月海玄武岩与月球演化

月海玄武岩主要产于月球近边的盆地中,覆盖面积为月球表面的l％,其形成年龄多在39～31亿年之间,是各类月岩中最年轻的。与地球玄武岩相似,月海玄武岩由斜长石、辉石和橄榄石组成,但它们比地球玄武岩具有更低的Mg#、A1：0,、K和Na含量．高的FeO含量（大于16％）和变化范围大的TiO2含量（小于l％到大于13％）。根据TiO2含量的变化,月海玄武岩分成高Ti（〉6％）,低Ti（1．5％〈TiO：〈6％）以及极低Ti（〈1．5％）三类。所有月海玄武岩都具有Eu负异常,并亏损挥发性元素和亲铁元素。月海玄武岩的同位素特征指示其至少为三个组分混合的产物：（1）高：238U／204Pb、高87Sr／86Sr和负εNd组分,可能是岩浆海分异的残余岩浆即KREEP;（2）低：238U／204Pb、低87Sr／86sr和正εNd组分,来源于原始月幔,其熔融产物为低Ⅱ玄武岩;（3）中等87Sr／86Sr和εNd组分,位于月幔的顶部,经历了岩浆海（洋）过程中形成的堆晶物质的再熔融,还可能受到了陨击事件的影响,其熔融产物是高Ti玄武岩。月海玄武岩的元素和同位素地球化学性质支持岩浆海的假说,其源区的形成与岩浆海的分异密切相关,并经历了三个阶段：（a）岩浆海阶段,通过岩浆海的结晶分异形成顶部为斜长岩月壳,中间为高Ⅱ、富钛铁矿层,底部为巨厚的硅酸盐低Ti层的三层壳幔结构;（b）富钛铁矿堆晶岩（携带少量残余熔体）因密度大而下沉至下部的硅酸盐月幔（400km以下）;（C）月幔中这些不同源区的岩石发生减压熔融。早期由较浅的低熔点组分熔融形成低K高Ti玄武岩,之后形成来源较深的高Ti玄武岩和低Ti玄武岩。     

月球雨海北部陆地区域构造及其含义

月球雨海北部陆地是雨海多环盆地的第二层,平均高程约-1 km。DEM图像显示,大量来自虹湾与柏拉图月坑的掘积物使本地区高程变得非常不均一。统计了研究区内的月坑,并根据其深度与宽度之比(深宽比)将它们划分为4组。深宽比较小而扁率较大的月坑被认为是较古老的月坑。这些古老月坑分布于比较接近月海的位置。对研究区内线性构造的制图研究揭示了3个优选方位,分别是E—W、NEE—SWW和NW—SE向。这种分布样式与月球格子构造系统大致匹配,因而它们很可能形成于雨海事件之前。这些线性构造,包括断裂与月溪,在月海玄武岩泛滥时期为玄武质岩浆的侵入提供了大量通道。在研究区内一些地形较低的地点,玄武岩上侵并出露在月表,它们的FeO平均含量接近但是略低于月海玄武岩。总结了本地区的地质构造演化历史,并且推论月球上的确存在类月海的陆地。     

月球“质量瘤”盆地的深部结构与撞击演化

月球"质量瘤"是指具有等轴状、高幅值重力异常的撞击盆地区域,重力异常是高密度月幔物质隆起与月海玄武岩充填共同作用的结果。研究这种高密度物质异常成因、来源、空间展布特征以及"质量瘤"盆地的深部结构,可以推测其形成与演化历史。利用嫦娥一号激光测高数据与LP165P月球重力场模型计算获得月球布格重力异常,采用新的垂直圆柱体重力异常计算公式,模拟月海充填玄武岩与月幔隆起,使其模拟计算的重力异常与测量的相对布格重力异常相吻合。计算结果表明,月球正面月海区域"质量瘤"盆地充填的玄武岩较高地区域的厚,在典型"质量瘤"盆地的布格重力异常中,月幔隆起是主要因素。计算还发现雨海与澄海下部月壳厚度比正面其他盆地的厚,而且澄海区域的地形表现为中心突起,下部月幔呈一定凹形,推测由于风暴洋区克里普岩的存在使得该区域月壳内部温度高,物质流动性增强,演化后期月壳物质横向压力均衡调整导致月壳物质向盆地中心回流,使得盆地下部月壳增厚,月幔凹陷,盆地地表出现一定程度的抬升。     

基于“嫦娥一号”干涉成像光谱仪数据的月球岩石类型填图:以月球雨海—冷海地区(LQ-4)为例

月球表面的岩石类型分布是理解月球岩浆演化的线索。随着出现越来越多的月球探测数据,利用我国的月球探测数据开展数据挖掘,以获得更深刻的科学认识,这是促进相关研究领域发展的当务之急。文中在进一步校正干涉成像光谱仪数据的基础上,获得了更为可靠的月表FeO和TiO2、镁指数填图等。在调研已有的月球岩石分类标准的基础上,根据我们的月表成分填图结果并结合Lunar Prospector Th元素数据,将月球岩石分为亚铁斜长岩、富镁结晶岩套、克里普岩和5种不同钛含量月海玄武岩等8类岩石。笔者以月球正面雨海—冷海(LQ-4)地区为例,做出该区域的岩石分类图,并讨论了该地区的岩石成因。该地区覆盖"嫦娥三号"着陆区,包含月球雨海撞击事件所形成的玄武岩岩浆泛滥区,对于理解月球的岩浆演化具有重要的研究价值。笔者利用岩石类型分布图,结合岩石同位素年龄数据,与对该地区岩石类型分布及其所代表的月球岩浆演化历史进行了讨论。此外,笔者也对"嫦娥三号"着陆区的FeO、TiO2和镁指数、岩石类型等进行了初步判别,有待于与玉兔号搭载的探测仪器测量结果相互验证。     

月球形成演化与月球地质图编研

按照大碰撞假说,月球形成于一次大碰撞事件,抛射出的高能量物质留在绕地轨道上,最后吸积形成月球。月球核幔在早期迅速发生分离,并出现全球性的岩浆熔融,形成了岩浆圈层（岩浆洋）。岩浆洋的结晶分异和固化导致了月壳的形成。随着月壳与月幔发生持续分异,形成了固化的月壳。而在月球后期的演化历史中,撞击作用是最重要的地质作用,形成了多尺度、多期次的撞击盆地和撞击坑,而大型撞击盆地多形成于月球演化的早期。月球地质图是开展月球形成与演化研究的重要手段,从20世纪60年代起,到70年代末止,通过对阿波罗时代探月成果的系统总结,完成了第一轮月球地质图的研制。但尽管从20世纪90年代以来国际月球探测和月球科学的研究进入一个新的高潮,获得了大量有关月球形成和演化的新认识,但还没有正式的新的月球地质图发布,因此开展新一轮月球地质图的编研,系统总结后阿波罗时代的月球探测与研究成果,是非常必要和迫切的。在新一轮月球地质图的编制过程中,需重点关注图件比例尺的选择、月面历史的划分以及月球构造和岩石建造的表达。     

嫦娥一号干涉成像光谱仪数据再校正与全月铁钛元素反演

月球表面的元素和物质成分分布是理解月球成岩与地质演化历史的重要线索。嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)是我国首台月球探测成像光谱仪器,其获得的大量月球高光谱数据已成为我国未来探测月球成分与地质演化研究的宝贵基础数据。本文利用探月工程地面应用系统发布的IIM B版本2C级数据,开发出一套数据再定标流程,获得了较为可靠的月表相对反射率数据。我们在新校正数据的基础上开展月球表面FeO、TiO_2的反演建模,获得了全月FeO和TiO_2分布图,这些图件是进行月球地质填图的基础。校正数据反演的FeO和TiO_2分布与前人对Clementine UVVIS数据的反演结果相近,表明干涉成像光谱仪数据具有较大的应用潜力。高地的低铁岩石成分(一般小于8%)佐证了月球月壳形成的过程中的岩浆洋分异假说,而月海玄武岩的TiO_2成分变化范围较大(0~13%)则表明月海玄武岩来源于不同的月幔源区。根据嫦娥一号干涉成像光谱仪全月FeO分布图,可将月球表面物质类型总体划分为高地斜长岩和月海玄武岩,而根据TiO_2分布可以进一步将月海玄武岩划分为5种不同钛含量的玄武岩岩石类型。FeO和TiO_2在全月范围内的分布表明Apollo和Luna返回的月球样品不能够代表全月范围内的矿物成分多样性,月球岩浆演化历史比前人认为的要复杂。未来月球样品返回任务(如嫦娥五号)如能赴这些特殊地区进行取样,将很有可能返回重要的月球科学研究发现和成果。     

研究地球发展早期阶段地壳形成过程的同位素方法

本文研讨了地球在地质发育早期阶段地壳形成的模式。根据放射性同位素地球化学(Pb、Sr、Nd)资料及地质年代学数据证明,地壳是靠上地幔物质在各个构造—岩浆期不断补充而形成的,是一个具有长期性和方向性的作用过程,最早的构造岩浆期发生在38—36     

月球冷海玄武岩矿物成分研究

月海玄武岩的矿物组成反映了岩浆源区的化学成分以及岩石形成时的物理和化学环境,对月球热演化研究以及月球资源的开发利用都具有重要意义。本文选择延展范围长的冷海为研究区,基于月球矿物成像光谱仪(Moon Mineralogy Mapper,简称M3)数据研究其矿物的空间变化特征。综合利用光谱、地形、元素等多源遥感数据将冷海划分为25个地质单元。提取169条新鲜坑光谱曲线,获取吸收中心波长、波段面积比等光谱参数。通过光谱吸收特征分析,获得冷海玄武岩铁镁质矿物变化特征。东部冷海地层较老,铁镁质矿物主要为单斜辉石,辉石钙含量较月球样品单斜辉石钙偏低,与澄海以及雨海老的地层矿物组成类似。西部冷海和露湾的地质单元较为年轻,富含橄榄石。风暴洋和雨海年轻玄武岩的矿物也富含橄榄石。这种富含橄榄石、大面积分布的玄武岩反映了月球晚期热演化的独特性。尽管地理上冷海为一个独立的月海,其东西部玄武岩矿物组成的差异以及与其同位置周围月海矿物组成的类似性反映了冷海玄武岩源区与周围月海具有联系。     

月球虹湾幅(LQ-4)地质图的编制

应用中国首次月球探测工程所获得的嫦娥一号(Change-I)CCD影像数据、干涉成像光谱数据、数字高程模型(DEM)数据和数据分析处理结果等资料,开展了虹湾—雨海地区区域地质综合研究。通过对月球撞击坑及溅射堆积物分析,以及地层单元划分、构造单元划分、岩石类型划分、年代学和月球演化历史的集成分析,依据月坑的形态特征、充填物的多少和保留的程度等,将月球撞击坑划分出7种类型11个亚类,并将月球撞击坑堆积物系统划分为6种类型9个堆积岩组。根据TiO2的含量、分布及影像特征,将月海、月陆玄武岩划分为高钛玄武岩、中钛玄武岩和低钛玄武岩。应用ArcGIS地理信息系统,试点编制了1∶250万月球典型地区——虹湾幅(LQ-4)地质图,并建立了空间数据库,探索制定了月球数字地质图编制技术规范、流程和方法,为中国下一步应用嫦娥二号数据开展"全月球地质图"编制,以及未来其他天体的区域地质综合研究与地质编图工作奠定了基础。     

月球南海地区玄武岩厚度估算

月海玄武岩是月幔部分熔融喷出月表而形成的,其厚度可以反映月海玄武岩源区的深度。研究月海玄武岩厚度,对进一步认识月球区域岩浆作用或火山作用的演化历史具有不可替代的作用,也能够为整个月球的热演化和岩浆演化提供基本的约束条件。同时,玄武岩厚度可以用以推测月球内部产生玄武岩岩浆的体积,对月球火山作用的岩浆喷发总量以及月球内部的热状态具有指示作用。本文基于多源遥感数据,综合利用撞击坑的形貌特征与月坑挖掘深度法对南海地区撞击坑内(crater)和撞击坑间(intercrater)两类玄武岩地层的厚度进行了估算,并对玄武岩的面积、体积、年龄及岩浆活动做了简单分析。研究结果表明：南海地区撞击坑内的玄武岩厚度变化范围为0.11~4.75 km,平均值约为1.32 km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为57.06~10 791.66 km2和10.25~51 260.38 km3;撞击坑间的玄武岩厚度变化范围为0.01~2.18 km,平均值约为0.34 km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为6 487.89~33 170.55 km2和2 711.97~11 609.69 km3。因此,南海地区玄武岩厚度的变化范围分布在0.01~4.75 km,平均厚度约为600 m,出露的玄武岩总面积约为2.12×105 km2,总体积约为2.71×105 km3。通过分析南海地区的玄武岩年龄及分布特征,发现南海地区内的岩浆喷发活动主要集中发生在雨海纪至爱拉托逊纪时期,且其局部区域存在多次岩浆喷发及充填过程,但由于晚期玄武岩岩浆的喷发总量不足以覆盖早期已形成的玄武岩,导致晚期玄武岩与早期玄武岩同时存在于同一个玄武岩单元内。南海地区独特的玄武岩分布特征也与地形有关。     

南秦岭北缘淅川地区泥盆纪地层的物源及构造背景

造山带内广泛发育的泥盆纪地层是揭示秦岭造山带古生代中期洋陆演化、地块构造属性和大地构造背景的良好载体.对南秦岭内部淅川地区泥盆系砂岩进行了岩石地球化学和锆石U-Pb定年,结果显示泥盆系碎屑岩具有中等的成分成熟度及一定程度的沉积再旋回特征,源区物质成分以上地壳长英质岩石为主;碎屑锆石的年龄区间主要集中在新元古代晚期-古生代（0.40~0.63 Ga）、新元古代（0.7~0.9 Ga）和中元古代（1.0~1.6 Ga）三个区间,并存在少量古元古代和中-晚太古代年龄.综合分析,淅川地区泥盆系主要形成于被动大陆边缘环境,其物源可能主要为南秦岭自身隆升的基底和构造高地,并未接受来自于北秦岭的物质,沿商丹洋的俯冲增生事件可能未影响到南秦岭内部.      

冀东地区始太古代早期—冥古宙锆石发现

内容提要:最古老大陆地壳的形成、组成和演化是阐释地球壳幔物质分异、构造演化的逻辑起点.由于长期地质作用改造,地球上保存的古老陆壳物质十分稀少,寻找和研究都极具挑战性.在冀东卢龙喇叭山地区,早期研究发现含有大量3.4～3.8 Ga碎屑锆石的铬云母石英岩,岩石特征和碎屑锆石年龄分布与迁安黄柏峪地区的铬云母石英岩十分类似.本...     

中国太古宙

根据最近10多年来中国太古宙岩石同位素地质年代学新数据和中国太古宙岩石三个主要分布地区冀东、辽东和吉林南部、太行山-五台山的时间-地层图及其对比情况,认为尚无足够的证据支持中国太古宙四分,三分方案更适合于中国太古宙的情况：约2．9Ga可以作为晚、中太古代的界线,而3.5Ga作为中、早太古代界线尚不很明晰。     

Discovery of Eoarchean Meta-Dioritic Rocks in Anshan Area, China and Its Geological Significance

INTRoDUCTIONThe3.8GaBeijiafentrondhjemiticrockwasformedbypartialmeltingofsomeoldercontinentalmaterialintermsofgeochemicalresearches(Waneta1-,l999).Soitisveryim-portanttofindthemoreancientrocksintheAnshanarea.Therecentdiscoveryofthemeta-dioriticrockofEoarchaeanintheDongshanScenicSpotisspecificallyimportantsignifi-canceforit'GEOLOGYANDPETROGRAPHYlntheDongshanScenicSpotoftheAnshancity,thereis.anancientrockbeltbeingmorethanlomwideandstrikingapproximatelyNNW-SSE.Inthebelttherear…     

Eastern Ancient Terrane of the North China Craton

Based on the spatial distribution of ancient rocks and zircons, three ancient terranes older than ca. 2.6 Ga have recently been identified in the North China Craton, namely the Eastern, Southern, and Central Ancient Terranes. The Eastern Ancient Terrane is the best studied and understood of the three ancient terranes. It has a long geological history back to ca. 3.8 Ga ago and includes the areas of Anshan-Benxi, eastern Hebei, eastern Shandong and western Shandong. In Anshan-Benxi, several different types of 3.8 Ga rocks were discovered together with 3.1-3.7 Ga rocks, whereas 2.9-3.0 Ga K-rich granites and 2.5 Ga syenogranite occur on larger scales. In eastern Hebei, 3.0-3.4 Ga rocks and older detrital and xenocrystic zircons were identified. In eastern Shandong, there are a large volumes of 2.7 Ga and 2.9 Ga rocks. In western Shandong, early Neoarchean(2.6-2.7 Ga) intrusive and supracrustal rocks are widely distributed. Whole-rock Nd and zircon Hf isotope data suggest that both mantle additions and crustal recycling played important roles within the Eastern Ancient Terrane during almost every tectono-magmatic event. Most BIFs in the North China Craton are late Neoarchean in age and are distributed on continental crust along the western margin of the Eastern Ancient Terrane, probably suggesting that a stable environment was one of the key factors for the formation of large-scale BIFs.     

辽宁鞍山地区东山杂岩带3.3～3.1Ga期间的岩浆作用——锆石SHRIMP U-Pb定年

报道了鞍山地区东山杂岩带奥长花岗岩和二长花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄。中粗粒奥长花岗岩中岩浆锆石的年龄为3329Ma±22Ma（MSWD=9.6）,存在年龄为3687~3784Ma的残余锆石。细粒奥长花岗岩和二长花岗岩中岩浆锆石的年龄分别为3141Ma±8Ma（MSWD=1.5）和3142Ma±5Ma（MSWD=0.35）。表明约3.3Ga和3.1Ga是鞍山地区2个重要的地壳演化阶段。     

中国最老岩石和锆石

在中国大陆的许多地区都已发现大于3.4Ga的锆石和岩石.鞍山是全球仅有几个存在≥3.8Ga岩石的地区之一.它们以不大的规模存在于白家坟、东山、深沟寺杂岩中,由糜棱岩化奥长花岗岩、条带状奥长花岗岩和变质石英闪长岩组成.近年来,在鞍山地区还发现了许多3.7～3.6Ga岩石和锆石.锆石Hf同位素组成表明鞍山地区在3.8～3.6Ga期间存在周期性的地幔添加和陆壳形成.除鞍山外,在中国许多地区的不同类型岩石中也获得了≥3.4Ga锆石,虽然它们大多数都是碎屑和残余成因.(1)华北克拉通冀东铬云母石英岩中3.85～3.55Ga碎屑锆石:(2)华北克拉通信阳中生代火山岩长英质麻粒岩中3.66Ga岩浆锆石;(3)华南克拉通宜昌地区杨子地块新元古代砂岩中3.80Ga碎屑锆石(一颗);(4)华南克拉通华夏地块新元古代一古生代变质沉积岩中3.76～3.6Ga碎屑锆石;(5)西北地区塔里木地块阿克塔什塔格地区古元古代片麻状花岗岩中3.6Ga残余锆石;(6)西秦岭奥陶纪变质火山岩中4.08Ga捕掳锆石(一颗);(7)西藏普兰地区奥陶纪石英岩中4.1Ga碎屑锆石(一颗,有3.61Ga增生边).一些古老锆石有高达4.1～4.0Ga的Hf同位素模式年龄.在中国,>3.4Ga地壳物质的比例以往被低估了,发现冥古宙和始太古代物质的可能性仍然存在,它们将对中国早期陆壳演化提供新的制约.     

辽宁鞍山地区东山杂岩带3.3~3.1 Ga期间的岩浆作用——锆石SHRIMP U-Pb定年

报道了鞍山地区东山杂岩带奥长花岗岩和二长花岗岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄。中粗粒奥长花岗岩中岩浆锆石的年龄为3329 Ma ± 22 Ma (MSWD=9.6),存在年龄为3687~3784 Ma的残余锆石。细粒奥长花岗岩和二长花岗岩中岩浆锆石的年龄分别为3141 Ma ± 8 Ma (MSWD=1.5)和3142 Ma ± 5 Ma (MSWD=0.35)。研究表明,约~3.3 Ga和3.1 Ga是鞍山地区2个重要的地壳演化阶段。     

华北克拉通太古宙TTG岩石的时空分布、组成特征及形成演化:综述

华北克拉通具有3.8Ga以上的演化历史,TTG是其地质记录的最重要载体。华北克拉通太古宙(特别是中太古代以前)地质演化在很大程度上与TTG岩石密切相关。在华北克拉通,始太古代(3.6~4.0Ga)TTG岩石仅在鞍本地区被发现,但冀东地区已在多种变质碎屑沉积岩中发现大量3.6~3.88Ga碎屑锆石;古太古代(3.2~3.6Ga)TTG岩石在鞍本、冀东、信阳地区被识别出来;中太古代(2.8~3.2Ga)TTG岩石在鞍本、冀东、胶东、鲁山等地存在;可把新太古代(2.5~2.8Ga)进一步划分为早期和晚期两个阶段:新太古代早期(2.6~2.8Ga)TTG岩石已在10余个地区被发现,新太古代晚期(2.5~2.6Ga)TTG岩石几乎在每一个太古宙基底岩石出露区都存在。野外地质、锆石定年、元素地球化学和Nd-Hf同位素组成研究表明,中太古代以前TTG岩石局部存在,主要分布于Wan et al.(2015)所划分的三个古陆块中;新太古代TTG岩石广泛分布,是陆壳增生最重要时期岩浆作用的产物。TTG岩石类型随时代变化,3.1~3.8Ga和2.7~2.9Ga TTG岩石分别主要为奥长花岗岩和英云闪长岩;2.5~2.6Ga期间花岗闪长岩大规模出现,并有壳源花岗岩广泛分布,表明这时陆壳已有相当的成熟度。奥长花岗岩轻重稀土分异程度从弱到强的时间出现在~3.3Ga;2.5~3.3Ga的TTG岩石轻重稀土分异程度变化很大,表明其形成条件存在很大差异。TTG岩石主要为新生地壳,但也有相当部分为壳内再循环产物或形成过程中受到陆壳物质影响。华北克拉通中太古代以前的主要构造机制是板底垫托或地幔翻转作用,新太古代晚期板块构造体制可能已起作用。     

华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部太古宙基底的新信息

本文根据华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部出露的各种岩石中发现的继承性锆石的测年数据,报道了太古宙基底和岩浆事件的新信息,并简要地论述其地质意义。华北陆块东北缘、东南缘、北缘、西北缘共6个地区的深部都存在新太古代和中、古太古代岩浆事件的新信息;南缘深部也存在古太古代岩浆事件的新信息。在华北陆块早前寒武纪同位素年龄直方图(以太古宙岩浆事件为主)上,最高峰值位于2.45-2.6 Ga区间,而以2.5-2.55 Ga最为突出,显示该区间岩浆事件最为强烈,可能代表一次重要的碰撞事件。此外还见有2.7 Ga,2.8 -2.85 Ga,2.95-3.0 Ga,3.1-3.15 Ga,3.3-3.4 Ga,3.45-3.5 Ga,3.6 Ga和3.8 Ga等较高峰值,反映了岩浆事件不同活动阶段的演化趋势。扬子陆块北缘地表和深部有与华北陆块相似的太古宙古老基底信息。扬子陆块中部的长江中下游地区、东南缘相当于江南古陆的地区以及扬子陆块西南缘地区在地壳深部均保留有新太古代和/或古太古代岩浆锆石的年龄信息。秦岭-大别造山带从东到西,多处(主要是深部)也发现有新-中太古代残余岩浆锆石的年龄信息。