青藏高原隆升的潮汐-均衡模式

潮汐和厄尔尼诺事件使东西太平洋海面高度分别升降 6 0cm ,水均衡作用使洋壳反向升降2 0cm。由此形成东西太平洋地壳跷跷板运动。这是地震火山群发事件与厄尔尼诺事件一一对应的原因。发生在印度洋的同样过程是青藏高原隆升的原因。剥蚀沉积也会产生陆海地壳的跷跷板运动。计算表明 ,5 0年的剥蚀沉积作用施加在陆海地壳两端的力矩为M =4 .36× 10 14 N·m ;相当于在陆海地壳两端施加的反向力 p =4 .36× 10 8N。这两种跷跷板运动相互加强 ,是青藏高原隆升的基本动力。     

累积损伤疲劳断裂——地壳构造变形的一种基本机制

 潮汐应力引起地壳岩石的循环应变、累积疲劳损伤,形成疲劳断裂。本文给出疲劳断裂野外宏观地质特征,并对显微构造、小构造、大陆与大洋区域构造、第四纪软岩层中的疲劳断裂实例进行了分析,指出部分石英变形纹就是疲劳纹,以及环太平洋地震带、海底磁异常条带和潮汐作用、疲劳断裂机制的相关性;给出累积损伤-微体积的玄武岩浆上侵-沿疲劳断裂上涌-海底扩张的模式;推测大陆与海洋地壳的疲劳寿命。     

海平面震荡与地震的关系研究

潮汐—均衡模式球面模型的计算表明,对于圆心角>90°的海洋地壳板块,潮汐变化产生的地壳均衡运动累加力矩数值巨大,等效应力为108 N,足以形成板块相对运动,诱发地震活动和火山喷发。本文收集了大量证据,表明强潮汐与地震的相关关系,并据此预测2005年将发生拉尼娜事件。     

侏罗纪地壳转动与中国东部岩石圈转型

对中国东部侏罗纪时期地壳增厚和岩石圈显著变薄的现象,提出一个新的形成机制假说.基于古地磁和地质学的证据认为,鄂霍次克板块朝西和伊佐奈岐板块朝西北方向运移、俯冲和碰撞,造成西伯利亚东部边缘的强烈构造变形,使东亚大陆地壳产生20°～30°的逆时针转动,形成东亚大陆北部地壳朝西运移,而东亚大陆南部(中国东部)地壳相对向东运移.这种滑移作用使中国东部发生强烈的构造-岩浆活动、地壳增厚,同时也使中国大陆东部的上地壳从大陆型岩石圈地幔滑移到大洋型岩石圈地幔之上,出现岩石圈类型的转变和厚度显著变薄的现象.看来,中国东部岩石圈变薄并不是深部地幔羽或大陆伸展作用的结果.     

扬子陆块的漂移与冈瓦纳古陆的早期活动——显生宙全球动力活动的一个重要趋势

关于地壳的形成和发展的研究,历来存在着两种截然不同的观点。固定论者认为原始大陆和大洋在地球上的位置是永恒不变的;而活动论者除承认大陆的垂直升降运动外,还主张整个地壳(包括海洋地壳和大陆地壳)都曾发生过大规模水平运动。活动论的杰出代表就是Wegener的大陆漂移理论。这个学说虽然历经盛衰起伏,但自五十年代以来它得到了地震、古地磁、地热和海洋地质学的强有力的支持。特别是“海底扩张”和“软流圈低速层”的确定,解决了一个重大难题——漂移机制。所以,从六十年代中期标志地球科学最新进展的板块构造理论问世后,广大地学工作者对于构成大陆漂移学说核心的冈瓦纳古陆的活动问题,再度给予极大的注意。近年在堪培拉和加尔各答等地     

寻找消失的大陆

已发表的大量海洋地质、地球物理调查和海底钻探文献资料表明,现今大西洋、印度洋、太平洋的不同部位——海底高原、深海平原、海沟、转换断层以至大洋中脊都可以找到大陆残块或大陆壳的痕迹。值得注意的是,大洋盆地中已经发现的大陆残块,在全球磁异常图上,大多位于南美洲、非洲、欧洲、南极洲、大洋洲的大陆磁异常带向相邻大洋盆地延伸部分,二者互相印证。这说明,具有大陆磁异常特征的这部分大洋盆地的基底具有大陆壳的性质,这是否意味着现代大洋的相当一部分深海盆地并不是以典型的大洋地壳,而是以大陆属性的地壳为基底的。然而,在世界地质图上,这些深海盆地的底多被以海底磁异常条带为基础的海底扩张模型解释为白垩纪的大洋地壳。这就不得不使我们对根据Vine—Matthews假说建立的海底扩张模型产生质疑。基于上述事实,我们认为,在大地构造研究中,不仅要在各时代的造山带中寻找消失的大洋,而且要在各个时期的海洋中寻找消失的大陆,才能更准确地进行古构造一古地理再造,还原各地史时期大地构造的真实面貌。我们认为,大陆经裂谷作用转化为大洋,大洋经造山作用转化为大陆的过程中,必然存在着地球各层圈之间,特别是壳幔之间的物理、化学作用。因此,大地构造研究必须从全球整体出发,注意物质水平运动的同时,还要更加注意研究壳与幔、幔与核,以及壳、幔、核的不同层次之间能量的转换和物质转化过程,才能对大陆与大洋的形成和演化过程作出正确的判断。     

西藏冈底斯斑岩铜矿带埃达克质斑岩含矿性：源岩相变及深部过程约束

西藏冈底斯斑岩铜钼成矿系统(13.6～16 .9Ma)发育在印_亚大陆后碰撞地壳伸展环境。成矿前斑岩成岩年龄≥17Ma ,以花岗闪长斑岩为主,成矿期斑岩形成于14 .5～17.6Ma之间,以二长花岗斑岩和石英二长斑岩为主,成矿后斑岩为花岗斑岩,其成岩年龄为11.2Ma。3期斑岩均为高钾钙碱性或钾玄岩系列,地球化学上类似于玄武质下地壳部分熔融产生的埃达克质岩。成矿前斑岩具有最低的ΣREE(2 7×10 -6～4 5×10 -6)、wY(2 .9×10 -6～3.4×10 -6)和wSm/wYb(3.0～4 .9) ,最高的wZr/wSm值(5 0～118) ;成矿后斑岩具有最高的ΣREE (12 2×10 -6～197×10 -6)和wY(8.2×10 -6) ,中等的wSm/wYb(5 .9～6 .2 )和wZr/wSm值(34～4 4 ) ;成矿期斑岩总体处于两者之间,其Sr_Nd同位素组成与CordilleraBlanca埃达克质花岗岩类似。研究提出,来自深部的软流圈物质或亏损地幔物质与下地壳物质交换,不仅导致冈底斯加厚、下地壳熔融,而且提供了巨量金属供应。部分熔融首先从下地壳底部开始,逐渐向上部迁移。下地壳石榴石角闪岩部分熔融过程中,残留相由角闪石向石榴石大规模转变导致角闪石的大量分解,释放出大量流体,是冈底斯斑岩含矿性的主导因素。     

南极海冰与气候

在极区,海冰的形成在海洋上部和大气下部之间构成了新的交界面,改变了大洋表面的辐射平衡和能量平衡,隔离了海洋与大气之间的热交换和水汽交换;海冰冻融过程影响着大洋温、盐流的形成和强度;海冰对南大洋和南极大陆气象、气候有重要的影响,在气候环境系统中起着重要的作用。南极海冰作用区约占南半球雪冰作用区面积的58%,约占地球表面积的3.58%。其中,一年生海冰约占南极海冰区分布面积的83%;其分布面积从夏末2月份最小时的3×106 km2左右,到9月份冬末最大时的18×106 km2左右,一年中季节变化幅度可达15×106 km2,季节变化率>500%。海冰分布区域的年际变化较大。南极海冰区是影响季节和年际全球气候环境变化的重要区域。当前,国际南极海冰与气候研究的核心问题是海冰物理过程和在海冰区的海洋—大气相互作用。结合目前承担的研究课题,对国际南极海冰与气候研究的前沿动态和相关的国际计划进行了综述。     

CCSD岩芯中部分石英脉的氦、氩同位素初步研究

对中国大陆科学钻探(CCSD)1700m-2300m岩芯中部分超高压变质岩中的石英脉进行了氦、氩同位素组成的初步研究,结果显示石英脉的3He／4He比值为0．37×10-6-0．98×10-6,40Ar／36Ar为498-3260,4He／40Ar为0．17-2．12, 3He／36Ar为0．81×10-4-39．38×10-4。分析结果与前人对大别-苏鲁的榴辉岩全岩和单矿物的氦、氩同位素分析结果相一致,在He-Ar相关图解上均位于地壳和地幔氦、氩同位素组成的过渡部位,表明石英脉的成矿流体中不仅有壳源稀有气体,还有幔源稀有气体。石英脉是榴辉岩的早期退变质脉,它不仅可以继承围岩超高压变质岩的氢氧稳定同位素特征,还可以继承并保存围岩的稀有气体同位素特征。     

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。     

地幔及地幔喷流柱构造

实验模拟自然地幔是层圈状的。地幔在地球演化中起着关键作用。地球地壳是地幔超镁铁质和镁铁质岩浆固化形成的。安山质大陆地壳是由于地幔派生岩浆供热使镁铁质地壳增生，后期再造形成的．在幔一核边界由地幔熔体派生的喷流柱是从较深地倒传导热的主要媒介，地幔喷流柱在大陆和大洋都可以发生。“幔柱构造”认为一直俯冲到核慢界面的冷板片所构成的巨岩块是形成地幔对流的控制因素。关键词：地幔地幔喷流柱幔柱构造了解地慢成分和地慢对流之间的关系，了解大陆及海洋地壳相互作用，是现代岩石学和地球化学的主要任务之一。现在人们所认识的…     

中国东部地幔岩包体中的金含量及其成矿学意义

笔者等分析了中国东部 91件地幔岩包体及其寄主玄武岩中的金含量并有重要发现。除河北万全和海南定安的一些高于 10× 10 - 9的异常样品外 ,包体及寄主岩中的金含量分别在 0 .5× 10 - 9～ 10 .0× 10 - 9和 0 .2×10 - 9～ 5 .3× 10 - 9之间。其中包体平均含金 4 .6× 10 - 9,玄武岩平均含金 2 .7× 10 - 9。地幔岩中包体一般比寄主玄武岩含金高 ,二者间相关性不明显。中国东部 91件地幔岩包体及其寄主玄武岩中的金含量在空间分布上有非均一性 ,它们以华北地台为中心 ,向北和向南 (向南更明显一些 )分别降低 ,这一趋势与中国金矿大多数集中于华北地台的两缘而向南北有减少和减小的趋势是基本一致的。高于地幔金丰度 5× 10 - 9的样品 ,除海南岛外主要集中在华北地台两缘(辽宁、河北、山西、山东 ) ,与冀北西部和山东的金矿集中区有对应关系。研究表明这种对应关系是岩石圈地幔和地壳间在形成时代、性质和成分上耦合性的反映 ,而富二氧化碳含金地幔流体对金活化、富集和转移直至成矿的作用是在先期岩石圈地幔的物质基础上发生的。地幔岩包体中金含量的高低 ,对地壳中金矿床和金矿集中区的分布有指示意义。海南岛 15个包体样品平均含金 11.4× 10 - 9,最高达 36 .0× 10 - 9。鉴于有不少研究反映海南岛     

大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉：不同的机制及意义——兼评“下地壳＋岩石圈地幔拆沉模式”

拆沉作用(delamination)是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的:(1)拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。(2)拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。(3)拆沉的过程不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的(埃达克质)岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食、被拆沉的。(4)拆沉后的效应不同。大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流圈地幔上涌,从而引发了一系列地质效应:如岩浆活动、地壳抬升、构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。(5)拆沉与岩浆活动的关系不同。主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被动拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对"下地壳 岩石圈地幔拆沉"模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。     

中条山地区铜矿壳源流体成矿：来自铜矿峪、胡家峪流体包裹体氦、氩同位素的证据

山西中条山地区是我国重要的铜成矿带,发育铜矿峪斑岩型铜矿和“胡(家峪) 篦(子沟)”型铜矿。本文对铜矿峪铜矿的黄铁矿和黄铜矿、胡家峪铜矿的黄铁矿开展了流体包裹体中的He、Ar同位素组成研究。铜矿峪黄铁矿、黄铜矿流体包裹体中的 4 He含量为46. 23×10 -8 ~1195. 75×10 -8 cm 3 STP/g, 3 He/ 4 He比值为0. 01~0. 06Ra, 40 Ar含量为1. 69×10 -8 ~74. 11×10 -8 cm 3 STP/g; 40 Ar/ 36 Ar为407~2327. 8。胡家峪黄铁矿流体包裹体中 4 He含量为314. 06×10 -8 ~3815. 87×10 -8 cm 3 STP/g; 3 He/ 4 He为0. 003~0. 014Ra , 40 Ar含量为25. 62×10 -8 ~761. 51×10 -8 cm 3 STP/g; 40 Ar/ 36 Ar 值为936. 1~4108. 6。中条山地区铜矿床 3 He/ 4 He值明显指示壳源He特征,铜矿峪、胡家峪样品中幔源He的含量介于0~0. 56%之间,幔源He对成矿的贡献可忽略不计。在成矿流体的 40 Ar/ 36 Ar- 3 He/ 4 He和 40 Ar*/ 4 He 3 He/ 4 He关系图解中所有样品均投点于壳源流体区域,显示Ar为地壳来源。因此,中条山地区大规模成矿作用以壳源流体成矿为主,并未发现幔源流体参与成矿的踪迹。     

大陆下地壳高电导率的起源：矿物中的结构水

大地电磁学的测定结果显示，大陆下地壳可能具有异常高的电导率(10-4~10-2 S/m)。认识这种异常现象的起源，对于更好地理解地球内部的结构和一些典型的地质学过程具有重要的意义。虽然目前有多种机制试图对大陆下地壳高电导率现象进行解释，但是争论依然激烈，已有的模型(含水矿物模型、孔隙流体模型、颗粒边界石墨膜模型和正空穴电子对模型等)都不能提供令人信服的答案。对安徽女山下地壳麻粒岩包体中的主要组成矿物(斜长石、斜方辉石、单斜辉石)的Micro FTIR分析表明：这三种矿物普遍含有结构水，含量分别可以高至~1 700×10-6、~1 600×10-6和~2 400×10-6。麻粒岩中结构水的存在可能会对大陆下地壳的电导率分布产生重要的影响，从而可能为认识其起源提供一个新的解释方法。     

中国大陆现今构造应变率场及其动力学成因研究

通过分析中国大陆地壳运动GPS速度场得到现今构造应变率场。结果显示在印度板块北向推挤作用下 ,青藏高原内部及其邻域形变场并不局限于少数大型走滑断裂 ,而是在大范围内广泛分布 ,各地区构造运动驱动机制也可能各有不同。藏南地区主应变率场呈均衡的约 2× 10 -8a-1南北向挤压和东西向拉张 ,显示印度板块下插造成的地壳增厚和岩石圈拆离可能形成上地壳与上地幔间形变解耦 ,地壳内部在南北向挤压及重力场作用下产生东向塑性流驱使上地壳产生东西向拉张。西藏中部羌塘地区主应变率场显示均衡的约 2× 10 -8a-1北北东向挤压和北西西向拉张 ,反映本地区一系列走向北东和北西的共轭剪切断裂的活动 ,可能源于南北向挤压和软流层内东向塑性流的驱动。柴达木盆地及周边地区主应变率场呈约 2× 10 -8a-1北东向压缩和约 (0 1)× 10 -8a-1北西向拉张 ,表明地壳增厚造成的地壳温度上升可能还不足以造成上下地壳的充分解耦 ,南北向的消减还未能有效地转换成东西向的拉张 ,形变以褶皱和逆冲断裂运动为主。当今青藏高原形变场的形成应是构造运动从南到北阶段性发展过程中地壳与上地幔介质性质差异造成驱动机制不同的结果。     

东营凹陷中生代火山岩地球化学初步研究

东营凹陷早白垩纪火山岩,沿青城断裂分布,是一套弱碱性-钙碱性、富钠的大陆玄武岩、玄武安山岩.其84Sr/86Sr=0.705197,K-Ar同位素年龄为116.8±2.4～121.6±2.5Ma,稀土含量在84.93×10-6～90.60×10-6,∑LREE/∑HREE=6.99～7.24.岩浆主要来自上地幔,并受地壳物质混染.研究表明,该套火山岩产出的大地构造背景是活动大陆边缘火山弧后,左旋压扭应力场中的Nww向展布的次级张性盆地.     

《沉积建造学》讲座

板块聚敛俯冲带,包括由大洋板块与大洋板块,或大陆板块与大陆板块聚敛俯冲过程所形成的一系列沉积盆地:深海沟、斜坡盆地、前弧盆地、弧后盆地以及前陆盆地。这些盆地内形成的沉积建造均由非稳定型的陆源建造、火山沉积建造和内源建造组成。在中国境内和海域,自北而南有四条地壳消减带:1)介于中国北部大陆区及其相邻的陆缘与西伯利亚—蒙古大陆南侧陆缘区之间地壳消减带;2)介于中国北部大陆区与中国南部大陆区,大致沿昆仑、秦岭一线等地壳消减带;3)介于中国南部大陆区与西南方(冈瓦     

大陆花岗岩的地球动力学意义

大陆花岗岩的地球动力学意义是一个有争议的话题。笔者认为,花岗岩可分为大洋和大陆两个系列,产于洋盆内及其边缘的花岗岩属于大洋系列,产于大陆内(不包括造山带)的花岗岩属于大陆系列。大洋系列花岗岩最重要的地球动力学意义是判断花岗岩形成的构造环境;大陆系列花岗岩最重要的地球动力学意义是判断地壳状况,包括花岗岩形成时的地壳厚度和温度状况。花岗岩按照Sr-Yb含量可分为埃达克型、喜马拉雅型、浙闽型、广西型和南岭型5类。产于大陆内的不同类型的花岗岩与其形成的深度有关:埃达克型花岗岩富Sr贫Yb,与榴辉岩相处于平衡,产于加厚的地壳;喜马拉雅型花岗岩贫Sr和Yb,与麻粒岩相处于平衡,产于较厚的地壳;浙闽型(贫Sr富Yb)和广西型(富Sr和Yb)花岗岩与角闪岩相处于平衡,产于正常或较薄的地壳;南岭型花岗岩也与角闪岩相处于平衡,地壳厚度最薄。喜马拉雅型花岗岩属于低温系列,浙闽型花岗岩为中或高温系列,广西型和南岭型花岗岩属于高温系列。埃达克型花岗岩则可以出现在各个温度系列。应用花岗岩分类可以恢复古代地壳厚度和下地壳底部温度状况,还可以追踪某些地区随时间变化地壳厚度和温度变化的情况和趋势。     

青藏高原安多岛弧型蛇绿岩地球化学及成因

安多蛇绿岩位于西藏安多县城北侧、班公错-怒江缝合带中段.该蛇绿岩块呈近东西向展布,长约25km,宽约5km,主要由低钾拉斑玄武岩和辉长岩组成.高精度ICP-MS分析结果表明,玄武岩和辉长岩稀土总量较低,均具有亏损型稀土配分型式,∑REE =29×10-6～44×10-6, ∑LREE/∑HREE=0.90～1.06, (La/Yb)N=0.29～0.41, (Ce/Yb)N=0.42～0.60, 表明其源于N-MORB型亏损地幔源区.然而,相对于典型的大洋中脊玄武岩(N-MORB)而言,其Nb和Ta,尤其是Nb含量明显偏低(Nb=0.6×10-6～3.13×10-6, 平均1.19×10-6 ; Ta=0.072×10-6～0.253×10-6, 平均0.105×10-6), 在N-MORB标准化痕量元素配分图上具显著的Nb谷.表明安多玄武岩+辉长岩组合既非典型的洋中脊成因,又与岛弧型火山岩有一定区别,它们很可能形成于边缘海(弧后)盆地环境,由于消减带之上的地幔对流导致新洋壳的产生而形成,是特提斯大洋岩石圈在俯冲过程中引发弧后次级扩张的产物.