大陆壳的化学成分及其演化—稀土元素证据

沉积岩中稀土元素曲线的一致性,可用来估算后太古代上部地壳的成分,这种成分近似于花岗闪长岩。大陆生长的岛弧模式可用来制定整个地壳成分,上部地壳是其中局部熔融而成,所剩余的部分便是下部地壳。太古代沉积岩的曲线图显示了当时上部地壳的不同成分。这些成分与推断的和太古代地壳成分相类似的现代岛弧型系列非常近似(除Cr、Ni含量较高之外)。因而,人们认为太古代地壳很少有分异作用,浅部花岗闪长岩更不发育。看来大陆演化是分幕的,而不是均匀地发展的。距今25亿年左右是产生分异上部地壳的一个重要时期,长期以来人们就把这个时间作为太古代和元古代的分界线。太古代地壳的厚度与现代地壳的厚度差不多。在太古代期问虽然产生了与现代岛弧型火山岩系列化学成分相似的火山岩,但似乎没有发生过传统的板块构造作用。没有表明原始硅铝壳广泛存在的证据,也没有证据说明存在一个与月球高地相似的斜长岩壳。在整个地质时代中,地球的半径没有经历多大的变化(>50公里)。     

早元古沉积岩和太古/元古界线的地球化学特征

一、作为上地壳成分指数的稀土元素图谱火成岩具有多种稀土元素图谱,从大洋中脊玄武岩的典型的亏损轻稀土元素图谱到许多晚期花岗岩的极端富集的轻稀土元素图谱。相反,成熟的碎屑沉积岩表现出较为一致的图谱。例如澳大利亚、欧洲和北美后太古页岩具有明显的一致性:La_N/Yb_N为9.5±1.5,Eu/Eu~*=0.65±0.05(图1)。造成这些图谱相一致的原因有三点:(1)稀土元素几乎是定量地从原岩进入到碎屑沉积物中。(2)稀土元素在海水中的溶解度很低,滞     

形成中的大陆壳

大陆地壳总成分是安山质的，这样的成分不可能通过现代地壳生长的主导方式即会聚边缘和板内玄开岩浆作用而产生。由此表明，太古代存在另一种不同的大陆壳产生方式，而且下地壳的拆沉作用可能是一种重要的循环作用。     

被动大陆边缘地质

大陆边缘代表地壳的基本不连续,大陆壳在这里与大洋壳相邻接,是研究大洋与大陆相互作用的关键场所。这里含有大陆形成过程的线索,因为越来越多的事实已证明,大多数山系是作为大陆边缘开始自己的历史的。被动大陆边缘(Passive continental margins),亦称大西洋型大陆边缘,是三种大陆边缘基本类型之一,是在拉张应力场下地壳减簿,大幅度沉陷的产物。以生成巨厚的沉积聚集为特征,岩浆活动弱,基本上不变形,与主动大陆边缘适成对照。粗略的估算表明,全世界新于两亿年的沉积岩体积中,一半以上是联合古陆(Pangea)自早中生代破裂以来在大西洋型边缘上堆积下来的。从而这些岩石就提供了     

琼西抱板群变质沉积岩地球化学研究

琼西中元古代抱板群变质沉积岩可分为白云母石英片岩组和石英二云母片岩组，其原岩为砂岩质泥质沉积岩夹火山物质。白云母石英片岩组和石英二云母片岩组在地球化学成分上的差异是原始沉积化学分异作用的结果。对主元素、微量元素（含稀土元素）及Sm-Nd同位素的综合研究表明，海南岛存在古元古代或更早的古老基底，抱板群变质沉积岩一部分来源于成熟度较低的古老地壳物质，另一部分来源于含地幔火山物质较多的初生地壳，或与研究区大规模造山运动、构造－岩浆活动所伴生的地幔物质加入有关。初步研究显示，琼西抱板群变质沉积岩可能是造山带岛弧和活动大陆边缘区（扩张弧后或弧间盆地）大地构造环境下的沉积产物。     

吉林中部西保安期拉张型被动大陆边缘地质特征

吉中西保安期地层分布在敦密断裂以北，认为是该区古华北大陆板块北部褶皱带嘬下部层位，为一套火山－沉积岩系。从建造组合及岩石化学等方面均反映该期为拉张型被动大陆边级，该被动陆缘大致有三个连续的演化过程。推测它是在元古早期泛大陆基础上，由裂谷作用和地壳拉伸减薄作用下形成的，属拉张型过渡壳。     

内蒙古赤峰北部下二叠统于家北沟组碎屑沉积岩地球化学特征

内蒙古赤峰北部下二叠统于家北沟组碎屑沉积岩主要分布于华北克拉通北缘的内蒙古隆起。碎屑沉积岩主要以杂砂岩为主, 源区岩石没有经过充分的搬运、分选, 成熟度比较低。常量及稀土元素分析结果显示, 轻重稀土元素分异明显, 轻稀土元素富集, 重稀土元素含量稳定, δEu的值在0.72~0.99之间, 表现出一定的负Eu异常, 与NASC或PAAS配分模式相似, 说明物源来自于上地壳。结合前人的研究成果, 认为其母岩原岩可能以沉积岩和花岗岩为主, 或有少量的玄武岩; 物源区大地构造背景为活动大陆边缘或者大陆岛弧, 说明研究区在早二叠世或更早处于西伯利亚板块与华北克拉通缝合阶段。      

吉林中部西保安期拉张型被动大陆边缘地质特征

吉中西保安期地层分布在敦密断裂以北，认为是该区古华北大陆板块北部褶皱带中最下部层位，为一套火山—沉积岩系。从建造组合及岩石化学等方面均反映该期为拉张型被动大陆边缘。该被动陆缘大致有三个连续的演化过程。推测它是在元古早期泛大陆基础上，由裂谷作用和地壳拉伸减薄作用下形成的，属拉张型过渡壳。     

地壳全元素探测技术与实验示范

重点发展地壳全元素精确分析技术、地壳深部物质成分识别技术、盆地穿透性地球化学探测技术和化学地球构建技术.参照全球地球化学基准网,以1∶20万图幅为基准网格单元,建立一个覆盖全国的地球化学基准网,系统采集不同时代沉积岩、变质岩和火成岩样品以及疏松沉积物样品,获得中国大陆地壳76种元素基准值,研究化学元素在中国大陆的演化历...     

沉积岩和地壳演化：构造背景和长期变化趋势

在太古与后太古界面上,活动构造背景下沉积的浊积岩成分有重大变化。与后太古活动边缘浊积岩相比,太古绿岩浊积岩表现出更一致的Th/Sc值(但具有与后太古浊积岩相近的平均值),较大的HREE亏损(GdN/YbN>2),较小的Eu亏损(大多数Eu/Eu~*>0.85)和缺少较低的Th/u比值(Th/u>3)。这些数据表明在太古代期间存在着不同的地幔源区和或不同的地幔熔融条件。壳内分异岩(较老的克拉通或年轻的分异弧)对太古代浊积岩源区成分的影响就显得相对不重要了。相反,在高级地体的太古代地台层序中保存的一些沉积岩表现出较大的Eu负异常,与大多数后太古页岩相似,这表明,包括壳内分异作用的克拉通化的一般过程至少从3.8Ga起就已发生了。但几方面证据又说明,这样的地区总范围较小。从平衡的角度上讲,沉积物数据应与太古代顶部上地壳成分变化相一致,代表了地质记录中第一次特性。人们普遍的意见是,陆壳生长的主幕出现在太古代顶部,地壳的生长在整个地球历史上也表现出这种幕的性质,地壳生长好象也发生在早期。大多数模型认为地壳的50％大约在2.5Ga时就有了。早期地壳生长与较热的太古代地球有关,但地壳演化的不连续性了解得还不是很清楚,对于一个连续的冷却地球,考虑到超大陆旋回的影响,就有可能协调统一这些特性了。超大陆旋回出现在晚太古代,并重叠在地球长期冷却的格架上。     

塔里木板块东北边缘地壳结构及成分研究

本文参考国内外学者近几年来研究大陆地壳成分所取得的成功经验,利用本区所获得的最新地球物理和地球化学资料,研究了塔里木板块东北部地壳结构特点,求出了该区大陆地壳、上地壳、中—下地壳及盖层的地球化学成分。通过与国外典型大陆地壳相比较,本区地壳为花岗闪长质的或石英闪长质的,略偏酸性,且上地壳比中—下地壳更偏酸性,说明本区地壳物质分异调整水平较高,显然这与本区剧烈的地壳板块运动、岩浆及火山作用(幔源)密切相关。     

早太古代以来的板块运动,地壳增生及超大陆组合

几个太古代至元古代克拉通内可利用的古地磁资料揭示了早太古代以来的大陆板块运动,其最小平均速度可与现代板块相类比。这说明地球历史上很早就存在板块构造作用,并且,地壳岩石中年龄达3.9Ga的高级片麻岩组合的保存也需要有一个较厚的壳下岩石圈“根”存在于早期大陆之下,它在早太古时期把下地壳从较高的地幔热流中保护起来。上地幔不相容稀有元素在世界范围内的明显亏损表明,至少在38亿年以前就存在刚性的,并很可能是巨大的岩石圈板块,但目前的资料还不能识别这一巨型地壳的成分。早太古代片麻岩-绿岩-花岗岩地体中的构造型式主要是类似于现代碰撞带中所发现的那种早期水平构造,并且,上壳岩石组合与英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)成分的正片麻岩呈构造互层,从而导致了地壳的明显增厚和麻粒岩的形成。许多TTG岩套可能是与俯冲作用有关的岩浆弧建造,某些太古代绿岩带已被认为是蛇绿岩。但仍缺少有关太古代真正洋壳的确切证据,许多TTG组合的同位素分馏系列揭示     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较——对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区1∶20万化探成果,总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征。与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示,中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间。华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层,其出露地壳SiO2含量偏低,明显富集CaO和MgO,可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献。相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型,中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W,表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值。华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ(238U/204Pb)值(<8)特征,但其他地区μ值较高,暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义。鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异,以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表。     

辽西中生代沉积岩稀土、微量元素地球化学特征及其构造背景

辽西地区在中生代时期经历了三次火山-沉积旋回,形成的沉积岩中蕴含大量的地壳演化信息。采用电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）测定了该区中生代沉积岩的稀土、微量元素含量,应用微量元素La—Sc—Th,Th—Co—Zr／10沉积构造背景判别图解对区域构造背景进行了探讨。结果表明：①中生代沉积岩稀土元素含量较高,具有后太古宙沉积岩特征;②三叠纪不同时期沉积岩具有相同的微量元素曲线分布型式,侏罗纪、早白垩世期间沉积岩的稀土元素曲线相对分散,分别具有两种、三种微量元素分布曲线型式,反映沉积物源的变化和活化的沉积构造背景;③中生代时期,构造环境复杂,大陆岛弧型为主,三叠纪-侏罗纪期间处于转型期,兼有稳定的被动大陆边缘型特征,早白垩世兼有活动大陆边缘型特征,构造环境更为活化。     

松辽盆地白垩系泉头组碎屑沉积岩岩石地球化学特征及其地质意义

松辽盆地庆安地区白垩系泉头组碎屑沉积岩主要由砂岩、泥岩和粉砂岩类组成。通过对白垩系泉头组碎屑沉积岩岩石样品的岩石化学分析表明 :主元素化学分类结果主要为长石砂岩、页岩 ,少量岩屑砂岩和硬砂岩 ;稀土元素分布模式显示其明显富集轻稀土及Eu负异常 ,并与NASC和PAAS稀土分布模式相似 ;碎屑沉积岩与上地壳的微量元素含量比值曲线显示为平坦型 ,这说明沉积岩是在活动性较弱的构造背景下缓慢沉积 ,具有被动大陆边缘和活动大陆边缘沉积物的特点。松辽盆地庆安地区白垩系泉头组碎屑沉积岩物质来源于张广才岭海西期花岗岩 ,后者的物源来自于上地壳。     

大陆壳的生长：一个机械模式

随着时间演化大陆壳(CC)的总量与体积的净生长量是地质学中尚未解决的最大难点之一。在这里不要把净生长量与单一大陆块的局部生长量混为一谈,后者(比如岛弧增生)是一种未必需有净生长量的过程。地球化学家愿意强调CC与洋壳(OC)之间的差异,但从星体-地幔角度考虑,CC与OC在成分上亦或密度上都是很相似的。二者之分布显然是由海拔高度所限定的。然而,地球的双峰海拔型式明确地反映了成因区别。CC是参与地幔对流的那部分地壳,而CC是保持相对稳定的那部分地壳。地球的平流冷却机制要求岩石物质俯冲,由于地壳固有的浮力,这就需要地壳/岩石圈总厚度比值很低。假定岩石圈厚度相对一定(热上浮的洋中脊除外),那么地球就会将其大部分地壳堆叠成少数厚大的大陆,从而容许俯冲作用自如地在大范围薄壳上作用。这种     

壳-幔物质交换的岩浆岩石学研究

地质地球物理综合研究表明,岩石学地球化学意义上的壳幔边界与地球物理学确定的莫霍面并不等同,物质成分上的壳幔边界具有动态演化的特点,并具有两侧物质成分的双向交换。火成岩中的深源包体和出露的壳幔边界剖面研究揭示,岩浆底侵作用是地幔物质进入地壳的主要方式,并造成地壳垂向增生,而拆沉作用是地壳物质进入地幔的重要机制,上述两种过程的联合是大陆地壳内部地质演化的重要原因     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较——对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区1:20万化探成果,总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征.与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示,中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间.华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层,其出露地壳SiO2含量偏低,明显富集CaO和MgO,可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献.相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型,中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W,表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值.华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ(238U/204Pb)值(＜8)特征,但其他地区μ值较高,暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义.鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异,以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表.     

前寒武纪大陆壳:构造、成分与演化—由苏联深钻揭示的迹象

本文讨论了对东欧地台前寒武纪基底中科拉超深钻和其他几个深钻剖面的岩石—地球化学研究的结果。科拉钻分别在0～6842m和6842～12064m已揭示出构成Fechenga古裂谷的元古宙变质沉积岩和变质火山岩与下伏太古宙花岗—片麻岩基底。由封闭体系条件下递进变质作用引起的水充裂隙而造成的密度降低带可在上地壳4500～9000m范围内识别出来。截然的岩石结构变化,孔隙度的增加与矿化流体的存在是这些带的特色,它们可能引起了构造变形和变生矿床。在Tatar穹窿剥蚀较强的太古宙基底上的深孔提供的资料用于构造深大25～30Km的下部地壳的岩右—地球化学模式。从建立的下地壳地球他学趋势外推计算出原始大陆壳具有石英二长质—奥长花岗岩质成分。我们提出,下地壳是由于地球的球粒陨石壳初始熔融形成的,并且它仅在前太古时期存在。我们还提供了科拉钻和某些其他钻孔剖面上的温度资料和放射性成因元素的分布资料。提出太古宙地壳的一个生热模式。依照此模式,地壳对热流的贡献是25mw/m~2,或占总热流量的52％,而地幔的贡献为22～24mw/m~2或占总热流量的48％。     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较--对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区1：20万化探成果，总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征。与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示，中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间。华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层，其出露地壳SiO2含量偏低，明显富集CaO和MgO，可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献。相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型，中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W，表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值。华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ（^238U/^204Pb）值（〈8）特征，但其他地区μ值较高，暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义。鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异，以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表。