华北大陆地壳─上地幔岩石学结构与演化

本文基于出露的前寒武纪变质岩系、中、新生代岩浆活动以及新生代玄武岩中上地幔包体的岩石学与地质压力计研究，结合地球物理测涤资料与高温高压下岩石中地震波传播速度的实验成果，提出了华北大陆三个地区（河北平原、太行－五台、鄂尔多斯）的地壳－上地幔岩石学结构，讨论了界面性质及其演化。在强调ｖ＿ｐ、ｖｂ、σ结构与岩石学结构共同约束的基础上，有效地识别了不同地区硅铝质陆壳在物质组成上的差异和上地幔低速层或矿物相转变等特征。本文提出壳－幔岩石学结构及其演化，密切地与陆壳主要形成时期的太古－早元古构造岩浆事件相关，又与显生宙构造岩浆事件对它的改造程度有关，壳－幔岩石学结构是我们追索大陆的构造性质及其演化的一个重要记录和科学依据。     

华北大陆地壳—上地幔岩石学结构与演化

本文基于出露的前寒武纪变质岩系、中、新生代岩浆活动以及新生代玄武岩中上地幔包体的岩石学与地质压力计研究，结合地球物理测深资料与高温高压下岩石中地震波传播速度的实验成果，提出了华北大陆三个地区(河北平原、太行一五台、鄂尔多斯)的地壳一上地幔岩石学结构，讨论了界面性质及其演化。在强调Vp、 Vs、a结构与岩石学结构共同约束的基础上，有效地识别了不同地区硅铝质陆壳在物质组成上的差异和上地幔低速层或矿物相转变等特征。本文提出壳-幔岩石学结构及其演化，密切地与陆壳主要形成时期的太古一早元古构造岩浆事件相关，又与显生宙构造岩浆事件对它的改造程度有关，壳-幔岩石学结构是我们追索大陆的构造性质及其演化的一个重要记录和科学依据。     

麻粒岩的形成及其对大陆地壳演化的贡献

麻粒岩是地球中最重要的岩石类型之一，它的形成主要受地热条件的控制。麻粒岩的形成可以与大陆碰撞、大陆拉张以及大陆弧模式相联系。麻粒岩在某种程度上，还是下地壳的同义词。通过麻粒岩地体地及火山岩中麻粒岩捕虏体的研究，使人们对地球深部的物质组成和结构有了直接的了解。麻粒岩在陆壳的形成和演化中具有举足轻重的地位。陆核说、陆壳垂直增生或横向增生说，都以麻粒岩作为重要的岩石学依据。     

大陆俯冲化学地球动力学

碰撞造山带陆壳岩石中柯石英和金刚石的发现证明在碰撞造山过程中,一侧陆壳可俯冲到地幔深度。在这一俯冲过程中,随着温度、压力的升高,俯冲陆壳岩石必然会发生一系列地球化学变化,并会与周围的地幔物质发生不同形式和程度的相互作用。认识这些地球化学变化及相互作用,并以此制约大陆壳俯冲的动力学过程是陆壳俯冲化学地球动力学的主要研究内容和目标。文中以大别山陆壳俯冲为例,总结了陆壳俯冲化学地球动力学研究的主要进展。已有的研究表明在大别山造山带,扬子陆块是在二叠纪末—三叠纪初开始向华北陆块下俯冲,并在２３０～２１８Ｍａ达到峰期超高压变质作用。该俯冲板块可能在２００～１９０Ｍａ断离,从而使陆壳俯冲终止。伴有超高压变质作用的陆壳深俯冲作用可能仅在两个较大陆块碰撞时才发生。超高压岩石的折返至少经历了两次快速抬升。最初一次是在陆壳俯冲时期（２２８～２１０Ｍａ）,超高压岩石由逆冲构造推至中地壳并构造就位于角闪岩相围岩中;第二次是在俯冲板块断离之后（２００～１９０Ｍａ）由浮力推动超高压岩石与其围岩一起快速抬升。在俯冲过程中,俯冲陆壳可以析出流体交代改造上覆楔形地幔。该富集地幔在俯冲陆壳断离之后可发生部分熔融,产生具有Ｎｂ,Ｚｒ,Ｔｉ亏损及?     

东北地区新生代火山作用-深部作用与大陆裂谷型盆地

新生代火山岩含有丰富的上地幔岩包休和高压巨晶，火山岩系列、岩石类型、痕量元素等特征以及空间分布特征和与俯冲作用有关的中生代火山岩截然不同，其岩石学特征及热力学研究等表明它们形成于大陆裂谷构造环境。根据出露地表的古老的变质岩系和新生代玄武岩中的上地幔岩包体的岩石学特征以及热力学计算，建立了陆壳一上地幔结构岩石学剖面，新生代岩石圈拉伸，软流圈上隆，为一减薄的陆壳结构，形成了下辽河等一些大陆裂谷型盆地。     

辽宁阜新大巴—建设地区太古宙花岗质岩石地质特征及成因

大巴－建设地区太古宙花岗质岩石由英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩组成，属ＴＴＧ岩系。地质、岩石学及地质化学特征表明，它们是古深成侵入体，变质程度属绿片岩相。同位素年龄为２４４３Ｍａ。岩浆来源于陆壳的部分熔融。     

东北地区新生代火山作用,深部作用与大陆裂谷型…

新生代火山岩含有丰富的上地幔岩包体和高压巨晶，火山岩列，岩石类型，痕量元素等特征以及空间分布特征和俯冲作用有关的中生代火山岩截然不同。其岩石学特征及热力学研究等表明它们形成于大陆裂谷构造环境，根据出露地表的古老的变质岩系和新生代玄岩岩中的上地幔岩包体的岩石学特征以及热力学计算，建立了陆壳－上地幔结构岩石学剖面，新生代岩圈拉伸，软流圈上降，为一减薄的陆壳结构，形成了下辽河等一些大陆裂谷型盆地。     

陆—陆点碰撞与超高压变质作用

迄今为止，非撞击型超高压变质作用均发生在陆陆碰－撞造山带，这在东半球许多地点已被证实，超高压变质岩石以含柯石英和金刚石包体的榴辉岩和榴辉岩相变质岩石为代表，形成的温压环境为650－800℃，2.6-3.5GPa，研究证明大多数超高压岩石原是陆壳火山－沉积岩系，因此推断大陆深俯冲作用曾经发生，而超高压岩石现今又出露地表或浅表，意味着它们又从深部折返至地表，陆壳岩石深储冲和折返机制已成为大陆动力学研究的热点，但认识莫衷一是，争论的焦点是陆壳俯冲的深度到底多大可以形成超高压岩石？是什么机制使其发生深俯冲而又折返到浅表？本文通过世界上出露规模最大的超高压变质带－大别山碰撞过程的动力学分析，探讨非规则边界的碰撞引起的构造附加压力对超高压石形成的影响作用。模拟计算表明，大陆板块的早期碰撞，会引起碰撞附近的局部应力集中现象（平均压力较周围增大了5－9倍），构造压力在超高压中所占的比例约为20％－35％，由此推测，大别山高压－超高压岩石形成深度可能为65－80km。为此本文提出超高压岩石新成因模式－大陆点碰撞模式。这种模式符合力学基本原理，也符合地质记录和地质过程，可以解释为什么超高压岩石并非沿碰撞造山带全线存在，而是出现某些特定部位。本文提出喜马拉雅山撞带的东西犄角是典型的点碰撞区域，陆壳岩石的超高压变质作用均发生在这两个特定的部位。     

“寄主矿物天然压机机制”与超高压矿物的形成

２０世纪８０年代，发现以含柯石英的榴辉岩为代表的超高压岩石，引发了地球科学家对大陆造山带动力学演化过程新一轮的研究热潮，同时也给相关的科学研究带来了诸多难解之谜。一个最具挑战性的问题是：岩矿学的实验结果表明，超高压变质岩形成的温压环境为６５０－８００℃，２．６—３．５ＧＰａ。根据上覆岩层静岩压力推算，它需要在大于１００ｋｍ的深处才能形成。而大多数超高压岩石原岩是陆壳火山—沉积岩系。这就意味着，低密度的陆壳物质必须进入高密度地幔内发生变质形成超高压岩石，又在小于１０Ｍａ的时间段内迅速上浮返回。寻找陆壳岩石折返机制成为大陆动力学面临的难题。近年来，超高压变质岩在不同地区、不同时代的造山带中不断被发现，证明这种变质作用在自然界中可能是普遍存在的，寻找新变质作用机理，成为解答陆壳超高压岩石生成疑谜的另一途径。     

太古宙花岗岩研究进展

太古南花岗质岩石作为太古宙变质岩系的组成部分，占整个克拉通某底出露面积的70～80％以上，构成地球早期地壳的重要组成部分。利这套岩石的研究大体经历了岩石学研究阶段和地球动力学研究阶段。80年代以前，主要从岩石学、地球化学入手研究遭受多期变质变形作用的太古窗花岗质片麻岩的原岩性质、物质来源、成岩过程。随着以岩石圈动力学或大陆动力学为基础的全球构造观的建立和发展，太古宙花岗质岩石的研究正摆脱纯岩石学研究，步入探索早期地壳构成与演化的地球动力学研究阶段。早前寒武纪原始大陆地壳的形成与演化以及深部地质作用过程…     

Magnetic Structure of Continental Crust:Implications for Crustal Structure and Evolution

INTRODUCTIONSince 1970 s,systematical surveys of global geom agneticfield have been carried out via MAGSAT.They are used tointerpret magnetic anom alies together with high- precisionaerom agnetic anomalies near the surface,modern mathem ati-cal- physical methods and com puter technology.On one hand,regional magnetic anomalies of different wavelengths,com -bined with creative geological idea,are applied to the directinterpretation of the regional crustal structure(Ravat et al.,1995 ;Ark…     

Rates of generation and growth of the continental crust

Models for when and how the continental crust was formed are constrained by estimates in the rates o crustal growth. The record of events preserved in the continental crust is heterogeneous in time with distinctive peaks and troughs of ages for igneous crystallisation, metamorphism, continental margin and mineralisation. For the most part these are global signatures, and the peaks of ages tend to b associated with periods of increased reworking of pre-existing crust, reflected in the Hf isotope ratios o zircons and their elevated oxygen isotope ratios. Increased crustal reworking is attributed to periods o crustal thickening associated with compressional tectonics and the development of supercontinents Magma types similar to those from recent within-plate and subduction related settings appear to hav been generated in different areas at broadly similar times before ~3.0 Ga. It can be difficult to put th results of such detailed case studies into a more global context, but one approach is to consider when plate tectonics became the dominant mechanism involved in the generation of juvenile continental crust The development of crustal growth models for the continental crust are discussed, and a number o models based on different data sets indicate that 65%-70% of the present volume of the continental crus was generated by 3 Ga. Such estimates may represent minimum values, but since ~3 Ga there has been reduction in the rates of growth of the continental crust. This reduction is linked to an increase in th rates at which continental crust is recycled back into the mantle, and not to a reduction in the rates a which continental crust was generated. Plate tectonics results in both the generation of new crust and it destruction along destructive plate margins. Thus, the reduction in the rate of continental crustal growth at ~3 Ga is taken to reflect the period in which plate tectonics became the dominant mechanism b which new continental crust was generated.     

大陆构造与动力学研究的若干重要方向

为了建立新的地球观，当代地学界把主要科学目标瞄准大陆动力学。大陆构造是大陆动力学的核心领域，涉及到盆地和造山带的形成与演化、大陆岩石圈三维层块结构、大陆下地壳的热状态和流变状态、大陆地震成因和大陆地壳运动的动力来源等一系列重大课题。随着多学科的联合攻关和新技术、新方法的应用，在上述研究领域取得的新突破将导致大陆动力学新理论的诞生，并推动固体地球科学迅速发展，以至带来新的地学革命。     

中国东部地壳元素丰度与岩石平均化学组成研究

迄今我们习用的地壳化学元素丰度和岩石平均化学组成的文献值大多是收集的汇编数据,不少微量元素特别是贵金属等难测元素的丰度所依据的样品的代表性和测试质量难以考证,其值存在着颇大的不确定度。本研究立足于实测资料,在中国东部系统采集了各类火成岩和变质杂岩体及各时代的标准地层剖面岩石样品28253个,组合成2718个分析样。采用中子活化等15种可靠分析方法测试,以国家一级标准物质作质量监控。求得的华北地台地壳、中国东部上地壳和出露地壳及各类岩石的78种化学元素丰度,显著改善了地壳和岩石的化学元素丰度,填补了多种岩石微量元素丰度的空白。     

大陆中部地壳应变局部化与应变弱化

大陆岩石圈流变学研究是构造地质学学科发展的必然,也是发展板块构造理论、探索大陆板块内部变形与动力学演化的核心问题。大陆中部地壳是大陆岩石圈中一个具有特殊性的圈层,其主要成分以花岗质岩石为代表,位于岩石脆-韧性转变域。在中部地壳层次上,岩石既具有脆性变形特点,又具有韧性变形属性,而且常常表现出多种流变强度。研究成果显示,中部地壳岩石流变具有许多特殊性:1)应变局部化是中部地壳流动最为典型表现形式;2)存在大陆地壳多震层:多震与强震,显示出中部地壳既弱又强的流变学属性;3)液/岩反应强烈,流体相直接影响着岩石的流变性;4)在许多地区存在有地球物理异常体(低速高导体)。大陆中部地壳应变局部化是板块相互作用过程中地壳层次上应变积累与集中的重要表现。在宏观尺度、中小型尺度和微观尺度上都有着重要的构造特点。地壳岩石的应变弱化,是诱发应变局部化的主要机制。多种形式的水致弱化(包括液压致裂、反应弱化、水解弱化等)与结构弱化(包括细粒化、晶格取向、成分分带性等)对于应变局部化具有重要的贡献。大陆地壳岩石流变学、中部地壳弱化与应变局部化研究,是未来岩石圈流变学研究的重要方向。     

Continental recycling and true continental growth

Continental crust is very important for evolution of life because most bioessential elements are supplied from continent to ocean. In addition, the distribution of continent affects climate because continents have much higher albedo than ocean, equivalent to cloud. Conventional views suggest that continental crust is gradually growing through the geologic time and that most continental crust was formed in the Phanerozoic and late Proterozoic. However, the thermal evolution of the Earth implies that much amounts of continental crust should be formed in the early Earth. This is “Continental crust paradox”.Continental crust comprises granitoid, accretionary complex, and sedimentary and metamorphic rocks. The latter three components originate from erosion of continental crust because the accretionary and metamorphic complexes mainly consist of clastic materials. Granitoid has two components: a juvenile component through slab-melting and a recycling component by remelting of continental materials. Namely, only the juvenile component contributes to net continental growth. The remains originate from recycling of continental crust. Continental recycling has three components: intracrustal recycling, crustal reworking, and crust–mantle recycling, respectively. The estimate of continental growth is highly varied. Thermal history implied the rapid growth in the early Earth, whereas the present distribution of continental crust suggests the slow growth. The former regards continental recycling as important whereas the latter regarded as insignificant, suggesting that the variation of estimate for the continental growth is due to involvement of continental recycling.We estimated erosion rate of continental crust and calculated secular changes of continental formation and destruction to fit four conditions: present distribution of continental crust (no continental recycling), geochronology of zircons (intracontinental recycling), Hf isotope ratios of zircons (crustal reworking) and secular change of mantle temperature. The calculation suggests some important insights. (1) The distribution of continental crust around at 2.7 Ga is equivalent to the modern amounts. (2) Especially, the distribution of continental crust from 2.7 to 1.6 Ga was much larger than at present, and the sizes of the total continental crust around 2.4, 1.7, and 0.8 Ga became maximum. The distribution of continental crust has been decreasing since then. More amounts of continental crust were formed at higher mantle temperatures at 2.7, 1.9, and 0.9 Ga, and more amounts were destructed after then. As a result, the mantle overturns led to both the abrupt continental formation and destruction, and extinguished older continental crust. The timing of large distribution of continental crust apparently corresponds to the timing of icehouse periods in Precambrian.     

Five-Stage Model of the Palaeozoic Crustal Evolution in Xinjiang

The great majority of the Palaeozoic orogenjc belts of Central Asia are of the intercontinental type, whose evolution always follows a five-stage model, i.e. the basal continental crust-extensional transitional crust-oceanic crust-convergent transitional crust-new continental crust model. The stage for the extensional transitional crust is a pretty long, independent and inevitable phase. The dismembering mechanism of the basal continental crust becoming an extensional continental crust is delineated by the simple shear model put forward by Wernike (1981). The continental margins on the sides of a gently dipping detachment zone and moving along it are asymmetric: one side is of the nonmagmatic type and the other of the magmatic type with a typical bimodal volcanic formation. In the latter case, however, they were often confused with island arcs. This paper discusses the five-stage process of the crustal evolution of some typical orogenic belts in Xinjiang.     

中国大陆及邻区岩石圈地壳三维结构与动力学型式

通过中国大陆及邻区地震测深剖面的系统构造解析,建立起中国大陆岩石圈地壳厚度与速度结构模型。本文根据地壳厚度与速度结构模型、地壳变形结构样式、地壳地质结构与构造演化、地壳运动学与动力学等四方面标志,将中国大陆岩石圈地壳划分为3类6种地壳结构-动力学型式:克拉通型褶推式结构-挤压动力学型式、克拉通型地垒结构-拉伸动力学型式、增厚型高原扇形结构-碰撞楔入动力学型式、增厚型造山带楔状结构-俯冲楔入动力学型式、减薄型盆岭结构-块体伸展动力学型式和减薄型铲状结构-整体伸展动力学型式。笔者探讨了克拉通型地壳、增厚型地壳和减薄型地壳的基本特征、相互关系及其地质意义。     

拉萨地体东南部整体地壳成分及其成因分析

造山带地壳结构和成分的基本特征对于认识大陆地壳成分演化和区域成矿背景具有重要意义.综合青藏高原拉萨地体东南部地球物理、高温高压岩石物性和岩浆岩地球化学资料,分析该地区地壳整体成分特征,并探讨其可能成因.该地区平均地壳波速显著低于全球大陆和造山带地壳的平均值,表明地壳整体具有中酸性成分,下地壳特征也可由中性岩石(残余体性质的中性含石榴石麻粒岩)解释.拉萨地体东南部整体地壳成分特征应与多阶段长英质化有关,包括碰撞前大陆弧演化阶段(以堆晶或残余体下地壳拆沉为主)和碰撞后高原垮塌阶段(以加厚下地壳拆沉为主,伴随印度古老长英质陆壳物质的俯冲回返/构造底侵).拉萨地体是研究大陆地壳成分演化的绝佳区域,亟待进一步开展多学科综合研究.     

利用航磁、重力资料研究川滇地区大陆变形特征

利用航磁、重力资料对川滇地区大陆变形特征进行了研究。航磁异常揭示了研究区内的基底性质及其横向差异,研究区内的强烈地震主要集中在航磁异常突变带上,基底性质横向差异有利于应力的相对集中,成为地震孕育和发生的有利部位。康定—绵阳一带刚性基底的阻挡造成了青藏高原下地壳物质向东的塑性流动被迫转向南东—南南东方向,进而造成了川滇菱形块体内广泛的地壳增厚,布格重力异常等值线呈向南东伸出的舌状是其地壳增厚作用的直观反映。川滇地区的大陆变形特征既存在广泛的地壳增厚现象,同时在下地壳塑性流动的驱动下,中、上地壳破碎成大小不一的块体,变形特征表现出整体刚性,因而不能简单地套用“地壳增厚”或“大陆逃逸”模式。