克拉通是地球上最穩(wěn)定的塊體，具有最古老和最厚的大陸巖石圈地幔，了解克拉通巖石圈地幔的結構對于了解地球的演化具有重要意義。地震學研究揭示，在60-160 km深度的巖石圈地幔存在地震波速降低的不連續(xù)面，稱為巖石圈內部不連續(xù)面（MLD），但其巖石學和地球化學性質仍然未知。近日，中外科研人員通過火山巖中幔源包體的研究揭示了西伯利亞克拉通巖石圈內部不連續(xù)面的成因。相關研究發(fā)表于Geology。
來自中國科學院廣州地球化學研究所博士研究生劉哲，在徐義剛院士和法國蒙彼利埃大學Dmitri A. Ionov教授的指導下，與意大利帕多瓦大學教授Paolo Nimis、中國科學院廣州地球化學研究所賀鵬麗博士、俄羅斯科學院V.S. Sobolev地質與礦物研究所研究員Alexander V. Golovin合作，在西伯利亞克拉通中部Udachnaya金伯利巖巖筒中搜集了200多個地幔包體，并從中挑選出92個石榴石相樣品。通過電子探針獲得了高精度礦物主量元素組成。在此基礎上，利用礦物溫壓計對估算了地幔包體的平衡溫壓，并結合文獻資料，重建了西伯利亞克拉通中部完整的巖石圈地幔溫壓結構及地球化學剖面，取得如下新認識：
一是，研究區(qū)巖石圈地幔熱剖面結構復雜，80~130 km處的巖石圈地幔對應于40~35 mW/m2的模式地溫梯度、140~190 km的巖石圈對應于較冷的模式地溫梯度（35 mW/m2），而巖石圈地幔的底部（190~230 km）和大約135 km處則為明顯的熱異常層。
二是，發(fā)現(xiàn)克拉通巖石圈地幔135 km處的巖石溫度高出35 mW/m2地溫梯度約150°C，富含石榴石和單斜輝石，具有低的橄欖石Mg#和與熔體平衡的稀土配分模式。該加熱層是上侵熔體固結堆積加熱方輝橄欖巖等圍巖，并將其轉化為二輝橄欖巖或易剝橄欖巖的結果，可能代表了MLD。
三是，190 km深度以下的巖石圈地幔主要由粗粒和變形的橄欖巖組成，Mg#Ol降至0.8，代表了巖石圈-軟流圈相互作用的產物。
據(jù)介紹，該項研究建立了迄今為止最為詳細的克拉通型巖石圈地幔的溫壓和巖石學結構，為地震學觀察提供了詳實的巖石學約束。
相關論文信息：https://doi.org/10.1130/G49947.1
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