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《科学通报》

开博时间:2019-09-06 16:50:00

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范式革命,决定玄武岩成分的不是“地幔潜在温度”,而是“岩石圈厚度”

2022-06-28 15:01:00

  近日,中国地质大学牛耀龄教授在《科学通报》发表题为“范式革命:玄武岩记录有喷发时岩石圈厚度的信息,没有地幔潜在温度的记忆”的文章。

  以下是对这篇文章内容的概述,感兴趣的读者可点击文末“阅读原文”,获取完整文章。

  玄武岩是地球上最丰富的岩浆岩。在20世纪80年代,形成了一个关于全球大洋中脊玄武岩(mid-ocean ridge basalts,MORB)成因的理论模型,即地幔潜在温度的变化控制了洋中脊地幔熔融的深度(压力)、部分熔融的程度和玄武岩的成分。

  这一范式模型得到了广泛接受,但是,牛耀龄教授在30年的MORB研究中,发现该模型存在几个关键问题:

  · 问题一。地幔减压熔融一直持续到莫霍面,这忽视了地幔顶部热传导边界层的存在和重要影响。

  · 问题二。用于计算地幔初始熔融深度(PO)的岩石学参数Fe8没有岩石学意义。

  · 问题三。玄武岩记录了地幔初始熔融深度(PO),这完全忽视了熔融地幔中高效的熔体-固相平衡的事实,尤其对构成橄榄石并对压力敏感的元素Si、Mg和Fe。

  全球MORB成分与洋脊扩张速率的关系以及与洋脊水深的关系(受控于源区主量元素差异导致的重力均衡)有效展示了洋脊岩石圈厚度的重要控制。岩石圈厚度对玄武岩成分(主、微量元素)的控制对板内洋岛玄武岩(OIB)、大陆内部玄武岩(CIB)、火山弧玄武岩VAB)更为显著。

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板内洋岛玄武岩成分与地幔熔融岩石圈厚度“盖层”效应及在压力-温度(P-T)坐标的热结构示意图

  综合各项证据,牛耀龄认为在地球上各种构造环境中,是岩石圈盖层厚度,而不是地幔潜在温度,控制着地幔熔融程度、熔体提取深度和玄武岩成分。

  在文章的最后,作者写到:为了促进科学进步,我们必须抛弃与实际资料相悖的有关玄武岩成因的“地幔潜在温度”范式模型。

本文来自《科学通报》

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