作用.实验结果显示,在固相线之下的含水实验(600~900℃)中,(1)由于交代反应,在沉积物-橄榄岩交界处形成白云石+单斜辉石反应带;(2)沉积物层方解石Ca#(100×Ca/[Ca+Mg+Fe],摩尔比)随着靠近反应带显著降低;(3)在上层方辉橄榄岩层中出现新生白云石和韭闪石.以上现象均未在无水实验中观察到.在固相线之上的实验(1000℃)中,含水碳酸盐熔体与方辉橄榄岩之间的相互作用导致橄榄石+单斜辉石+韭闪石+CO反应带的形成.实验结果表明含水流体不仅能显著促进俯冲沉积物和上覆地幔楔橄榄岩之间的化学反应和成分交换,还能引发俯冲沉积碳迁移至弧前地幔.基于实验研究结果估计,全球约50%俯冲沉积碳在弧前深度被释放.释放的碳和水分别以碳酸盐(如白云石)和含水矿物(如韭闪石)的形式稳定存在于弧前地幔.这表明弧前地幔可能是一个重要的碳储库.研究为部分未通过弧火山返回大气的碳的命运提供了一种解释.; 王娟王娟刘勇胜张艳飞王超

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