陆壳垂向增生的两种方式：以大兴安岭为例

本文讨论了大兴安岭由于中生代底侵作用形成的两种类型的陆壳增生方式： １） 来自地壳底部壳幔混源岩浆房的花岗岩和火山岩对上部陆壳的增生, 岩浆的侵位和喷发集中在１４５～１１５ Ｍａ, 它们具明显的幔源岩石同位素特征, 如正的εＮｄ （ｔ）值（０～４）,低的８７Ｓｒ／８６ Ｓｒ 初始比值（０．７０４～０．７０８）等; ２）早中生代形成的镁铁－超镁铁质堆晶岩（２４１～２１４ Ｍａ）对下部陆壳的增生。     

关于东天山花岗岩与陆壳垂向增生的若干认识

东天山海西期主碰撞以后形成的花岗岩可分为三个阶段：挤压．伸展转折阶段（310～285Ma）、碰撞后伸展阶段（285-250Ma）和板内阶段（250-208Ma）。这三个阶段在岩石圈厚度、等温线形态和动力学状态等方面的差异，造成了不同阶段花岗岩岩体形态、岩石组合、岩相学和地球化学等方面的差异。除了底侵以外，幔源岩浆的内侵可以造成地壳不同层次岩石的部分熔融，也是花岗质岩浆生成的重要机制和地壳垂向增生的重要方式。东天山的片麻状花岗岩有一部分是变质交代成因的，这类花岗岩的形成与碰撞后幔源岩浆的底侵和内侵有关。变质峰期后韧性剪切带中构造细粒化的岩石是形成片麻状花岗岩的最有利部位。虽然这类花岗岩多数定位于地壳较深层次，但在内侵热量的影响下也可以定位于较浅层次。康古尔韧性剪切带的形成除了构造动力作用以外，还与地壳垂向增生，尤其是内侵有着密切联系，是构造动力、岩浆活动、变质作用和流体运移等复杂反馈的结果。博格达造山带碰撞前和碰撞后岩浆岩均具有正的εNd（t）值，表明该造山带地幔早在碰撞前就已亏损，而碰撞后的地幔则继承了碰撞前地幔的亏损特征。东天山在印支期有一次重要的地壳垂向增生事件，其岩浆活动和成矿作用与古特提期洋的俯冲和随后的碰撞密切有关，因此是东天山从中亚构造体制向特提斯体制转换的产物。     

地球内部主要层圈相互作用研究的若干进展

20世纪90年代以来，人们正在探索建立一个统一的全球动力学体系及各圈层相互作用的热、物质运动机制。通过对地核、核幔边界、过渡带、岩石圈—软流圈地幔、地幔柱理论、壳幔边界和地壳内热、物质的交换和圈层流变运动方式等进行分析，讨论了地球各圈层之间存在的热与物质的交换机制以及底侵作用、拆沉作用和岩浆部分熔融作用等壳幔相互作用过程。认为壳幔作用过程表现为一种阶段式、递进式动力学和物理化学演化过程。壳幔相互作用不仅是大陆动力学演化的主要机制，而且与深部地幔的交代及上地壳变形、造山带、盆地形成和演化之间存在耦合过程。基于壳幔热和物质相互作用的研究可以对上地幔及更深层次的地质作用过程进行限定。     

壳幔混合层的物质过程及其动力学意义

以评述壳幔混合层的物质过程为主,对壳幔混合层的概念、研究现状、形成机制及作用过程等作了简要综述。底侵作用、拆沉作用和部分熔融作用是壳幔混合层的主要物质过程。底侵和拆沉构成壳幔物质循环,部分熔融则为其提供物质和条件,这三者相互作用,影响和制约着壳幔物质交换,在大陆地壳变形中起着极其重要的作用。最后分析了壳幔混合层的研究在岩石圈动力学中的意义     

壳-幔物质交换的岩浆岩石学研究

地质地球物理综合研究表明,岩石学地球化学意义上的壳幔边界与地球物理学确定的莫霍面并不等同,物质成分上的壳幔边界具有动态演化的特点,并具有两侧物质成分的双向交换。火成岩中的深源包体和出露的壳幔边界剖面研究揭示,岩浆底侵作用是地幔物质进入地壳的主要方式,并造成地壳垂向增生,而拆沉作用是地壳物质进入地幔的重要机制,上述两种过程的联合是大陆地壳内部地质演化的重要原因     

区域成矿与壳幔作用初探

区域成矿研究从简单到复杂,从地表到地壳深部,现在已经向众多学科,纵深领域渗透.壳幔作用是现代地球动力学研究的一个关注点.本文对壳幔动力作用与区域成矿关系进行探讨,分别讨论了俯冲、底侵、拆沉和地幔柱对区域成矿作用的影响和作用.初步建立了深部动力作用与区域成矿之间的关系,为研究区域成矿的深部机理和规律提供依据.     

壳幔过渡层及其大陆动力学意义

根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。     

试论陆壳增生的两种基本模式及其对比

大陆地壳是地球形成演化的必然产物。大陆地壳由不同时代、不同类型、不同规模地体的拼贴而增生；同时已形成的大陆地壳沿着新的断裂分裂、离散而碱小。因此大陆地壳是地体拼贴增生与分裂离散的综合结果。太古代早期，原始陆壳形成后，主要通过环太平洋型与天山型两种基本模式达到陆壳的增生。环太平洋型陆壳增生模式出现于陆块的边缘，由古大陆向大洋方向单向增生，增生年代由老到新，增生地体一般都有较大距离的移置，其增生与板块的俯冲作用密切有关。天山型陆壳增生模式出现在陆块的内部，其形成与陆块的开台作用密切有关，可以但不一定伴随有俯冲作用。当古大陆沿一定方向断裂带分裂、离散。其间形成新的海槽接受碳酸盐岩和正常陆源碎屑沉积物与来自地壳深部或地幔的火山物质。由于壳下应力条件改变，两侧古陆相向运动，海槽中物质受两侧古陆碰撞挤压，形成褶皱造山带，并把两侧的古大陆“焊接”成新的、范围更大的大陆地壳。     

辽西中生代的壳幔过渡带的形成、破坏与改造

利用火成岩及其携带的捕虏体的岩石学、年代学等研究成果,反演辽西中生代时期的壳幔相互作用,重塑这时期的壳幔边界组成。对应于中生代活跃的壳幔相互作用,辽西义县．北票一带理论上应该存在一个发育的壳幔过渡带。然而现今的各种地球物理研究显示辽西的莫霍面是清晰的间断面,其上、下地震波速变化从6．5—6．7km／s截然变成8．0—8．1km／s。壳幔过渡带到那里去了？围绕这一问题,本文依据火山岩及其捕虏晶的研究,探讨了在软流圈底辟体上涌背景下,壳幔过渡带被破坏和改造的原因。最后从演化角度将辽西与张家口和西藏高原的壳．幔边界进行了比较。     

托云深源岩石包体计算波速与地震波速共同约束西南天山壳-幔过渡带

对我国西部新疆托云地区中新生代火山岩中的深源岩石包体进行了波速计算, 并与地球物理深部探测技术相结合, 共同限定了西南天山深部壳-幔过渡带的组成和性质.托云地区麻粒岩、橄榄岩的计算波速分别是6.98~7.36 km/s、7.96~8.47 km/s.这些结果与地震反射探测地震波速的对比, 说明在西南天山岩石圈剖面中的40~48km处存在较明显的壳-幔过渡带.过渡带自上而下主要由石英麻粒岩、辉石麻粒岩和橄榄石/石榴石麻粒岩组成, 然后进入尖晶石相二辉橄榄岩组成的上地幔.这样的岩石圈壳-幔结构可以用岩浆底侵-变质作用来解释.      

The Significance of Crust Structure and Continental Dynamics Inferred from Receiver Functions in West Yunnan

Abstract: In our study we collected the teleseismic record of 31 broadband stations and 9 PASSCAL stations in West Yunnan, as well as extracted more than a million receiver functions. Using the waveform model and stacking techniques, we calculated the earth crust thicknesses and Vp/Vs ratios below the stations and obtained 35 valid data points. At the same time, we evenly stacked the receiver functions at the same station and superimposed the two profiles’ cross sections of the main tectonic units. The results show a clear difference between the crust thicknesses of different tectonic units. Because of the magma underplatting and delimanition of the lower crust in the role of deep process, the West Yunnan’s crust can be divided two kinds－mafic-ultramafic and feldspathic crusts. The research also shows that the mafic-ultramafic crust corresponds to a good background of mineralization. The delamination of the lower crust is one of the leading causes for moderate to strong earthquake prone in central Yunnan. The thinner crust and high velocity ratio as well as the multimodal structure of Ps in the Tengchong volcanic area confirms existence of a deep process of the strong magma underplating. Due to the basic crust structure and nature, it is believed that the Honghe fault is a main suture of the Gondwana and Eurasia continents.     

从地壳上地幔构造看大陆岩石圈伸展与裂解

本篇讨论大陆岩石圈拆沉、伸展与裂解作用过程。由于大陆岩石圈厚度大而且很不均匀,产生裂谷的机制比较复杂。大陆碰撞远程效应的触发,岩石圈拆沉,以及板块运动的不规则性和地球应力场方向转折,都可能产生岩石圈断裂和大陆裂谷。岩石圈拆沉为在重力作用下"去陆根"的作用过程,演化过程可分为大陆根拆离、地壳伸展和岩石圈地幔整体破裂三个阶段。大陆碰撞带、俯冲的大陆和大洋板块、克拉通区域岩石圈,都可能产生岩石圈拆沉。大陆岩石圈调查表明,拉张区可见地壳伸展、岩石圈拆离、软流圈上拱和热沉降;它们是大陆岩石圈伸展与裂解早期的主要表现。从初始拉张的盆岭省到成熟的张裂省,拆离后地壳伸展成复式地堑,下地壳幔源玄武岩浆侵位,断裂带贯通并切穿整个岩石圈,表明地壳伸展进入成熟阶段。中国东北松辽盆地和西欧北海盆地曾处于成熟的张裂省。岩石圈破裂为岩浆侵位提供了阻力很小的通道网。岩浆侵位作用伴随岩石圈破裂和热流体上涌,成熟的张裂省可发展成大陆裂谷。多数的大陆裂谷带并没有发展成威尔逊裂谷带和洋中脊,普通的大陆裂谷要演化为威尔逊裂谷带,必须有来自软流圈的长期和持续的热流和玄武质岩浆的供应。威尔逊裂谷带岩石圈地幔和软流圈为地震低速带,其根源可能与来自地幔底部的地幔热羽流有关。     

大陆下地壳流变性质与华北克拉通破坏机制

综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度探讨华北克拉通下地壳的流变性质对研究和解决华北克拉通破坏机制的意义,提出进行更精细的、结合定量结构水研究的高温高压流变学实验模拟研究可能是解决华北克拉通破坏机制问题的关键手段之一。     

Niobium-tantalum Fractionation During Slab Subduction:Implications for the Formation of Continental Crust

Compared with the oceanic crust, knowledge about the formation of the continental crust (CC) is relatively poor. Although melting of subducted slabs in the early history of the Earth has been considered as the major way that shaped the chemical characteristics of the CC by most geologists, as the CC shares many characteristics with modern adakites, some geologists argued that Archean TTG was formed in the same way as modern arcs rather than slab melting, whereas others proposed that melting at the bottom of the thickened oceanic crust was more important. Recently,the debate is mainly focused on the unique subchondritic Nb/Ta value of the CC, and particularly, how Nb and Ta fractionated from each other and consequently how, in detail, the CC was built.     

大陆深部地壳物质成分识别方法综述

本文系统总结了大陆深部地壳物质成分识别研究方法和元素丰度合理性检验的方法,以期为大陆深部地壳物质成分探测提供技术方法体系。深部地壳物质成分识别的主要方法有:①因构造运动抬升出露到地表的中下地壳剖面;②地表出露的高级变质地体;③产于火山岩中的深部地壳捕掳体,如麻粒岩捕掳体;④地球物理测深资料与深部岩石物理性质的高温高压实验测定结果之间的拟合和⑤壳源岩浆岩源区地球化学示踪。元素丰度合理性检验的方法主要有地表热流和元素比值法。     

南海东北部下地壳高速层的成因探讨

通过对南海北部大陆边缘地壳结构分析,指出南海东北部存在下地壳高速层,大致分布在112°E~120°E,19°N~22°N的陆坡和拉张程度大的陆架地区,呈NEE向延伸,在海底地震仪剖面上最大的厚度有8km,向南海海盆方向减薄。通过对比综合分析认为,高速层物质组成是底侵作用形成的熔岩垫,由于伸展作用,南海海底扩张（30Ma）前后底侵作用形成了熔岩垫,并促使南海北部大陆边缘地壳抬升,导致区域性抬升剥蚀。     

俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆

在岛弧背景,埃达克质岩浆形成于俯冲洋壳板片的部分熔融已得到共识,但在大陆碰撞背景,埃达克质岩浆是否形成于俯冲陆壳的部分熔融尚未有研究报导。对祁连山东南部关山花岗岩（229 Ma）的地球化学和岩石成因研究提供了俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆的一个实例。关山花岗岩以高K（K2O=4.12%~5.16%,K2O/Na2O=0.97~1.64）、高Sr/Y比值（13.6~84.1）、低Y （6.8×10-6 ~15.7×10-6 ）和低HREE（eg. Yb=0.62×10-6~1.31×10-6）为特征,并具有强分异的稀土元素组成模式[（La/Yb）N=17.5~41.6]和演化的Sr-Nd同位素组成[初始87Sr/86Sr=0.70587~0.70714, εNd（t）=-10.9~-5.16, tDM=1.10~1.49 Ga]。这些地球化学特征表明关山花岗岩属于大陆型（C型）埃达克质岩石,而明显不同于俯冲洋壳板片或底侵玄武质下地壳部分熔融形成的埃达克岩。关山花岗岩Pb-Sr-Nd同位素组成与商丹断裂北侧的祁连山前寒武纪基底岩石、早古生代火山岩和花岗岩类存在显著差异,但类似于商丹断裂南侧秦岭早中生代花岗岩类的Pb-Sr-Nd同位素组成,由此认为具有埃达克质的关山花岗岩的岩浆来自于南部俯冲陆壳物质的部分熔融,并提出了大陆碰撞背景中埃达克质岩浆产生的一个新的地质模型。     

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700~1 040℃,平衡压力在0.8~1.4 GPa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.     

根据形成地质作用对中国大陆岩石圈作构造分区

在综合评述前人关于大陆板块内部大地构造单元划分的基础上,讨论了以大陆岩石圈地质作用序列对亚欧大陆板块内部二级大地构造单元划分的准则与方法。相邻单元之间地壳生成演化作用序列不同,造成地层和岩石圈构造属性不同。基于板块运动的规律,可以根据地层和构造属性不同特征推断构造单元演化作用序列,并依据岩石测年资料划分大陆岩石圈构造单元。据此,大陆板块可划分为四个二级构造单元,包括克拉通、大陆碰撞造山带、大陆俯冲增生带和叠复构造单元。中国大陆板块的克拉通包括华北、扬子、塔里木和华夏四个;大陆碰撞造山带包括天山—西拉木伦河、昆仑—秦岭—大别、喜马拉雅、萍乡—江山—绍兴和台湾五个。大陆俯冲增生带包括吉黑、准噶尔、柴达木祁连、羌塘—拉萨—松潘和江南五个。这种分区同时把形成时代和区域构造形成地质作用作为区划的主要根据,体现了构造单元的基本属性。