中国岩石圈的基本特征

中国及邻区岩石圈结构构造十分复杂,并具有若干明显的特点:中国大陆地壳西厚东薄、南厚北薄,青藏高原地壳平均厚度为60~65 km,最厚达80 km;东部地区一般为30~35 km,南中国海中央海盆平均只有5 km;中国大陆地壳平均厚度为476 km,大大超过全球地壳392 km的平均厚度。中国大陆及邻区岩石圈亦呈西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,青藏高原及西北地区岩石圈平均厚度为165 km,塔里木盆地中东部、帕米尔与昌都地区岩石圈厚度可达180~200 km。大兴安岭-太行山-武陵山以东,包括边缘海为岩石圈减薄区,厚度为50~85 km。西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,反映了板块碰撞汇聚的动力学环境;东部岩石圈、软流圈呈“块状镶嵌结构”,岩石圈薄,软流圈厚,反映了地壳拉张、软流圈物质上涌的特点,并在东亚及西太平洋地区85~250 km深处形成一巨型低速异常体。中国东部上、下地壳及地壳、岩石圈地幔之间普遍存在“上老下新”年龄结构。     

超高压榴辉岩流变学研究

大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别。因此,现有板块构造不完全适合于大陆构造。大陆地壳和上地幔流变学的综合研究是认识大陆构造最佳途径之一。流变学研究是大陆造山带几何学、运动学和动力学的桥梁。大陆岩石圈对构造作用、重力不稳定性和热结构的响应在很大程度上取决于岩石流变强度。岩石圈流变性质是岩石圈分层、构造复杂性和塑性流动的主导控制因素。超高压榴辉岩在地幔对流、壳-幔物质循环和俯冲带动力学起着重要作用。榴辉岩的流变性质和变形机制对于阐明大陆造山带和大陆深俯冲的动力学过程具有十分重要的意义。本文主要内容包括以下4个方面：（1）岩石流变学研究在地球动力学中地位和重要性;（2）回顾池际尚先生对岩石流变学实验的贡献;（3）近几年来超高压榴辉岩流变学研究成果;（4）国外岩石流变学实验研究发展态势和启示。     

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根.     

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。     

南海岩石圈厚度变化特征及其构造意义

地震层析资料表明,南海地区,自红河口向南经南海、苏录海到苏拉威西海,岩石圈速度低,底部横波速度仅4.4km/s,岩石圈厚度在60～80km,为薄岩石圈地区;而软流层的速度也较低,在4.2～4.4km/s,但厚度较大,大于200km。从红河—莺歌海断裂带经南海到苏录海,存在一条北西向宽约200km的上地幔北西向低速带,速度在4.05～4.25km/s(面波速度)。它反映了新生代南海地区上地幔的动力学过程。南海岩石圈厚度变化存在明显差异,南海陆缘,岩石圈厚度在70～80km,而在南海洋盆之下,岩石圈厚度超过100km,岩石圈底部存在高速岩石层,并且洋盆下的岩石圈之厚度比大陆边缘厚,在海盆岩石圈下部的60～80km深度上存在一高速层,纵波速度为8.2～8.3km/s。特别是中央海盆及西北海盆与西南海盆,其下部岩石圈中均存在一高速岩石层,这是非常具有构造意义的。由此笔者提出大陆岩石圈裂离、上地幔因减压而部分熔融所产生的基性岩浆形成南海新生代洋壳的猜想。     

欧亚大陆及边缘海岩石圈的结构特性

从地球层块结构的研究思路出发,运用构造解析的理论和方法,对东亚及西太平洋地区人工地震测深和天然地震面波层析成像进行构造解析,发现岩石圈中下部存在形态各异、大小不等的高速块体,结合地质学、地球化学及其他地球物理学标志的综合研究将其称为幔块构造,高速块体或幔块构造是控制东亚西太平洋岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形最基本条件之一。在系统研究该区岩石圈高速块体或幔块构造三维几何结构基础上,建立起东亚西太平洋岩石圈八种三维几何结构型式:克拉通陆根状结构、高原陆根状结构、造山带楔状结构、碎块状结构、香肠状结构、哑铃状结构、藕节状结构和板状结构,以及岩石圈形成与构造演化四种构造类型:克拉通型岩石圈、增厚型岩石圈、减薄型岩石圈和大洋型岩石圈。文章在详细论述岩石圈各结构构造类基本特征的基础上,认为全球最大的青藏高原具有增厚型岩石圈特性,存在大陆根,并且大陆根正在增厚过程中;地震层析成像显示,研究区存在全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系,具有减薄型岩石圈特性,新生代晚期东亚大陆巨型裂谷体系被西太平洋沟弧盆体系叠加与改造。根据岩石圈三维结构型式,探讨了岩石圈形成机制与演化模式,东亚大陆边缘岩石圈大规模伸展拆沉减薄作用以及软流圈和地幔物质上涌加热作用与青藏高原岩石圈大规模俯冲碰撞?入增厚作用是东亚大陆及边缘海晚中生代以来地幔动力学最基本的表现型式,从而形成全球最大的青藏高原和全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系。     

大洋岩石圈和大陆岩石圈的元素丰度

根据大洋地壳、大陆地壳、上地幔和球岩石圈的元素丰度资料,本文初次分别求出大洋岩石圈和大陆岩石圈的元素丰度.可用作研究化学元素在洋圈或陆圈内各地区分布特征的地球化学背景值.     

中国大陆岩石圈岩石学结构、类型与不均一性

根据中国大陆的地质特征和现今地球物理特征,区分不同地区的岩石圈类型;依据岩石学方法、地球演化模型、地震波速与成分的关系等综合方法,建立了相应类型岩石圈的岩石学结构;根据岩石圈的动力学性质,划分出中国大陆克拉通、造山带、裂谷、边缘海洋壳和岛弧等5大岩石圈类型,首次构建出中国大陆岩石圈岩石学结构模型,展示了中国大陆岩石圈的不均一特征。     

琼东南盆地地壳伸展因子计算及其伸展模式探讨

对伸展因子β的计算分析,可认识岩石圈的伸展变形特点。基于琼东南盆地具有"多米诺"伸展断层构造的5条反射地震剖面资料,利用"多米诺"伸展断层模式计算了上地壳伸展因子,其值分布在1.17～1.58之间;与对应位置的全地壳和岩石圈的伸展因子比较,结果显示上地壳、全地壳和岩石圈伸展因子三者之间存在差别,但不是简单的随深度增大,具体表现为盆地中北部的岩石圈伸展变形特点为岩石圈伸展因子大于全地壳大于上地壳,盆地西南部则表现为全地壳最大,岩石圈最小。通过计算,结合研究区相关研究成果,本文认为琼东南盆地岩石圈发生了随深度变化的伸展变形;不同构造位置的岩石圈伸展变形存在明显差异。     

大陆岩石圈的流变学性质和矿物中的水

评述了近些年来岩石圈(尤其是大陆岩石圈)流变学研究中的主要进展。这些研究中最重要的一个发现是水的存在可以显著地增强岩石的变形,从而对其流变性质产生明显影响。大陆岩石圈的流变性质比大洋岩石圈要复杂得多,尤其是较深处的下地壳和岩石圈地幔之间流变性质的对比和差异成为近些年来人们争执较大的问题。大陆岩石圈的流变性质可能具有显著的不均一性,不仅体现在垂向上,也体现在横向上。根据流变学实验研究的进展和对深部壳幔捕虏体中主要构成矿物结构水含量的测定,对华北克拉通深部岩石圈的流变性质进行了定量计算。结果表明华北克拉通在重力梯度带两侧的岩石圈有着截然不同的流变特征,这种差异可能对两侧不同的岩石圈动力学过程有重要的影响。     

国土资源与工业化

国土资源对工业化起着承载、支撑、促进、积累和转换作用，而工业化的快速推进也不利于国土资源的优化配置、科学规划、合理利用和有效保护。湖南省正处于工业化、城市化快速推进时期，正确认识国土资源与工业化的关系，切实加强国土资源管理工作，确保国土资源的可持续 供给是实现工业化目标的关键因素之一。     

地球深部流体与油气生成及运移浅析

近年来的研究工作表明,流体不仅存在于地球表层及上地壳,而且也大量存在于地球深部(下地壳及地幔),其成分以H2O和CO2为主.由于特定的温度和压力条件,流体均呈超临界状态存在,它们是能量与物质的运移载体.由于其独特的性质,因而它们不仅参与了深部油气的无机生成,而且也对油气的富集及向上运移成藏起了重要作用.     

地球深部流体与油气生成及运移浅析

近年来的研究工作表明,流体不仅存在于地球表层及上地壳,而且也大量存在于地球深部(下地壳及地幔),其成分以H2O和CO2为主。由于特定的温度和压力条件,流体均呈超临界状态存在,它们是能量与物质的运移载体。由于其独特的性质,因而它们不仅参与了深部油气的无机生成,而且也对油气的富集及向上运移成藏起了重要作用。     

我国红宝石、蓝宝石及其包裹体

我国红宝石和蓝宝石矿床有岩浆型、接触变质型、伟晶岩和砂矿等,岩浆型为主要矿床类型。红宝石以玫瑰红为主,血红色少见;粒度一般为5mm±。蓝宝石为靛蓝色,墨水蓝罕见;粒度一般5～50mm。两者莫氏硬度为9±0.1,比重4±0.1。宝石中有晶质包裹体、熔融包裹体、流体包裹体、含子矿物多相包裹体、CH包裹体。岩浆型和接触变质型宝石中包裹体均一温度≥1380℃,压力(1～24)×10~8Pa。根据包裹体信息指出:指纹包裹体及其中CH包裹体是天然宝石的鉴别标志。宝石的颜色与亲铁元素及CH包裹体有关。星光宝石与六面针包裹体有关。     

地应力与油气运移

本文途述了地应力作用下引起的岩石变形及孔隙压力,给出了孔隙岩层中流体的微分方程及有限元公式。在地应力测量及应力场模拟的基础上对辽河油田进行了运移势场的计算,为油气勘探开发提供依据。      

探地雷达技术及其应用和发展

作者对近年来探地雷达的技术发展及新的应用研究进行了概括和总结。在详细分析探地雷达方法原理、系统结构的基础上,提出了改进探地雷达系统结构的思路;同时,针对探地雷达工作中的高噪声和地震数据处理技术移植的不适应性,提出了探地雷达地下界面高分辨率成像的新方法。     

钛矿资源及其开发利用

钛金属因其特殊性能和广泛用途被称为“第三金属”，９０％以上的钛矿物被用于ＴｉＯ２颜料的生产，其次为宇航工业等。金红石和钛铁矿是提炼金属钛的主要原料。我国钛铁矿储量居世界之首，其精矿可满足国内钛工业需要，金红石资源较贫乏，原料供不应求。目前世界钛工业总形势是供大于求     

云霄洞地下河开发利用及洪涝灾害治理

通过分析云霄洞地下河的环境特征、洞穴发育特征,以及补给、径流、排泄和动态特征,为岩溶石山治理与可持续发展提出旱涝治理与岩溶水开发并举的一种模式,其特点是将引水工程和排洪工程合二为一,投资少、工期短、收效快。      

SUBDUCTION AND ACCRETION TECTONICS OF HIMALAYAN AND KARAKORAM TERRANES AND THEIR PALAEOGEOLOGIC CONFIGURATION

he 2500km long Indus\|Tsangpo Suture has been recognized as one of the best examples of continent to continent collisional Suture Zone. It has come into existence as a result of subduction followed by continental collision (55～60Ma) between Indian (Sinha, 1989, 1997; Sinha et al., 1999) and Eurasian plates. While considering the recent palaeogeographic reconstruction of Pangea during late Palaeozoic it appears that a southern belt of Asian microcontinents stretching from Iran and Afghanistan through southern Tibet to western Thailand, Malaysia and Sumatra, comprise several continental blocks and numerous fragments that have coalesced since the Mid\|Palaeozoic along with the closure of Tethys. The origin, migration, assembly and timing of accretion of all these blocks to their present geotectonic position is not well known and there is no Permo—Triassic crust left in the present day Indian Ocean. The oldest ocean crust adjacent to the west African and Antarctic margin is of early or middle Cretaceous age (approximately 140～100Ma) (Searle, 1991). The Karakoram\|Hindukush microplate in the west and the Qiangtang\|Lhasa block in the central and eastern segment of South Asia margin are among those blocks already welded with Asian plates around 120～130Ma ago, before the collision of India (55～60Ma) with the collage of plates forming Peri\|Gondwanian microcontinents. But the reconstruction of palaeogeographic configuration remain incomplete due to paucity of authentic geologic information available from Karakoram, Pamir and Western Tibet. Prior to our discovery no early Permian plant remains and palynomorphs were ever reported from Karakoram terrane. Our discovery of Early Permian remains and late Asselian (about 280～275Ma) palynomorphs provides crucial clue regarding the palaeogeographic reconstruction of the Karakoram\|Himalayan block in the Permian time.     

基性、超基性岩及矿产研究概述 庆祝地矿部西安地质矿产研究所建所30周年

主要介绍我所30年来,在基性、超基性岩及有关矿产研究方面的基本概况、取得的进展及今后一些展望。其中所列进展主要包括:岩浆矿床学、岩石及成因学、岩浆建造学及矿床评价和预测等四个方面的研究。