大陆下地壳研究进展评述

近十年来许多国家开展了陆壳深部(地震反射、深部钻探、高压捕虏体、下地壳剖面等方面)的研究.其成果表明,不同构造区的地震反射特征存在差异;显生宙地区普遍存在层纹状强反射性下地壳,其成因与造山带演化晚期的伸展作用有关.以上发现导致对大陆莫霍面及中地壳界面的重新评价.显生宙地区的下地壳广泛发生板底垫托作用,它们代表麻粒岩相变质事件,对于造山带向克拉通方向的转化具有重要意义.     

下地壳麻粒岩包体研究进展及其意义

产于火山岩中的下地壳麻粒岩包体是人们窥视深部地壳的一个窗口 ,现已成为人们探索大陆下地壳物质组成和演化最直接的研究对象。下地壳岩石包体一般具有麻粒岩相矿物组合 ,主体由镁铁质麻粒岩组成 ,以出现紫苏辉石矿物为标志 ,下地壳包体的平衡温度为 70 0～10 4 0℃ ,平衡压力在 0 .8～ 1.4GPa之间。在绝大多数地区 ,基性下地壳包体占优势 ,其共同特征是低SiO2 、高CaO和Mg# ,过渡族元素和不相容元素含量变化很大 ,不同构造背景和不同岩石类型的包体同位素成分也有差异 ,全球各大陆下地壳包体Nd、Pb同位素组成分布具有“块体效应”特征。利用出露于地表的下地壳麻粒岩包体可以探讨下地壳物质组成和成分 ,建立下地壳物性剖面和岩石圈模型 ,并可作为幔源岩浆底侵作用的重要判据之一。世界范围内下地壳麻粒岩包体研究表明 ,在探讨下地壳的组成特点上 ,由火山岩中麻粒岩包体和出露的麻粒岩地体两类岩石样品所获得的下地壳组成特点存在比较大的差异 ,前者较后者反映的下地壳组成更偏基性。下地壳包体的类型与成因对揭示大陆地壳的增生、演化方式以及壳—幔交换作用具有重要的指示意义     

下地壳麻粒岩包体研究进展及其意义

产于火山岩中的下地壳麻粒岩包体是人们窥视深部地壳的一个窗口，现已成为人们探索大陆下地壳物质组成和演化最直接的研究对象。下地壳岩石包体一般具有麻粒岩相矿物组合，主体由镁铁质麻粒岩组成，以出现紫苏辉石矿物为标志下地壳包体的平衡温度为700－1040℃，平衡压力在0．8－1．4GPa之间。在绝大多数地区，基性下地壳包体占优势，其共同特征是低SiO2、高CaO和Mg^ ，过渡族元素和不相容元素含量变化很大，不机构造背景和不同岩石类型的包体同位素成分也有差异，全球各大陆下地壳包体Nd、Pb同位素组成分布具有“块体效应”特征。利用出露于地表的下地壳麻粒岩包体可以探讨下地壳物质组成和成分，建立下地壳物性剖面和岩石圈模型，并可作为幔源岩浆底侵作用的重要判据之一。世界范围内下地壳麻粒岩包体研究表明，在探讨下地壳的组成特点上，由火山岩中麻粒岩包体和出露的麻粒岩地体两类岩石样品所获得的下地壳组成特点存在比较大的差异，前者较后者反映的下地壳组成更偏基性。下地壳包体的类型与成因对揭示大陆地壳的增生、演化方式以及壳－幔交换作用具有重要的指示意义。     

大陆下地壳研究的新进展

伴随地球物理、捕虏体岩石学、同位素年代学等方面新资料的不断丰富，大陆深部地质作用及其过程的研究取得了不少新进展。重建下地壳的形成和改造历史，对探讨岩石圈的演化变动具有十分重要的意义。幔源岩浆分异作用、板底垫托作用及局部地壳熔融等在太古代至今下地壳的形成改造和麻粒岩相变质事件中起着关键的作用。活化大陆岛弧的下地壳较为全面地记录了下地壳复杂的演化历史，它是我们研究大陆动力学富有前景的构造区域。     

中祁连北缘地区变质地体特征

1∶5万区域地质调查中，通过对出露于中祁连北缘中段的一套中深变质岩系研究，将在具有麻粒岩相－高角闪岩相，中、深构造变形，时代为古元古代的变质岩组合划归为托赖岩群。它是中祁连山地块由中地壳下部－下地壳上部物质组成的残留体，在其长期的构造就位过程中经历了不同构造层次变质变形改造，具有不同的地质面貌。     

晋冀内蒙古交界区出露的太古宙下地壳剖面研究的问题和展望

晋冀内蒙古交界区出露有我国少有的、以麻粒岩相岩石为代表的太古宙下地壳。对该区的区域构造及变形变质作用研究表明,本区经历了2期主要的变形变质作用事件,在张宣地区保存有较好的早期近东西向的构造,从北至南(恒山变质地体)的地质构造特征揭示其可能为一出露的太古宙下地壳剖面。其后期在大同地区又被NE—SW向的高温韧性剪切带叠加,此叠加变形事件改造了本区太古宙的层序。 从国外近20年研究看,大陆地壳剖面的研究具十分重要意义:①大陆地壳剖面的建立,可以进行全球范围内不同时、空     

"罗田穹隆"中的下地壳俯冲成因榴辉岩及其地质意义

在“罗田穹隆”中发现了下地壳俯冲成因榴辉岩．榴辉岩呈透镜状或板状产于含石榴子石条带状片麻岩中．新鲜的榴辉岩主要由石榴子石、绿辉石、金红石等组成．含少量退变质的角闪石、斜长石、紫苏辉石、透辉石、(钛)磁铁矿和石英等．研究区榴辉岩以保留早期麻粒岩相变质矿物残留体以及经受晚期麻粒岩相和角闪岩相退变为特征．指示它们由扬子镁铁质下地壳麻粒岩相岩石俯冲到深部发生变质并形成榴辉岩．然后折返至下地壳发生麻粒岩相退变，由于麻粒岩相退变质阶段仅以后成合晶形式出现．因而它们可能在下地壳停留时间不长．就又进一步被构造抬升至中上地壳而发生角闪岩相退变．大别山造山带乃至扬子板块北缘现今缺乏厚层镁铁质下地壳．它们也很少出露地表．推测这些俯冲的镁铁质下地壳可能已拆离再循环进人地幔．从而为“罗田穹隆”的形成和演化以及大别山高压-超高压岩石的形成与折返机制等研究提供了关键性的岩石学证据。     

深部地震反射剖面与大陆地壳的生长

深部地震反射剖面提供了以横向和垂向增生方式生长的显生宙地壳类型与大小的证据。对横穿会聚带剖面的解释,证明大陆壳受到大洋岩石圈碎片的构造板底垫托作用。横穿伸展带的剖面提供了地壳的岩浆板底垫托作用的证据。除了对活动区的研究以外,西欧、北美、澳大利亚大部分地区的深部反射剖面,显示下地壳具有强反射性,并且其地震特征不同于上地壳和上地幔。在许多地区的下部都发现层状构造,而这些地区属于不同的地壳类型,基底年龄从太古代到新生代;层状构造的年龄常常明显小于出露上地壳的构造或变质年龄。仅通过对上地壳的测量而估计出的地壳生长曲线,可能低估了显生宙地壳的增长,同样可能高估了平均地壳年龄。     

晋北早前寒武纪变质岩区构造相研究

晋北地区出露有不同层次的地壳,是研究构造相最理想的地区之一。本文以构造分析为主线,结合当前地壳流变学研究进展,对该区早前寒武纪构造特征进行了分析,初步建立了早前寒武纪地质事件序列。提出了该区北部（大同-集宁）麻粒岩相变质岩代表下地壳的物质组成,中部（恒山）中深变质岩代表典型的中下地壳过渡带的特征（早前寒武纪一个重要的软...     

下地壳麻粒岩包体波速测定及其地质意义

下地壳岩石的波速测定可以提供有关下地壳物质组成及物理性质的重要信息。但是，由于下地壳难于直接采样，因此常常利用目前出露地表的古老麻粒岩地体样品来代表下地壳，但所获结果常常与实际情况不符，由新生代玄武岩携带到地表的下地壳包体则为我们提供有关下地壳的直接信息。本文对采自河北汉诺坝武岩中的下地壳包体进行了密度和高温高压波速测定，下地壳由不同类型的麻粒岩相岩石组成。其密度和波速有较大的差异，因此所获波速不能直接与地震测深得到的下地壳波速进行对比，而需要进行波速的温度、压力校正，并进行具体的分析，本文得到下地壳包体的原地波速6.13-6.90km/s与该区地震资料得到的结果十分接近，并探讨了下地壳低速层的可能成因。     

内蒙古大青山太古宙麻粒岩带的板块构造演化模式

太古宙末期在全球范围内出现的麻粒岩带是地壳早期地质演化历史中的一个重大事件，可能意味着地壳构造演化机制的重大转变。越来越多的地质事实表明，太古宙晚期大陆地壳已具有足够的刚性和稳定性。太古宙时期地幔存在强烈的热对流，具备发生板块运动的条件。太古宙麻粒岩带就是太古宙地壳发生刚性板块运动的直接产物。内蒙古大青山太古宙麻粒岩带呈东西向连续出露于大青山地区达２３０余公里，由中晚太古代乌拉山群麻粒岩相组成，其     

阴山地区早前寒武纪岩石构造分区及古元古地壳碰撞—伸展构造机制

阴山地区从东南到西北，依次划分为桑干麻粒岩区，集宁副变质岩区，乌拉山－大青山前缘绝构造区和色尔腾山岛弧过渡区。桑干麻粒岩区代表了中太古微古陆并经新太古强烈岩 增生的太古地壳；集宁区代表基底之上新太古末期－古元古沉积盖层；乌拉山－大青山区是基底岩石构造剥露的前构造区；     

冀西北新太古代下部陆壳及其性质初探

按其地壳组成比例、强烈的紫苏花岗岩化和高压麻粒岩相变质作用，冀西北怀安一带存在一个发育基本完整的下部陆壳（下地壳）剖面，由于地体碰撞向南掀斜而出露地表。本文讨论了其地球化学与构造环境。稀土分配平坦型的拉斑玄武岩（ＴＨ１）类似于洋壳，但与ＭＯＲＢ显著不同，更象不成熟的大陆性火山弧。轻稀土富集型的拉斑玄武岩（ＴＨ２）成分分散，有的跨入钙碱性玄武岩区，又有大量中酸性火山岩－沉积岩伴生，分离结晶作用显著，接近于板内热点产物。两种反映截然不同构造环境的玄武岩又密切地伴生在一起，使本区表现了许多不同于一般陆壳的特殊性。与冀东相比，本区并以古地热梯度变陡（２０℃／ｋｍ）为特征，这也许正是距今２８亿年之后地球上才开始出现了类似于现代样式板块的原因     

大别造山带现今地壳结构-岩石组成研究

通过大别造山带岩石地震波速的高温高压实验测定值与地震测深断面观察值的对比，结合地表出露岩石对深部岩石组成的地球化学示踪，揭示了该造山带现今地壳各结构层的基本岩石组成：上地壳主要由长英质岩石组成，榴辉岩在其中仅占0～20％；中地壳(低速层)主体由长英质片麻岩和花岗岩组成；下地壳上部由80％镁铁质麻粒岩和20％长英质麻粒岩组成；下地壳下部由幔源底侵岩浆作用形成的镁铁质麻粒岩组成。下地壳和上地幔的泊松比为0.265～0．280，明显高于榴辉岩的泊松比，表明其中即使有榴辉岩存在，含量也应极少。各构造单元出露的白垩纪花岗岩具有相似的化学组成，其铅、钕与锶同位素组成均可与北大别的核杂岩相对比，表明花岗岩浆均应以深部核杂岩为源岩。因此，被白垩纪花岗岩侵入的南大别超高压变质岩单元和宿松高压变质岩单元深部均应由核杂岩组成，亦即超高压和高压变质岩应呈拆离的构造岩片覆盖于核杂岩之上。鉴于白垩纪花岗岩的钕模式年龄(tDM)均集中于古元古代(1．8～2．2Ga)，表明花岗岩的源区应限于核杂岩中构成原中地壳下部的古元古代结晶基底岩层。这为中地壳主要由长英质片麻岩组成提供了佐证。考虑到大量花岗岩浆的抽出，应留下更大体积的镁铁质岩残留体，后者在地壳流变增厚调整过程中可能因密度增大而下沉，也可能因地震波速增大而显示下地壳的特征，更可能由于这两方面的原因而使由镁铁质残留体组成的原中地壳下部转变成现今下地壳上部的组成。根据大别碰撞后基性火山岩和侵入岩的地球化学研究，还可证明组成大别下地壳的镁铁质岩更可能是1.1Ga前而非中生代形成的底侵岩层。实践表明，上述两方面研究的结合可较好揭示区域地壳结构一组成。     

麻粒岩相带变质作用

1 概述麻粒岩是前寒武纪麻粒岩相带的重要岩石组成。麻粒岩相带是地壳地质演化重大转变的一种标志。麻粒岩的研究对探索早期地球形成历史以及下地壳的特征具有重要意义。“麻粒岩”一词是变质岩名称;“麻粒岩相”指的是高级变质程度;而“麻粒岩区、麻粒岩相带、麻粒岩地体、高级区、麻粒岩—片麻岩区”等则是反映了大地构造特征的一些综合性术语。在阅读文献时,有时出于省略仅用麻粒岩一词表示,则要分辨是指岩石、变质相,还是大地构造单元,以免弄混。     

大陆下部地壳变形、变质特征及其抬升机制分析--以内蒙古中部地区为例

内蒙古中部下地壳出露较好,主要以麻粒岩相变质岩石为主,形成于地壳较深层次,华北克拉通北缘出露的下地壳具有较好的可比性,主要由于挤压逆冲作用使下地壳岩石逆冲到一定高度,再经长期剥蚀得以出露。本文对内蒙中部地区出露的下地壳岩石物质组成和变质、变形特征的分析,确定其形成条件为:温度610℃~850℃、压力0.5~1.03GPa、深度18~39km、地热梯度(21~35.4)℃/km。     

华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩(HT-HP和HT-UHT)及其相关问题

华北克拉通广泛存在高级变质的早前寒武纪岩石,其中高温高压(HT-HP)麻粒岩和高温超高温(HT-UHT)麻粒岩近年来备受人们的关注,并将它们视为探讨早前寒武纪大陆演化的关键课题.HT-HP麻粒岩主要是含石榴石的基性麻粒岩,它们以透镜体或强烈变形的岩墙状出露于片麻岩中.HT-UHT麻粒岩主要是富铝的变质沉积岩系,俗称孔兹岩系,其中有含假蓝宝石和尖晶石等矿物组合,指示部分岩石的变质温度高于900～1000℃.本文探讨了这两类麻粒岩的出露状况、变质过程与变质历史、原岩与变质年龄.初步研究表明:①两类麻粒岩在变质的峰期温度和压力上有很大的重叠区间,都经历了一个近等温-略升温的降压变质;②两类麻粒岩很有可能在峰期和随后的降压变质阶段是同时的或有关联的;③HT-HP和HT-UHT麻粒岩的分布特征是线状或面状分布仍有待进一步查明;④高级变质的麻粒岩代表了华北克拉通的最下部地壳,它们变质的温压体系、岩石的刚性程度、分布特征、岩石组合以及抬升速率等具有与显生宙明显的不同.本文从而指出两类麻粒岩是否有成因联系是今后研究中非常值得注意的问题,深入研究将会对华北克拉通早期地壳演化、构造和动力学机制提供丰富的资料和证据.     

内蒙古喀喇沁地区早中生代闪长岩中麻粒岩捕虏体矿物化学及变质温压条件

在内蒙古东部喀喇沁地区早中生代大营子闪长岩中首次发现基性麻粒岩捕虏体.初步研究表明它们不同于华北克拉通地表出露的前寒武纪麻粒岩.根据其主要造岩矿物斜方辉石、单斜辉石、黑云母及斜长石的电子探针分析结果, 重点研究了各主要造岩矿物的化学成分特点, 并讨论了麻粒岩捕虏体的变质作用温压条件.研究结果表明, 捕虏体岩石的变质作用已达麻粒岩相, 其变质作用条件约为850~900 ℃, 0.6~1.0 GPa.这些麻粒岩捕虏体反映了研究区早中生代下地壳的组成特点, 为恢复该区早中生代深部地壳结构提供了依据.      

麻粒岩成因：变质观

尽管许多当代评述都强调麻粒岩在其压力—温度(P—T)条件和轨迹方面的一致性,但实际上麻粒岩保存了指示它们的形成模式多样性的一系列重要的岩石学特征。对90多个麻粒岩地体或产状的测定,揭示出其中50％以上记录了超出许多作者提出的7.5±1Kb和800±50℃平均麻粒岩范围的P—T条件。特别是,不断识别出的温度很高(900～1000℃)的一些地体的数量还在增加,这两种P—T条件都是根据特殊的矿物组合和地温压力测定确定的。确定和解释P—T历史的岩石成因网格和地温压力测定法二者都是在反应结构范围内判断的,而反应结构既可证明很大的P—T条件范围确实是真实的,又可证明近等温减压(ITD)和近等压冷却(IBC)两种P—T轨迹都是主要的。正象在南印度和斯里兰卡见到的那样,由富CO_2流体进入而引起斜长角闪岩—麻粒岩的转化是一种例外情况,不代表大多数地体中有关的流体过程。然而,人们认为缺少流体条件是在接近它们记录的热高峰时间的大多数麻粒岩的特征。把ITD麻柱岩解释为地壳碰撞增厚过程中形成的。伴随的岩浆填加作用是一个重要的额外热源。但没有把侵蚀作用单独看作是碰撞后的主要减薄过程。换言之,ITD轨迹是在中等或略低的速率扩张期间与构造剥露有关的、削减非常迅速的(1～2mm/年暴露)阶段产生的。IBC麻粒岩可能形成于各种各样的环境中。呈现逆时针P—T历史的麻粒岩被解释为形成于大量岩浆增生作用的下部地区,这些地区有或无附加地壳扩张。正常厚度地壳的扩张期间也可形成浅部(<0.5GPa)的IBC麻枉岩,但较深层位的IBC则要求更复杂的模式。在地壳深部出现的许多IBC麻粒岩可能形成于经受碰撞后非常迅速(5mm/a)扩张变薄的增厚地壳中。推测在许多麻粒岩中与其说ITD,还不如说IBC轨迹的保存主要是与增厚地壳的扩张减薄的速率和时间范围有关,而且也应当见到ITD到IBC之间的混杂轨迹。大多数IBC麻粒岩,也许还有许多ITD麻粒岩,都没有作为产生它们的构造幕的结果暴露在地表,但是,它们在这些事件之后,在中部或下部地壳中保留了很长一段时间(100～200Ma)。大多数麻粒岩地体最后剥露只有通过它们掺杂到与其形成无关的、后来的构造和岩浆事件中才能发生。     

徐武家麻粒岩相糜棱岩

内蒙中部土贵乌拉南徐武家早前寒武纪麻粒岩地体中发育北东向韧性剪切带,其中发现有宽达5km 的麻粒岩相糜棱岩剖面,成分相当于紫苏辉长岩、钠质花岗岩和泥质岩的麻粒岩相糜棱岩出露齐全,保存完整。二辉斜长麻粒岩中紫苏辉石、斜长石、钾长石和透辉石斑晶普遍发育强烈的塑性形变;细粒重结晶相矿物组合 Hy+Di+Pl+Kf+Hb+Bi+Scap+Q 显示糜棱岩形成于麻粒岩相变质条件,二辉石矿物对给出温度 T=710℃。该糜棱岩带与麻粒岩相变辉长岩和地壳熔融型石榴子石花岗岩密切共生,这一事实既确证了韧性剪切带在麻粒岩变质过程中发育,为研究该区麻粒岩相岩带构造演化找到了一个构造标志,同时,也为深入探讨下地壳的实际构造过程,包括麻粒岩相条件下剪切形变发生的饥理以及克拉通化提供了地质实例。