大陆深部地壳研究中的地质──地球化学方法概述

迄今为止，地球物理方法一直是研究深部地壳结构的重要方法，这种方法主要是利用岩石的物理性质来推测深部地壳的物质组成，地壳的分层及分层界面性质。随着近年来研究发现许多依据地球物理资料和地表地质确定的深度超过1500m即定目标都未得到深钻或超深钻的证实（肖庆辉，1993），这种结果在地学界引起很大反响。从另一个意义上，由地球物理方法确定的地壳仅反映其终态，而对复杂的地壳演化方面尚显不足。深钻和超深钻方法近年来已成为探测深部地完结构的一种重要方法，它可以直观的研究深部地壳的岩浆作用、构造作用、成矿作用，也是研究…     

探测地壳深部的信息——联邦德国大陆超深钻计划(KTB)简介

联邦德国大陆超深钻计划总投资力4.5亿西德马克。钻孔位于巴伐利亚州Oberpfalz。与其它深钻不同的走,该钻孔选在中欧海西褶皱带南缘、毗邻阿尔卑斯造山带的一条主缝合带上。钻探的中心任务是打一口深度为5km的试探钻孔及一口深度为14km的主钻孔。钻探的总目标是,调查与评价深部大陆地壳的物理与化学条件,以了解大陆地壳的结构、成分、动力学,演化及正在进行的过程与古过程,KTB重点研究大陆中一下地壳。主要研究方面包括:(1)记录大陆地壳现在的热动力状态,评价目前正在进行的过程;(2)研究大陆地壳的成分梯度与不连续性;(3)研究大陆地壳内的传递现象、传递机制及传递过程;(4)重建古条件与古过程;(5)研究大陆下地壳的性质及与之有关灼大陆地壳的结构、流变性质和构造演化;(6)建立一个长期的深部地壳实验室和观测站。     

大地构造火成岩岩石学研究

大地构造火成岩岩石学是岩石学和大地构造学研究相结合的学科,与传统的研究思路和方法相比,它重视深部地质过程的研究,尤其是大陆动力学的成就。通过深部物质信息（火成岩及包体、中高级变质岩）的研究,反演深部物质组成,为大地构造单元的划分对比提供深部证据;基性超基性构造岩浆带的研究是揭示古构造块体边界、超壳深大断裂的窗口;岩石圈组成的岩石学模型和垂向岩石圈分层界面的研究对于重新认识Ｍｏｈｏ面、低速层和大陆岩石圈结构意义重大。岩石学探针、同位素地球化学示踪和科学深钻、超深钻是现代大地构造火成岩岩石学研究的主要方法和手段。     

下地壳深成地质作用的研究进展

下地壳深成地质作用的研究内容既有变质的和变形的，也有岩石成分及其物性，还有地球化学和地球物理的．明了某一方面的变化和演化必须综合考虑其它富面．强调多学科的系统运用．研究手段从包裹体、地震波速、实验、超深钻到大陆地壳的出露剖面和近垂直地震反射剖面等的系统性和完整性使地学家对大陆下地壳深成地质作用认识向前迈进一大步．同时必须明确下地壳深成作用研究方法在许多方面是不同于常规的研究浅部地壳层次的方法，而且必须配之以精密的仪器、先进的技术和理论．     

纪念中国大陆科学钻探实施15周年、国际大陆科学钻探委员会成立20周年

大陆科学钻探是“入地”的重要手段,是“深入地球内部的望远镜”。中国大陆科学钻探事业开展15周年以来,取得重要进展,获得全球地学界的高度关注,特别是2001年实施的中国第一口大陆科学深钻 （5158m）,成果辉煌,影响巨大。继后,又开展了青海湖环境科学钻探、松辽盆地白垩纪科学钻探、柴达木盐湖环境资源科学钻探,汶川地震断裂带科学钻探以及中国大陆科钻资源集成计划,总共钻进约 35km,显示了中国科学钻探方兴未艾的景象。为纪念国际大陆科学钻探20周年（1996~2016）和中国大陆科学钻探实施15周年（2001~2016）,本文回顾中国大陆科学钻探实施15年来的艰辛和奋斗的历程,展望中国大陆科学钻探的未来。     

中国大陆科学深钻发展的若干思考与建议

科学钻探是获取地球内部信息的最直接和最重要手段,在解决“向地球深部进军”战略科技问题上起着无可替代的作用。本文简要回顾国内外大陆科学钻探的发展历程和深钻的发展现状,分析大陆科学深钻发展特点与态势;围绕中国大陆科学深钻,梳理其关键科学技术问题、面临的挑战与机遇;在此基础上提出中国大陆科学深钻发展的目标、优先发展方向与发展途径建议。大陆科学深钻能够为地球动力学过程、地质灾害、地质资源和环境变化等全球关注的地球科学前沿问题提供独特的研究途径,但是其实施深度又受超高温和超高压等恶劣井眼环境的制约;现代科学技术的进步有力促进了大陆科学深钻中各项技术的发展,为超深井和特深井科学钻探提供重要支撑。中国大陆科学深钻应以9000～15000 m特深井为目标,注重“超深”“深时”和“深观”等领域的科学问题,优先发展地球深部构造、深部生命、深时气候和深部资源探测等方向,研究超深物质、动力学过程和岩石物理等实验技术,研发超高温超高压环境下的钻井、测井和长期观测等技术与装备,促使我国深地探测能力和水平实现一次飞跃。     

欧洲共同体国家地壳流体研究的概况和进展

地壳流体在主岩溶解和迁移过程中，以搬运和交换物质、传输和释放能量的基本作用广泛影响地壳内部的造山、变质、成岩、成矿等地质作用和过程。流体的地质作用具有岩石圈动力学和大陆动力学的意义，是地球科学跨世纪的重大进展之一。文章从三个方面概述欧共体国家在近十年来对地壳流体研究的概况和进展：（１）７０年代始意大利托斯卡纳地热田的开发和利用对新生代—现代地热田热水系统近地表的超热地壳流体的研究成果；（２）８０年代欧共体国家开展的跨国多学科重大基础研究项目“欧洲地壳剖面综合地质调查”对欧洲中部华力西带结晶基底和中—新生代沉积盖层古地壳流体的研究成果；（３）９０年代联邦德国大陆超深钻现代和古地壳流体的研究成果。     

《大陆下地壳》

《大陆下地壳》（Continentalllowercrust）是由Fountain，D．M．等主编，于1992年出版，组织了20多位从事深部地质研究的专家编写的新书。该书反映了近十年来国外在大陆下地壳研究中取得的成果和进展。全书共分12章。第一章深部地壳的地震波速结构（Theseismicvelocitystructurefothedeepcontinetalcrust），由W．S．Holbrook等编写；第二章地壳反射性的多成因一对大陆下地壳和莫霍面的地震反射剖面测量的评述（Multi-geneticOriginofcrustalReflectivity-AReviewofseismicReflectionProfilingofthecontinentallowercrustandMoHo）…     

国家“973”项目《大陆板块会聚边界的地幔动力学与现代地壳作用》(2003CB716500)简介

国家重点基础研究发展计划(973)项目“大陆板块会聚边界的地幔动力学与现代地壳作用”(项目编号:2003CB716500)由国家科学技术部于2003年底批准立项,2003年12月正式启动,研究时间为5年(2003年12月-2008年12月)。项目依托部门为国土资源部,项目首席科学家为中国地质科学院地质研究所国土资源部大陆动力学重点实验室许志琴院士。来自中国地质科学院地质研究所,中国地质科学院矿产资源研究所等9家国家级科研单位和高校的40余位科研骨干参加了课题的研究工作。该项目以大陆科学深钻5km样品研究为主线,阐明板块会聚边界深部三维物质的组成分布和结构构造、流体及深熔作用,含矿元素的迁移与富集规律,以及受时间制约的变质演化历史;探索板块会聚边界壳-幔作用、地幔中物质成分及相转变、地球化学循环及流变状态;揭示深部物理状态及利用钻孔验证深部地球物理探测结果:再造超高压变质岩石的形成与折返机理。探索地下流体的成因、极端条件下地下微生物的多样性及地下地壳物理作用。为新的板块会聚边界地幔动力学理论发展及探索现代深部地壳作用做出贡献。该项目体现了国家大科学工程——中国大陆科学钻探工程与地学科学前沿的结合,下设8个...     

国内外深部地质研究现状一瞥

目前,人类对地球的研究,已进入到地球的深部,研究领域已是整个大陆地壳和上地幔了.研究地球深部地质,最初是用地震来研究地球结构.根据速度资料,对地球内部进行垂向分层.其后,进一步研究了地壳和上     

大陆超深钻与前寒武纪地质研究

大陆科学钻探基地球科学发展到一定阶段的产物．原苏联的科拉超深钻和克里沃罗格超深钻的重要发现，检验了当代地学理论，使人们重新认识地壳结构等许多问题，因而促进了地球科学和大陆科学钻探的发展．     

大陆超深钻与前寒武纪地质研究

大陆科学钻探是地球科学发展一定阶段的产物。原苏联的科拉超深钻和克里沃罗格超深钻的重要发现，检验了池代地学理论，使人们重新认识地壳结构等许多问题，因而促进了地球科学和大陆科学钻探的发展。     

中国大陆主要成矿域地壳速度结构与成矿作用

文章汇集了中国11条地球科学断面和数十条人工地震剖面，对中国大陆的地壳结构进行了综合研究。获得了主要成矿域的地壳分层结构模型。根据各层的厚度和地震波速度差异，揭示出主要成矿域地壳速度结构的横向变化，勾绘出壳内低速层的分布特征。文中还探讨了中国大陆主要成矿域岩石圈的现今活动性，以及地壳厚度、壳内低速层、“墙式”地震剪切波垂向低速带和下地壳底部高速层(体)的分布特征以及与成矿作用的关系。     

发育大洋斜长花岗岩的南海管事平顶海山：深部地壳和莫霍面钻探的优选区？

本文紧密围绕IODP“面向2050年大洋钻探科学框架”中的“地球深部探测”旗舰计划和“莫霍面”梦想，研究并总结全球现代洋壳发现的大洋斜长花岗岩的分布规律、岩石组合特征和成因模式，探讨发育大洋斜长花岗岩的南海管事平顶海山是否为深部地壳和莫霍面钻探潜在优选区。统计结果表明大洋斜长花岗岩在多种不同构造背景形成的洋壳上均有发现，包括西南印度洋超慢速扩张构造环境，大西洋、西北太平洋、西印度洋和中印度洋慢速扩张构造环境，东太平洋快速扩张构造环境，南海等边缘海构造环境，伊豆- 小笠原- 马里亚纳(IBM)岛弧、九州- 帕劳海脊、Amami海底高原等洋内俯冲构造环境。多数大洋斜长花岗岩呈脉状零散分布于辉长岩中，意味大洋斜长花岗岩可能形成于洋壳深部，在后期断裂等地质作用下被剥蚀而更容易被发现，成为了解洋壳深部岩浆过程和洋壳结构的一个窗口。管事平顶海山位于南海东部次海盆古扩张脊附近，拖网获得MORB型大洋斜长花岗岩，前人基于地球化学数据认为其可能为辉长岩部分熔融形成。本文推测管事平顶海山大洋斜长花岗岩很可能为洋壳深部物质剥露海底，是南海的一个重要构造窗口，有望成为南海深部地壳和莫霍面钻探的潜在优选区，但需要开展进一步调查研究以验证推测：① 海山大洋斜长花岗岩为拖网所得，位置误差较大，需开展可精确定位的电视抓斗、浅钻或有缆遥控水下机器人(ROV)调查；② 海山目前只发现大洋斜长花岗岩，需调查海山是否发育辉长岩等深部地壳岩石组合；③ 需开展重磁、深反射地震、海底地震仪(OBS)、大地电磁等调查研究，建立管事平顶海山洋壳和上地幔结构模型，查明断裂带分布，揭示莫霍面深度。     

江南造山带中段地壳结构与成矿启示：基于广昌-浏阳剖面接收函数的认识

江南造山带位于华南大陆扬子块体和华夏块体之间，其深部地壳结构与变形特征记录了扬子块体与华夏块体拼合与相互作用的痕迹，且在其内部与邻区发育了丰富的多金属矿床，并形成了巨型Cu-Au-Pb-Zn-Ag多金属成矿带，是深化认识华南大陆地壳演化、岩浆作用与成矿系统的关键地域。针对华南大陆地区的地壳结构与成矿过程，国家科技重点研发计划“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”项目在该区实施了一条密集宽频带地震流动探测剖面，旨在探测其深部结构与物性变化特征和深部成矿背景。本文利用其中江西广昌-湖南浏阳段长320km的宽频带地震流动台站数据开展了远震P波接收函数研究，获得了剖面辖区深部地壳结构和V_p/V_s变化特征。研究结果表明：(1)剖面Moho界面深度在29～35km之间变化，呈近穹窿状分布，平均Moho界面深度为31km左右，低于全球大陆地壳平均值，且与地形高程在整体上呈镜像相关，均衡程度较好；(2)剖面沿线地壳V_p/V_s在1.64～1.83之间呈波浪状起伏变化，平均值为1.72左右，且华夏块体略高于江南造山带...     

KTB主孔上部8000m概况─—施工过程、技术特点和地学成果

ＫＴＢ主孔上部８０００ｍ概况─—施工过程、技术特点和地学成果耗资５亿马克的联邦德国大陆深钻计划（ＫＴＢ）的目的是：进行关于地壳较深部位的物理、化学状态和过程的基础性调查，以了解内陆地壳的结构、成份、动力学和演变。该计划自１９８５年开始实施以来，已完成...     

郯庐断裂带渤海段的深部构造特征：地壳厚度和居里面的研…

从居里等温面埋深和地壳厚度两方面论述郯庐断裂带渤海段的深部构造特征，根据航磁资料，运用三维磁性层演方法，计算了研究海区居里面的深度；又根据布格重力异常资料，运用三维重力正，反演方法，计算了研究海区的地壳厚度，参考了地热和壳幔电性结构的有关数据，提出了对郯庐断裂渤海段深部构造特征的认识；（１）向走陡倾斜，这里居里面埋深和地壳厚度两个较为一致的结果；（２）分段性明显，显示了沿断裂带新生代以来地壳动力不     

地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项"深部探测技术与实验研究"的目标与"两网、两区、四带、多点"的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。     

封面故事

深部探测腾冲科学钻探工程现场。中国深部探测专项完成了6000km深地震反射剖面,建立了全国大地电磁参数网和地球化学基准网;6口科学钻探获得重要发现;实现了矿集区立体探测;在关键地区地应力监测、岩石圈动力学模拟、大陆地壳结构与演化研究、探测仪器装备研制等     

岩石物理学研究在中国大陆科学钻中的应用简介

中国大陆科学钻已于 2 0 0 1年 8月 4日在我国江苏省东海县毛北村正式开钻 ,这是我国一项具时代意义的地学高科技系统工程。它向世人表明 ,中国地学界向地球深部研究发起了新的挑战 ,也显示我国已由地质大国向地质强国迈进。大陆科学钻探是一项多学科高科技集成的系统工程。大陆科学钻包括 3个现代化现场实验室 :1岩石—构造室 ;2岩石物理室 ;3流体地球化学室。中国地质大学 (武汉 )以金振民教授为首的科研集体承担了“岩石物理实验室”的筹建工作。现将该实验室及其在大陆科学钻中的研究内容、应用意义和范围作如下介绍。1　什么是岩石物理学 ?岩石物理学是岩石学和物理学之间的交叉边缘学科 ,它是通过专门的实验技术手段研究地壳和地幔岩石在地球不同深度环境下 (即不同温度、压力、流体含量等 )原位 (in situ)岩石物理性质的成分变化和地质构造特征 ,同时为地表地球物理探测成果的正确解释提供科学约束。2　为什么要研究钻孔岩心的物理性质 ?由于不同深度的科学钻井位于不同地质构造背景 ,地壳深部岩石成分、结构构造、流体含量以及物理性质随着深度、压力、温度和时间不同有明显变化。因此 ,科学钻井现场岩石物性测试的主要目的有3个...