进一步发展地洼学说之我见

回顾了地洼学说创立40年来的发展和成就及其对地质科学所产生的深远影响，强调了地洼学说理论在90年代大陆动力学研究中的学科优势和领先的重要作用。当国际地学界再次将研究对象指向大陆岩石圈的演化、运动过程及动力学机制时，活化构造（地洼）及其机制的进一步深入研究，自然成为大地构造，同时也是地洼学说研究的前沿和特别关键问题之一。在未来的发展中，根据地洼学说所创立的以壳体概念为标志的综合大地构造学同时兼顾演化与运动，把二者统一研究的优点，发挥我国地域特色的优越条件，选定我国自己的重点研究内容，充分利用已建立的学科优势领域和已有的国际影响，建立既有全球意义、又密切联系我国实际，更有成效地为国民经济服务的新理论、新学科，为推动世界地球科学的发展作出更大贡献。     

中国大地构造几个重大问题的探讨

中国大地构造需要研究的重大问题甚多 ,文中选择了其中的 4个加以讨论。首先是大地构造发展演化的动力学理论。现在流行的按密度差、温度差建立的地幔对流、拆沉作用、地幔柱理论 ,阐明不了中国大陆岩石圈、大陆造山带的组成、结构与演化。我们的研究成果表明 ,任何一个自然形成的系统 ,其运动与演化的能源 (或力源 )都来源于它的自身 ;它内部的变形和结构几何学特征 ,也是它自身运动的结果。为此特提出在地球自转速度变化制约下的多层扭动涡旋甩出说———核幔壳“风暴”所引发的热核反应是地球发展与演化惟一的、统一的动力来源。第二 ,地槽、板块是涡旋甩出构造体系中的一种运动方式、一种造山模式。此外 ,我们根据秦岭和其它造山带所总结出来的抽拉逆冲岩片构造 (或抽拉构造 )也是大陆岩石圈板块或壳块内部的一种新的运动方式 ,它是继地槽学说、板块构造理论以后一种新的造山模式。文中较详细地介绍了抽拉构造理论的基本特征。第三 ,中国大陆岩石圈在中—新生代时期、在陆相沉积盆地形成以后、在抽拉构造体制作用下所形成的 (陆内 )造山带以及它们之间的残留陆相 (或海相 )沉积盆地 ,是中国大地构造的基本特征。陆内造山作用是中国大陆划时代的造山作用 ,所形成的造山带是中国大陆最重要的造山带。?     

中国大地构造的动力学新理论

在全球范围内流行的按密度差、温度差建立的地幔对流、拆沉作用和地幔柱（羽）理论，阐明不了中国大陆岩石圈、大陆造山带的组成、结构与演化。从我们对中国秦岭及西部造山带的研究中，发现和提出的在地球自转速度变化制约下的多层扭动涡旋甩出说－核幔壳“风暴”所引发的热核反应是地球发展与演化唯一的、统一的“动力”来源，是中国大陆岩石圈、大陆造山带形成、发展与演化的动力学理论。     

华北地区燕山期岩石圈减薄的深部过程

大陆动力学领域今后 10～ 15a的主要科学目标是 ,建立东亚大陆中新生代演化的动力学模型 ,为资源勘查、灾害减轻和环境保护提供新的预测与评价理论。未来 10～ 2 0a会诞生地幔分异作用与岩石圈成因的综合性理论 ,为建立这个理论 ,采用地质学、岩石学探针、地球化学、数字模拟等学科交叉 ,以岩浆构造事件序列和火成岩构造组合为主线 ,探索华北燕山期岩石圈巨量减薄的机制与过程 ,对流地幔物质和热注入陆壳诱发壳幔相互作用、大规模岩浆活动和岩浆热构造变形之间的反馈关系。以岩石圈巨量减薄的深部过程这个视角 ,为华北地区大地构造性质的巨大转换 ,即从稳定的克拉通突发地转变为造山带的“燕山运动”或“大陆活化”提供深部动力学的科学依据。     

大 陆 岩 石 圈 研 究

大陆岩石圈和大洋岩石圈有着深刻的差别，运用板块构造理论和模式研究大陆岩石圈会遇到许多特殊的问题。本文从陆缘演化和多个板块构造旋回叠加两方面做了初步探讨，提出岩浆型被动陆缘是独立的一类古陆缘；在辨认后续板块构造旋回叠加中，新构造成分和格局的确定有重要意义。本文还讨论了汲取大陆地质研究经验，在新的学科水平上重新解释传统大地构造学中一些有用概念的意义。     

从地槽—地台说、板块构造说到地球系统多圈层构造观

从19世纪中叶开始,大地构造理论经历了从地槽—地台说到板块构造说的发展过程。目前,板块构造说虽然仍在盛行,但一个新的大地构造理论——地球系统多圈层构造观(简称多圈层构造观)已在形成中。地槽—地台说,19世纪中叶提出,盛行于20世纪上半叶,是地质学家从理论上研究地壳构造及其演化的开始。地槽—地台说使用的方法是传统的地质学方法;研究领域是大陆地壳,褶皱带(造山带)和克拉通是其研究的核心内容。地槽—地台说大大推动了地质科学的发展,并为地球科学的进一步发展,奠定了良好的基础。板块构造说,起始于20世纪60年代。板块构造使用的方法,除地质学外,加上了地球物理学和地球化学等现代科学和技术手段;研究领域是全球大陆和海洋的岩石圈。板块构造说使大地构造学的研究范围从地球表层扩展到地球内部,从大陆扩展到海洋,极大地推动了地球科学向更高的层次发展。目前,板块构造说虽然仍在盛行,但是不足和缺陷已日益显露出来。地球系统多圈层构造观,孕育于20世纪80年代晚期,目前正在发展中。地球系统多圈层构造观使用的方法更现代化,包括地质学、地球物理学、地球化学以及一切探测地球深部和外层空间的方法、手段;研究领域,已不仅仅是地球表层的地壳或岩石圈,而是地球整体,地球各圈层的相互作用。我们相信,21世纪必将是地球系统多圈层构造观不断发展、不断完善的时代。中国及邻区中、新生代构造演化是全球研究多圈层构造的最理想的切入点之一。我们期待中国地学工作者在新一轮大地构造理论创新中发挥应有的作用。     

中国东南大陆岩石圈演化研究中的有关问题雏议

本文依据大地构造理论和最新研究资料对中国东南大陆岩石圈演化研究中的有关问题作了探讨，认为地体理论和大地构造相模式理论是相辅相成的；建议扬弃华夏古陆、特提斯构造域和太平洋构造域等可能束缚研究思路的概念；将板片构造、斜向碰撞与走滑纳入中国东南部碰撞造山带的研究内容     

历史-因果论大地构造学

历史-因果论大地构造学,也称历史-动力大地构造学(Historic-dynamic Geotectonics),它由陈国达教授在90年代初首次提出。历史-因果论大地构造学的研究任务是全面地研究地球(现阶段主要是地球硬壳,相当岩石圈)的诞生、形成、运动、变化和发展的全过程,同时又探索这个过程的发生和演化的根本原     

历史-因果论大地构造学刍议

随着大地构造学的不断发展,出现过的理论很多.它们此起彼落.更替频繁.究其原因.要从高层次来分析. 地质学史上.关于地质学的研究目的,一向存在两种不同的看法.一种认为主要在于对地球历史的重建.并把研究重点放在追索地质事件的时间序列上,可称为历史论地质学.另一种则认为主要在于对地球变革的理解.并把重点放在探究支配地球变化的一般规律.可称因果论地质学.作为地质学中涉及地球科学许多根本性问题的大地构造学,这种分岐自然尤为突出.并形成了历史论大地构造学和因果论大地构造学. 在历史论大地构造学的理论中.最流行的为地槽地台理论.它主要研究地壳演化的阶段划分.构造单元的出现顺序和历史生因关系.在因果论大地构造学的理论中.著名的有地质力学和板块理论,前者主要探究诸种构造的力学性质和成因.以及构造体系的划分.后者则主要探索岩石圈块体的移动和互相间的力学关系.以及移动的力源机制.由于历史论和因果论各有其主要的研究对象和研究方法,因而各有其自己方面的优点和长处,而且两方面都是解决地球构造问题所需要的.都具有重大的意义和作用。缺一不可.另一方面,由于各自的主要研究目的和研究对象的要求.来不及重视另一方面的优点和长处.遂致两方面都难以适应全面地解决地球构造多方面问题的要求.如果把它们两方的研究目的兼顾,统一研究;并把两方研究方法和长处结合起来,融为一体,就会互相补益、相辅相成,能够比较全面地研究地球构造及其所成矿产的时间空间分布规律.更有成效地指导找矿。作者设想的这样一门综合性大地构造学.叫做“历史-因果论大地构造学”. 体现把历史论同因果论大地构造学两方研究对象结合起来.融为一体的研究思路和途径.主要是建立一个把岩石圈演化与运动统一研究的综合性的构造概念.叫做“壳体”.壳体的定义是这样:“地球硬壳(相当于岩石圈)在其形成和发展过程中.可能先后不一地出现于不同地域,在诞生、成长、运动、变化和发展等方面分异进行;既在演化又在运动(包括移动)的时空综合的全球性基本构造单元。”它们在形式一表现为岩石圈的既不断发展又变化位置的块体.各有其自身的诞生时代,成长方式和发展历程,演化阶段和成熟度.物质组成及地壳性质.垂向及平向结构.构造单元组成,面积、厚度、形状及其变化,整体及体内运动,地球物理、地球化学、生物演化、成矿演化及其时空规律等方面的特点。不同壳体可由不同数目(或)不同性质类别的大地构造体制的构造区组成. 历史因果论大地构造学的研究指导思想和研究方法,主要包括下列几点:(1)发展观点同联系观点结合:(2)时间观念同三维空间观念结合;(3)水平运动同垂直运动并重:(4)壳体的整体运动同体内运动并重;(5)构造层划分与构造系划分结合;(6)洋壳同陆壳兼顾;(7)远古与近代并重;(8)全球与地区兼顾;(9)岩石圈演化与运动并重.     

岩石圈热—流变结构与大陆动力学

由于大陆内部存在上千公里宽的弥散边界变形带，板块构造理论用于解释新生代大陆内部的显著的构造变形遇到了困难。因此，探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学的热点研究领域---大陆动力学。大量的地震测深、地震层析成像技术的应用对岩石圈的精细结构研究，已揭示岩石圈结构和物质组成存在显著的横向非均质性。这种横向非均质性是地质时期内大陆岩石圈经历多期次构造-热事件叠加与改造所形成的。同时，也决定了岩石圈热-流变学结构的横向分块、纵向分层的特性。大陆岩石圈热-流变学结构非均质性及其构造继承性对大陆内部构造变形起控制作用。所以，大陆动力学应注重开展大陆变形的运动学、大陆岩石圈的热-流变学结构和大陆变形的地球动力学数值模拟研究。     

中国及相邻区域岩石圈结构及动力学意义

中国大陆及邻近陆域海域是晚古生代以来由多个较小的板块或地块汇聚形成的。中生代亚洲东部岩石圈拉张解体和减薄。古新世印度与欧亚大陆碰撞引起地壳缩短隆升,形成青藏高原和喜马拉雅造山带。根据中国大陆及相邻区域天然地震、人工地震及其他地学资料,采用多学科多手段进行反演。对沉积层、地壳、岩石圈特性及厚度变化进行研究,探讨中国大陆及相邻陆域海域岩石圈结构特征及深部动力学问题。     

太行山中生代板内造山作用与华北大陆岩石圈巨大减薄

近年来,华北大陆岩石圈巨大减薄成为国际地学界关注的焦点之一,但对其减薄的时间、机制仍然知之甚少。约束条件的多解性和表面上相互矛盾的证据导致了对区域构造发展史的模糊认识。笔者认为,华北板内造山过程是理解岩石圈巨大减薄机制的关键,因为华北岩石圈是在造山带而不是在克拉通基础上开始减薄过程的。岩石圈减薄过程可以划分为拆沉减薄、伸展减薄、热减薄和化学侵蚀减薄4种类型。前者依赖于岩石圈重力不稳定性,是一种突变过程;后三者取决于软流圈挤出构造,属于渐变过程。减薄过程主要始于120~110Ma的拆沉减薄,其标志是造山后脉岩组合的形成。亚洲大陆软流圈的多阶段汇聚过程造成软流圈向东挤出,是中国东部中新生代以来岩石圈持续减薄的重要基础。因此,大陆动力学与大洋最重要的区别之一就是大陆岩石圈经常发生减薄作用,特别是拆沉作用,并由此将软流圈系统区分为浅部混染系统和深部纯净系统,火成岩的地球化学属性主要取决于岩浆起源的深度。     

大陆岩石圈导电性的研究方法

随着地球科学的进展 ,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视 ,而超宽频带大地电磁测深则是目前用于探测岩石圈导电性最有效的地球物理先进技术。它把现代性能优良的宽频带大地电磁系统 (MT 2 4NS或V5 2 0 0 0 )与长周期智能化大地电磁系统 (LIMS)配套使用 ,采集地面上频率范围为n× 10 -4～n× 10 2 Hz的天然电磁场信号 ,并通过一系列数据处理和反演计算 ,获得深达下地壳和上地幔的地下导电性结构模型。此模型不仅可以提供有关岩石圈地质构造轮廓的信息 ,更重要的是可以间接反映现今地下深部的热结构特征和物质状态分布特点。多年来 ,应用超宽频带大地电磁测深对青藏高原岩石圈导电性结构的研究表明 ,高原的中、下地壳确实是良导电性的 ;它可能说明西藏地壳中普遍存在岩石的局部熔融 ,或地热流体。沿着应县—商河剖面的大地电磁测深研究结果从电性的角度证明了太行山山前断裂为一组向东倾斜的深断裂 ,华北地区岩石圈以其为界划分为东、西两区 ;东区为低阻区 ,与构造活动区的岩石圈导电性特征相符 ;西区为高阻区 ,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。     

中国大地构造单元新格局——从岩石圈角度的思考

以中国大陆的岩石圈岩石学结构模型和根据岩石圈动力学性质划分的克拉通型、造山带型、裂谷型、边缘海洋壳型和岛弧型5大岩石圈类型为基础,结合现今中国大陆西部挤压、东部拉张伸展的特点,提出以四川盆地、鄂尔多斯盆地和银川盆地西边界的岩石圈不连续为界,把中国大陆分为东部和西部2个一级构造单元;不同类型岩石圈为其二级构造单元,一些造山带型岩石圈的亚类为三级构造单元,并结合地质历史,简要讨论了其形成过程及其意义。     

大陆岩石圈流变学研究的发展现状与前景

板块构造登陆导致大陆动力学的兴起,但大陆动力学迄今在理论上尚无长足发展,究其原因是大陆构造的复杂性,这一复杂性取决于大陆岩石圈复杂的流变学结构(纵向分层和横向不均一)。因此,大陆岩石圈流变学研究是大陆动力学的核心,并成为发展大陆动力学、完善板块构造理论的关键研究领域,同时对构造地质学学科发展具有推动作用,并在资源形成和地震机理方面具有实际意义。本文在阐述了岩石圈流变学的发展与现状的基础上,较详细分析了大陆流变学的核心内容:大陆岩石圈流变学结构特征,大陆物质的本构方程及大陆流变学特性对大陆变形与构造演化的影响。本文还总结了我国开展大陆流变学的基础和条件,对未来研究进行了展望:1)形成常态的多尺度-多手段-多学科-多部门的联合研究;2)缩小量子力学和岩石/矿物流变结构研究间的差距; 3)从全球尺度物质流动着手,构建以流变学为基础的大陆动力学模型。     

关于中国大陆动力学与造山带研究的几点思考

根据人类社会和我国发展的新需求和当代地学的新发展，就我国大陆动力学造山带研究的学术思路、起点、科学目标和关键科学问题与主要研究内容及方法进行了分析讨论，提出了几点思考建议。面对地学 发展的挑战与机遇，制定地学前沿领域研究战略，面向全球，从我国大陆地质实际出发，充分发挥地域优势与特色，突出中国大陆动力学关键科学问题，建立持续研究基地，重点解剖，重点突破。以大陆动力学研究为突破口、源头创新，参与国际地学发展与竞争，进入世界地学先进行列，为我国从地学大国走向地学强国而努力，作为中国应有的贡献。     

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。     

中国大陆岩石圈壳幔韧性剪切带系统

众多地震测深剖面的地质构造解析显示,大陆岩石圈存在既有显著差异又有密切联系的两套断裂系统,即以地壳表层脆性剪切带为主的浅层断裂系统和以切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统。根据地震测深速度结构特征,结合深部构造岩石地球化学的综合研究,将切割莫霍界面或壳幔过渡带的壳幔韧性剪切带划分为三类(俯冲带、缝合带和剪切带)五型(大陆岩石圈边缘海沟俯冲带、大陆岩石圈碰撞缝合带、挤压型壳幔韧性剪切带、伸展型壳幔韧性剪切带和走滑型壳幔韧性剪切带)。建立起中国大陆岩石圈构造变形由地壳表层向深部扩展以及由壳幔过渡带向地壳中上部扩展的岩石圈双向扩展模式。壳幔韧性剪切带既是无机成因天然气等深部流体的通道,又是地震活动区的发震构造之一,因此研究大陆岩石圈壳幔韧性剪切带具有重要学术价值和实际意义。     

中国东部深部构造特征及其与矿集区关系

文中以地震层析原始数据为基础,结合大地电磁测深和热流值数据,对老资料重新开发,编制了中国东部岩石圈厚度图、大地热流值图、岩石圈构造与矿集区关系图等,在此基础上对中国东部上地幔岩石圈-软流圈构造及其变异进行了初步研究,认为:(1)中生代燕山期较大型深部构造(如软流圈上涌体)的地震层析影象可存留至今,运用大地热流值及其相应浅表岩浆岩、矿集区等特征差异可以将中、新生代深部构造加以区分;(2)中国东部深部构造总特征:上地幔岩石圈-软流圈构造起伏变化,岩石圈西厚东薄,软流圈上涌发育且形式各异。大体可分为华南(构造线呈NWW)、华北(构造线近SN)、东北(构造线呈NNE)三大块,其基本特征各异。整个中国东部深部构造中,软流圈上涌起主导作用;(3)中生代软流圈上涌是相应浅表燕山期花岗质岩形成的根源,并与金属矿集区密切相关,新生代软流圈上涌则是大陆裂谷、玄武岩喷发及大型油气田形成的基础;(4)岩石圈减薄的主因是软流圈上涌,中生代燕山期主要减薄于中国东部大陆内部,新生代主要减薄于偏东部沿海区域。     

亚洲大陆型壳体的活化(地洼)构造与成矿特点

亚洲大陆岩石圈自古生代末起,相继在各个壳体发生活化,广泛形成地洼体制活动带,是亚洲大陆岩石围演化一运动史上的重大事件之一,在全球构造问题中占有重要的地位,为当代地球科学中的前沿课题。从壳体大地构造这一新思路分别对地洼体制构造单元在亚洲大陆的发生时代、分布范围、类型、发育特点及其大地构造意义;亚洲大陆地洼构造成矿的地球化学条件、主要矿种组合、主要矿床类型及其与其它大地构造类型的差别;亚洲地洼型成矿作用与多因复成矿床及超大型矿床的关系等诸多方面,进行了专门论述。有助于正确认识亚洲大陆广泛分布的有色、稀有金属内生矿床,以及泥炭、褐煤、油气田的构造类型特点、分布规律及其经济价值。