东南沿海地区古近纪大陆岩石圈地幔特征及成因

东南沿海地区新生代玄武岩中的橄榄岩包体来自岩石圈地幔 ,上地幔橄榄岩包体的岩石学及地球化学特征都记录了地幔演化的历史。普宁橄榄岩包体斜方辉石含量与太古宙克拉通地幔类似 ,但在矿物学、REE、痕量元素和Sr Nd同位素上又与太古宙岩石圈地幔不同。橄榄岩包体的岩相学、矿物学、REE、痕量元素特征都提供了含H2 O富Si流体交代橄榄岩的证据 ,这种流体可能主要是洋壳物质局部熔融而成。流体交代使橄榄岩富Si,同时富Sr、Pb和强不相容元素等大洋岩石圈物质。这表明普宁大陆岩石圈地幔既保留太古宙岩石圈地幔的特征 ,又具有大洋俯冲地幔的特征 ,它是古老岩石圈地幔向大洋岩石圈地幔转换的一部分 ,这种转换可能是大洋岩石圈与大陆岩石圈地幔相互作用的结果。     

古地幔流体及其在大陆克拉通地幔演化中的意义——以华北地台为例

古生代含捕虏体的金伯利岩和新生代含捕虏体的玄武岩同出于华北地台，提供了研究自古生代以来岩石圈演化的深源探针。古生代含金伯利岩的侵位表明古生代时曾存在冷厚的岩石圈；而新生代含捕虏体玄武岩的喷发，表明新生代时存在热薄的岩石圈。岩石圈减薄与“大洋化”是层圈物质交换作用在一定历史阶段中的反映。地幔流体是地幔演化产物，反之又作用于地幔演化。富含地幔流体的幔内剪切带及交代矿物层作为幔内软薄弱带，存在热、流体、化学及机械的耦合，是岩石圈减薄拆沉作用的重要界面位置。     

前寒武纪地球动力学(Ⅲ):前寒武纪地质基本特征

地球45.6~5.43亿年处于前寒武纪,具有很多独特的古气候、沉积、岩浆、变质、变形等地质特征,地幔和岩石圈的动力学机制也非常不同。本文通过总结前寒武纪地球动力学进展,系统介绍了前寒武纪地壳和岩石圈物质组成与性质、地壳生长的幕式增生特征、太古宙地幔温度和黏度变化、地壳和岩石圈厚度变化、地壳和岩石圈强度与流变结构演变。地球38~25亿年期间的热流值是现今热流值的2.5~4倍,在热的早期地球期间,下地幔热的积累比上地幔热损失快,导致周期性循环翻转,即上升的下地幔穿过干的橄榄岩固相线,并在大于150km深处经历大规模熔融。这就是太古宙大陆岩石圈地幔形成的机制和能量背景,但在太古宙以后,因地球的长期冷却,这种机制终结了。太古宙高热流值也说明太古宙热地幔难以支撑较大的地形高差,太古宙岩石圈强度也不大,在重力作用下会发生快速地形响应。但是,随着巨型基性岩墙群(大约2.75和2.45Ga)首次出现以及表壳岩系的出现,又意味着太古宙晚期地壳逐步足够刚性,允许熔体上升穿过地壳并冷却固化。前寒武纪重大地质事件的根本原因都是因为地球热振荡衰减的结果,前寒武纪地壳生长(增生)、超大陆形成、岩浆作用、成矿作用等都是不等周期、非线性的幕式演化,从TTG大规模短时间集中式形成,表明早期大陆生长模式可能以垂向增生为主。最后,探讨了冥古宙特征,大陆起源、生长和保存机制,前寒武纪超大陆重建与机制和早期地球环境-生命协同演化等前寒武纪关键科学问题和前沿。     

太古宙克拉通岩石圈地幔研究现状评述

本文主要介绍了太古宙克拉通岩石圈地幔的一些基本特征，国内外有关早期地幔研究的最新进展和发展趋势，主要包括以下几方面：１．太古宙岩石圈地幔的岩石组成和化学组成；２．太古宙地幔同位素体系；３．太古宙地幔热状态和结构特征；４．幔内地质事件。通过研究主要获得以下认识：１．早太古代岩石圈演化以壳－幔分异作用为主，晚太古代以壳内分异作用为主；２．太古宙存在一个又厚又冷（２００ｋｍ）的岩石圈；３．幔内地质作用与     

板片在地幔中神秘的减速-地幔深部黏性突然增加

正地球内部地幔的黏性对地球的热演化、地幔柱的上涌、俯冲大洋岩石圈的下沉以及不同化学组成物质在地幔内部的混合等有显著的影响。准确的查明地幔内部黏性的变化对于理解地球深部过程具有非常重要的意义。12月11日出版的《Science》上美国波特兰州立大学的Maxwell L.Rudolph等人对地幔黏性的研究成果。他们基于长波长     

岩石圈流变结构研究进展

岩石圈流变学研究,近年来国外已取得较大进展。国内学者在岩石圈热结构、强度剖面和盆地流变学演化、构造流变计等方面取得了丰富的成果。岩石圈流变性取决于岩石圈的地热状态、物质组成和结构,并量化为岩石圈总强度。不同构造区的地热状态可由地表热流值获得,岩石圈的物质组成和热力学结构可由地球物理资料获得,在此基础上可得出岩石圈流变性在区域上的变化。岩石圈流变性的空间变化产生了构造上的软弱带,成为极易变形区域。岩石圈流变性及岩石圈总强度反映的岩石圈热力学性质在盆地的形成过程中也起了重要作用,它决定了岩石圈的变形位置、盆地的几何形状及格局。构造流变计用来研究不同尺度地质体的流变结构和地质体的流变学演化,具有很好的发展前景。     

地球中的流体和穿越层圈构造

地球中的流体是当前科学研究的重点。从地球科学的角度来说,流体应包括气体、液体（水和石油）、熔体和地球中受应力作用而移动的物体。在半经为6378 km的固体地球中可分为7个层圈。目前对地球内部流体的了解很少,为探索流体在各层圈中的成分,物理化学性质和分布,以现阶段对地球层圈和流体研究程度来看,其重点应放在地球中穿越层圈的构造部分和地壳。地球中穿越层圈的构造主要有三个：板块构造的俯冲带是由上到下的穿越层圈构造,向下俯冲的大洋岩石圈可以抵达地幔过渡带;大洋中脊的扩张引起的由下而上的穿越层圈构造,使岩石圈和地幔的熔流体从下向上运移;地幔柱引起的由下而上的穿越层圈构造,使地幔的熔流体从下向上迁移。通过对三个穿越层圈构造和地壳中流体的研究,可以得出地壳、岩石圈、上地幔、过渡带、下地幔和核幔边界层流体的种类和成分、流动和演化。这是至今为至能鉴定到地球中深部流体的方法。这四个方面的研究是当前地球中流体科学研究的重点,并对开展深部找矿有实际意义。     

地球内部物理和演化的几个核心论题：Ⅱ地球动力体系

生成于岩石圈底部的“大陆根”与地幔羽的形成过程有关,其主要证据来自3－D地震成象和实验、数值模拟结果。地幔上涌和地幔下涌分别代表高温、低速带和低温、高速带。长波长的地幔构造与表层构造特征相关,地球内部边界层－热边界层或化学边界层将对全球动力体系产生直接或间接的效应。因此,深入研究这些边界层的结构、形态、热力学和物理化学特性,对解决地幔整体对流与成层对流体系中某些相冲突的问题具有关键意义。全球地震成象和深源地震资料表明,某些破碎的早期俯冲板片可能连续或间断性地下沉到核－幔边界处,并返回到起源于该边界层的地幔羽中。今后的任务不是重提地幔整体对流或是成层对流的问题．而是如何建立两者的统一模式。整体地幔对流体系在时间和空间演化过程中与成层对流、局部小规模对流或次生对流相伴生的理论、实验和数值模拟将是地球动力学研究的主要趋势。     

太古宙陆壳深部剖面的地球动力学

(1993)认为,岩石圈的组成与地温状况,是影响岩石圈地球动力学的诸多因素中的决定性因素。早期地壳的组成可以根据对剖面的观察来直接确定。对古地温状况的认识就比较困难。通过研究,(1993)认为太古宙岩石圈地球动力学具有下列一些明显的特点。1)太古宙岩石圈下部的古地温面位置近似现代大洋地温面的位置,表明太古宙和现代地幔具有相似的地球动力学状态。因此认为现代的地幔对流构造模型可用于太古宙。2)太古宙地壳等温面具有地温梯度低的特点。3)太古宙等温面不同于现代大陆等温面,它向高温区偏移大约300℃,这与认为太古宙具有高热流的概念     

英国的国际岩石圈规划

岩石圈规划是继地球动力学规划之后的又一国际性多学科合作研究项目。它的重点是研究大陆岩石圈的性质、动力、起源及其演化。规划发起人认为,对于大洋盆地的认识虽然还很不够,但由于板块构造理论对大洋盆地的应用比较成功,所以可以把研究重点转移到大陆及其边缘上来。大陆岩石圈由于平均密度低,始终向下突出于地幔之中,所以能比大洋岩石圈生     

太古宙克拉通岩石圈地幔研究现状述评

本文主要介绍了太古富克拉通岩石圈地幔的一些基本特征，国内外有关早期地幔研究的最新进展和发展趋势，主要包括以下几方面：１．太古宙岩石圈地幔的岩石组成和化学组成；２太古亩地幔同位素体系；３．太古亩地幔热状态和结构特征；４．幔内地质事件。通过研究主要获得以下认识：１．早太古代岩石圈演化以壳－幔分异作用为主，晚太古代以壳内分界作用为主；２．太古宙存在一个又厚又冷（２００ｋｍ）的岩石圈；３馒内地质作用与克拉通化存在成因上的联系。     

地球系统演化原因研究的回顾与展望

简略回顾了地球系统的研究历史,指出人类数千年来关于地球系统的研究可分为古代、大分化和大融合 3个阶段,提出"地球系统学"在今后相当一段时间内将是地学研究的主流。第二部分探索地球系统演化的原因,指出："热"是影响地球系统的途径,但地表面受热的准周期性变化不应是整个地球系统演化的主要原因;对于各种引力的准周期性变化对气候变化的影响,归纳出这样一条可能的途径：天体引力→地核环流变化→通过地幔热柱影响软流圈波动变化→通过地热影响气候变化;宇宙磁场通过"变压器效应"调制地核中的Lorenz力,使地核环流变化,进而影响地球系统演化。第三部分提出"外核环流是主导地表系统演化的总枢纽"假说。最后指出：一定要从宇地相互作用中寻求地球系统演化的原因;宇地之间相互联系的热、力和电磁三种物理过程中,"磁"是最值得予以关注的;核幔边界层很可能是推动地核环流和地幔对流的能源区。     

华北古陆的形成与构造演化史

以华北古陆为例，论述了地球演化史中经历的三大阶段：（１）古陆的形成阶段（４６００～１８００Ｍａ）：地球形成早期，以地幔对流为主导作用，到早太古宙出现初始古陆核，地幔对流驱动的地体拼贴和板底垫托是陆壳形成的主要方式；中太古宙开始出现一定规模的坳陷盆地，发育了基性火山岩 碎屑岩 镁质碳酸盐岩等表壳岩，同时伴随着大量中基性、花岗质岩浆活动；晚太古宙和早元古宙是陆壳形成的主要时期，并已具现今板块活动特征。地幔热柱与板块构造共同控制着地壳运动。（２）古陆稳定发展阶段（１８００～２５０Ｍａ）：地幔热柱活动较弱，古陆主要表现为缓慢的升降运动（造陆运动）。（３）地球新活动时期（２５０Ｍａ至今）：地幔热柱活动进入一个新的活跃时期。岩石圈发生明显的热减薄，地幔热柱表现为多级演化，并导致盆岭系的形成。     

蛇绿岩记录的大洋地幔内熔体迁移过程

大洋岩石圈形成演化的关键过程是熔体如何从软流圈地幔中抽取、迁移汇集并最终形成洋壳.蛇绿岩可能为揭示上述过程提供关键对象.前人研究发现,熔体在地幔中主要通过网脉状纯橄岩通道发生迁移汇聚,这种地幔通道与壳幔过渡带和洋壳内的岩浆体系共同构成大洋扩张中心的巨型熔体抽取系统.地幔深部来源的熔体在通过纯橄岩通道时,会发生复杂的熔岩相互作用,使得熔体和地幔的组成均发生变化,形成大洋岩石圈壳-幔组成解耦现象.在不同的大洋扩张中心,地幔内熔体迁移方式和过程是多样的,导致大洋岩石圈的结构和组成复杂多变.我国西藏雅江带蛇绿岩形成于多种构造体制(洋中脊、俯冲带等),其地幔内发育较为新鲜的纯橄岩通道样品,如纯橄岩、铬铁矿岩、辉石岩等.这些样品能够为深入研究地幔纯橄岩通道的成因、熔体在通道内的反应迁移过程,以及不同构造体制下大洋岩石圈壳-幔组成解耦与否的原因,提供新的窗口,同时有助于进一步认知大洋扩张中心巨型岩浆-动力系统、壳幔圈层分异和地球物质循环过程.     

地幔楔体的热结构:水注入触发的对流作用

在岛弧下面是消减的“冷”大洋岩石圈。而另一方面,消减带又是以“热”岩浆的产生为特征的,这是地球科学应当探讨的一个模糊问题。实验岩石学已经指出,在地幔楔体中需要一个高温区以便产生岛弧型玄武岩岩浆。获得这样高温的一种可能机制可以是在由大洋岩石圈的俯冲所诱导的地幔楔体进入上地幔中所产生的次级对流。由于板状次生流体的增加产生的地幔楔体的基底,是有足够低粘度的向下拖曳的含水层,可能压制大规模的建造     

太古宙洋脊更长,扩张更快吗?

较热的早期地球通过板块构造机制消散较多的热量,一般来说总是通过较新岩石圈的消减。原则上这一过程可以由更长洋脊的快速扩张及其某些结合来完成,但是,目前的证据表明,新的大洋岩石圈比老的消减更慢。如果在太古宙也是这样,合适的解释就是“洋脊更长”。得到的定量表达式说明大洋的热散失与洋脊长度的立方根成比例,这一关系意味着如果太古宙热流是现在的3倍,那么就需要27倍于现在的洋脊长度,这说明在太古宙地球表面覆盖着许多移动缓慢的小板块。     

地质历史中板块构造启动时间

地质历史中板块构造是何时开始启动的长期存在着激烈的争论,最极端的一是认为板块构造在新元古代的800 Ma前开始,二是在冥古宙4.3 Ga就已启动,多数学者认为在太古宙末开始启动。确定板块构造启动时间主要依据以下几方面:(1)地球动力学特点,如地幔的热状态以及粘塑性地幔对流模拟表明,板块构造可能是在地球热和冷停滞状态之间演化的一个相。在太古宙较热的地球中,板片强度低,板片的频繁断离阻止了形成类似现代样式的长期俯冲体系,太古宙的板块构造是短期的、阵发性的;(2)代表俯冲的标志的蛇绿岩、蓝片岩和超高压(UHP)变质地体;(3)具有弧特征的岩石组合,如拉斑玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩及英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩套;(4)增生楔中混杂岩和大洋板块地层、前陆盆地、大陆裂谷、双变质带、造山带;(5)与俯冲带关系密切的造山型Au矿、斑岩Cu矿和浅成热液矿床、火山岩型块状硫化物矿床(VHMS),它们最早出现的年龄一致在3.5~3.1 Ga,指示了板块构造的开始;(6)世界不同地区大陆的Ni/Co、Cr/Zn比值随沉积年龄变年轻而降低,陆壳从3.0 Ga前的镁铁质转变为2.5 Ga时的长英质,表明全球板块构造的启动应在3.0 Ga的古中太古代;(7)冥古宙锆石、太古宙金刚石中矿物包裹体及Hf、O、C、N同位素组成研究表明,冥古宙地球表面存在类似板块汇聚边缘,太古宙含有大陆沉积物的海洋岩石圈俯冲进入地幔。     

浅地幔系统的组成和属性相态

板块构造学说根据构造的活动性划分单元,不考虑单元是否同质。浅地幔系统考虑了系统组成单元的异质性和动力来源,适合于系统的能量和物质运动总体规律的研究。把地球系统地划分为地球表面、浅地幔、地幔对流和地核四个子系统,地球系统就完整了。浅地幔子系统由四个不同质的的单元相互作用组成,它们是大洋岩石圈、大陆岩石圈、洋陆转换带岩石圈和软流圈,它们是不同质的。地震层析成像结果支持这种单元划分。系统作用反映了大洋岩石圈与大陆岩石圈的相互博弈,洋陆转换带是洋底扩张和大陆增生之间博弈的主要战场和阻尼器。软流圈是地幔对流的顶层,也是系统的能量库和主要动力来源。在深度200 km以下,软流圈的物质运动已经与板块运动模式分离。软流圈物质运动主要是大尺度的蠕动,也包括流体的析出和渗透,局部岩浆的集结和上涌。岩石圈板块浮在蠕动的软流圈之上,软流圈地幔的热流体可以通过岩石圈地幔黏度较小的区域向上渗透。同时,在重力作用下,岩石圈黏度大的物质也可以向下运动,拆沉到软流圈底部。从目前的成像结果可以看到,对于地球表面难以观察的软流圈和地下深部,对比三维的地震波速和电阻率扰动图像,可以获得关于物质运动的信息,认知已经发生在地壳和上地幔的物质运动特征。     

地幔柱构造与成矿作用：以兰坪盆地为例

以兰坪盆地为例,根据地幔柱构造特征及地幔柱与陆内矿床间的关系和地幔柱构造对盆地中矿床形成,分布的控制理论。对兰坪盆地的各种矿床类型与冷,热地幔柱的发展,演化的关系进行分析,认为正由于大陆岩石圈与大洋岩石圈构造体制的相互转化,大陆的分裂与聚合,导致了在地幔柱的构造的控制不一系列不同成矿作用的矿床的形成。     

太古宙与现代的巨大差异：太古宙可能有板块构造吗？

太古宙出露的岩石（如TTG、科马提岩、绿岩带）大多与现代不同,故"将今论古"的思想不适合推演到太古宙,也不能把太古宙TTG对比为现今的埃达克岩。TTG与俯冲无关,也不是地壳加厚形成的,而可能是在停滞盖层构造背景下初始地壳内富钠玄武岩部分熔融形成的。地球演化是一个不断散热的过程,太古宙属于热球阶段,元古宙以后可能才进入冷球阶段。因此,太古宙可能主要表现为停滞盖层构造,元古宙以后可能才出现板块构造。板块热俯冲的可能性很小,只有当岩石圈足够冷且具有一定的刚性和浮力时,板块才可能俯冲;而查明板块构造的地质记录（如蛇绿岩、蓝片岩、混杂堆积、深海沉积等）才能知道板块构造启动的时间。