地球内部流体运动与全球构造

把地球的形成和演化分成天文演化和地质演化两个阶段，地球表面温度达极大值为两个时段转换的标志。在天文演化阶段，地球从一个胚胎通过引力归并增长成行星地球，在此过程中形成了地球内部固核和核外岩浆流体，表层流体温度最高时为天文演化阶段的结束。在地质演化阶段，地球冷却形成了岩浆流体圈层外的地壳岩石圈。无论是在天文演化阶段的固核与岩浆圈层的动力系统，还是在地质演化阶段中固核、岩浆圈层和地壳组成的动力系统，由于系统内部热（动）力的耦合，始终发生着不同圈层间的角动量交换。借助年际时间尺度内对固体地球与大气角动量交换机制的认识，研究了地球不同演化时期内部圈层的角动量交换和作用过程，从而得到：天文演化结束时形成了两极的高位势面（古大陆）；地质演化初期，岩浆流体圈层与固核的角动量交换形成了流体相对固核的加快旋转，这一运动驱动了流体外地壳的分裂和漂移，北半球分裂的板块向东南漂移，南半球分裂的板块向东北漂移，这就是全球大陆漂移的方向性。随着大陆板块的漂移，岩浆流体辐合带的位置发生了变化。历史上这一辐合带曾位于地中海、青藏高原南边缘、斐济、加勒比海和地中海一线，沿这一辐合带现今两半球大陆面积相等。后来分裂的板块随岩浆流体又多次往复     

流体地质作用的构造效应

许多事实证明，在地壳及地球深部存在着大量的流体，它们以气体、液体、熔融体等形式存在于地球内部不同深度处。这些流体的活动在地壳及岩石圈运动演化过程中扮演着十分重要的角色，其作用贯穿于地壳与岩石圈运动演化的全过程，地球表面形成的各种构造与流体作用的参与有着密切的联系。     

大陆下地壳研究的新进展

伴随地球物理、捕虏体岩石学、同位素年代学等方面新资料的不断丰富，大陆深部地质作用及其过程的研究取得了不少新进展。重建下地壳的形成和改造历史，对探讨岩石圈的演化变动具有十分重要的意义。幔源岩浆分异作用、板底垫托作用及局部地壳熔融等在太古代至今下地壳的形成改造和麻粒岩相变质事件中起着关键的作用。活化大陆岛弧的下地壳较为全面地记录了下地壳复杂的演化历史，它是我们研究大陆动力学富有前景的构造区域。     

冈底斯东段驱龙-甲玛矿集区新近纪花岗岩类区域岩石学及成矿学意义

对埃达克岩及其与成矿的关系的研究是近几年花岗岩地质研究的重要进展之一.本文通过对驱龙—甲玛矿集区新近纪花岗岩地质和元素、同位素地球化学综合分析,探讨了新近纪花岗岩类的成因及形成的动力机制、成矿意义.结果表明,新近纪花岗岩具有埃达克岩的地球化学特征,其岩浆起源于下地壳,在上升或演化过程中与幔源岩浆发生了混合,该混合作用对成矿具有重要意义.23～10 Ma岩石圈伸展导致软流圈上涌并诱发含石榴石镁铁质岩石拆沉,拆沉下地壳部分熔融形成埃达克岩浆.岩浆混合、岩浆流体出溶的地质、矿物学证据以及有利的大地构造背景、深部物质组成、蚀变特征表明驱龙—甲玛矿集区新近纪“似埃达克岩”具非常重要的成矿学意义.     

东海地球动力学环境与过程的同位素证据及盆地动力学模式

在东海地球动力学环境与过程研究现状分析基础上,讨论了采自盆地东西部油气钻井玄武岩样品的岩石化学、微量元素和同位素测试分析的成果,阐述了玄武岩岩石结构与岩石成分特征,计算岩浆起源深度与岩浆起源温度。通过岩浆源区地幔性质与深部过程分析,指出Sm-Nd、Pb-Pb、Nd-Pb同位素体系反映的深部地幔流体具有古生代向新生代转型的双重特征,与古生代地幔岩浆来源具有较明显亲和性,其中既有古老地幔物质存在,又有新生地幔物质参与,表明研究区地壳深部流体活动十分频繁。结合海洋一期"863"双船折射大剖面有关地质-地球物理解释成果的综合分析认识,提出了盆地地球动力学成因模式。     

西藏多不杂铜矿床硫铅同位素地球化学示踪

多不杂铜矿床的发现是西藏地质找矿工作取得的重大突破,前人对其做了大量的研究,但始终未能合理解释该矿床的形成过程,究其原因主要是因为成矿物质和成矿流体来源认识上存在争议。本次研究指出了前人在多不杂铜矿床成因机制认识中存在的问题,并测试了岩矿石及单矿物的硫铅同位素组成。研究表明,矿床中硫主要来源于深源岩浆,幔源岩浆和流体在参与成岩成矿过程中伴随岩浆结晶成岩交代岩石而致自身流体性质演变,进而引发壳幔物质混染;铅同位素具有由岩浆作用形成的地壳与地幔混合的俯冲带铅的特征,伴随着含矿地幔流体的上升侵位,不可避免的混染了地壳铅,导致了多不杂铜矿床铅同位素组成的变化。综合分析认为该矿床的成矿物质和成矿流体主要来源于地幔,成矿动力主要来自深部地质过程,矿床的形成与地幔流体作用有关。     

大兴安岭中南段构造岩浆岩带深部地质成矿作用

大兴安岭中南段位于索伦—西拉木伦断裂带与嫩江—白城断裂带交汇域,区内大规模岩浆活动、成矿作用与深部地质活动密切相关。深部地球物理研究成果显示：该区域上地幔存在埋藏较浅的低速、低阻、高热异常体,推断应是深部软流体局部上涌的显示;下地壳存在低密度、低速、高导层,推断是因软流体上涌,诱发下地壳重熔,形成所谓下地壳热流体引起。总之该区域软流层厚度大,热活动性强是引起大规模的岩浆活动及多金属矿床集中分布的深部地质因素。而古生代古亚洲洋洋壳俯冲消减,华北板块、西伯利亚板块陆—陆碰撞拼接及至中生代晚期太平洋板块俯冲作用是引起软流层上涌、下地壳重熔等强烈的壳幔相互作用之源动力。     

特约主编致读者

岩浆岩是地球演化过程的重要物质记录,是重建板块构造过程中的大洋与大陆演化历史、揭示壳幔相互作用、地球深部高级变质作用和成矿作用等深部过程的“岩石探针”。近半个世纪,尤其是进入21世纪以来,随着分析测试技术的飞速发展,通过岩石学与同位素年代学、地球化学、矿床学等传统学科的紧密交叉融合,在对我国华北、华南、青藏高原等热点地区的深入研究中,涌现出了大量具有重要国际影响的原创性研究成果,在我国为实现从地学大国到地学强国的征程中留下了浓墨重彩的一笔。莫宣学院士在60年的岩石学研究中,提出并丰富了“岩石探针”的研究思路和方法,成功应用在青藏高原及邻区的科研实践中。本专辑论文注重“岩石探针”的研究思路与方法,围绕岩浆作用与深部过程所涉及的相关科学问题,开展了一系列深入研究,具体可以归纳为岩石探针与全球构造、岩石成因与区域演化和地质流体与成矿作用三个方面。 “岩石探针”的研究方法为揭示岩石圈结构与演化、从大洋到大陆的板块构造等全球构造中的关键科学问题提供了重要证据,专辑的9篇论文进行了这方面的综合论述。岩石组合的准确识别是进行岩石大地构造研究的基石,邓晋福等人把表征洋壳俯冲作用的英云闪长岩奥长花岗岩花岗闪长岩（TTG）岩石构造组合分为4个亚类,它们产出于不同构造环境,为重建岩浆弧壳幔物质结构与热结构、揭示洋壳俯冲有关的成矿过程提供了重要的岩石学依据。牛耀龄等人针对“俯冲带如何开始”的半个世纪难题,提出“岩石圈内横向物质组成差异导致的密度差是俯冲带形成的起因”和“所有岛弧一定有大陆（或海底高原）基底”的推论,并认为可以通过采集和研究岛弧基底岩石来验证。岩石探针揭示了典型地区的构造演化历史,滇西羊拉花岗岩再现了金沙江古洋盆的穿时（246~213 Ma）碰撞闭合过程,而塔里木克拉通东北缘库鲁克塔格地区发育的约1 551 Ma基性岩浆活动则记录了中元古代早期的哥伦比亚超大陆裂解事件。青藏高原中、新生代冈底斯弧岩浆作用的成分与时空分布蕴含了特提斯洋俯冲到印度亚洲大陆碰撞的连续构造演化过程,而其中的约200 Ma和约90 Ma两个时间切面所代表的中生代冈底斯弧,因具有大量角闪石岩和玄武安山质平均成分,而可能成为探究中生代冈底斯弧成因、地壳垂向结构和地壳形成机制,解开大陆地壳形成与演化之谜的新例证。“岩石探针”与同位素地球化学示踪（全岩/锆石的元素和Nd Hf同位素）的高效结合,是探测深部岩石圈组成与演化、划分不同地球化学省和块体、刻画陆壳生长与造山带发育模式、分析区域成矿规律的重要手段,已经成功应用在我国华北克拉通、扬子克拉通、大别造山带、中亚造山带和青藏高原等重要地质单元,以及俄罗斯、澳大利亚、蒙古等国家的地质研究中。侯增谦等人在青藏高原地质研究中,识别出地壳物质三维架构（新生地壳/古老地壳/再造地壳）的成矿控制规律,即新生地壳控制Cu-Au-Ni矿床、古老地壳控制Mo-Pb-Zn和稀有金属、再造地壳发育Fe矿,将探究成矿作用的深部控制因素研究推到新的高度。 岩石探针方法广泛应用于阐述岩石成因与区域演化,专辑10篇论文分别在青藏高原南部的冈底斯岩浆岩带、高原东缘的滇西和川西地区,以及大别造山带、燕山造山带和兴蒙造山带开展了研究,为综合揭示区域构造岩浆变质成矿过程,提供了不可或缺的地质证据。 地质流体系统被认为是有效解剖固体地球科学问题的关键,将地质流体研究与岩浆作用、成矿作用紧密结合,是近年构造岩浆成矿作用研究的新趋势。专辑6篇论文内容涉及地质流体与成矿作用方面的研究,包括：介绍流体晶、流体岩及有效识别与流体共存的矿物岩石体系的方法,从而更好地揭示岩浆成矿作用过程;认为在胶东地区,有利的岩浆岩岩石组合、岩石成因与构造类型是区域上大型超大型金矿形成的物质基础;砂岩U矿、云南迤纳厂Fe-Cu-稀土矿床、东昆仑东山根Cu-Pb-Zn矿区的研究,为进一步阐述岩浆构造成矿的内在关联给出了新证据。     

陆内穿地壳岩浆系统及其去气作用和环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆作用是联系地球深部与表层碳储库的桥梁,是全球碳循环的重要一环。揭示岩浆作用与碳循环之间的关系对理解地球系统演化过程中的环境效应和气候变化有重要意义。本文综述了前人在岩浆系统研究的重要进展,介绍了陆内穿地壳岩浆系统,梳理了从幔源岩浆底侵和地壳熔融,到岩浆上升、累积、混合、分异直至喷出等物理化学过程,构建了地壳岩浆活动的统一框架。岩浆过程同时控制着挥发分行为,岩浆自身的去气作用将地球深部挥发分带到地表,而接触热变质作用可改造围岩并将其中的碳脱出。基于穿地壳岩浆系统,本文系统阐述了岩浆挥发分的来源、组成、行为,及其释放到大气中对气候与环境产生的潜在影响。尤其是针对中国华南地区分布的大量陆内中生代的侵入岩和火山岩,结合同期广泛分布的巨厚碳酸盐岩,介绍和展望了陆内岩浆系统和去气作用的联系及环境效应,提出该时期的岩浆活动及其与碳酸盐岩的反应很可能对局部乃至全球的气候造成了显著的影响,该领域有较大研究潜力。     

热液汉体泵吸上浸管流动力学模拟及其预测意义

地球流体相在各种地质过程中的行为和作用,是地球物质科学的核心课题。通过对山西义兴寨脉状金矿热液流体上侵动力学的模拟计算证明,构造泵吸驱动的矿液流动具有有压管流的性质,并探索引入柏努利方程对其流动状态进行描述。论证了地质流体因其性质和所处地质环境的不同,可划分为多孔介质中的渗流和较宽阔裂隙中的管流（流动）两种。赋 于地壳中深部或由岩浆冷却分异形成的成矿流体,在张前性断裂活动中,主要由构造泵吸机制驱使     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

LITHOPROBE——加拿大地球探测计划

LITHOPROBE是加拿大的国家级地球科学研究计划。选择10个典型剖面,每个都不同程度地代表了加拿大典型的地质特征或具全球意义的重要构造过程。时间上其地质演化跨越了40多亿年漫长的地质年代。通过地震深反射技术为先锋的以及多种不同学科的综合研究,取得一系列成果,如证实3.0Ga前即发生与板块构造有关的作用,对古老岩石圈板块碰撞和新地壳形成过程进行了重大修正,揭示了若干大型矿集区的深部控矿构造的反射影像,使加拿大的地球科学研究走到世界的前列,本文拟通过较系统介绍LITHOPROBE,为我国深部探测技术与实验研究提供参考。     

松辽盆地徐家围子地区深反射结构及其盆地动力学意义

通过松辽盆地徐家围子地区深反射地震剖面与世界典型深反射剖面对比,以岩石圈流变学模型为基础,结合浅层钻探资料可以发现,松辽盆地与世界典型裂谷盆地有相似的深反射特征,即层状结构十分明显。岩石圈横向分段性是另一个显著特点,由中下地壳挤压"断裂带"和由热流底辟体组成的"岩浆底辟带"分开。下部块段控制上部层状构造体系的形成与演化过程。由此证明,裂谷演化过程中地幔上涌是主要动力。地壳"三明治结构"和热流底辟体的发育表明,盆地不仅有高热流的地质条件,而且深部存在无机物质"储库"与通道。     

苏北榴辉岩中金红石矿床的形成机制探索

通过对钛的迁移形式和条件的研讨,结合苏北地区的地质背景、有关矿物流体包裹体的化学成分、榴辉岩中有关矿物的化学成分、金红石的赋存状态、含金红石榴辉岩主要矿物组合等情况,认为该类金红石矿床的形成机制可描述为:华北、扬子两大板块碰撞、俯冲,将苏北地区地壳浅部的基性岩等带入上地幔的高温、高压、强还原富氢环境,岩石中部分钛呈氢化物活化。此后,由于地壳运动,榴辉岩折返、抬升,地幔深部的钛氢化物与岩石中活化的钛氢化物随榴辉岩一同迁移至地壳浅部,由于氧逸度大增,压力、温度大降,还原性气体逃逸、氧化,逐渐演化为相对氧化性的环境,钛氢化物被氧化成金红石、沉淀富集成矿。     

盆地动力学研究综述及展望

沉积盆地是地球系统的浅层组成部分,是壳-幔、岩石圈-软流圈两级圈层相互作用的浅部表现形式。沉积盆地分析不仅可以揭示不同类型化石能源、沉积型层控矿产、砂岩型铀矿等资源的分布规律,为矿产勘探提供直接依据,而且可以为大地构造演化过程、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变提供丰富资料和详细证据。当代盆地分析不断从单一沉积学分析拓展到综合分析,从静态要素分析拓展到过程和动力机制分析。盆地动力学研究内容包括3部分,即以沉积学分析为主的盆地充填动力学、以构造地质学分析为主的盆地形成演化动力学和多学科交叉的盆地流体动力学研究。近10多年来,盆地动力学研究在深水沉积学、高精度层序地层学、源-汇系统、源区剥蚀过程及其深部响应、大陆边缘盆地动力学及盆地流体动力学等方面取得了长足的进展。     

地幔柱和地幔流体作用与深部找矿应用研究

地球是一个复杂的系统,自形成以来,一直处于不停地运动、分异和演化过程;它不仅存在着圈层结构,而且伴随其自转和公转的离心力,以及核幔间的温度差、压力差、密度差、粘度差、速度差和放射性蜕变热等动热机制,同时存在着以地幔柱和地幔流体作用方式的物质垂向运动;这一过程,不仅直接向地壳带入核幔成矿物质,而且通过流体自身的超临界性质,将沿途活化已有初步富集的成矿物质转移至地壳适宜部位集中成矿。因此,大多与深大断裂有关的矿床,其成矿作用多与成矿物质的垂向运动密切相关,进而可能具备深部成矿的条件。研究从地幔柱和地幔流体作用入手,探讨了大型和超大型矿床形成的地球化学背景,揭示了开展深部找矿应用的前景。     

Complexity in elucidating crustal thermal regime in geodynamically affected areas: A case study from the Deccan large igneous province (western India)

Complexity in the earth’s crustal structure plays an important role in governing earth’s thermal and geodynamic behavior. In the present study, an attempt has been made taking insights from our recent geological, geochemical, petrophysical and geophysical findings from specially drilled deep boreholes, to understand the lithospheric thermal evolution of the highly complex western India, which forms the core region of the Deccan large igneous province. This region was severely affected by the Deccan volcanic eruptions 65 Ma ago, which resulted in a totally degenerated, reworked and exhumed mafic crust, which presently contains several Tertiary basins with proven hydrocarbon reserves. Our detailed case study from the disastrous 1993 Killari earthquake (Mw 6.3) region, apart from some other geotectonically important localities like seismically active 2001 Bhuj and 1967 Koyna earthquake regions together with Tertiary Cambay graben, indicate that the western part of India, is perhaps one of the warmest segments of the earth. It is characterized by an average high mantle heat flow and Moho temperatures of about 43 mW/m² (range: 31-65 mW/m²) and 660°C (range: 540-860°C) respectively. Estimated thickness of the lithosphere beneath these areas varies from as low as about 45 km to 100 km. Consequently, melting conditions in certain segments are expected at extremely shallow depths due to asthenospheric swell, like northern part of Cambay basin and Bhuj seismic zone beneath which only about half of original crystalline crust now remains due to sub-crustal melting and massive exhumation of deeper crustal layers. Sustained thermal heating and rise of isotherms appear to have resulted in substantial enhancement of hydrocarbon generation and maturation processes in Tertiary sediments. The present study highlights the need of an integrated geological, geochemical and geophysical study, if reasonably accurate deep crustal thermal regime is to be investigated.     

岛弧环境中不同成因的火成岩组合及其地质意义

岛弧环境的形成是与大洋板块俯冲作用有关,由俯冲流体作用于地幔楔部分熔融形成的钙碱性火成岩组合是岛弧环境中物质组成的主体。此外,目前还识别出与俯冲作用有关的其它的岩石类型:埃达克岩、富铌玄武岩、TTG、赞岐岩、玻安岩等,它们指示着不同的地球动力学背景、壳—幔相互作用过程以及源岩发生部分熔融的物理化学条件。本文主要对形成于岛弧环境中不同成因的火成岩组合的特征、形成机制、成矿作用及动力学意义进行了综述。     

从INDEPTH-MT结果探讨雅鲁藏布江缝合带的电性结构

ＩＮＤＥＰＴＨ ＭＴ研究结果表明，在雅鲁藏布江未发现反映深断裂的电性显示，而在江孜和仁布之间见有规模宏大、底界深达５５ｋｍ、向北倾斜的低阻高导体。这表明该区可能为雅鲁藏布江缝合带在地表出露的实际位置。高导体范围内存在３组反映断裂构造的电性梯度带和畸变带。３条断裂带向北倾斜，沿纵深向主断裂带Ｆ３汇聚。其北侧，发育多条南倾断裂，它们共同构成雅鲁藏布江缝合带发散状断裂构造特征。大规模高导体的存在与地下热状态是密切相关的。