华北地台和秦岭—大别—苏鲁造山带的中生代花岗岩与深部地球动力学过程

近年来的研究证实 ,华北地台和大别—苏鲁造山带的中生代花岗岩与同时代的镁铁质超镁铁质岩有类似的Sr、Nd同位素特点 ,许多花岗岩和火山岩还具有类似埃达克岩的地球化学性质。在此基础上 ,根据现已积累的大量Sr、Nd同位素资料 ,从整个华北地台岩石圈的角度论证了中生代岩石圈地幔富集的性质、富集地幔发生的时代及其形成机制 ,进而探讨了岩浆活动的动力学机制 ,指出本区岩石圈富集地幔的形成是在Pangea超大陆裂解时岩石圈大规模拆沉减薄 ,被拆沉的太古宙古老地壳重循环进入地幔改变了地幔成分所致 ,说明超大陆裂解、岩石圈大规模拆沉减薄和富集地幔形成之间有密切的成因联系 ,超大陆裂解伴随着大陆地壳生长和消亡 (重循环 )的大体平衡。结合全球地震层析资料 ,进一步探讨了由俯冲大洋残片转化的下地壳同古老克拉通地壳物质在花岗岩源区中的重要意义。     

超大陆和超大陆旋回、冈瓦纳组成及特提斯演化

本文对超大陆、超大陆旋回、冈瓦纳及特提斯问题进行了论述，认为陆块是不断组合、拼接与裂解和扩散的，也就是超大陆演化．这种演化过程与威尔逊旋回相关．冈瓦纳大陆在元古宙并未构成统一的大陆体．而是在元古宙末一古生代初才拼合成统一的冈瓦纳大陆．特提斯洋的发生、发展和消亡都与中国大陆各块体的发展与演化有着密切的关系．     

克拉通演化的超大陆背景与克拉通盆地的成因机制

研究表明克拉通的形成与超大陆的汇聚和裂解有着重要关系。本文对近年来超大陆重建的研究进行了分析对比,对克拉通发展与超大陆事件的关系做出了总结。前人对超大陆的研究表明,其形成与地幔动力有直接联系,地幔柱重组的旋回导致了超大陆的旋回。Phillips and Bunge（2007）在前人三维球体地幔对流模型的基础上加入大陆进行了模拟实验,结果显示周期性的超大陆旋回只发生在理想模型中,而Senshu et al.（2009）对代表陆壳的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗岩（TTG）地壳进行了研究,提出随着俯冲的TTG地壳产热速率的下降,超大陆旋回的周期随之变长;更有许多学者指出,历史上哥伦比亚超大陆存在时间明显较长,因此超大陆的旋回并不具有周期性。对近年来不同学者提出的哥伦比亚、 罗迪尼亚、 冈瓦纳、 潘基亚4个超大陆新的重建证据进行分析,大致确定出上述4个超大陆的形成时间、 格局及演化过程。此外,对华北、 东欧、 西伯利亚、 亚马孙、 刚果、 西非6个克拉通各自的演化进行分析,也显示出克拉通演化与超大陆汇聚及裂解在时间与空间上有对应关系。通过分析得出克拉通演化与超大陆旋回有关,且确定出克拉通演化的4个超大陆旋回。本文最后讨论了克拉通盆地的成因机制以及3种端元类型,并将盆地的发育与超大陆演化的巨旋回相联系。     

华南大陆深部探测与综合研究

华南主要构造特征为欧亚大陆边缘地壳生长和大陆增生。华南为一联合大陆，前寒武系基底由太古宙与元古宙岩石组成，元古宙有科马提玄武质绿岩和堇青石花岗绿岩。地壳的地球化学组成，从长尺度的时间函数上观察，具前进演化趋势，为原始→亏损→富集地幔→大陆地壳。核－慢分异发生在地球历史早期，而大陆的增生一直持续到现在。大陆边缘裂解构造是华南构造演化的主要形式，幕式地幔柱构造是该区地壳生长的主要动力机制。扬子－特提斯构造域为稳定、冷的地幔块，太平洋构造域为活动的热地幔软块。     

超大陆旋回与成矿作用

世界上绝大多数大矿床都是超级地质作用导致矿石异常集中的结果,一般多发生于一个地质作用结束的时期.地壳形成作用和板块构造、地幔柱模型已经成为如何认识矿床形成的关键所在,现代矿床成功的探索实践历史就是对大陆和海洋的深人认识进程.因此,矿床形成与全球构造和大陆的演化关系是研究成矿动力学的基础.本文以全球活动构造的视角,从超大陆聚散的历史纪录角度,对活动的地球演化环境下的成矿作用进行总结探索,以图激发对该领域更为深入的研究和思考.     

超大陆聚散的环境效应

超大陆（Supercontinent）是在地球演化某一阶段所形成的几乎包含当时所有陆块的一个大陆。超大陆的聚合是通过全球性碰撞造山事件来完成的，而超大陆的裂解往往是超级地幔柱作用的结果。因此，超大陆的聚合与裂解事件势必对地球的水圈、大气圈和生物圈产生重要影响，进而影响地球的宜居环境。在超大陆聚合过程中，大陆深俯冲会导致大陆总体面积的减少和大洋面积的增加，从而导致全球海平面的下降；另一方面，在超大陆的聚合期间，地幔岩浆喷发至地表的机会明显减少，通过火山射气进入大气圈中的CO2含量会急剧降低，从而形成极端寒冷干燥的冰室（Icehouse）气候，冰碛岩在低纬度地区广泛出现，不利于生物生存，或导致生物大量灭绝。相反，在超大陆裂解期间，大陆地壳会遭受拉伸减薄，大陆面积相对增加，大洋面积减少，海平面上升；另外，导致超大陆裂解的超级地幔柱所喷发的巨量玄武岩会导致洋壳加厚，也会导致海平面的上升；此外，超级地幔柱巨量玄武质岩浆的喷发会导致大气中CO2浓度的增加，形成温暖潮湿性的气候（Greenhouse），有利于生命复苏或大爆发。然而，目前有关超大陆聚散的环境效应研究还处于初步阶段，而且主要局限于Pangea超大陆聚散对水圈、大气圈和生物圈的影响研究，一些研究结论的可靠性也有待于通过对Rodinia和Columbia/Nuna等更古老的超大陆聚散的研究结果加以证实。     

中国大陆地质历史的旋回与阶段

基于对中国大陆已有资料的综合研究,特别是把中国大陆已有地质记录与现今不同板块构造环境形成的岩石组合对比,笔者提出了中国大陆太古宙以来的地质历史可以划分为至少6个大陆形成演化旋回的新论点,根据它们对中国大陆形成演化的贡献并考虑全球大陆形成演化已有认识,建议把它们分别命名为始华旋回、古华旋回、北华旋回、南华旋回、华夏旋回和泛华旋回.建议以大陆裂解记录作为划分这些旋回的标志,每个旋回根据运动学和动力学的差异,进一步划分为裂解离散阶段、汇聚重组阶段和陆内发展阶段.在简要论述了中国大陆形成演化的这6个旋回以后,对中国大陆不同地区时空演化差异和板块构造与地幔柱之间的关系进行了简要讨论,认为(1)此张彼合的地球表层构造运动规律和陆缘与陆内环境并存是导致不同地区大陆时空演化差异的根本原因;(2)板块之间相互作用和地幔柱活动(即地球不同层圈之间的相互作用),是地球上同时存在的两种相互独立的构造体制,它们有可能在一个地区同时存在.     

板块俯冲起始与大陆地壳演化

组成大陆地壳的物质主要来自两个地质过程:地幔柱活动和板块俯冲。目前大多数研究认为板块俯冲起始于30多亿年前。在板块俯冲起始之前,基性的初始地壳物质受热重熔是大陆地壳生长的主要方式,其中,地幔柱活动是关键。地幔柱不仅向地壳输送玄武质岩浆,同时导致已有玄武质岩石和沉积岩通过部分熔融向中酸性岩石转化。当原始岩石圈强度足够大时,地幔柱会导致岩石圈倾斜、破裂,产生下滑力,诱发板块俯冲。板块俯冲引发岩浆活动,产生大量的岩浆岩,如岛弧安山岩、弧后盆玄武岩等。这些岩浆岩通过喷发、侵位,再经由块体拼贴、增生等过程加入到大陆地壳,是大陆地壳生长的主要途径。同时,板内岩浆活动乃至地幔柱活动等也与板块俯冲有直接或者间接的联系。俯冲再循环物质促进地幔柱发育,也为大陆地壳的生长提供物源和热能。与此同时,大陆地壳不断风化剥蚀,其中一部分沉积物随俯冲板块再循环到地幔,而板块俯冲过程也通过俯冲剥蚀等过程,将仰冲盘岩石圈物质刮削带入地幔。这些是大陆地壳消减的主要途径。目前大陆地壳增生和消减基本处于动态平衡。     

花岗岩混合成因研究及大陆动力学意义

岩相学特别是同位素地球化学研究显示,很多花岗岩并非起源于单一物源,而可能是壳、幔物质的三源（元）混合产物,也可能是三源（元）混合产物,如长英质上地壳物质、基性下地壳物质、幔源基性物质或陆壳、洋壳、地幔物质。因而,用花岗岩推断下地壳物质组成特性有时不一定可靠,但花岗岩混合成因研究却有可能提供有关地壳结构、生长演化以及地壳、洋壳、地幔三者相互作用关系的信息,进而可能成为探索大陆动力学的一条新途径。     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区，西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩，东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异，以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系，区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式：阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式；东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代一早中生代对流地幔物质和热输入，改造元古宙造山带基底的方式；东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式；燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式；南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅，大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主（零增长）的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。     

Rodinia超大陆构造演化研究的新进展和主要目标

概略评述了1997年以来国际上有关Rodinia超大陆构造演化问题的研究成果，并提出今后工作的主要目标。Rodinia超大陆的聚合造山发生在1300－1000Ma，基本形式表现为早期弧一陆碰撞和晚期陆－陆碰撞，并在1000－900Ma继以伸展作用。Rodinia超大陆的裂解发生于830Ma之后，但其过程具有明显的时，空分布不均一性，地幔柱可能是导致超大陆裂解的主要机制，大火成岩省”是地幔柱发育的关键性标志，已经初步证实裂解过程影响地球大气圈和水圈中二氧化碳的循环，进而改变晚前寒武纪的全球气候，控制生物圈的兴衰和岩石圈表层的碳酸盐，铁，锰和磷等沉积，这些现象可用“雪球化地球”（Snowball Earth)模式概括。     

超大陆裂解的主要驱动力——地幔柱或深俯冲?

晚太古代以来全球的主要大陆经历了多次聚合形成超大陆、随后裂解成多个大陆/陆块,构成了地球历史最大时-空尺度的"超大陆旋回"周期性变化。超大陆聚合主要是通过全球性板块汇聚和造山运动而形成已成为共识,但导致超大陆裂解的动力机制则是学术界广泛关注和争论的重要科学问题,目前主要存在地幔柱上升(Bottom-up)和板块深俯冲(Top-down)两个主要学派。本文回顾了这两种学派的主要地质观察证据、地球动力学数值模拟结果和模型预测,结合类地行星早期大规模岩脉分布特征和地球变质作用特征随时间的演化,探讨了Bottom-up和Top-down之间的内在关系,以及今后的进一步研究方向。     

华北北部古生代大陆地壳增生过程中的岩浆作用与成矿效应

包括前寒武纪克拉通与显生宙造山带两大构造单元的华北北部,古生代时期板块构造体制下古亚洲洋的裂解-扩展-消亡与汇聚大陆边缘的俯冲-碰撞-伸展循环构成了其大陆地壳增生与再造演化的基本图景,并形成了一系列记录这些因果演变连续过程的岩浆侵入与喷发事件。这些物质记录无疑是研究汇聚大陆边缘壳-幔作用和物质交换、大陆地壳演化与大规模成矿作用耦合关系的绝佳窗口。本文在系统总结最近几年积累的年代学和岩石地球化学资料的基础上,以一些带有特定过程印记的标志性岩浆事件为纲领,表征这些古生代岩浆作用形成过程中的地球动力学演变,揭示其所记录的华北北部大陆地壳的多阶段增生与再造演化机制,并初步探讨了有利地球动力学过程制约下的岩浆行为引起的成矿物质聚集效应。     

钼同位素揭示地球早期大陆地壳的快速生长和破坏北大核心CSCD

地球早期,尤其是冥古代-早太古代时期大陆地壳的性质、范围和产生机制一直是地球科学研究的前沿问题。在已有的大陆地壳生长模式中,有些认为当前大陆地壳的60%~80%在30亿年前就已形成,而有些则倾向于一个渐进的地壳生长模式。不论哪种模式,大都基于锆石的形成年龄或者壳幔系统的放射性同位素演化。然而,由于不能限定再循环物质的量,锆石仅能限定地壳生长的年龄下限。相反,放射性同位素体系演化曲线可有助于了解地幔亏损过程,壳幔分离和地壳再循环作用。基于长寿命同位素(Sr、Nd及Hf)体系在壳幔间的互补性,前人估计要达到当前地壳和亏损地幔间的组成平衡,只需25%~50%的地幔物质经历熔体抽提。     

前寒武纪的超大陆旋回及其板块构造演化意义

太古代末早古生代存在４次超大陆或大陆聚合时期,超大陆的聚合与裂解造成全球性的重大构造热事件,成为全球板块构造演化的主线,威尔逊旋回在早前寒武纪已明显起作用。超大陆的聚合表现为克拉通的增生与陆块的碰撞造山作用;超大型的裂解表现为非造山岩浆活动、大规模基性岩墙群侵位及大陆裂谷的爆发等。超大陆的裂解可能与地幔柱上涌或超大陆下放射性物质积聚造成的热能积累有关,或地外物质冲击的触发有关。华北克拉通与世界古陆块的前寒武纪构造演化对比,及其在超大陆中的拼合模式成为我国大陆地质学研究面临的挑战性重大科学问题。     

中国大陆地壳“镶嵌与叠覆“的结构特征及其演化

初步探讨了中国大陆地壳“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征和多阶段的构造演化过程.中国大陆地壳新元古代中期以来的一级构造单元有中朝、塔里木、扬子、敦煌4个陆块和中央、西北、东北、西南、东南5个造山区(带).中朝陆块的形成源于古元古代期间发生的古大陆裂解;扬子、塔里木和敦煌陆块的形成源于新元古代早期发生的古大陆裂解.西北造山区的形成源于古生代晚期洋盆关闭、大陆碰撞并叠加新生代陆内再造山;东北造山带的形成过程包括古生代碰撞造山及中生代增生、碰撞造山;中央造山带至三叠纪大陆碰撞才最后形成并叠加有新生代再造山;东南造山带的形成经历了古生代至新生代的多次造山作用;西南造山带主要是中-新生代造山作用的产物.这些单元都具有“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征和多阶段构造演化的特点.中国大陆地壳的形成与演化可以划分为太古宙-古元古代、中元古代-新元古代早期、新元古代中期-古新世和始新世以来4个构造阶段,每个阶段都对应不同的超大陆裂解-聚合旋回.其中新元古代中期以来的地壳形成演化与全球洋陆格局中的古亚洲洋、古特提斯洋、古太平洋、特提斯洋和太平洋5个动力学体制有关,相应地可以归结为古亚洲、古特提斯、古太平洋、特提斯和太平洋5个造山域.正是这些多阶段的超大陆裂解-聚合旋回及多个构造体制的叠加,形成了中国大陆地壳“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征.     

新元古时期中国古大陆与罗迪尼亚超大陆的关系

在概略介绍罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆最新研究成果的基础上 ,重点介绍了中国华北、塔里木和扬子等三个克拉通前新元古代大陆地壳演化的主要特征 ,以及塔里木和扬子克拉通新元古代重大热构造事件序列和年代格架。提出塔里木和扬子克拉通新元古代地质历史具有较大的相似性 ,而与华北克拉通有明显差异。华北克拉通未出现与罗迪尼亚超大陆汇聚和裂解作用有关的、强烈的新元古代热构造事件群。根据现有的古地磁和地质资料 ,探讨了中国大陆块体与罗迪尼亚超大陆的关系和空间位置     

塔里木西北缘阿克苏地区大陆拉斑玄武岩对新元古代裂解事件的制约

塔里木西北缘新元古界苏盖特布拉克组不整合覆盖在前寒武纪阿克苏群蓝片岩及侵入其中的基性岩墙之上,苏盖特布拉克组底部发育两层玄武岩夹层,其形成时代和成因背景对认识塔里木板块前寒武纪构造演化及有关的超大陆循环和地球动力学过程具有重要意义。本文对这两层玄武岩进行了全岩地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果显示,玄武岩均属于大陆拉斑玄武岩系列,微量元素地球化学特性与典型的大陆溢流玄武岩非常相似,其岩浆来源于富集地幔,并遭受了一定程度的地壳混染作用。玄武岩中锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄分布在1945~755Ma,这些锆石均属于玄武岩浆上升过程中从地壳岩石捕获的继承锆石,记录了塔里木北缘元古代期间多期变质和岩浆事件。这一年龄范围表明,玄武岩形成的时代应晚于755Ma。本文的研究结果表明,阿克苏大陆拉斑玄武岩形成于板内裂谷环境,可能与新元古代Rodinia超大陆之下的地幔柱活动有关,是塔里木板块从Rodinia超大陆裂解出来的直接证据。     

兴蒙造山带正ε(Nd,t)值花岗岩的成因和大陆地壳生长

大陆地壳的生长速率和地壳生长的位置均是地球科学中的最基本的问题。现有的许多大陆地壳生长模式认为 ,90 %的大陆地壳生长于 18亿年以前 ,显生宙以来的地壳生长不到整个地壳的 10 % ,主要位于活动大陆边缘。近年来在兴蒙造山带发现大量具有新生地壳来源性质的花岗岩产生于 50 0～ 10 0Ma ,对上述传统看法提出了挑战。现有的Nd同位素资料表明 ,兴蒙造山带的显生宙花岗岩 ,不论形成于什么时代和什么构造背景 ,也不论属于何种成因类型 ,几乎都具有正ε(Nd ,t)值和年轻的Nd模式年龄tDM 。从西往东 ,随着时代逐渐变新ε(Nd ,t)值有逐渐降低的趋势。花岗岩的tDM同由蛇绿岩和岛弧杂岩记录的古亚洲洋扩张的时间基本一致。只有一些在新元古代微陆块上的花岗岩才显示负ε(Nd ,t)值和较老的tDM,反映了其源岩包括前寒武纪地壳同地幔来源物质的不同程度混合。兴蒙造山带的花岗岩具有地幔来源的ε(Nd ,t)值 ,说明这些花岗岩中有一部分 (例如加里东期和海西早期 )可能同板块俯冲作用有关 ,花岗岩的来源是被交代的地幔楔。而大面积的晚古生代—中生代花岗岩则可能是由 80 0～6 0 0Ma前俯冲的洋壳形成的新生大陆地壳在拉伸体制下部分熔融而成。如果情况是这样 ,显生宙就曾发生过大规模的地壳生长。板内岩浆活动 ,特别是