大洋俯冲带蛇纹岩变质脱水过程中的Mg-Fe同位素分馏行为
批准号:
42073029
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
陈伊翔
依托单位:
学科分类:
岩石地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈伊翔
中文摘要
大洋蛇纹岩在板块俯冲过程中的变质脱水作用对地球内部挥发分含量和组成、元素再循环和岛弧岩浆作用都具有重要意义。然而,目前对俯冲带蛇纹岩在不同变质脱水阶段Mg-Fe及氧化还原敏感元素(主要为C和S)的活动性和Mg-Fe同位素分馏行为的认识极为有限。针对这些问题,本项目拟主要选取阿尔卑斯造山带和Betic Cordillera造山带中出露的一套包括不同变质程度蛇纹岩的独特样品(低压蛇纹岩->叶蛇纹岩->绿泥石橄榄岩->石榴橄榄岩)进行系统的岩石学和地球化学研究。紧密结合岩石学和地球化学分析,制约大洋蛇纹岩在不同变质阶段脱水过程中Mg、Fe在流体中的赋存形式和迁移行为。在此基础上,系统查明高压蛇纹岩全岩和矿物的Mg-Fe同位素组成,明确揭示不同变质脱水阶段控制Mg-Fe同位素分馏的主要因素,为深入理解俯冲带深部流体性质、地幔楔和岛弧岩浆岩Mg-Fe同位素组成变化的过程和机制提供关键依据。
英文摘要
The metamorphic dehydration of serpentinites during their subduction in oceanic subduction zones has great bearing on the contents and composition of volatiles in the Earth’s interior, the elemental recycling and arc magmatism in subduction zones. However, currently little is known about the mobility of Mg, Fe and related redox sensitive elements (mainly C and S) as well as the Mg-Fe isotope fractionation behavior during metamorphic dehydration of the serpentinites in different stages. Focusing on these questions, this project chooses a suite of excellent samples that include serpentinites metamorphosed at different P-T conditions in the Alpine and Betic Cordillera orogens, i.e., low-pressure serpentinite, antigorite serpentinite, chlorite peridotite and garnet peridotite. Combined with the petrological and geochemical studies, we aim to constrain the species and mobility behavior of Mg and Fe in subduction zone fluids. On this basis, we will systematically determine the Mg and Fe isotope compositions of whole-rock and minerals in the serpentinites, elucidate the main controlling factors for Mg and Fe isotope fractionations during different stages of serpentinite dehydration. These results will provide key constraints on fluid property in deep subduction zones as well as the process and mechanism for the Mg-Fe isotope variations in both mantle wedges and island arc magmas.
大洋蛇纹岩在板块俯冲过程中的变质脱水作用对地球内部挥发分含量和组成、元素再循环和岛弧岩浆作用都具有重要意义。然而,目前对俯冲带蛇纹岩在不同变质脱水阶段Mg-Fe等元素的活动性和Mg-Fe同位素分馏行为的认识极为有限。针对这些问题,本项目对阿尔卑斯造山带和Betic Cordillera造山带中出露的一套包括不同变质程度蛇纹岩的独特样品以及蛇纹岩脱水释放流体交代形成的交代岩和弧火山岩进行了系统研究。具体内容包括:全岩主微量元素和Mg-Fe-O-Cr-Mo同位素分析,全岩Fe价态分析,矿物主微量元素分析,全岩和矿物氧同位素分析,流体交代岩中电气石主微量元素和B同位素组成分析等。这些研究结果限定了橄榄岩蛇纹石化过程中的元素迁移和Mg同位素分馏行为,查明了大洋蛇纹岩在不同阶段变质脱水过程中Mg-Fe-Cr-Mo等元素的赋存方式、同位素分馏行为及其控制因素,揭示了弧前和弧下深度蛇纹岩脱水流体-岩石的相互作用特征,查明了蛇纹岩组分再循环的地球化学效应,揭示了蛇纹岩为主的混杂岩部分熔融是形成俯冲带弧岩浆的新机制这一认识。该系列成果极大地深化了对俯冲带蛇纹岩脱水过程中Mg-Fe等同位素分馏行为的认识,为深入理解俯冲带流体性质、地幔楔、弧岩浆岩Mg-Fe等同位素组成变的过程和机制以及蛇纹岩在壳幔作用中的贡献提供了关键依据。在国内外主流刊物发表学术论文16篇,其中第一或通讯作者SCI论文14篇(含共同通讯/共同第一作者论文2篇)。另有2篇相关论文在投稿中。研究成果多次在国内外学术会议上进行了交流。毕业2名博士生,目前有3名相关博士研究生在读,2名硕士研究生在读。2名博士生获得国家奖学金,1人获中国科学技术大学优秀博士学位论文,1人获安徽省优秀毕业生。本人将科研、教学与人才培养融为一体,2022年获得了安徽省教学成果奖特等奖和国家级教学成果奖二等奖,2024年获得中国科大平凡基金教育奖。
O-Mg-Zn-Mo同位素联合制约岛弧玄武岩地幔源区中蛇纹岩的贡献
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批准号:42273043
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项目类别:面上项目
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资助金额:57万元
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批准年份:2022
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负责人:陈伊翔
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依托单位:
地幔橄榄岩蛇纹石化过程中的元素活动性和Mg同位素行为
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批准号:41773021
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项目类别:面上项目
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资助金额:69.0万元
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批准年份:2017
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负责人:陈伊翔
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依托单位:
西阿尔卑斯造山带白片岩形成过程中的流体交代作用
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批准号:41473032
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项目类别:面上项目
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资助金额:95.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈伊翔
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依托单位:
国内基金
海外基金