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(jié)構(gòu)對(duì)于了解地球的演化具有重要意義。地震學(xué)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(chēng)為巖石圈內(nèi)部不連續(xù)面（MLD），但其巖石學(xué)和地球化學(xué)性質(zhì)仍然未知。近日，中外科研人員通過(guò)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(nèi)部不連續(xù)面的成因。相關(guān)研究發(fā)表于Geology。

　　來(lái)自中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士研究生劉哲，在徐義剛院士和法國(guó)蒙彼利埃大學(xué)Dmitri A. Ionov教授的指導(dǎo)下，與意大利帕多瓦大學(xué)教授Paolo Nimis、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所賀鵬麗博士、俄羅斯科學(xué)院V.S. Sobolev地質(zhì)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(gè)地幔包體，并從中挑選出92個(gè)石榴石相樣品。通過(guò)電子探針獲得了高精度礦物主量元素組成。在此基礎(chǔ)上，利用礦物溫壓計(jì)對(duì)估算了地幔包體的平衡溫壓，并結(jié)合文獻(xiàn)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(jié)構(gòu)及地球化學(xué)剖面，取得如下新認(rèn)識(shí)：

　　一是，研究區(qū)巖石圈地幔熱剖面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，80~130 km處的巖石圈地幔對(duì)應(yīng)于40~35 mW/m²的模式地溫梯度、140~190 km的巖石圈對(duì)應(yīng)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(jié)堆積加熱方輝橄欖巖等圍巖，并將其轉(zhuǎn)化為二輝橄欖巖或易剝橄欖巖的結(jié)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(chǎn)物。

　　據(jù)介紹，該項(xiàng)研究建立了迄今為止最為詳細(xì)的克拉通型巖石圈地幔的溫壓和巖石學(xué)結(jié)構(gòu)，為地震學(xué)觀(guān)察提供了詳實(shí)的巖石學(xué)約束。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1130/G49947.1