"蓝色风暴"与"红色革命"——论创建新的"大陆构造学说"

60年代兴起的板块构造学说如一场"兰色风暴"席卷全球,开创了地球科学的新纪元。但是,板块构造学说也存在许多难以解释的问题,板块构造学说解决不了大陆地质问题。大陆有不同于海洋的特点,大陆需要有新的理论。为此,美国构造学家在2002年率先提出了超越板块构造(beyond plate tectonics)的思想,开辟了地球科学研究的新领域,具有里程碑式的意义。作者的研究发现,板块构造学说解释不了花岗岩问题,应当另辟蹊径,开展一场"红色革命",创建有别于板块构造学说的新的大陆构造学说。作者指出,板块构造不是全球构造,板块构造 地幔柱构造也不是全球构造,板块构造 大陆构造才是全球构造。文中回顾了中国大陆构造研究的历史和现状,建议将大陆的形成与演化、大陆构造与板块构造的关系、陆壳与地幔的关系和大陆变化与环境、生态、人居的关系作为大陆构造学研究的4个目标,提出4项研究任务,并建议以中国东部活化和青藏高原抬升两个课题作为研究的切入点。文中还探讨了大陆构造学研究的前景,分析了中国在创建新的大陆构造学中的有利条件和不利因素,指出开创新的大陆构造学说,需要国家的大投入,思想的大解放和人才的大引进。     

关于大陆构造研究的一些思考与讨论

指出板块构造理论在解释大陆构造中的不足之处,从而在进一步深化板块构造理论发展的同时,构建大陆构造理论体系;通过长期大陆构造研究实践并利用国内外大陆造山带的6个例子提出有关大陆的基本问题,诸如早期大陆起源、超大陆方式演化的大陆演化机制以及大洋和大陆岩石圈的本质不同和构造旋回;说明大陆是由板块构造(包括可能的板块构造远程效应)和大陆自身机制分别形成的组分的拼合体.主张大陆有自身的机制操控它的起源、保存和演化.在排除了来自板块边缘以及板块远程效应的作用力的前提下,出现在陆内环境的造山作用可由大陆本身尤其可能由陆内中小块体之间的相互作用引发.需要强化大陆构造研究,在深化板块构造理论的同时,探索和创建大陆构造理论体系.     

浅谈大陆动力学与成矿关系研究的若干发展趋势

传统的板块构造理论提供了解释大陆板块边缘成矿问题的理论框架,但对解释板块碰撞后大陆内部演化阶段的成矿作用则无现成答案.基于这一现状,20世纪90年代以来,以发展板块构造理论、深入理解大陆成矿作用、提高发现大陆内部矿床能力为主要目的的大陆动力学及其与成矿关系的研究,引起了国际地学界的高度重视.纵观近年大陆动力学与成矿关系的研究,可以发现以下若干趋势:在成矿机制上,将成矿作用研究与壳幔相互作用研究密切结合;在成矿时代上,成矿作用与重大地质事件的内在关联受到高度重视;在成矿区域上,除继续重视板块边缘成矿作用的研究外,大陆板块内部的成矿作用成了新的研究热点.     

试论板块构造与大陆构造的关系

板块构造理论问世已近30年了,近30年的实践充分显示了板块构造理论的生命力和平远影响。但是板块构造理论的基础资料来自大洋,而现在所知,大洋只不过两亿年的历史,大陆却保存有40亿年以来地壳和岩石圈演化的丰富和完整的资料,况且目前人类生活、生存和发展的领域主要在大陆。所以板块构造如果不与大陆构造紧密结合,则有很大的片面性,并将失     

中国的板块构造区划

20世纪60年代板块构造学说传入中国,为广大地学工作者所接受并应用于相关的地质工作中。在新一代地质志的研究中,以板块学说为主导,已经成为共识。从板块构造来认识,板块的组成包括其核心及边缘。其核心为克拉通,由稳定的陆块组成;边缘包含了不同的活动大陆边缘和被动大陆边缘。边缘在后期板块汇聚的过程中,常由汇聚或碰撞等不同方式而成为不同的造山带。板块之间具有不同形式的汇聚带,其中主要是地壳对接消减带。在地球发展历史的过程中,不同时期的板块构造格局常有很大的变化。因此,本文以古生代的构造格架为主,探讨对中国大陆进行板块构造区划中的一些相关问题,并对全国的区划提出了一个初步方案。此方案将全国划分为7个I级单元(板块),30个II级单元(克拉通和造山带)以及103个III级单元。     

俄罗斯远东南部的增生构造

从岩石圈板块构造立场解释了俄罗斯远东地区南部的地质构造与演化。同时指出在构造形成过程中，中生代大洋岩石圈板块向欧亚大陆的俯冲起了主导作用。特别注意到活动性大陆边缘，沿其形成了弧前盆地和增生楔。     

大陆地质与大陆构造和大陆动力学

当代地球科学发展的新需求与板块构造对大陆地质的深化研究,使大陆问题成为21世纪地学发展的前沿研究领域、热点和关键。文中在提出“大陆动力学”研究20多年后的今天,进行关于大陆研究的新思考,从讨论厘定大陆研究的有关争议概念、大陆的基本问题、中国大陆构造的典型实例以及与世界同类范例的简要对比出发,综合概括了大陆地质与大陆构造和大陆动力学研究的关键科学问题与进一步探索研究的思考课题。提出了在大陆研究中,在进一步精确深化板块构造对大陆的研究的同时,应突出加强大陆构造中有无非板块构造动力及其远程效应的大陆内的、在深部动力学与陆块间差异非均衡背景下由陆内陆块间相互作用导致的真正陆内构造及其动力学问题的研究,以便为深化发展板块构造、认知大陆、探索大陆动力学、构建包括板块构造在内新的行星地球构造观作出努力与探索。     

关于秦岭造山带的新认识及有关启示

目前,将北秦岭造山带视为华北陆块南缘古活动大陆边缘模式的观点颇为盛行。但从地壳演变依据、古生物资料、野外资料及地壳地震反射剖面等方面研究成果分析,华北陆块与扬子陆块之间的秦岭海槽应是发育于大陆地壳内部的沉降带,两个陆块间从未存在过真正的古大陆边缘;秦岭造山带是发育于大陆内部因碰撞挤压可起的造山带,并非形成于陆壳板块边缘;“楔入造山”是陆壳内部块体碰撞造山的一种新模式。板块构造理论有局限性,大地构造     

旋转的大陆

自从板块构造理论产生以来,尽管大陆地质学家对其十分热衷,但板块构造理论对大陆形变的描述却十分贫乏。问题在于,大陆变形带可以宽达2000km,这全完不同于大洋板块的较窄的边界。虽然可以用旋转来准确描述板块刚性核部的相对运动,但却不能描述发生于板块软弱带间的所有有趣地质事件。这就是为什么板块构造没有被测绘大陆上小区域地图的构造地质学家更早发现的原因。只有地震学家在足够广阔的研究区域工作,以理解大陆正在进行的过程,这当首推England和Molnar,他们对半个欧亚大陆的变形进行了研究(见Nature     

早震旦世扬子陆块东南缘构造性质探讨

陆源碎屑岩特征与板块构造构造性质有着密切关系，本文通过沉积岩石学，地球化学分析确定早震旦世扬子陆块东南缘的构造性质有被动大陆边缘，并简述了其构造演化史。     

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。     

Earth's tectonic history revisited in the light of episodic misfits between plate network and mantle convection

Episodic plate reorganisations abruptly change plate boundary configurations. To illustrate their role, we review the plate reorganisations that appear in the present-day oceans and in the reconstructed Tethys ocean. These time periods cover the dispersal of the Pangea super-continent and the collisions with Eurasia that foreshadow a new super-continent. Plate reorganisations have played a fundamental role in the tectonic history of the Earth, being responsible for continental break-up and, after oceanic spreading, for continental collisions. As a result, they governed the formation and dispersal of super-continents. We observe a bulk polarity in plate motion that governs continental collision and the opposite bulk polarity in plate reorganisation that governs continental break-up. Such opposite polarities show in the tectonic history that we follow since the 550 Ma formation of the Gondwana super-continent.In order to decipher the rules that govern plate reorganisation, we investigate the distribution of spreading and subduction that derives from the current plate motion. We observe a mismatch between the evolution tendency of the plate boundary network and convection in the deep mantle. The actual network of plate boundaries illustrates a compromise between the two. Based on the opposite polarities in plate motion and plate reorganisation, we propose that this compromise is maintained by plate reorganisations that counterbalance free evolution of the network in abruptly changing its boundaries. We propose that plate reorganisations are basically caused by the mismatch between the free evolution of the plate boundary network and the current convection pattern in the deep mantle.Evidence on Proterozoic rifting and continent collisions allows dating the oldest known plate reorganisation around 2 Ga, which is the age of the oldest known super-continent. Based on the geology of the Archean before 3 Ga, mantle convection appears limited under a greenstone cover and different from the current mantle convection. The distribution of the diapiric granitoids that intrude this cover points to a honeycomb convection centred on downwelling sites separated by diffuse upwelling, which fits the theory on the early Earth mantle convection when plates did not cover the globe. We propose that the plate reorganisation regime appeared sometime between 3 and 2 Ga.     

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。     

The boring billion? – Lid tectonics, continental growth and environmental change associated with the Columbia supercontinent

The evolution of Earth＇s biosphere,atmosphere and hydrosphere is tied to the formation of continental crust and its subsequent movements on tectonic plates.The supercontinent cycle posits that the continental crust is periodically amalgamated into a single landmass,subsequently breaking up and dispersing into various continental fragments.Columbia is possibly the first true supercontinent,it amalgamated during the 2.0-1.7 Ga period,and collisional orogenesis resulting from its formation peaked at 1.95-1.85 Ga.Geological and palaeomagnetic evidence indicate that Columbia remained as a quasi-integral continental lid until at least 1.3 Ga.Numerous break-up attempts are evidenced by dyke swarms with a large temporal and spatial range; however,palaeomagnetic and geologic evidence suggest these attempts remained unsuccessful.Rather than dispersing into continental fragments,the Columbia supercontinent underwent only minor modifications to form the next supercontinent （Rodinia） at 1.1 -0.9 Ga; these included the transformation of external accretionary belts into the internal Grenville and equivalent collisional belts.Although Columbia provides evidence for a form of ‘lid tectonics’,modern style plate tectonics occurred on its periphery in the form of accretionary orogens.The detrital zircon and preserved geological record are compatible with an increase in the volume of continental crust during Columbia＇s lifespan; this is a consequence of the continuous accretionary processes along its margins.The quiescence in plate tectonic movements during Columbia＇s lifespan is correlative with a long period of stability in Earth＇s atmospheric and oceanic chemistry.Increased variability starting at 1.3 Ga in the environmental record coincides with the transformation of Columbia to Rodinia; thus,the link between plate tectonics and environmental change is strengthened with this interpretation of supercontinent history.     

Introduction to TETHYS—an interdisciplinary GIS database for studying continental collisions

The TETHYS GIS database is being developed as a way to integrate relevant geologic, geophysical, geochemical, geochronologic, and remote sensing data bearing on Tethyan continental plate collisions. The project is predicated on a need for actualistic model ‘templates’ for interpreting the Earth's geologic record. Because of their time-transgressive character, Tethyan collisions offer ‘actualistic’ models for features such as continental ‘escape’, collision-induced upper mantle flow magmatism, and marginal basin opening, associated with modern convergent plate margins. Large integrated geochemical and geophysical databases allow for such models to be tested against the geologic record, leading to a better understanding of continental accretion throughout Earth history. The TETHYS database combines digital topographic and geologic information, remote sensing images, sample-based geochemical, geochronologic, and isotopic data (for pre- and post-collision igneous activity), and data for seismic tomography, shear-wave splitting, space geodesy, and information for plate tectonic reconstructions. Here, we report progress on developing such a database and the tools for manipulating and visualizing integrated 2-, 3-, and 4-d data sets with examples of research applications in progress. Based on an Oracle database system, linked with ArcIMS via ArcSDE, the TETHYS project is an evolving resource for researchers, educators, and others interested in studying the role of plate collisions in the process of continental accretion, and will be accessible as a node of the national Geosciences Cyberinfrastructure Network—GEON via the World-Wide Web and ultra-high speed internet2. Interim partial access to the data and metadata is available at: http://geoinfo.geosc.uh.edu/Tethys/ and http://www.esrs.wmich.edu/tethys.htm. We demonstrate the utility of the TETHYS database in building a framework for lithospheric interactions in continental collision and accretion.     

华北地台前寒武花岗岩类、陆壳演化与克拉通形成

通过华北前寒武纪花岗岩类的研究,提出英云闪长岩和奥长花岗岩（Ｔ１Ｔ２）代表不成熟陆壳组成,Ｔ１Ｔ２Ｇ１Ｇ２代表半成熟陆壳组成,花岗闪长岩和花岗岩（Ｇ１Ｇ２）代表成熟陆壳组成。讨论了大陆根的形成与性质。识别出华北地台内１０个太古陆核。讨论了中太古代初始陆核、新太古代陆核;新太古代末两个微大陆尺度的陆核的形成;早元古代两个成熟陆核的构造拼合并形成华北克拉通     

克拉通、下地壳与大陆岩石圈——庆贺沈其韩先生百年华诞

把克拉通、下地壳和大陆岩石圈这几个重要的地质名词放在一起做文章的标题,其实只是想强调一个事情,即陆壳形成和稳定化的结果是形成大陆岩石圈。大陆岩石圈是地球圈层的基本单元,是现代板块构造运动的核心构件和核心载体。忽视大陆岩石圈,要讨论地球上大陆与大洋、地壳与地幔、地球的深部圈层与外部圈层、内部圈层间相互作用以及物质与能量的交换等问题都无法深入。大陆岩石的最初形成可能在冥古宙早期已经开始,全球大陆的稳定化即克拉通化一般认为完成于太古宙末,并开启了元古宙的新纪元。对大陆壳的形成机制和演化过程,已经有很多讨论,但是还存在许多争议。而对大陆岩石圈人们知之不多,文献中常常在早期的小的陆壳形成,即陆核或微陆块阶段,就将其与大陆岩石圈的概念混为一谈。岩石圈的形成固然是大陆形成演化的结果,但是岩石圈的物质组成、结构和物理性质等从最初形成到成熟并成为稳定的地球独立圈层并足以承担板块构造的重任,可能经历了不止一个阶段。本文强调应对岩石圈的形成和演化给予更多的关注,并深化研究大陆地壳形成、克拉通化对大陆岩石圈形成的贡献。     

祁连造山带研究概况——历史,现状及展望

回顾了祁连造山带的研究历史，对研究现状作了简要总结。认为在祁连造山带已初步建立起岩石圈结构及动力学模型，划分了板块构造单元，祁连山自震理纪以来先后出现大陆裂谷和板块构造两种构造体制及三种不同类型的造山作用（俯冲造山，碰撞造山和陆内造山）而构造体制变更，盆地类型转换以及造山作用类型变化的地球动力学机制是地幔柱构造。提出了造山带研究现存在的关键问题，对未来的研究进行了展望，作者认为祁连山造山理论的研究     

浅变质岩在示踪大别—苏鲁造山带大陆板块俯冲与折返过程中的意义

中国大别-苏鲁造山带为大陆板块俯冲形成的碰撞造山带,该带北缘和内部产有原岩时代为新元古代-晚古生代的浅变质岩。这些浅变质岩对应于扬子板块北缘前寒武变质基底和扬子板块北缘古生代大陆架沉积物,形成过程于印支期扬子板块向北俯冲过程中的刮削作用密切相关,与大洋板块俯冲过程中刮削形成的加积楔具有类似的动力学过程。对大别-苏鲁造山带浅变质岩的深入研究,不仅有助于揭示大陆板块俯冲过程中高压-超高压岩石形成与折返过程,而且确定了扬子板块与华北板块之间的缝合线位置位于大别造山带北淮阳带的北部和苏鲁造山带的五莲-蓬莱群的北侧。     

大陆造山带元古宙构造体制研究的思路和方法探讨──以秦岭造山带为例

根据现代构造理论和大陆地质研究的新进展，以秦岭造山带为例，从稳定地块与造山带的结合、显生宙造山过程对元古宙构造体制的限制、元古宙地层划分对比、元古宙古构造环境分析的地球化学等方面研究入手，对造山带元古宙构造体制研究的思路和方法进行了初步探讨。