下地幔中俯冲型玄武岩壳的研究

通常认为大洋岩石圈俯冲到地球深部,从而导致地幔的对流并产生地幔的不均一性。然而,大洋岩石圈作为一个整体可能并非均匀地俯冲：即由于化学成分、密度和熔融温度的差异,玄武岩壳与其下伏橄榄岩层俯冲到地球深部后的情况可能有所不同。有人认为俯冲的玄武岩壳可能在地幔中６６０ ｋｍ 处的不连续面附近形成一个浮体,且该浮体至少延伸至８００ ｋｍ 的深处,从而产生可能由于重力捕获作用形成的石榴石岩层。本文报道大洋中脊玄武岩在高达６４ ＧＰａ 压力下（相当于１ ５００ ｋｍ 的深度）的相态关系和熔融温度。我们的研究发现当俯冲的玄武岩壳在大约７２０ ｋｍ 的深处转化为钙钛岩的岩性特征时不再是浮体,并且在该转换带压力与温度呈正相关,这与橄榄岩正好相反。据此可推测,具钙钛岩岩性特征的玄武岩壳有可能因重力作用而下沉至深部地幔。熔融实验资料表明,在下地幔底部,当温度超过４ ０００ Ｋ时,玄武岩壳将会产生熔融。     

深源地震：橄榄石→尖晶石相变诱发断层

７０年代以来，人们已经知道在地球几百公里处有深源地震存在，在这个深处压力和温度不可能使岩石产生脆性剪切断裂，在３００ｋｍ之下，地震出现频率随深度增加而迅速减少，但是在６００ｋｍ处又再次增加，在７００ｋｍ处深源地震停止，五年之前，我们发现这种深源地震与一种新的塑性不稳定性有关。在地球４００ｋｍ处，当上地幔最主要矿物橄榄石（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４发生相变时会导致一种新的断层类型产生。我们首先利用锗橄榄     

地球内部热起源的理论

在由长期冷凝及放射性元素衰变所产生的热中加入重力起 减少赖以维持地对流的热能损耗与热能产量之间的差异。这种未被广泛认识到的热源来自于席状地幔柱从核幔边界附近上升时的粘滞摩擦,并引起地震,造山及火山活动。由于地幔柱中重馏分ＦｅＯ被地核顶部的熔融铁质所吸收,热柱中生成的摩擦热与重务热能的损失是相等的。将地幔物质放在用激光加热的金刚石压力计内,并施加以地下６７０ｋｍ地地震膛连续面 近的温压条件,则它会转     

深源地震机理的新认识—反向裂隙断层作用

高温高压实验研究表明，地幔矿物相变与深源地震有着密切的关系。在具有放热效应的橄榄石－尖晶石相变过程中形成的反向裂隙是诱发深源地震的主要原因；而发生在下地幔的相变作用（假如钛铁矿－钙钛矿相变）因其具有吸热效应的特征，不形成反向裂隙，从而导致深源地震终止于下地幔顶界。     

全球地幔三维结构模型及动力学研究新进展

介绍了地幔三维地震模型及地球动力学最新进展，特别是１９９５年７月ＩＵＧＧ第２１届大会展示的新成果。地幔三维速度分布主要由全球数字地震台网资料求得。１００ｋｍ深度速度分布主要与板块构造有关，３５０ｋｍ深度显示了大陆与海洋的差异，１９００ｋｍ深度表现环太平洋的高速异常带。     

壳幔物质与深部过程

文章对深部物质与过程的研究方法作了概述,对克拉通岩石圈根（或大陆根）的形成提出初步论证,并对造山带和裂谷带的深部状态作了进一步讨论。认为大陆根的形成主要完成于太古宙与古元古代时期,岩石圈地幔是分离出陆壳后的强亏损橄榄岩（贫Ｆｅ,Ａｌ,ａｌｋ,挥发份）,其低密度支撑的巨大浮力是克拉通构造上长期稳定的根本原因。提出青藏—喜马拉雅造山带可识别出三个类型的岩石圈：帕米尔型岩石圈冷根,念青唐古拉型相对薄的岩石圈和羌塘型温度相对高的岩石圈,可能分别代表碰撞造山的早期相、中期相和晚期相。提出地幔热柱可能有三种类型,分别来自４００ｋｍ界面、６７０ｋｍ界面和核幔边界,对地幔热柱的识别作了概述,指出与造山带有关的岩浆活动不是地幔热柱在地表的表现,讨论了岩石圈减薄速率的类型及其对环境的长期效应。     

峨眉地幔柱的动力学特征

峨眉地幔柱起源于赤道附近,头部直径约８００ｋｍ。它的动力学特征主要反映在四大地质事件上：１．基性岩浆活动,地幔柱头部减压熔融引起大规模玄武岩浆喷发和大量基性－超基性岩体侵入。峨眉山玄武岩分布面积约５０万ｋｍ２,主喷发期在早、晚二叠世之间,活动时限海西晚期－印支期;２．酸性岩浆活动,地幔柱对深部地壳的热改造引起大规模酸性岩浆喷发并形成３００ｋｍ长的花岗岩带,酸性火山喷发产物除流纹岩外,酸性火山灰沉积遍及整个华南地区;３．古地热场与改造成矿作用,在地幔柱作用下,上扬子及其外围地区曾经存在一个古地热场,地热异常从海西晚期持续到燕山期,长时期的地热异常驱动热水循环,引起大规模改造成矿作用,形成分布广泛的层控金属矿床;４．地壳升降与裂陷,华南海西－印支期的地壳运动与地幔柱有密切关系,当它到达岩石圈底部之后,上覆岩石圈受热软化,伸展变薄,地壳沉降引起栖霞期海平面大幅度上升以及茅口期的强烈拉张与裂陷,地幔柱活动对大气圈、水圈、生物圈都有重要影响,它可能造成大规模生物绝灭。     

地幔物质的性质,状态与演化及相变动力学研究进展

近年来，借助于高温高压实验技术，地球科学家们发现构成地幔的许多矿物随着压力的增加会发生矿物结构的改变，由此可以推断出深地幔矿物存在形。这些相变地幔主不连续面的形成有关，因而对相变的热力学及其相变动力学的研究可以为地幔对流及其热演化提供约束条件。     

深源地震机理的新认识──反向裂隙断层作用

高温高压实验究表明，地幔矿物相交与深源地震有着密切的关系。在具有放热效应的橄榄石一尖晶石相变过程中形成的反向裂隙（ａｎｔｉｃｒａｃｈ）是诱发深源地震的主要原因；而发生在下地幔的相变作用（例如钛铁矿－钙钛矿相变）因其具有吸热效应的特征，不形成反向裂隙，从而导致深源地震终止于下地幔顶界。     

地幔内板片俯冲运动模式及其大地构造意义 ——俯冲的屏障与穿越机制

地震层析成像揭示了地幔内存在俯冲板片的重要证据,它们涉及多种几何形态和运动方式,地幔过渡带为其下沉的重要屏障,俯冲板片在这里发生停滞、变形和岩石圈物质积累。板片在个别地区可以俯冲到地核—地幔边界,堆积形成板块墓地,造成D″ 层物质组成和热学的不均一性。高温高压实验以及流变学计算模拟,对地幔组成及其物性提供了新的制约,板片俯冲地幔过程中,涉及矿物相变、黏度、密度、力学强度等因素的制约,地幔过渡带为俯冲重要屏障和相变界面。围绕板片俯冲的研究,提出地幔整体对流的新模式,板块墓地与超级地幔柱具有成因联系,成为全球地幔对流的重要环节,有待深入研究。板片俯冲是浅表板块构造与深部超级地幔柱的联系纽带和重要驱动力。     

扬子地块西南缘晚古生代基性岩浆岩的性质与古特提斯洋的演化

扬子地块西南缘晚泥盆世至晚二叠世的基性岩浆岩具有大体类似的地球化学性质, 它们均富集Ｔｉ（ＴｉＯ２＞ ２％ ）、ＬＩＬＥ和ＬＲＥＥ（Ｌａ／Ｙｂ）Ｎ＝ ４．８～１４．６）,Ｔｉ／Ｖ（３２～６７）、Ｔｉ／Ｙ（４００～６９３）和Ｚｒ／Ｙ（３．２～７．６）比值高,具洋岛玄武岩的特征,推测它们均与地幔柱岩浆的活动有关。该地幔柱岩浆活动的时期与古特提斯洋盆演化的时期大体吻合, 但地幔柱岩浆开始喷发的中心与古特提斯初始扩张的中心相距甚远,看来,金沙江－哀牢山洋盆的张开与地幔柱岩浆活动无关。从晚泥盆世至晚二叠世,地幔柱岩浆活动的规模和强度逐渐增加,玄武岩分布中心从广西的南宁－百色之间逐渐向北西３１０°方向迁移了约６００ ｋｍ ,推测这一迁移轨迹可能受金沙江－哀牢山洋盆扩张的影响。据此估计, 金沙江－哀牢山洋盆宽度可达约１ ０００ ｋｍ 。据地幔柱岩浆轨迹与金沙江－哀牢山缝合带所夹的角度推测, 扬子地块可能经历了顺时针旋转, 与古地磁资料一致。     

地幔动力系统与演化最新进展评述

评述了９０年代以来地幔动力学研究的一些最新的观测和理论模拟的进展,探讨该领域的几个主要热点问题,包括地幔内部转换带和核幔边界的物理化学性质与演化,俯冲板片热结构及其与地幔的相互作用,热点物理化学性质与地幔柱动力学模拟,地幔对流系统及其对表层地质过程的影响等。这些结果是在多学科交叉研究的背景下取得的。地震层析的结果超越了８０年代取得的大尺度地幔结构,得到了越来越精细的结构,如俯冲板片的结构,６６０ｋｍ间断面的起伏,ＣＭＢ的超低速层和各向异性等。俯冲板片在某些区域平躺在上地幔底部,造成６６０ｋｍ间断面的凹陷。已有明显的迹象表明,俯冲板片至少在某些区域达到了地幔底部,说明下地幔是驱动地表板块运动的地幔对流不可分隔的一部分。全地幔对流模式对地幔中存在不同的地幔地球化学源区的看法提出重大挑战,计算机模拟三维球坐标地幔对流已经成为现实,新的研究正试图把地表板块加入到对流的模拟之中,并再造板块运动的动力学演化史。最后,对这些领域的最新进展提出自己的分析和看法,认为地球动力系统演化研究所面临的难题是地球内部动力状态演变的历史记录问题。而这样的记录,尤其是早期记录,只能从地球表面的造山带和盆地记录中去寻找。认为建立地质记录与?     

太古宙和元古宙时期的地壳演化—从地壳地震学获得的证据

通过分析整个世界太古宇和元古宇地区的地震波速模型，发现太古宇地区的厚度为３５ｋｍ左右（碰撞带边缘除外），而元古宇地壳的厚度则显然要大得多，大致为４５ｋｍ，并且在其基底有一较厚的高速层（＞７ｋｍ／ｓ）．我们认为有两种模式可以解释这些差异。第一种模型把这种差异归因于上地幔成分的改变。太古宇地幔中的温度较高，因而导致了科马提熔岩的喷发，结果使得岩石圈过分贫化而不能产生大量的玄武质熔体。元古宇地是在富地幔     

地幔转换带:地球深部研究的重要方向

地幔转换带是联系上下地幔的纽带,对于认识整个地幔的组成和演化、地幔对流、岩石圈深俯冲及深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义。一般认为,转换带地震不连续面主要与橄榄石的高压相变密切相关。最新的高温高压实验研究表明,地幔中非橄榄石组分的相变,如辉石和石榴子石的相变,对不连续面的深度和宽度以及转换带内的波速和密度梯度也起到很大的影响。另外地幔全岩成分、端员组分、温度和水也对相变和不连续面具有重要影响,这些精细的实验研究成果更好地解释了转换带地震不连续面一些相对局部的性质和变化,促进了我们对地球深部性质和动力学过程的了解。因为缺少直接来自地球深部的样品,而地球物理和地球化学研究也有它们的相对局限性,所以高温高压实验仍然是我们了解地球深部成分和性质的重要手段之一。     

Lu-Hf同位素体系对若干基础地质问题的新制约(之二)--大洋地幔端元

报道了Ｌｕ－Ｈｆ同位素体系在地幔端元的地球化学研究中的部分最新应用成果。大量的大洋玄武岩Ｌｕ－Ｈｆ同位素研究表明：具亏损地幔端元（ＤＭＭ）来源的洋中脊玄武岩岩浆部分熔融的初熔区位于石留石稳定场深度,即深度为８０￣９０ｋｍ的石榴石二辉橄榄岩地幔,而不是原来所认为的尖晶石二辉橄榄岩区（深度小于６０ｋｍ）;以高放射成因Ｐｂ为特征的主Ｕ地幔端元（ＨＩＭＵ）应代表了下地幔物质在某一特定时期发生分异作用的结果     

地幔羽构造论：板块构造后理论发展的新范例

通过地震波层析成像所揭示的地幔构造和板块下插历史的对比研究，揭开了探索地球动力学的新局面。地球的构造是由地幔深部上升的直径约数千公里的火柱状热地幔羽（ｐｌｕｍｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓ）和沉入到６７０ｋｍ深并暂处于滞留状态的板块的崩落而引起的冷地幔羽，这两个基本因素所造成的卷入整个地幔的对流所支配着。     

贝加尔裂谷下的软流圈底辟：岩石学约束条件

地壳底部部分熔融物质的存在是对贝加尔裂谷带深部构造所提出的模型的主要依据之一，可以把这种上地幔异常解释为不连续的０－５０ｋｍ的 厚层，这种厚层是通过狭窄的通道与软流层连接的（流体，张性破裂模型），或解释为与地壳基底相接触的２００－３００ｋｍ宽的软流圈隆起（地幔柱模型）。来自于新生代玄武岩的地幔捕虏体的岩石学数据与热软流圈物质引起的壳下岩石圈的完全机构交代简单模式不一致，来源于４５－７５ｋｍ深处的尖     

地幔热力不稳定性分析

根据地幔热动力学模型,分析了地幔在多种因素（特别是地球自转效应）影响下的热力不稳定性条件和临界条件,结果表明,地质年代在影响地幔热力不稳定性的诸因素中,地幔内部的热源（放射性生热、相变生热、绝热压缩生热和底部加热）效应能够使地幔lavleish数增大,即增大地幔运动的动力;而地球的自转效应却能减小地幔运动的临界阻力,因此它们对地幔热力不稳定性都具激发作用,而对地幔粘滞性和热传导效应,关系式表明,它们对地幔热力不稳定性都具致稳作用。对于岩石图绝对运动的影响,取决于岩石圈绝对运动方向与地幔所受合力方向的相互关系。     

雷州半岛地幔岩包体中橄榄石的塑性形变研究

广东雷州半岛南部第四纪更新世晚期碱性玄武岩浆活动广泛。胡长霄曾报道过田洋火山口附近火山角砾岩中产有超基性角砾,并认为来源于上地幔。其附近碱性玄武岩流中也有类似成分的地幔岩包体。本文所研究的样品即采自碱性玄武岩流的地幔岩包体。 对地幔岩包体的固态塑性形变研究是阐明地幔对流机制的重要内容,并可为板块运动和上地幔动力学的研究提供地幔物质塑性流动的直接证据。     

超高压相含水硅酸盐与下地幔水循环

<正>"水"在地幔的矿物中主要以晶格缺陷中的结构水形式存在,尽管其含量可能只有"10-6"的量级,但是这些微量的结构水会强烈的影响深部地幔矿物与岩石的化学物理性质,如矿物结构、岩石应变强度、部分熔融温度等,进而影响地幔的动力学性质和地球物理特征。大洋板块俯冲是"水"进入深部地幔的重要途径,各种高压、超高压含水相矿物是俯冲过程中"水"进入地幔的重要载体。因此,合成与研究超高压含水相硅酸盐矿物及其相变过程一直是实验岩石学的热点。