花岗岩与大地构造

花岗岩(广义)是地球有别于其它星球及地球上大陆地壳有别于大洋地壳的物质标志,是大陆上分布最广的岩石之一。在已有研究基础上,本文系统阐述了花岗岩大地构造的内涵、研究思路、研究内容和发展方向。花岗岩大地构造将花岗岩视为一种构造标志体、地质体,是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,其研究内容可概括为物理特性(构造)、物质组成(岩石地化)和年代学三大方面,具体研究内容包括:(1)巨量花岗岩浆侵位的物理特性变化及其构造意义,包括岩浆上升迁移、汇聚定位及岩体(带)形成/构建过程;(2)花岗岩体变形改造及其构造意义;(3)花岗岩物源与大陆生长及深部结构,以新老物质组成,划分造山带类型;(4)巨型花岗岩带发育过程与大陆聚散,探索超大陆和中小板块聚散的岩浆响应。花岗岩大地构造丰富了大地构造研究内容,也有助深化花岗岩体(带)形成、发育过程和构造背景的认识。它的提出是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。     

大陆动力学数值模拟:问题、进展与展望

大陆动力学是地球动力学的基本组成部分,是板块构造理论的重要拓展,是固体地球科学的核心命题之一。在系统的地质、地球物理和地球化学观测的基础上,数值模拟是探讨大陆动力学过程和机制的有效手段。本文主要基于大陆动力学数值模拟,围绕大陆形成和演化过程的四个关键科学问题进行总结和探讨。(1)大陆起源与早期地球动力学演化。现今观测到的最早的大陆地壳岩石来自冥古宙,说明地球早期就已经开始大陆地壳的形成;关于当时的构造体制,存在多种不同的模式及其过渡和转换(岩浆洋、热管、滞盖等),该问题的约束甚少,是一个地球动力学的前沿科学问题。(2)大陆岩石圈的稳定性与破坏。大陆岩石圈形成之后经历几十亿年尺度的长时间演化,有些克拉通可以保持大致的稳定性直至现今,而有的克拉通却在显生宙期间经历显著的改造和破坏,无论其稳定存在还是改造破坏,都是值得深入探讨的科学问题。(3)大陆深俯冲与极限折返。超高压岩石折返代表了地球表层物质由浅入深而又由深及浅的物质循环,系统的观测和模拟对该过程和机制已有比较清晰的理解;而近年来观测到的200～350 km的超深折返岩石又提出新的挑战,其模式和机制有待进一步探索。(4)大陆碰撞造山差异...     

岩石物理学研究在中国大陆科学钻中的应用简介

中国大陆科学钻已于 2 0 0 1年 8月 4日在我国江苏省东海县毛北村正式开钻 ,这是我国一项具时代意义的地学高科技系统工程。它向世人表明 ,中国地学界向地球深部研究发起了新的挑战 ,也显示我国已由地质大国向地质强国迈进。大陆科学钻探是一项多学科高科技集成的系统工程。大陆科学钻包括 3个现代化现场实验室 :1岩石—构造室 ;2岩石物理室 ;3流体地球化学室。中国地质大学 (武汉 )以金振民教授为首的科研集体承担了“岩石物理实验室”的筹建工作。现将该实验室及其在大陆科学钻中的研究内容、应用意义和范围作如下介绍。1　什么是岩石物理学 ?岩石物理学是岩石学和物理学之间的交叉边缘学科 ,它是通过专门的实验技术手段研究地壳和地幔岩石在地球不同深度环境下 (即不同温度、压力、流体含量等 )原位 (in situ)岩石物理性质的成分变化和地质构造特征 ,同时为地表地球物理探测成果的正确解释提供科学约束。2　为什么要研究钻孔岩心的物理性质 ?由于不同深度的科学钻井位于不同地质构造背景 ,地壳深部岩石成分、结构构造、流体含量以及物理性质随着深度、压力、温度和时间不同有明显变化。因此 ,科学钻井现场岩石物性测试的主要目的有3个...     

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。     

青藏高原隆升机制新模式

作为创建大陆动力学理论体系的最佳野外实验室的青藏高原, 涉及当代固体地球科学前沿和热点的许多重大科学问题.迄今为止, 包括板块构造在内的众多模式不能合理地解释青藏高原重要的地质和地球物理现象.本文从下地壳与中上地壳、造山带与沉积盆地的耦合作用出发, 对青藏高原及邻区进行分尺度、分层块、分阶段的构造解析, 提出青藏高原隆升的下地壳层流构造模式, 认为青藏高原地壳增厚和构造隆升是晚新生代由于锡瓦利克盆地、塔里木盆地和四川盆地下地壳的热软化岩石大量流向青藏高原造成的.      

花岗岩大地构造研究的若干重要问题

宇宙星球中只有地球发育花岗质岩石及广义的花岗岩,它是大陆最主要的组成。因此,花岗岩在固体地球科学研究中具有举足轻重的意义。对此,作者提出花岗岩大地构造,其基本研究内容可概括为物理特性（构造）、物质组成（岩石地化）和年代学三大方面。文章在已有的初步论述基础上,进一步阐述了以下若干研究方面的进展、问题和发展方向:花岗岩岩石组合及其构造背景与环境厘定;花岗岩演化及其构造环境与演化（构造过程）;花岗岩变形、壳内流变及构造动力学意义;花岗岩深部物源填图与造山带及地壳生长。花岗岩大地构造是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,丰富大地构造研究内容,是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。      

磁化率各向异性与剪切带

岩石组构记录了地壳形成与演化的关键信息,提取这些信息对分析和恢复地球动力学过程具有重要意义.磁化率各向异性(AMS)是一种重要的岩石组构方法,可以有效地揭示岩石的应变特征,分析其地球动力学过程,是研究构造变形性质以及应力作用方式的有效手段.本文在梳理AMS的研究历史、主要成果和最新进展的基础上,系统阐述了AMS的基本原...     

构造物理化学学科建设回顾、应用与展望

1 构造物理化学的发展历程 (1) 构造物理化学学科定义 构造物理化学, 是研究地壳物质受构造作用产生物理化学变化的交叉学科, 是构造作用力改变物理化学条件进而影响地球化学过程的领域, 即地质构造力与成岩成矿物理化学条件相关性的研究领域. 构造物理化学, 是研究构造力改变地壳岩石压力、 温度等物理化学条件, 由此影响地...     

大陆中部地壳应变局部化与应变弱化

大陆岩石圈流变学研究是构造地质学学科发展的必然,也是发展板块构造理论、探索大陆板块内部变形与动力学演化的核心问题。大陆中部地壳是大陆岩石圈中一个具有特殊性的圈层,其主要成分以花岗质岩石为代表,位于岩石脆-韧性转变域。在中部地壳层次上,岩石既具有脆性变形特点,又具有韧性变形属性,而且常常表现出多种流变强度。研究成果显示,中部地壳岩石流变具有许多特殊性:1)应变局部化是中部地壳流动最为典型表现形式;2)存在大陆地壳多震层:多震与强震,显示出中部地壳既弱又强的流变学属性;3)液/岩反应强烈,流体相直接影响着岩石的流变性;4)在许多地区存在有地球物理异常体(低速高导体)。大陆中部地壳应变局部化是板块相互作用过程中地壳层次上应变积累与集中的重要表现。在宏观尺度、中小型尺度和微观尺度上都有着重要的构造特点。地壳岩石的应变弱化,是诱发应变局部化的主要机制。多种形式的水致弱化(包括液压致裂、反应弱化、水解弱化等)与结构弱化(包括细粒化、晶格取向、成分分带性等)对于应变局部化具有重要的贡献。大陆地壳岩石流变学、中部地壳弱化与应变局部化研究,是未来岩石圈流变学研究的重要方向。     

石榴石微区化学组成与结构关系及其意义

恢复岩石的变质作用温度-压力轨迹,重建造山过程中地壳岩块的俯冲(加热)和折返(冷却)过程,是构造地质研究的一个重要方向。石榴石是一种Ca-Mg-Fe-Mn等的固溶体矿物,它可以在各类岩石和非常宽的p-T条件下出现,且容易形成化学成分环带,石榴石这种环带反映了与变质作用相对应的构造热演化阶段。目前研究岩石构造热演化一个常     

徐淮地区中生代侵入杂岩中角闪岩和片麻岩类捕虏体的岩石学和地球化学:对深部地壳物质组成的制约

徐淮地区中生代侵入杂岩中角闪岩和片麻岩类捕虏体的主要元素、微量元素地球化学特征及其岩相学的研究表明,它们经历了两期变质作用的改造,即早期的榴辉岩相变质和晚期的角闪岩相退化变质。其原岩为拉斑玄武质岩石,在其形成过程中有较强的陆壳物质混染;部分捕虏体可能代表了本区深部地壳的物质组成,且具有华北地块基底的性质。中生代早期该区上地幔是多种岩石构成的构造混杂岩带,深部地壳主要由片麻岩类、角闪岩类和少量石榴辉石岩类组成。早白垩世时期深部地壳主要由一套快速折返至下地壳的榴辉岩相变质岩石所构成,它们普遍发生了角闪岩相退化变质,并与原下部地壳的深变质岩(片麻岩和角闪岩)混杂在一起,构成了一个构造混杂体。     

利用地震波研究地壳内部应力状态的方法(综述)

地壳中的构造现象和地震的发生均为地壳内部应力作用的结果。研究地壳内部的应力场应力场状态、应力场随时间和空间的分布变化规律,以及地震在什么样的应力状态下发生是解决地震预报问题的关键问题。而了解地壳表层应力的形成和分布规律,应力的大小和变化特征,对于解决地质工程问题具有很重要的意义。目前研究地球内部应力及应力场的方法主要有以下四大类。 (1) 实地直接测定钻孔中的应力状态。 (2) 利用地球物理观测获得的地震学、重力学及地热学资料推断地球内部的应力状态。 (3) 利用地质学方法,推断产生现代构造运动的应力场。 (4) 在实验室研究地壳内部岩石的脆破裂,高温高压下物质的流动规律,岩组测压技     

通过构造岩鉴别岩石动态重结晶的机制

岩石如书,包含着丰富的地球演化信息。通过破解这本天书,地质学家得以了解发生在地球内部的地质过程。构造岩中的显微构造是“写在岩石中的变形过程”。通过显微构造观察,可以了解岩石矿物的变形机理。以天山造山带内发育的糜棱岩为具体实例,介绍了中、下地壳层次变形岩石动态重结晶的机理及形成的相关显微构造的特点。由于构造岩均是经历过重结晶作用的产物,显微观察只能揭示变形矿物重结晶的机制。在中、下地壳层次,矿物动态重结晶的主要机理分为3种（从低温到高温）：膨胀鼓出(BLG,又称膨凸)、亚晶粒旋转(SGR)和高温颗粒边界迁移(GBM)。这3种方式形成各具特色的显微构造：BLG形成近等粒交叉舌状构造;SGR产生定向排列的拉长新颗粒条带;而GBM造成典型的具不规则状颗粒边界、大小悬殊的新颗粒组合、颗粒内部波状消光不明显的显微构造。除了温度条件外,应变速率对动态重结晶机制也有明显的影响。在显微构造观察过程中,详细、全面应该是最重要的原则。     

高温高压下长石电学性质的实验研究

<正>在模拟地球内部热力学条件下对矿物岩石电导率的实验测量是人们探索地球内部物质组成、结构构造、热结构等信息的一个重要手段,亦是了解地球内部物质传输过程、微观晶格缺陷及与之相关的各种宏观性质和过程的重要途径[1-3]。长石是地壳中含量最丰富分布最广的矿物,约占地壳总重量的50%,而月壳的70%左右也为长石族矿物[4]。长石矿物的电导率在很大程度上影响着整个地壳的电学性质,因此,是人们了解地壳岩石的流变过程、物质扩散过程、热物理性质等信息的重要窗口,也为野外大地电磁测深结果     

前寒武纪构造──研究现状和思路

前寒武纪占地球历史的绝大部分时间（约为八分之七），其物质组成为地壳体积的85％。它在发展演化上的方向性、阶段性和不可逆转的本质，以及所铸就的历史和非历史范畴的典型表现，都深深吸引着人类的思维。前寒武纪地质特征的时空变化，根本上取决于早期地球总体构造条件演化。因为不同的大地构造环境、特征的构造物理条件都制约着各类岩石和地层的展市格局，以及它们的构造变形特征；而构造变形特征又从一个侧面反映了构造层次、构造相、动力学特征及其变化的历史过程。可以说，。前寒武纪构造始终就是地球科学研究的热点，它促进地球科学…     

西澳大利亚大规模的剪切带及其对太古代金矿化的意义

很多太古代后生的大型金矿床都与绿岩带中的区域性线构造有着广泛的空间上的联系,尽管详细地看来,它们是位于次级脆—韧性的断层构造中。来源于地球深处的热液在向地壳上部运移的过程中经过了一个复杂的通道,并与不同的岩石和变质溶液发生了一种重新均衡的过程。在角闪岩和绿色片岩带中或在其下面的温度和压力条件有利于次级脆—韧性和脆性构造的形成,这种构造是金矿最易形成的部位,大多数矿都位于这里。区域性韧性构造和较脆的次级构造之间的物理梯度使得热液在局部的范围内不稳定地流入较脆的次级构造之中,在这里较低的温度和具有高的Fe/(Fe+Mg)比值的合适的主岩有利于金矿的沉积。金矿的各种同位素和地球化学特征反映了金矿具有多种来源并与地壳中的岩石不断地发生过再平衡作用。     

主编致辞

正构造物理化学,是研究地壳物质受构造作用产生物理化学变化的学科,是研究构造力改变地壳岩石压力、温度等物理化学条件,由此影响地球化学作用的理论和方法。构造物理化学,是物理学-化学-物理化学交叉的地质学科领域,是地质力学和构造动力成岩成矿理论的发展。"构造影响物理化学条件而控制地球化学过程"的研究思路,是构造物理化学的理论基础,也是构造物理化学的主要研究方法。     

大陆下地壳麻粒岩的流变学研究进展

大险下地壳麻粒岩的流变学研究可以解释地壳变形、壳幔物质交换以及岩石圈深部动力学过程等科学问题.前人通过研究各矿物的显微构造变形特征与变形机制,运用广义混合流变律探讨多矿物复合岩石的流变性质,结合水与流体对岩石变形强度的弱化作用,阐明在大陆下地壳变形环境下复矿麻粒岩的塑性变形和韧性流变性质.目前人们致力于对天然变形岩石和...     

近代变质地质学研究的若干重要进展

自从六十年代起,变质岩石学进入了变质地质学发展阶段,其主要标志之一是变质相系与双变质带概念的提出(都城狄穗,1961)。变质地质学冲破了单纯强调岩石本身的特点及其形成的物理化学条件的倾向,将变质作用作为一种地质作用来研究,强调了它的构造意义及其在地壳形成和演化过程中的作用,并与地球科学中许多其它学科建立了多边的联系,从而大大加强了变质岩研究在整个地球科学中的地位。与此同时,由于     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。