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机器学习为地幔地球化学带来新认识 被引量:1
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第2期304-304,共1页
放射性同位素(如Sr、Pb、Nd等)研究表明洋岛玄武岩(OIB)的地幔源区存在化学不均一性,且这种不均一性具有古老成因。Stracke等(2022)利用机器学习统计方法对OIB同位素比值进行分析,识别出10至12个簇群,而非传统分类的HIMU、EM I、EM II... 放射性同位素(如Sr、Pb、Nd等)研究表明洋岛玄武岩(OIB)的地幔源区存在化学不均一性,且这种不均一性具有古老成因。Stracke等(2022)利用机器学习统计方法对OIB同位素比值进行分析,识别出10至12个簇群,而非传统分类的HIMU、EM I、EM II等经典地幔端元。这一发现挑战了长期沿用的地幔组分框架,但地幔同位素多样性起源的核心问题仍未解决——例如,为何HIMU、EM I、EM II等端元的同位素特征存在显著差异?其系统性微量元素差异如何反映源区过程与演化历史? 展开更多
关键词 放射性同位素 机器学习 地幔地球化学
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地幔柱上涌至软流圈呈韵律分布的低速通道:来自大西洋地区的地震证据
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第1期27-27,共1页
大尺度地幔对流和板块运动耦合的物理机制仍不清楚。其中的一个关键问题是深部地幔柱与1000 km地幔以上的中尺度对流之间是如何交互作用的?在上地幔,全波形反演揭示了水平方向拉长的低速通道系统。低速通道系统与太平洋盆地下方的绝对... 大尺度地幔对流和板块运动耦合的物理机制仍不清楚。其中的一个关键问题是深部地幔柱与1000 km地幔以上的中尺度对流之间是如何交互作用的?在上地幔,全波形反演揭示了水平方向拉长的低速通道系统。低速通道系统与太平洋盆地下方的绝对板块运动具有准周期性关联。此外,这些低速通道与较浅的残余海底深度异常有关。虽然这类低速通道可能存在于印度和大西洋盆地之下,但目前尚缺乏地震学的证据。 展开更多
关键词 全波形反演 地幔对流 中尺度对流 地幔柱 绝对板块运动 软流圈 深部地幔 上地幔
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新元古代和古生代的大气氧气和海洋生产力持续增加
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第1期197-197,共1页
新元古代氧化事件通常被认为与化石记录里海洋动物群的出现存在耦合。然而,相关的沉积学证据仍然存在争议。例如,新元古代动物兴起前后,沉积地球化学记录能否支持持续增氧这一认识?为了解决这个问题,斯坦福大学领导的沉积地球化学与古... 新元古代氧化事件通常被认为与化石记录里海洋动物群的出现存在耦合。然而,相关的沉积学证据仍然存在争议。例如,新元古代动物兴起前后,沉积地球化学记录能否支持持续增氧这一认识?为了解决这个问题,斯坦福大学领导的沉积地球化学与古环境项目(Sedimentary Geochemistry and Paleoenvironments Project)对新元古代和古生代的沉积地球化学数据进行了数据集成研究。到目前为止,该团队已经通过数据清洗,获得了12万个沉积样品的400万个结果。 展开更多
关键词 地球化学数据 海洋生产力 沉积地球化学 新元古代 数据清洗 数据集成 化石记录
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内太阳系第一代星子的中等挥发性元素富集机制
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第3期461-461,共1页
目前,人们对类地行星中等挥发性元素亏损问题的认识仍然存在不足。已有的解释包括中等挥发性元素亏损源于星云凝结不完全或行星分异过程中的损失。针对这一问题,美国加州理工大学的研究团队通过分析岩浆铁陨石(内太阳系的非碳质球粒陨... 目前,人们对类地行星中等挥发性元素亏损问题的认识仍然存在不足。已有的解释包括中等挥发性元素亏损源于星云凝结不完全或行星分异过程中的损失。针对这一问题,美国加州理工大学的研究团队通过分析岩浆铁陨石(内太阳系的非碳质球粒陨石、外太阳系的碳质球粒陨石)的化学成分,首次系统性重建了太阳系早期星子的中等挥发性元素储存,并揭示了其与地球、火星的同源关联。这些岩浆铁陨石的金属核在星子分异过程中经历快速冷却(<1百万年),有效地封存了原始中等挥发性元素丰度(如Ga、Cu、Cr),避免了后期碰撞或热扰动的改造。 展开更多
关键词 化学成分 中等挥发性元素 星子 内太阳系
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海洋的好氧氮循环始于大氧化事件结束前一亿年
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第5期991-991,共1页
发生于24亿年前的大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)标志着地球从贫氧向有氧状态的根本性改变,深刻影响了生命演化的过程。氮是生命所必需的营养元素,其生物地球化学循环过程受环境的氧化还原状态控制。因此,大氧化事件可能对海洋... 发生于24亿年前的大氧化事件(Great Oxidation Event,GOE)标志着地球从贫氧向有氧状态的根本性改变,深刻影响了生命演化的过程。氮是生命所必需的营养元素,其生物地球化学循环过程受环境的氧化还原状态控制。因此,大氧化事件可能对海洋的氮循环过程产生重要影响。尽管之前的研究表明,海洋氮循环向广泛需氧状态的转变与大约23亿年前大氧化事件的最后阶段同步发生,但随着对大氧化事件作为一个动态波动过程的不断认识,大氧化事件结束之前海洋氮循环的状况仍然存在不确定性。 展开更多
关键词 大氧化事件 好氧状态 海洋氮循环 营养元素
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后尖晶石相变边界的非线性特点:来自高温高压实验与机器学习的制约
6
作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第3期661-661,共1页
后尖晶石相变对应660km深度的地震不连续面,对地幔对流起着关键作用。该相变边界主要由相变的克拉珀龙斜率(γ)控制。因为无铁体系与地幔岩成分的后尖晶石相变克拉珀龙斜率高度一致,所以无铁体系(Mg_(2)SiO_(4)林伍德石→MgSiO_(3)布里... 后尖晶石相变对应660km深度的地震不连续面,对地幔对流起着关键作用。该相变边界主要由相变的克拉珀龙斜率(γ)控制。因为无铁体系与地幔岩成分的后尖晶石相变克拉珀龙斜率高度一致,所以无铁体系(Mg_(2)SiO_(4)林伍德石→MgSiO_(3)布里奇曼石+MgO方镁石)成为理解地幔岩体系的实验对象。前人的多项研究测得的γ值存在显著差异,范围介于-3 MPa/K到+1 MPa/K,且因数据离散性较大而采用线性边界假设。 展开更多
关键词 高温高压实验 地震不连续面 后尖晶石相变
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人工智能语言模型模拟5亿年的生命演化
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2025年第2期452-452,共1页
在地球漫长的地质时间尺度上,随机突变与自然选择塑造了蛋白质的多样性。这些蛋白质的序列、结构和功能记录了生命演化的历史,反映了生物学中隐匿于深处的内在规律。当下,随着基因测序技术的进步,科学家已经收集了数十亿条蛋白质序列和... 在地球漫长的地质时间尺度上,随机突变与自然选择塑造了蛋白质的多样性。这些蛋白质的序列、结构和功能记录了生命演化的历史,反映了生物学中隐匿于深处的内在规律。当下,随着基因测序技术的进步,科学家已经收集了数十亿条蛋白质序列和数百万个蛋白质结构数据,揭示了生命多样性的模式。这些数据表明,蛋白质的进化背后可能隐藏着一种“生物学语言”,而人工智能语言模型正成为解码这种语言的关键工具。 展开更多
关键词 人工智能语言模型 自然选择 生命演化
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利用橄榄石中的钒研究洋中脊玄武岩的氧逸度
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期896-896,共1页
氧逸度是控制变价元素地球化学行为和岩浆去气过程中挥发分行为的关键参数。因此,了解洋中脊玄武岩(MORB)的氧逸度有助于约束大气和地慢化学演化过程。迄今为止,诸多手段可用于研究玄武岩氧逸度,如针对Fe在玄武岩熔体中价态变化的分析、... 氧逸度是控制变价元素地球化学行为和岩浆去气过程中挥发分行为的关键参数。因此,了解洋中脊玄武岩(MORB)的氧逸度有助于约束大气和地慢化学演化过程。迄今为止,诸多手段可用于研究玄武岩氧逸度,如针对Fe在玄武岩熔体中价态变化的分析、V在橄榄石-玄武岩之间的分配系数、全岩V/Sc变化和锆石Ce异常等。其中,Fe的X射线吸收近边结构(Fe-XANES)因其高精度和空间分辨率而得到重视。全球MORB的Fe-XANES分析结果显示其氧逸度分布范围是FMQ-0.18士0.16。然而,一旦玄武岩经历较强的风化蚀变、变质作用,Fe-XANES便未必能够给出可靠的分析结果。 展开更多
关键词 洋中脊玄武岩 氧逸度 化学演化 X射线吸收近边结构 变质作用 橄榄石 空间分辨率 XANES
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俯冲带地幔中的硫化物-硫酸盐交代作用与镍的释放
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期325-325,共1页
在俯冲带内,地幔橄榄岩与来自俯冲板片的流体或熔体之间的交代作用影响了弧下地幔的化学组成。其中,橄榄石在富硅熔体的作用下经历了交代过程,从而形成辉石岩。富含镍元素的橄榄石与硅酸盐以及富含硫的交代介质发生的化学反应,有可能导... 在俯冲带内,地幔橄榄岩与来自俯冲板片的流体或熔体之间的交代作用影响了弧下地幔的化学组成。其中,橄榄石在富硅熔体的作用下经历了交代过程,从而形成辉石岩。富含镍元素的橄榄石与硅酸盐以及富含硫的交代介质发生的化学反应,有可能导致镍从橄榄石中被释放,进而生成含有斜方辉石和镍硫化物的岩石。但是,在这个过程中,镍的具体行为仍存在争议。 展开更多
关键词 交代作用 俯冲带 斜方辉石 橄榄石 辉石岩 俯冲板片 下地幔 镍元素
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基于深度学习前馈神经网络的单斜辉石温压计分析火山的岩浆通道系统
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期13-13,共1页
对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否... 对火山的岩浆通道系统的深入了解,对理解岩浆如何储存和迁移,以及评估与火山活动伴生的地质灾害等问题,都是至关重要的。单斜辉石(Cpx)温压计是最重要的研究手段之一。在此之前,使用Cpx温压计的前提是准确评估天然样品中所选的Cpx是否与共存熔体平衡。然而,无论是使用Cpx-熔体Fe-Mg交换系数,或是判断Cpx组分是否与模拟计算结果一致,均不足以准确判断Cpx的平衡状态。此外,由于无法准确获得Cpx中Fe^(3+)/ΣFe而将所有Fe视为Fe^(2+)的处理将导致高估Cpx中的硬玉端元(jadeite,NaAlSi_(2)O_(6)),并忽略霓石端元(aegirine,NaFe^(3+)Si_(2)O_(6)),进而高估了温压计算结果。另外,电子探针在评估矿物和熔融物中的水含量方面存在不足,这进一步影响了温压计的准确性。 展开更多
关键词 单斜辉石 温压计 火山活动 地质灾害 前馈神经网络 电子探针 深度学习 端元
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交代作用是火星上甲烷的来源之一
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期592-592,共1页
解释火星早期气候更温暖的关键之一是火星大气中存在的还原性温室气体(如甲烷和氢气)。甲烷在地球与火星大气中的形成机制,及其对其它类地行星或系外行星气候的潜在长期影响尚未明确,需要深入研究。为了研究火星壳-幔边界岩浆流体的碳... 解释火星早期气候更温暖的关键之一是火星大气中存在的还原性温室气体(如甲烷和氢气)。甲烷在地球与火星大气中的形成机制,及其对其它类地行星或系外行星气候的潜在长期影响尚未明确,需要深入研究。为了研究火星壳-幔边界岩浆流体的碳化学种型的生成规律,美国圣安德鲁斯大学地球与环境学院和约翰斯霍普金大学地球与行星科学系的研究人员合作,使用了一种热力学模型—深地球水模型(Deep Earth Water model)来预测流体-岩石交代变质过程中的碳元素分配。这项研究实验条件的温度范围是300~800℃,压强为0.5 GPa,并同时结合了不同的氧逸度情况进行了模拟。 展开更多
关键词 行星科学 交代作用 火星大气 生成规律 碳元素 热力学模型 约翰斯 圣安德鲁斯大学
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碳酸盐初始熔融驱动地幔中金属和硫的迁移
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1048-1048,共1页
亲硫、亲铁元素的富集和迁移取决于硫元素的地球化学行为。其中,前人工作已经对硫的溶解度、饱和度、化学种型,以及亲硫、亲铁元素在原始熔体中的分配行为开展了研究。到目前为止,大多数研究都集中在玄武质成分上,它们代表了地幔源区相... 亲硫、亲铁元素的富集和迁移取决于硫元素的地球化学行为。其中,前人工作已经对硫的溶解度、饱和度、化学种型,以及亲硫、亲铁元素在原始熔体中的分配行为开展了研究。到目前为止,大多数研究都集中在玄武质成分上,它们代表了地幔源区相对较高的部分熔融程度(12%~15%),而硫和金属在初始熔体存在下的行为(<5%,部分熔融)仍然知之甚少。然而,这些初始熔体可能会在高达300°C的温度范围内持续存在,然后才会发生硅酸盐的大规模熔融。 展开更多
关键词 亲铁元素 地球化学行为 分配行为 硫元素 温度范围 部分熔融 玄武质 迁移
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Geochemistry π:无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期874-874,共1页
尽管机器学习可以为矿物岩石地球化学研究带来新认知,但编写机器学习程序对于多数学者来说仍然费时费力。浙江大学地球科学学院的研究者与开源项目的成员合作,构建了一款无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具,并将该工具命名为Ge... 尽管机器学习可以为矿物岩石地球化学研究带来新认知,但编写机器学习程序对于多数学者来说仍然费时费力。浙江大学地球科学学院的研究者与开源项目的成员合作,构建了一款无需编程基础即可开展机器学习研究的智能工具,并将该工具命名为Geochemistryπ。 展开更多
关键词 机器学习 智能工具 编程基础 开源项目 地球科学 新认知 浙江大学
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橄榄岩中超低氧逸度记录古老的深部地球热熔融
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作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1141-1141,共1页
橄榄岩记录的对流地幔的氧逸度可以发生四个数量级的变化。尽管已经有许多研究关注构造环境和地幔氧逸度之间的关系,但对于现今洋脊橄榄岩氧逸度变化的原因还缺乏了解。为了解决这个问题,Suzanne Birner及其合作者们选择了来自超慢速扩... 橄榄岩记录的对流地幔的氧逸度可以发生四个数量级的变化。尽管已经有许多研究关注构造环境和地幔氧逸度之间的关系,但对于现今洋脊橄榄岩氧逸度变化的原因还缺乏了解。为了解决这个问题,Suzanne Birner及其合作者们选择了来自超慢速扩张的Gakkel洋脊和快速扩张的东太平洋附近Hess Deep洋脊的橄榄岩进行了对比研究,主要聚焦于未受熔体影响的样品。这些样品包括一部分二辉橄榄岩和一部分单斜辉石含量小于1%的方辉橄榄岩。通过分析橄榄石、辉石和尖晶石的成分以及Fe^(3+)的分析结果,研究团队计算了橄榄岩所对应的地幔氧逸度。 展开更多
关键词 橄榄岩 氧逸度 东太平洋 单斜辉石 构造环境 橄榄石 研究团队 热熔融
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火山弧中幔源玄武质安山岩的产生机制
15
作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1228-1228,共1页
对于火山弧中的原始岩石来说,它们在区域和全球范围内都具有成分的多样性。人们普遍认为,火山弧岩浆的产生受到水化作用和橄榄岩地幔楔减压熔融的影响,从而产生高镁的原始岩浆。然而,全球不同地方的火山弧存在着幔源原始岩浆的多样性,... 对于火山弧中的原始岩石来说,它们在区域和全球范围内都具有成分的多样性。人们普遍认为,火山弧岩浆的产生受到水化作用和橄榄岩地幔楔减压熔融的影响,从而产生高镁的原始岩浆。然而,全球不同地方的火山弧存在着幔源原始岩浆的多样性,其成分范围从高镁安山岩到苦橄岩都有所覆盖。因此,目前还不清楚通过地幔熔融过程的调整可以带来多大程度上的岩浆成分多样性。 展开更多
关键词 火山弧 水化作用 橄榄岩 安山岩 玄武质 地幔熔融 苦橄岩 成分范围
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序列地震图:核幔边界区域的散射全景图 被引量:3
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作者 夏群科(编译) Kim D +3 位作者 Lekic V Ménard B Baron D Taghizadeh-Pop M 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期725-725,共1页
了解核幔边界区域的各向异性对于了解俯冲板块的命运、热点火山成因和原始地球化学储集层的性质均具有重要意义。传统上,地球物理学家通过对地震图的人工解读,从高信噪比的信号中获取核幔边界区域的结构信息。但是,传统的方法在采样欠... 了解核幔边界区域的各向异性对于了解俯冲板块的命运、热点火山成因和原始地球化学储集层的性质均具有重要意义。传统上,地球物理学家通过对地震图的人工解读,从高信噪比的信号中获取核幔边界区域的结构信息。但是,传统的方法在采样欠佳区域中的实用性受到限制,并且没有利用跨越不同路径的波形数据集的全部统计能力。 展开更多
关键词 全景图 地球物理学家 波形数据 地震图 核幔边界 俯冲板块 不同路径 实用性
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下地幔条件下富水斯石英稳定性的证据 被引量:1
17
作者 夏群科(编译) Lin Y +3 位作者 Hu Q Meng Y Walter M Mao H K 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期23-23,共1页
地球内部水的分配和运输取决于含水相的稳定性。地幔转换带被普遍认为是重要的储水库,因为它的主要组成矿物瓦德利石和林伍德石都可以含有百分之一数量级质量的H2O。水可以被运输到地幔转换带以下深度的程度取决于俯冲板片中含水相的载... 地球内部水的分配和运输取决于含水相的稳定性。地幔转换带被普遍认为是重要的储水库,因为它的主要组成矿物瓦德利石和林伍德石都可以含有百分之一数量级质量的H2O。水可以被运输到地幔转换带以下深度的程度取决于俯冲板片中含水相的载水能力。斯石英是俯冲洋壳中的重要矿物,但其在下地幔条件的含水能力仍然存在争议。 展开更多
关键词 斯石英 地球内部 地幔转换带 俯冲洋壳 下地幔 俯冲板片 林伍德石 稳定性
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原始富氢大气塑造了地球 被引量:1
18
作者 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期493-493,共1页
地球的水、氧化还原状态和金属核密度是地球的基本化学特征。系外行星的研究为阐明这些化学性质提供了有用的背景。行星的形成和演化模型表明,系外的类地行星通常是由富氢大气所覆盖,而大气中的氢气也随时间流失。这些发现表明,地球的... 地球的水、氧化还原状态和金属核密度是地球的基本化学特征。系外行星的研究为阐明这些化学性质提供了有用的背景。行星的形成和演化模型表明,系外的类地行星通常是由富氢大气所覆盖,而大气中的氢气也随时间流失。这些发现表明,地球的原始大气也可能是富含氢气的。为了探索早期地球大气的富氢模式,美国加州大学洛杉矶分校和卡耐基研究所的研究团队开展了热力学模拟,研究了大气、硅酸盐地球和金属地核的平衡。 展开更多
关键词 美国加州大学洛杉矶分校 系外行星 地球大气 氧化还原状态 富氢 卡耐基 热力学模拟 核密度
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火成碳酸岩的成因——来自钙同位素的证据 被引量:1
19
作者 Amsellem E Moynier F +2 位作者 Bertrand H Bouyon A 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期I0001-I0001,共1页
碳酸岩是非常特别的火成岩,含有50%以上的碳酸盐矿物。现有研究显示碳酸岩来源于上地幔,由低程度的部分熔融或含碳硅酸盐岩浆分异形成。但是,碳的来源问题一直存在争议:一种观点认为碳酸岩物质来源于长期在地幔中储存的原始碳;另一种观... 碳酸岩是非常特别的火成岩,含有50%以上的碳酸盐矿物。现有研究显示碳酸岩来源于上地幔,由低程度的部分熔融或含碳硅酸盐岩浆分异形成。但是,碳的来源问题一直存在争议:一种观点认为碳酸岩物质来源于长期在地幔中储存的原始碳;另一种观点认为俯冲板片中再循环的碳是火成碳酸岩的物质来源。 展开更多
关键词 碳酸岩 碳酸盐矿物 物质来源 岩浆分异 部分熔融 上地幔 钙同位素 俯冲板片
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地幔冷却导致大气成分逐渐还原
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作者 Kadoya S Catling D C +3 位作者 Nicklas R W Puchtel I S Anbar A D 夏群科(编译) 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期670-670,共1页
直到24亿年前左右的大氧化事件发生之前,大气中的氧气含量可以忽略不计。但是,已有的地质证据表明在大氧化事件数亿年之前光合作用已经开始。因此,对于触发大氧化事件的原因目前还存在争论。一种观点认为,火山气体随着时间的演化变得逐... 直到24亿年前左右的大氧化事件发生之前,大气中的氧气含量可以忽略不计。但是,已有的地质证据表明在大氧化事件数亿年之前光合作用已经开始。因此,对于触发大氧化事件的原因目前还存在争论。一种观点认为,火山气体随着时间的演化变得逐渐氧化是大氧化事件的触发因素。而地幔的长期冷却不仅可以影响热力学平衡,也可以改变火山喷发的还原性和氧化性气体的比例。 展开更多
关键词 热力学平衡 大气成分 氧气含量 火山喷发 触发因素 氧化性气体 还原性 光合作用
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