青藏高原巨厚地壳：生长、加厚与演化

大陆地壳约占地表面积的40%, 其成因与生长, 是一个关乎人类生存和资源供给的基础地学问题。人们普遍认为, 大洋俯冲通过岛弧拼贴和幔源岩浆底侵形成造山带新生陆壳,大陆碰撞过程只对现存地壳进行再造,不产生新生地壳。青藏高原经历古/新特提斯大洋俯冲和印 亚大陆强烈碰撞, 拥有全球最厚的陆壳(65~80km), 是研究大陆地壳的形成、生长、加厚、演化与保存的天然实验室。我们研究表明, 古/新特提斯大洋的相继俯冲消减, 产生多期次的幔源镁铁质弧岩浆(270~66Ma), 在弧地壳下部底侵和上部侵位, 导致地壳侧向加积和垂向生长并加厚约10km。在同(软)碰撞期(65~41Ma), 印度大陆岩石圈俯冲导致俯冲前缘的洋壳板片回转和断离, 诱发软流圈地幔熔融及其幔源岩浆上升侵位, 在冈底斯碰撞带形成新生地壳, 并导致地壳加厚6~9km。在晚(硬)碰撞期(40~26Ma), 冈底斯碰撞造山带内不同地壳块体(地体)间发生逆冲叠覆, 导致中深层次地壳缩短加厚10~20km; 在碰撞带的后陆区, 印度大陆岩石圈地幔俯冲诱发软流圈沿地幔通道上涌, 侵蚀和吞噬地幔岩石圈, 并诱发其部分熔融, 向地壳注入大量幔源镁铁质岩浆, 形成新生地壳, 维持高原生长。在后碰撞期(<25Ma), 碰撞带和后陆区均发生地壳伸展与有限减薄, 伴有新生地幔组分少量注入和高原陆表强烈剥蚀。粗略估计：形成并保存于大陆碰撞造山带的新生地壳量占整个陆壳的28%, 大洋俯冲与大陆碰撞分别为青藏高原贡献了75%和25%的新生地壳。我们提出, 青藏高原巨厚地壳的形成发育, 实际上是幔源岩浆向地壳注入添加与中下地壳缩短加厚连续或交互作用的结果。伴随大洋俯冲与大陆碰撞, 巨厚地壳物质组成发生以新生地壳形成和古老地壳再造为特征的动态演变。镁铁质新生下地壳的大规模重熔与长英质岩浆大量侵位可能是巨厚地壳长英质化的主要机制。     

青藏高原的构造演化与北半球地壳位移方向的分析

大地构造及其演化与地球动力学是地质学中最高层的研究内容。     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理—力学机制研究（上）

本文综合了青藏高原大地构造格局、地壳与地幔结构、地球物理特征，对青藏高原 整体隆升的物理－力学机制，进行了总结，并提出了隆升、地壳短缩和增厚的动力学模式，论文对以下五个问题进行了研究了讨论，第一，青藏高原巨厚的地壳、薄的岩石圈结构、不同产状深大断理解以及推覆、切割和碰撞造山带的基本模式，第二，地震活动、断层面解在力场；第三，板块运移与地体拼贴和大陆增生，第四，青藏高原隆升的物理－力学机制分析；第五     

青藏高原地区地壳—上地幔结构与巨厚地壳的形成

基于在青藏高原地区所进行的地壳与上地幔的爆炸地震探测资料;雅鲁藏布江以南和以北两条近东西向纵剖面(长约1000km左右),近南北向纵剖面(长约1200km左右),通过计算与分析,给出了青藏高原地区地壳与上地幔结构、速度分布的综合立体剖面图,发现地壳中存在著两个低速层,雅鲁藏布江是一条近于陡立的略向南倾的深大断裂带。地壳结构不论在纵向与横向都是不均匀的,最后探讨了大陆板块碰撞与巨厚地壳的形成。     

地壳早期演化的研究进展

地壳早期演化研究的主题是探讨早期大陆形成、生长和再循环的地质过程及其地球化学和地球物理模式。由于陆上古老岩石分布极为有限,围绕着陆壳生长速率的争论持续了30多年。地球化学家基于陆壳从地幔萃取而成并导致被萃取后的地幔在地球化学上产生亏损的认识,提出了许多重要的大陆形成、生长、再循环模式。近年来发展起来的高精度MC ICPMS分析技术,使单颗粒锆石Lu Hf同位素系统分析为评价早期地壳演化提供了更多的信息和更为可靠的证据。不同大陆早前寒武纪地壳及地幔地球物理和地球化学状态研究表明,陆壳再循环作用、壳—幔以及壳内（如古老的地壳重熔作用及其与相对较新的地壳发生广泛的混合作用）相互作用是早期大陆演化的重要地质过程。     

青藏高原东北缘高原盆地地壳结构与增厚机制探测研究

通过人工地震宽角折射方法对青藏高原东北缘松潘-甘孜、柴达木、陇中等高原盆地与外围鄂尔多斯、四川稳定盆地地壳结构的对比分析,探测研究高原盆地地壳结构、岩性变化及地壳隆升增厚机制。结果显示：相对于外围稳定盆地,东北缘高原盆地结晶地壳增厚10-15km,介质速度相对差值降低5%;壳内介质结构的非均匀性显示了脆性形变的上地壳、低速塑性化的下地壳和脆-塑性转化过渡性质的中地壳构造特征,下地壳的大幅增厚(约10km)和介质低速（相对降低达0.7%）塑性流变性揭示了地壳增厚改造主要发生在下地壳,东北缘地壳显示为整体性的块体运动以及块体间相互作用.以地壳缩短为主要变形增厚机制;GPS 结果显示青藏高原地壳增厚与外围构造应力场-印度板块的运动方向密切相关,高原内部各块体运动方式不同与相应块体的地壳增厚差异揭示了沿羌塘块体与巴颜喀拉块体接触边缘玛尼-玉树-鲜水河褶皱带划分了高原中西部、东北缘以及东南侧等不同构造环境和增厚机制。     

青藏高原地壳的伸缩及其力学性质

根据青藏高原地壳厚度,采用平衡剖面法对地壳伸缩量进行了粗略的计算,表明其水平缩短约1400km,垂直方向伸张约30km或25km.如此巨大的地壳伸缩量证明了青藏高原地壳为弹粘性体,绝非所谓的刚性板块。     

部分熔融与青藏高原地壳加厚的关系综述

从地球物理学、实验岩石学、岩石学和地球化学几个方面论述了青藏高原已具备壳内发生大规模部分熔融的物理环境及物质基础;并讨论了壳内部分熔融与青藏高原地壳加厚的关系和三种可能的加厚方式     

下地壳流变层对青藏高原及其周边大尺度地貌的制约

以下地壳流变层的变形为切入点,结合青藏高原的构造演化、区域走滑断裂的发育性质和高原南部地区的地球物理资料,介绍了下地壳流变层物质向东和北东流动的特性,探讨了青藏高原及其周边地区地貌形态形成的深部地质过程和下地壳流变层在这一过程中的制约作用,并对塔里木地块、鄂尔多斯地块、四川地块的旋转和柴达木盆地自新生代以来迅速抬升的现象做出了新的解释.     

岩浆作用与青藏高原演化

        青藏高原是我国岩浆岩最发育的地区之一,出露着从元古宇到新生代各个地质时期多种类型的火山岩与侵入岩,面 积达30万km2左右,占全区面积的10％以上。这些岩浆岩在青藏大陆动力学研究中有着重要的作用,既是探测深部的“探 针”和“窗口”,又是构造演化的记录,并形成重要的构造-岩浆-成矿带。本文拟通过岩浆作用和岩浆岩来研究青藏高原 演化的一些科学问题。（1）印度-亚洲大陆碰撞时限：印度-亚洲大陆碰撞时限是青藏高原形成演化中一个非常重要的基础 问题,也是国际上争论的一个热点,到目前为止,分歧仍然很大,从主张早于70 Ma 到34 Ma都有。本文根据来自我国西藏 南部延伸1500 km以上的主碰撞带的综合证据提出,印度-亚洲大陆碰撞开始的时间为70/65 Ma,完成的时间在40 Ma左右, 这个时期称为同碰撞期,40 Ma之后转入后碰撞期。（2）同碰撞阶段的壳-幔交换-底侵与岩浆混合作用: 南冈底斯带同碰撞 花岗岩中有着丰富的岩浆底侵作用与岩浆混合作用证据。这两种作用,是通过岩浆作用实现壳－幔间物质和能量的交换, 是两种不同而又密切相关的大陆地壳生长方式。（3） 青藏巨厚地壳的成因: 双倍于正常厚度的巨厚地壳,是青藏高原最显著 的特点之一,世界瞩目。通过对同碰撞与后碰撞火成岩的研究提出“两类地壳、两种机制”的认识,即新生地壳与再循环 地壳;构造挤压增厚机制与地幔物质注入增厚机制。（4）青藏岩石圈的组成、结构与演化：高原岩石圈地幔存在三种地球 化学端元,存在三种岩石圈结构类型,已在青藏高原多处发现地幔与下地壳岩石的地表露头及火成岩所携带的深源岩石包 体。（5）青藏高原深部物质的可能流动：青藏高原新生代碰撞-后碰撞火成活动有规律的时空迁移,以及深部地球物理探 测,都暗示碰撞引起壳幔深部物质的横向流动     

Three Stages of Zircon Growth in Magmatic Rocks from the Pingtan Complex, Eastern China

Morphological and chemical studies on zircon grains from gabbro and granite of the Pingtan magmatic complex, Fujian Province, eastern China, show that there are three stages of zircon growth. The early stage of zircon growth is characterized by colorlessness, high transparence and birefringence, low and dispersive Ipr and Ipy, weak and homogeneous BSE brightness, lower Hf content and depletion of U, Th and Y; the middle stage is characterized by abruptly increasing lpy, progressively strong and sectoral-zoning BSE brightness, higher Hf content and enrichment of U, Th and Y with Th/U 〉 1; the late stage of growth is characterized by brownish color, poor transparence, low birefringence, highest Ipr and Ipy, middle and oscillatorily-zoning BSE brightness, highest contents of Hf, U and Y with Th/U 〈 1. The stages are considered to be formed in a deep magma chamber, ascent passage and emplacement site, respectively. Due to the more or less long residual time of the magma chamber, the difference in age between the early and late stages of zircon might be great enough to be distinguished, which can be attributed to tectonic constraint for the magnlatism.     

Vortex Motion of the Crust Deformation in the Tibetan Plateau and Its Foreland

VORTEX MOTION OF THE CRUST DEFORMATION IN THE TIBETAN PLATEAU AND ITS FORELANDFromtheresultsofthecooperativeprojectbetweenChengduInstituteofGeologyandMineralResources andMassachusettsInstituteofTechnology     

青藏高原中段古近纪早期古构造演化

青藏高原古近纪早期发育大量区域逆冲推覆构造系统,典型实例如冈底斯逆冲断裂系、纳木错西逆冲推覆构造、伦坡拉逆冲推覆构造、唐古拉山北逆冲推覆构造、东昆仑南部左旋斜冲断裂系.古近纪逆冲推覆构造对古新世-始新世沉积盆地具有重要控制和改造作用.冈底斯古新世-始新世早期发育大量中酸性岩浆侵入和多期中酸性火山喷发,岩石Sr/Y-Y地球化学显示为岛弧岩浆岩,推断与古近纪早期新特提斯残留古大洋板块俯冲存在成因联系.古近纪早期新特提斯残留大洋板块俯冲向印度大陆板块俯冲的转换时代约为46-45 Ma,转换期前逆冲推覆构造运动与新特提斯残留古大洋板块俯冲存在密切关系:转换期后印度大陆板块俯冲导致更为强烈的逆冲推覆构造运动和挤压缩短变形,不仅使早期很多逆冲推覆构造继续发生构造运动,还在喜马拉雅、冈底斯、风火山、东昆仑南部形成大量新的逆冲推覆构造系统.     

Early Cretaceous Tectonics and Evolution of the Tibetan Plateau

Selected geological data on Early Cretaceous strata, structures, magmatic plutons and volcanic rocks from the Kunlun to Himalaya Mountains reveal a new view of the Early Cretaceous paleo-tectonics and the related geodynamic movement of the Tibetan Plateau. Two major paleo-oceans, the Mid-Tethys Ocean between the Qiangtang and Lhasa blocks, and the Neo-Tethys Ocean between the Lhasa and Himalayan blocks, existed in the Tibetan region in the Early Cretaceous. The Himalayan Marginal and South Lhasa Seas formed in the southern and northern margins of the Neo-Tethys Ocean, the Central Tibet Sea and the Qiangtang Marginal Sea formed in the southern and northern margins of the Mid-Tethys Ocean, respectively. An arm of the sea extended into the southwestern Tarim basin in the Early Cretaceous. Early Cretaceous intensive thrusting, magmatic emplacement and volcanic eruptions occurred in the central and northern Lhasa Block, while strike-slip formed along the Hoh-Xil and South Kunlun Faults in the northern Tibetan region. Early Cretaceous tectonics together with magmatic K2O geochemistry indicate an Early Cretaceous southward subduction of the Mid-Tethys Oceanic Plate along the Bangoin-Nujiang Suture which was thrust ~87 km southward during the Late Cretaceous-Early Cenozoic. No intensive thrust and magmatic emplacement occurred in the Early Cretaceous in the Himalayan and southern Lhasa Blocks, indicating that the spreading Neo-Tethys Oceanic Plate had not been subducted in the Early Cretaceous. To the north, terrestrial basins of red-beds formed in the Hoh-Xil, Kunlun, Qilian and the northeastern Tarim blocks in Early Cretaceous, and the Qiangtang Marginal Sea disappeared after the Qiangtang Block uplifted in the late Early Cretaceous.     

西藏高原中南部地壳与上地幔导电性结构

根据2001年国土资源部"十五"青藏专项研究计划项目"西藏高原南部岩石圈电性结构的大地电磁研究"所完成的吉隆-措勤剖面(800线)以及2004年教育部重大项目"藏南雅鲁藏布江缝合带地区地壳三维电性结构及其构造地质学与动力学意义的研究"所完成的定日-措迈剖面(900线)超宽频带大地电磁测深数据,研究西藏高原中南部地壳及上地幔电性结构特征及雅鲁藏布江缝合带导电性结构特征:800线和900线上地壳范围内主要为高阻区,电阻率在200~3000Ω.m之间,顶面大范围出露,底面一般在15~20km深度处,整体上,高阻区底面由南向北逐渐加深,再向北又逐渐变浅,900线高阻体底界深达30km,而800线高阻体底界更深达38km;地下15~45km深度范围内存在一组电性梯度带,该电性梯度带之下存在一组硕大的高导层,其电阻率小于5Ω.m,高导层由规模不等且不连续的高导体构成.雅鲁藏布江以南的中地壳高导体,规模较小,厚度在10km左右,产状略向北倾;雅鲁藏布江以北的高导体,规模较大,厚度在30km左右,产状向北缓倾;相比之下,900线的高导体厚度较小,顶面深度较浅.通过对岩石电阻率影响因素的讨论,推测高导体的成因是部分熔融或含水流体,判断藏南巨厚的中、下地壳的物质状态是热的、软弱的、塑性的.