欧洲大陆岩石圈动力学研究现状与进展

通过对ＥＵＲＯＰＲＯＢＥ计划中５个关键项目的主要研究目标和主要成果的介绍,简述了欧洲大陆岩石圈动力学研究现状及进展。通过研究,人们已以轾芬诺斯堪的亚地盾古元古代、太古代岩石圈演化特征有明显不同;横跨欧洲的缝合带既是前寒武纪地壳显一宙重新活动的结果,也是加里东和华力西地体增生作用的结果,乌拉尔造山带是古生代微大陆碎块进一步裂解、崩解、增生到东欧在陆边缘的结果;侏罗纪到现代的非洲－－阿拉伯板块及其间的     

板块聚合活动带及其研究

板块构造观的中心思想是；全球构造和地壳演化由岩石圈板块相互作用而引起，不存在构造作用的全球共同时空性。大陆造山带是古板块构造研究的重要区域，研究时应首先区别出稳定和活动两类不同的地壳构造类型，分别针对其特点进行侧重不同的研究。板块聚合活动带的重点问题是：（１）识别和研究夹杂其中的构造块体；（２）区分和恢复次级聚合活动带；（３）复原次级聚合活动带中不同性质地质体的原始状态。板块聚合活动带研究是从其组成的物质基础（沉积、岩浆建造）和变形动力学着手，综合生物古地理、大陆边缘沉积学、古地磁、地球物理等学科的成果，总结构造演化规律，建立具体板块聚合活动带的地质演化模式。     

新疆可可托海—四川简阳地学断面岩石圈与软流圈结构

运用现代构造解析理论和方法,对新疆可可托海—四川简阳人工地震测深剖面与天然地震面波层析成像进行构造解析基础上,综合地质学、深源岩石包体构造岩石学和地球化学以及其他地球物理学标志等多学科综合研究显示,高速块体或幔块构造的几何结构型式是控制该区岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形基本条件之一。本文建立起该地学断面地壳及岩石圈与软流圈速度结构模型和物质组成结构模型,划分出岩石圈3种几何结构模式:克拉通陆根状结构、造山带楔状结构和高原陆根状结构,以及岩石圈二类构造演化类型:克拉通型岩石圈和增厚型岩石圈。在系统论述断面地壳及岩石圈结构构造类型特征基础上,探讨了该断面软流圈结构特征,岩石圈与软流圈相互作用及其地幔动力学模式。     

新疆北部及邻区地壳构造格架及其形成过程的初步探讨

基于笔者近20年来在新疆北部地质调查积累的资料,并结合对现有地质地球物理资料的综合分析,本文简要讨论了新疆北部及邻区地壳现今构造格架及其形成过程。该区地壳现今构造格架的基本特征是垂向上具有双层结构,侧向上不同时期具有不同的构造分区。新生代侧向构造分区表现为盆山构造,古生代晚期侧向构造分区总体表现为显生宙造山带与古老地块的镶嵌,具体划分为两个弧形造山系、两个雁行斜列的帚状构造和3条线性造山系,分别属于西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、喀拉塔格等4个古板块;喀拉塔格古板块是新元古代地壳作为基底的古岛弧与其周围的海洋岩石圈组成的板块,残迹保存在南天山碰撞带之中;阿尔泰山、东准噶尔、准噶尔—吐哈地块是西伯利亚古板块的一部分,西准噶尔和中亚地区是哈萨克斯坦古板块的组成部分,查尔斯克—斋桑带、依连哈比尔尕带和康古尔塔格带,构成了是西伯利亚古板块的南界,南天山是哈萨克斯坦与塔里木古板块的碰撞带。在纵向上,该区地壳被划分为震旦纪至石炭纪、二叠纪至侏罗纪和白垩纪以来的陆内演化等3个构造层。该区构造格架的形成过程包括中元古代至古生代晚期古洋盆的演化与关闭、二叠纪至侏罗纪受古太平洋和古特提斯洋演化影响、以及新生代期间受印度板块与欧亚板块碰撞影响等3个构造阶段;在某些地质时期还与幔源岩浆的底垫对地壳或岩石圈的改造有关。该区前身的古洋盆包括古太平洋和古亚洲洋两个洋盆。从动力学角度看,该区地壳的形成与演化,分别受控于水平方向上板块之间的相互作用和垂直方向上软流圈地幔与上覆岩石圈或地壳的相互作用。结果是不仅使该区大陆地壳的增生有水平的和垂直的两种方式,而且使该区地壳演化表现为挤压和伸展两种方式并存。     

构造赤道及其地球动力学意义

构造赤道是现今全球岩石圈板块相对深部地幔的优势运动方位。它的方位不同于地理赤道,整体上表现为NWW-SEE向横贯全球,在东非-中亚-东北亚表现为SW-NE向。本文在调研全球地壳断面资料的基础上,结合全球板块运动数据、活动断裂数据,首次编制了构造赤道的全球地壳断面图,对其地壳结构、构造特征及其运动演化进行探讨。构造赤道在大陆地壳区,主要跨越古生代地壳。沿着构造赤道廊带,从非洲开始,向东依次显示了伸展-挤压-伸展-挤压-伸展-挤压-伸展的相交替的运动特征,出现不同类型的重要板块构造边界及其构造单元,并控制了重要构造地貌单元的发育。它是泛大陆裂解以来全球构造运动的重要体现,并明显受到星际力学的影响和调整。     

西昆仑岩石圈的拆沉作用及其深部构造含义——地震层析成像及航磁异常证据

西昆仑构造带及其邻区的宽频带地震探测和航磁异常研究结果表明,西昆仑构造带的南部(亦即青藏板块)的岩石圈向塔里木盆地下部俯冲,西昆仑的蛇绿岩带是闭合于加里东造山时期的古特提斯洋的残迹;青藏板块在向塔里木盆地俯冲的过程中,受到来自北部坚硬、古老的塔里木地体的强力阻挡,使得向北俯冲的岩石圈产生裂解,发生拆沉;在青藏板块岩石圈发生拆沉作用的同时,南部青藏板块岩石圈的回弹及软流层的浮力作用导致上部地壳发生引张断陷,深部熔岩上涌造成了碱质型熔岩沿断陷裂隙喷溢,同时也形成了构造带两侧反逆冲构造格局;西昆仑中央断裂是青藏高原的“第四缝合带”,北昆仑构造带仅仅是由于在青藏板块岩石圈发生拆沉作用时,西昆仑构造带中地壳浅部物质逆冲于塔里木前陆之上形成的。     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务      

南美大陆与加勒比地体的斜向碰撞与构造楔作用

通过对Ｔｒｉｎｌａｎｄ和Ｖｅｎｅｚｕｅｌａ东北加勒比－南美板块边界带的地表构造、地震活动及重力异常的研究，表明这个带的地壳和岩石圈上部的构造及运动特征很复杂地震走向有明显的差异。我们提出了这个带的从近Ｔｒｉｎｉｄａｄ向西至Ｃａｒｄｃｕｓ的横向转换模型，着重三个方面：（１）与南美大陆北部边缘相接的大西洋岩石圈的陡倾、拆离，然后下沉；（２）在拆离的大西洋板块区大陆边缘向海楔入及叠瓦状加厚；大陆楔叠置在板块上升并且被与加勒比板块相连的地体所叠置；及（３）这些构造及运动转变是南美大陆与叠置的加勒比地体之间逐渐斜向碰撞的结果。     

北秦岭中,晚元古代地质演化特征及其有关问题讨论

北秦岭地区较广泛发育不同岩类组合、不同古构造环境的中、晚元古代地质体，并构成断续残留的古构造岩相岩带，它们是在晋宁期（１０００Ｍａ±）碰撞造山过程中形成于以块南部的古造山带的组成部分，研究表明，华北古板块南部曾经历中元古代早期板块裂解、向洋发展；中元古代晚期洋盆俯冲、消减；中元古代末－晚元古代初（晋宁期）碰撞造山的构造作用过程，鉴于秦岭造山带显生宙板块运动的分隔性，在未恢复显生宙板夫运动的前提下，     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。     

秦岭造山带基本组成与结构及其构造演化

秦岭造山带主要由三大套构造岩石地层单元组成，经历了三个主要演化阶段：1．前寒武纪古老基底形成演化阶段，2．主造山期（Pt3—T2）板块构造演化阶段，3．中新生代陆内构造演化阶段。在早中元古代以扩张构造体制占主导，形成裂谷与小洋盆兼杂并存的基本构造格局，经10—8亿年晋宁期从扩张垂向加积增生构造体制为主向以侧向增生为主的板块构造体制的过渡，于晚元古代中晚期开始进入板块构造演化阶段。在晚古生代早期由于东古特提斯洋的形成，扬子板块北缘沿秦岭南部扩张打开，形成华北板块、扬子板块及其间的秦岭微板块，沿商丹和勉略二缝合带自南向北俯冲消减碰撞，于中三叠世最后全面陆陆碰撞造山，而后又发生了强烈陆内造山作用，终成今日之秦岭山脉面貌。现今的秦岭造山带岩石圈结构是一正在调整演化中的具流变学分层的“立交桥式”三维结构，上部地壳呈多层逆冲推覆迭置的不对称扇形几何学模式，岩石圈中部则是成水平状流变层，而深部地幔则是最新调整的近南北向的地球物理异常状态与结构，形成从下到上构造方向近乎正交的圈层非耦合关系。     

四川阿坝——秀山地学断面

四川省阿坝—秀山地学断面长约1000km,横跨上扬子地台和松潘-甘孜地槽褶皱系。在综合研究现有地质、地球物理资料的基础上,对断面及邻区划分出不同性质的三大岩石圈块体;结合表壳变形特征又区分出以四川地块为中心的东、西对冲构造体系;并进一步划分出8个次级构造带(块)。在垂向上划分出地壳、岩石圈厚度及形态,讨论了地壳次级分层及壳、幔低速层、低阻层和高阻层异常的特征,提出了初步解释。指出龙门山断裂带西部地壳缩短、增厚的主要因素。概述了地壳演化。     

湘南火山岩深源包体组合及岩石圈岩石学模型

湘南早白垩世（１３２～１３５）Ｍａ基性火山岩中含有橄榄岩类、辉长岩类、角闪麻粒岩相酸性岩包体，这三类包体的岩石学特征及地球物理参数（ｖｐ，ρ），分别与岩石圈地球物理模型中的上地幔，下地壳及中地壳相吻合。包体的岩相学、主要元素、ＲＥＥ及稀有元素地球化学特征及同位素年龄的研究结果表明，现在的岩石圈中的下地壳部分是元古代（１１４１Ｍａ±６７Ｍａ）由底板垫托垂直增生形成的；中地壳与世界范围内的中地壳和中国华北及扬子克拉通相比偏酸性，而下地壳则偏基性，以富Ａｌ２Ｏ３为其特征。这一富Ａｌ２Ｏ３的下地壳包体除了在美国亚利桑那以外，在世界范围内还未曾见过报道。     

中国东部陆壳洋幔型岩石圈及其形成机制

长期以来中国东部岩石圈具有何种特殊性,其类型是否转变,其形成年代与形成机制等问题一直存在着不同意见。通过系统研究中国东部地质、地球化学与地球物理资料,笔者提出中国东部大陆地壳在侏罗纪晚期,受北美板块WSW向强烈的挤压以及特提斯洋朝东北方向张开的共同作用,使东亚大陆地壳发生逆时针转动,以致中国东部陆壳水平滑移到古老的洋壳或洋幔之上。在中国东部,原来的大陆型岩石圈的边部就出现较薄的陆壳洋幔型岩石圈(陆壳厚30~40 km,洋幔厚40~50 km)。幔源包体的资料表明中国东部岩石圈地幔与软流圈是未经扰动或轻微扰动,它们均发生在太古宙或中新元古代,还没有足够的在中、新生代发生扰动的证据。看来造成上述岩石圈结构类型的转换,不大可能是中、新生代大洋板块俯冲作用的直接结果,也不像是深部热地幔上涌或底侵作用的产物。强构造–岩浆活动源区形成于区域性断层与中地壳或莫霍面的构造滑脱的交切带,只有极少数的断层可深达岩石圈底面。中国东部岩石圈的构造滑脱面主要在中地壳或莫霍面,而不是在软流圈。中国东部中新生代强烈的构造-岩浆作用与内生金属成矿作用,正是受此种特殊岩石圈结构的控制而形成的。总之笔者认为:亚洲与中国大陆东部的岩石圈(包括其中的华北地区)在中、新生代并没有发生"克拉通的裂解",而只是岩石圈的类型发生了变化,出现了一种洋陆过渡类型的陆壳洋幔型岩石圈。     

壳幔作用与花岗岩成因——以中国东南沿海为例

笔者在近年来的中国东南沿海花岗岩成因研究中,注意到下地壳之下的岩石圈地幔与下地壳之间必然有着十分密切的关系,认识到壳幔作用的重要形式是发生于壳－幔接口的玄武岩浆的底侵作用,它涉及地幔对地壳在“成分”和“热”两方面的贡献。研究表明,本区底侵作用十分发育,是中国东南大陆边缘陆壳演化的重要 过程。中国东南部中生代早期形成的花岗岩多为Ｓ－型花岗岩,它们主要是板块强烈挤压和导致地壳增厚,陆壳重熔形成的岩石。而且这期大规模花岗岩浆活动是与弧后拉张、岩石圈减薄 软流圈上涌作用直接有美．早期太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲对大陆裂解起了诱导作用中国东南部晚中生代缝合带的年龄为100～11OMa,可能代表了晚中生代构造－岩浆作用由挤压,地壳增厚,陆壳重熔向扩张岩石圈减薄一双蜂式岩浆作用机制的转变年龄。     

初论板内造山带

讨论了关于板内造山带含义的不同认识。指出板内造山带是一种特殊类型的造山带,而不是板缘造山带或板间造山带持续发展的结果。简要介绍分别发育在４ 个大陆的不同时代的板内造山带,总结板内造山带在区域大地构造位置、造山带构造格局、构造变形与变质作用、岩浆活动与沉积作用、造山带构造演化等方面与板缘造山带的差异。板内造山带形成于相对较老且强硬的岩石圈板块内部,造山带内部构造单元不具有平行于造山带走向分布的特征,即不具有线状构造格局,构造变形具有地台基底乃至整个地壳卷入的厚皮构造性质,同造山区域变质作用微弱,同造山岩浆活动、沉积作用和构造变形均无极性演化趋势。岩石圈拆沉作用（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ） 可较好地解释板内造山带的火山活动特征。尽管板块间相互作用（ 俯冲或碰撞）所产生的水平挤压应力似乎更易于阐明板内造山带的收缩变形特征;但是,板块间相互碰撞或俯冲产生的边界应力可否有效地被远程传递,尚有待进一步研究和解决。将板块间相互作用的水平应力场与岩石圈纵向物质与能量调整（ 重力、热力等） 因素作综合考虑,可能是解决板内造山带造山作用机制的有效途径     

盆地形成与演化的动力学类型及其地球动力学机制

借鉴国内外已有的盆地研究成果,在盆地分析的基础上,从岩石圈板块作用、岩石圈深部作用和岩石圈表生作用3个方面,兼顾系统性、科学性和应用性,确立了盆地新的分类原则,由此深入研究了盆地形成与演化的动力学类型,并进一步阐述了盆地形成与演化的地球动力学机制。研究结果表明:在盆地分类中,首先主要根据盆地形成的地球动力学环境如岩石圈板块作用环境、深部作用环境以及表生作用环境来划分大类;再根据盆地形成与演化的各种地质作用及其动力学过程如构造作用(伸展、挤压或剪切过程)、热力作用及重力作用进行主要类型划分;再根据盆地的基底性质和地壳类型(如陆壳、洋壳或过渡壳)以及盆地的沉积充填史和构造古地理等(如海相盆地、陆相盆地或过渡相盆地)细分亚类。盆地形成与演化的动力学类型主要包括:单一构造或热体制下盆地演化时的原型盆地类型、单一重力体制下盆地演化的原型盆地类型、多种构造-热体制下盆地演化的叠合盆地类型以及多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地类型。在单一构造或热体制下,从板块作用或壳幔作用角度原型盆地动力学类型主要划分为:伸展盆地(陆内伸展盆地、陆间伸展盆地、大洋伸展盆地和弧后伸展盆地),挠曲盆地(弧后挠曲盆地、周缘挠曲盆地、陆内挠曲盆地),走滑盆地(走滑伸展盆地、走滑挠曲盆地)以及克拉通盆地(克拉通退缩盆地、克拉通扩展盆地和克拉通迁移盆地);单一重力体制下原型盆地动力学类型有负载盆地和撞击盆地;多种构造-热体制下的叠合盆地动力学类型有叠加盆地和复合盆地;多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地动力学类型有伸展隆起下局部沉降引起的残留盆地、推覆褶皱隆起引起的残留盆地、俯冲至局部碰撞引起的残留盆地及周边抬升隆起引起的残留盆地。关于盆地形成与演化的地球动力学机制包括:岩石圈的板块作用机制,岩石圈的深部作用机制以及岩石圈的表生作用机制。岩石圈的板块作用机制包括板块伸展、挤压和剪切作用;岩石圈的深部作用机制包括软流圈与超级地幔柱对岩石圈的作用,尤其是壳幔作用;岩石圈的表生作用机制也很重要,包括盆地的重力作用、大气作用、海洋作用和生物作用。通过本文的研究,可以为研究整个岩石圈演化、壳幔作用、地球动力学过程以及成藏成矿机制奠定重要理论基础;同时,对于沉积盆地矿产资源、能源资源、水资源勘探和开发,以及灾害防治和环境保护也具有重要应用价值。     

台湾海峡及邻区剖面岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

台湾海峡及邻区地处欧亚板块与菲律宾海板块相互作用的构造前锋部位,经历了挤压、剪切和伸展交替或并重的构造作用,这种复杂应力环境下岩石圈的均衡调整对台湾地区的构造演化具有深远影响.通过采用均衡响应函数法计算穿越台湾海峡及邻区剖面岩石圈的有效弹性厚度,利用剥离法消除台湾海峡及东邻岛区较厚沉积层的影响,得到了穿越台湾海峡地区剖面岩石圈弹性厚度的变化.结合反演的莫霍面和居里面深度对剖面有效弹性厚度的构造意义进行了综合分析.结果表明:台湾海峡及邻区岩石圈有效弹性厚度变化范围为22~8 km,剖面有效弹性厚度整体上自西往东呈楔形递减趋势,反映中国东部大陆岩石圈往东伸展减薄;台湾岛附近有效弹性厚度出现局部向东倾斜增大的趋势,可能与东侧菲律宾海板块的仰冲挤压有关.有效弹性厚度与居里面具有较高相关性,反映了有效弹性厚度受岩石圈热结构的影响.      

南海西北部壳体新构造运动及其演化模式

本文根据南海西北部壳体的地形地貌、重磁场异常和地壳结构特征和岩石圈动力学环境，对穿过莺歌海盆地和西沙海槽的地震剖面进行解释。把本区新构造运动类型划分为拉张型、挤压型、平移剪切型和旋动型，并对其构造演化模式进行了初步分析。结果发现，南海西北部在漫长的地质历史中，曾经历复杂的动力学演变过程，从中生代到新生代，本区在周缘岩石圈壳体作用下，经历挤压、拉张、复杂应力调整和现代挤压收缩四个演化阶段。     

大陆裂谷成因与“赣杭带”铀成矿作用

裂谷发生在岩石圈很薄的位置上，是拉张作用下岩石圈被断开的地方，一个相对坚硬而具相当厚度的岩石圈要发生巨大的引张应力作用，形成几百公里，乃至近千公里的断谷带，其形成原因一直被人们所关注。本文以大陆裂谷产出特征及岩石圈构造应力分析为基础，结合地壳变薄机制。建立起“地幔隆起”和“板块碰撞”都是大陆裂谷的成因机制。在大陆裂谷成因分析的基础上，纵观“赣杭带”地质特征，认为“赣杭带”的形成和发展经历了元古代和