下地壳的研究现状及展望

地球物理、地球化学及超深钻资料揭示出,下地壳无论在横向或垂向上都是极不均匀的,其中存在着众多的地震反射面、大型低角度逆掩断层及不同波速的层状构造.大陆地壳剖面由上至下显示出由绿片岩相→角闪岩相→麻粒岩相的变质分带现象.证实了Conrad面在横向上是不连续的及地球物理意义上的Moho面与岩石学和地球化学意义上的壳一幔界面之间存在着差异性.证实了下地壳中高导层的广泛存在.一般认为高导层主要是由自由的含水流体造成的.其成因的正确解释对于我们深入理解与岩石圈动力学有关的问题起着重要作用.关于下地壳的岩石类型,现已趋于认为主要由麻粒岩相岩石构成,可能还包括少量角闪岩相岩石.但关于下地壳的化学组成争议较大.已提出的成分模型范围可从基性—中性—酸性.同时还发现许多地区麻粒岩相岩石具有贫K、Th、U及其它LIL元素的特征.地球物理与同位素证据还表明,地壳的形成与演化只涉及上地幔.其结果是产生出贫化的上地幔,而下地幔仍处于原始状态.上、下地壳主要是通过壳内物质调整产生的.     

陆壳深部结构研究的地质地球化学方法及其在华南地区中的应用

深部地质学为当代地球科学的前沿科学，深部地质研究是否能取得新的进展很大程度上是依赖于研究方法和手段的发展。其研究方法包括地层构造方法、岩石学方法、地球化学方法和地球物理方法等。深部钻探已成为揭示地壳深部结构的重要手段。由于地震、重力测量、磁测、电测、地热等近代地球物理方法的发展，使深部地质学成为一门独立的学科。地球物理方法能够反映地壳深部的物理状态及其几何图形，但要了解地壳的物质组成、结构、构造、物理化学状态及其演化则必须结合地质一地球化学方法才能奏效。总之，两者要密切结合，进行综合研究才能使深…     

地球内部物质电学性质原位测量的影响因素和导电机制——以地壳矿物为例

高温高压下矿物岩石电导率的实验研究数据,不仅是人们了解地球内部物质组成及其演化过程的重要窗口,而且可以为野外大地电磁测深和地磁测深反演提供重要约束.重点介绍了温度、压力、水含量、铁含量、氧逸度、熔融等矿物岩石电导率的影响因素,深入阐述了存在于矿物岩石的4种主要导电机制,即离子、质子、小极化子和大极化子.回顾近年来地壳主要造岩矿物(长石、石英和辉石)的电导率实验研究取得的新成果,讨论了它们的导电机制和地球物理意义,并对其目前存在的问题及尚需进一步展开的工作进行了探讨.     

从板块构造观点看前寒武纪岩石

由于前寒武纪占地质时代的7/8,为了解地壳演化的模式,就首先要了解前寒武纪活动带的构造演化情况。现在我们必须提出的问题是:地幔对流是发生在晚元古代之前,还是某些其他不均一的构造机制导致了大部分前寒武纪造山带的形成? 为了回答这一点,我们很自然地回到岩石这个问题上,并且考虑它们的相互共生组合、时代关系、构造发展和地球化学特征,确定它们是否经由威尔逊旋回这一演化过程。但我们首先要单独考虑一下某些与前寒武纪构造发展有关的地球物理方面的因素,即热的产生和古地磁。     

中地壳的水-岩作用对相关的地球物理性质影响

对于地壳的地球物理详细探测发现中地壳普遍存在着高导层和低速层.高温高压下的矿物(岩石)-流体反应的化学动力学实验和水的性质研究可以提供我们认识地壳的地球物理探测结果的新信息.通常,中地壳大致位于15至25km的深度范围.高导层和低速层普遍存在于中地壳.各地的地壳厚度不同,但是中地壳和高导-低速层的深度范围十分相似.中地壳的顶界温度处于300℃,底界为450℃～500℃范围.为了认识中地壳的高导低速层的起因,作者重点做了模拟中地壳条件下水-岩相互作用实验,同时,分析了水在近临界区至超临界区的突变性质.矿物(钠长石、透辉石、阳起石)与水,玄武岩与水反应的化学动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的.与水反应的矿物或岩石里的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样.硅酸盐矿物的硅的最大释放速率是在300℃.其它元素,如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在＜300℃时都高于硅的释放速率,在＞300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率.在水中的硅的大释放速率会导致硅酸盐矿物格架解体.作者假定地壳里普遍存在水占1%(体积).这时,地壳里会发生水-岩相互作用.中地壳的流体处于300℃～500℃.在由亚临界态进入超临界区的演化过程中,在跨越临界温度时水的性质发生剧烈变化.如密度、介电常数等热力学参数.这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落,会导致中地壳岩层的硅的淋失,硅酸盐矿物解体,岩石崩塌.同时,在临界区水的性质强烈变化还有水的电导率、迁移性质、等,这会影响中地壳一些物理性质,如中地壳高导层和低速层的出现.     

前寒武纪的板块构造

前言板块构造学说在最近十年才得到世界普遍承认。在现正在移动的刚性板块和海洋张开和封闭问题上,只有极少数人不承认地球物理和地球化学证据。因此,试图把前寒武纪地壳发展演化符合新全球构造的方案出乎意料地获得成功。两个极端观点在前几年已经发表。第一种观点承认地球构造演化的均变说,至少从太古宙某一刚性地壳形状形成以后,     

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。     

惠东—连县地学断面的地壳结构及性质研究

本文利用地球物理－地质球化学相结合的研究方法，分析了惠东－连县地学断面的地球物理特征及其速度密度模型，探讨了断面地壳的物质组成、结构和深部地壳的形成时代，认为该断面地壳的物质组成以长英质为主，低绿片岩相及沉积盖层组上地壳的三部分。     

利用电子顺磁共振研究矿物中微量杂质分布状态的问题

电子顺磁共振是目前国际上矿物学和地球化学研究工作中比较普遍使用的一种新的物理方法。它和核磁共振,核四极矩共振,穆斯鲍尔效应一起形成了“矿物共振波谱学”。电子顺磁共振在地学上的主要研究对象是矿物,更确切地说,是矿物中的微量杂质(主要属过渡族元素的离子)。有关矿物中的微量杂质所要研究的问题不少。除其成分、价态、结构、键性等等问题之外,它们的分布状态或存在形式也是矿物学和地球化学工作者所十分感兴趣的问题。往往想了解的是,这些微量杂质在矿物中是均匀分布的,还是不均匀分     

铁矿物催化氧化技术在水处理中的应用

广泛存在于地下水中的各种有机污染物严重影响着水资源的安全利用,常见的水处理工艺对持久性有机污染物去除效果不够理想。近年来,天然含铁矿物作为催化剂,催化过氧化氢的化学治理方法对各种有机污染物去除效果显著。概述近年来主要含铁矿物、负载型矿物和纳米矿物材料催化过氧化氢在地下水有机污染去除中的应用,探讨了该领域的发展现状和存在问题,并对其应用前景进行展望。认为天然矿物材料具有成本低、在地壳中含量高、环境友好等特点,可用于多种有机污染物的去除与降解。但处理过程中,天然有机质的作用、纳米矿物材料的毒性和地球化学归宿问题应该做进一步研究。     

黄河、淮河及长江流域地表水环境中锶的地球化学特征

锶是自然界广泛分布的微量元素,在生物、化学及地质过程中不易发生分馏作用,具有很好的地球化学指示意义.尤其在水文地球化学研究中,由于不同岩石锶含量不同,大气降水降落在地面后流经不同岩石,致使地表水中锶元素浓度和同位素比值不同.因此,通过研究河水中锶元素的地球化学行为,可以帮助我们探究河流集水处矿物化学风化速率、气候变化、上地壳化学特征、同位素组成以及陆地-河流-海洋之间的营养元素循环等等[1,2].     

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     

关于风化作用涵义的探讨

风化作用是指受太阳能，大气，大气水影响的地球物理，地球化学，生物化学的综合作用，使一部分物质溶解淋失，另一部分物理残留，低价元素矿物氧化成高价元素矿物，形成氧化带（风化带），过去只知道范围只包括“暴露在地表面”这一部分，没有包括地表面以下的“氧化改造带”由于两者都是大气水（天水）组成。其物，化性质相同，都含游离ＣＯ２，Ｏ２气体，从地球化学的意义来说，实际是在酸性条件下氧化作用，这种大气水中除了含有     

麻粒岩相变质作用的PTt演化及其地质动力学意义

麻粒岩地体和基性火山岩中的麻粒岩包体是研究过去和现在下部地壳的窗口,通过它们的研究可了解下地壳的物质组成,物理和化学状态,构造变形,岩浆作用和变质作用的特征,并进而探讨大陆地壳形成和改造的地质动力学机制。当前研究中涉及许多重要问题,如麻粒岩相变质作用的PTt演化和成因模式及其构造环境、变质流体的含量、成分和作用,岩浆作用的性质和机制及其对麻粒岩相变质作用的贡献,构造变形作用的样式及其所反映的构造体制,麻粒岩中LILE亏损等地球化学特征的成因意义等等。这些问题互相联系,都是麻粒岩地体成因的约束条件。本文将讨论麻粒岩相变质作用的PTt演化特征,阐述大地构造环境和地质动力学机制对其所起的约束作用。     

锗的結晶化学特征及其地球化学行为

从戈尔德施密特~[1]开始的应用結晶化学原理和观点研究元素在自然界存在和活动規律的方法,是地球化学研究中最有成效的方法之一。自然界分布最广的阴离子为氧和硫。地壳元素絕大部分原子与氧和硫結合成各种矿物。研究氧和硫的矿物学及其結晶化学具     

印度—亚洲俯冲带结构——岩浆作用证据

在印度与亚洲大陆碰撞之后 ,两个大陆之间是否存在大陆俯冲是关系到高原地壳加厚、隆升等构造演化模式的重要问题。近 2 0年来以各种地球物理方法为主的深部探测结果揭示了青藏高原的岩石圈结构 ,表明印度向亚洲下部的俯冲是存在的 ,但是其俯冲的规模仍存在争议。不同观点认为印度岩石圈前缘已经到达班公—怒江缝合带的下部约 2 0 0km深度、俯冲在整个西藏岩石圈深部、或者仅仅越过雅鲁藏布江断裂。地热泉He同位素、碰撞后岩浆作用的年代学、岩石学与地球化学研究结果表明冈底斯带与高原北部地区具有相同的岩石圈地幔源区 ,并且存在印度板块在 13～ 2 5Ma之前就俯冲在冈底斯带西部的岩石学和地球化学证据 ,考虑到印度板块的持续向北运动 ,则岩浆作用支持印度岩石圈现今已经达到或者越过班公—怒江缝合带的俯冲模式。     

CAS-1模拟月壤

模拟月壤是与月球月壤具有相似的矿物组成、化学成分和物理力学性质的地球物质,是月球样品的地球化学复制品.长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣具有与阿波罗14号采集的月球样品相似的化学和矿物组成,并含有20%～40 %的玻璃物质.以四海火山渣为初始物质,研制成功CAS-1模拟月壤,并测量了CAS-1模拟月壤的主量和微量元素组成、矿物组成、密度、颗粒形态、粒度分布、抗剪性和复介电常数等参数.结果表明,CAS-1模拟月壤与Apollo 14号采集的月球样品具有相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质,是一种理想的低钛玄武岩质模拟月壤.     

长江中下游成矿带及典型矿集区深部结构探测——SinoProbe-03年度进展综述

大陆现今的地壳结构和物质组成是地壳经历了复杂的动力学演化过程形成的"产品",保留着演化过程中重大地质事件留下的痕迹,使用现代地球物理探测技术对这个"产品"进行成像,不仅可以了解现今的构造和物质状态,还可以推演过去曾经发生的动力学过程.长江中下游成矿带是我国重要的铁、铜多金属资源基地,其形成的深部动力学过程一直是矿床学家...     

超高压变质岩——造山带深部过程的见证

超高压变质岩是大陆碰撞过程中俯冲于地幔较深部位的地壳物质（包括早先从地幔就位于地壳的超基性岩）,记录了地球系统内部物质再循环的过程。了解折返至地壳的超高压岩石的峰变质深度,是讨论造山带深部变质作用、岩浆形成和流体活动的关键,也是讨论折返机制的基础。详细的岩相学和变质反应热力学分析通常还不足以对岩石峰变质物理条件作出判断。高压下矿物固溶体的稳定性、相转变及出溶机制是最终解决问题的前提知识。柯石英假象具有特征的结构。并非只有相变才能引起矿物包裹体周围的放射状裂开。柯石英在寄主矿物中的保存情况对岩石的ｐ Ｔ路径有指示意义。以构造过压为主导的超高压变质作用观点与现有地质观察和高压下岩石的力学状态分析不相一致。定量估计构造过压在岩石俯冲过程中的作用尚需更深入的理论分析和观察资料。准确的ｐ Ｔ路径对于理解俯冲、折返机制至关重要。流体和熔体是岩石俯冲至较深部位时与地幔围岩发生物质交换的主要介质。进变质过程中岩石多放出流体,但也有一些发生在超高压下的水化或碳化反应。退变质过程晚期围岩流体渗入折返的超高压变质岩,但在退变质过程早期,由于温度增高,一些超高压含水矿物可能发生脱水。典型的地壳岩石在俯冲带深部很容易发生部分熔融。高?     

实验矿物物理的发展现状与趋势:1.相变和状态方程、电导率、热导率

实验矿物物理是高温高压实验地球科学的重要分支学科之一,它主要是通过高温高压实验模拟地球内部的物理化学环境,并原位测定地球深部物质（矿物、岩石和熔/流体等）的相变和状态方程、电导率、热导率等物理参数,探讨地球内部的圈层结构、物质组成、地球动力学过程等地球物理性质相关的一系列重要科学问题. 综述了实验矿物物理的发展历史、近二十年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战.