大洋板块运动方向反转控制活动陆缘岩石圈张裂过程数值模拟

为了更好的探究大洋板块运动方向反转与大陆岩石圈张裂之间的动力学关系,以数值模拟为手段来正演大洋板块的反向俯冲,同时考虑光滑洋壳、海山链、海底高原、薄弱带等构造单元加入先期俯冲时对大陆岩石圈张裂的影响.结果显示:大陆岩石圈在大洋板块反向俯冲的过程中会被拉伸减薄,并出现局部岩石圈的颈缩直至张裂、同时伴随有软流圈地幔的上涌和减压熔融等现象.此外,含有不同构造单元的洋壳参与先期俯冲会对陆缘造成不同程度的破坏,从而影响拖曳过程中大陆岩石圈的应变集中,并导致大陆岩石圈在不同时间、不同位置出现张裂.模拟结果可用于对比南海陆缘在新生代张裂中表现的穿时等特征,亦可为其他被动陆缘张裂的动力学研究提供借鉴.      

克拉通、下地壳与大陆岩石圈——庆贺沈其韩先生百年华诞

把克拉通、下地壳和大陆岩石圈这几个重要的地质名词放在一起做文章的标题,其实只是想强调一个事情,即陆壳形成和稳定化的结果是形成大陆岩石圈.大陆岩石圈是地球圈层的基本单元,是现代板块构造运动的核心构件和核心载体.忽视大陆岩石圈,要讨论地球上大陆与大洋、地壳与地幔、地球的深部圈层与外部圈层、内部圈层间相互作用以及物质与能量的...     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务      

浅地幔系统的动力学作用

近年来地幔地球物理三维成像为地下深部构造和物质运动提供了大量数据和信息,促进了人们对浅地幔系统物质运动的特征和动力学作用的认知。按照运动的方向不同,浅地幔系统的物质运动可分为三种主要形式:水平运动、向上涌动和向下沉动。浅地幔系统物质向下运动由地球引力势能引起,其他方向的运动主要由热能和动能引起。除了动力来源之外,浅地幔系统物质运动的方向还取决于岩石圈和软流圈的物质属性,因为高黏度介质阻挡物质运动,而低黏度介质加速物质运动。软流圈物质的水平蠕动差异,产生了岩石圈的伸展、拆离和推覆等复杂构造,速度和动能较大软流圈物质的蠕动,一定会带动岩石圈板块物质的运动和变形。软流圈物质的向上涌动又可以进一步细分为上涌运动、上拱运动和穿刺运动三种方式,它们对上方岩石圈的作用效果是不同的。浅地幔系统的物质下沉运动有多种形式,包括俯冲、拆沉和交代作用,也经常伴随有软流圈物质上涌,在微观上是一种对偶运动。这种对偶运动造成了克拉通地壳的底垫和岩石圈的陆根。软流圈大规模的物质运动,包括大洋中脊物质上涌、大陆碰撞造山和大洋俯冲的前陆拉张,在全球地震层析成像图上都有清晰的反映。中国东南沿海一带是浅地幔系统物质运动的一个特殊地区,可能是由于白垩纪伊佐奈崎板块俯冲,激发东亚大陆边缘软流圈上涌,然后又造成大陆边缘岩石圈局部拆沉等一连串动力学作用叠加形成的。     

《华南古大陆边缘区构造史》简介

现代地质与地球物理资料充分证明,大陆与大洋的本质区别不限于地壳,并下延至上地慢一定深度。大陆与大洋之间的大陆边缘,无论是现代或过去都是沉积、构造、岩浆、变质和成矿等作用最为活跃和丰富多采的地段。因而大陆边缘的研究不仅有助于阐明大陆、大洋相互关系及岩石圈的演化规律,而且对地震、火山、能源及其他矿产的找寻有着重要的实践意义。     

亚洲东部大陆边缘的构造扩张和地球动力环境

东亚大陆边缘位居大陆岩石圈和大洋岩石圈交接地带,是各种地质作用的强烈演变带,也是它们之间的物质交换和能量转变带。在这里我们可以看到大洋岩石圈和大陆岩石圈的差别,也可以看到大陆边缘在构造扩张中陆壳解体、分离和漂移的演变历史,以及在构造收缩中陆壳块体聚合、拼贴和碰撞的发展过程。大陆边缘构造背景的变换,取决干大陆岩石圈板块和大洋岩石圈板块之间构造作用的动平衡,也取决于区域地幔应力场的变化。     

大洋岩石圈和大陆岩石圈的元素丰度

根据大洋地壳、大陆地壳、上地幔和球岩石圈的元素丰度资料,本文初次分别求出大洋岩石圈和大陆岩石圈的元素丰度.可用作研究化学元素在洋圈或陆圈内各地区分布特征的地球化学背景值.     

大陆岩石圈的流变学性质和矿物中的水

评述了近些年来岩石圈(尤其是大陆岩石圈)流变学研究中的主要进展。这些研究中最重要的一个发现是水的存在可以显著地增强岩石的变形,从而对其流变性质产生明显影响。大陆岩石圈的流变性质比大洋岩石圈要复杂得多,尤其是较深处的下地壳和岩石圈地幔之间流变性质的对比和差异成为近些年来人们争执较大的问题。大陆岩石圈的流变性质可能具有显著的不均一性,不仅体现在垂向上,也体现在横向上。根据流变学实验研究的进展和对深部壳幔捕虏体中主要构成矿物结构水含量的测定,对华北克拉通深部岩石圈的流变性质进行了定量计算。结果表明华北克拉通在重力梯度带两侧的岩石圈有着截然不同的流变特征,这种差异可能对两侧不同的岩石圈动力学过程有重要的影响。     

关于深部地质研究的几个问题(续)

三、岩石圈的研究目的和意义是什么?答:岩石圈的研究是一项基础研究,其主要目的在于:查明地壳的结构和构造,了解地壳的成因和演化.岩石圈的研究可分成以下课题:岩石圈结构与物理地质;地壳的应力状态;应变积累和释放;隆起和下沉;岩石圈板块的运动和内部变形,以及岩浆的生成、侵入和喷出.由于大陆上每一次构造活动均留下了它本身的痕迹,因此造成多次重叠的褶皱、断裂和块状构造.那么利用大洋地壳和上地幔     

大 陆 岩 石 圈 研 究

大陆岩石圈和大洋岩石圈有着深刻的差别，运用板块构造理论和模式研究大陆岩石圈会遇到许多特殊的问题。本文从陆缘演化和多个板块构造旋回叠加两方面做了初步探讨，提出岩浆型被动陆缘是独立的一类古陆缘；在辨认后续板块构造旋回叠加中，新构造成分和格局的确定有重要意义。本文还讨论了汲取大陆地质研究经验，在新的学科水平上重新解释传统大地构造学中一些有用概念的意义。     

岩石圈的更新及其更新构造——盆地

"更新"意为破旧立新。岩石圈在慢慢地、时而激烈地更新着,其证据为仍在进行着的各类地质作用及盆地。岩石圈主要有以外力及内力地质作用为主的两种更新方式。岩石圈在更新过程中所遗留下的盆地和盆地的痕迹即为岩石圈的更新构造。从更新构造的角度,岩石圈可被称为更新构造圈。根据更新构造圈的构造特征及厚度差异,可划分为以压性构造为主的大陆消减构造圈及以张性构造为主的大洋新增构造圈。根据大陆消减构造圈及大洋新增构造圈的分布组合特征,又可划分为以大陆消减构造圈大致居中的六个更新构造圈块。岩石圈的更新也就是以更新构造圈块为单位,两侧甚至四周的大洋新增构造圈,均向大致处中间位置的大陆消减构造圈,不间断地运移施压,至其以多种形式的增厚,又以两种更新方式,从其上下两处循环式更新的模式,不间断地更新着。岩石圈的更新及其更新构造——盆地的动力源为内外双力源,又以内力源为主的众多力所为。研究岩石圈的更新及其更新构造除对找矿具有重要指导意义外,它还是研究有关岩石圈演化及全球大地构造的一条新的设想及思路。岩石圈的更新构造观与以往其它构造观相比较具有许多优点:即抓住了岩石圈"更新要领"的全部;动力源包括范围广;岩石圈的更新构造就是盆地的观点,是其它所有构造观不能与之相比拟的。     

新疆造山带造山作用及类型

对造山带的研究已有一百多年的历史 ,不同的学派有不同解释 :(1)地槽回返说认为 :造山带开始是地壳沉降成为槽地 ,后经回返作用褶皱成山 ;(2 )板块俯冲碰撞说认为 :岩石圈板块之间俯冲 -碰撞而造山 ;(3)多成因说认为 :大洋岩石圈和大陆岩石圈有本质的差别。大陆造山带不仅发生于板块边缘 ,更多的发生于大陆板块内部 ,大陆造山带是在多成因、多种多样的机制下形成的。依据以下五种原则 :1岩石圈的性质及其变形方式 ;2板块运动学方式 ;3造山作用的构造体制 ;4下冲作用所卷入范围的大小及其对上驮板块所造成的影响 ;5造山带增厚与剥露过程。将造山作用划分为 14种类型、2 1种造山方式。特别是软碰撞型、弱造山方式及盆山耦合式是具新疆特色的造山方式     

多岛弧盆系构造模式:认识大陆地质的关键

本文在对以青藏高原为主体的东特提斯30多年来的地质调查和研究实践基础上,通过与现今西南太平洋区域弧盆构造体系的对比研究,提出了适合于板块构造登陆的现实主义替代模型-多岛弧盆系构造模式。大洋岩石圈与大陆岩石圈之间的多岛弧盆系构造模式是板块构造登陆的入门向导,是认识大陆地质演化的关键。基于该模式研究认为,特提斯大洋最初开始于Rodinia超大陆解体的晚前寒武纪晚期,比太平洋体系更老。青藏高原形成受控于不同时期大陆边缘多岛弧盆系构造演化,一系列弧后或弧间盆地消亡、弧-弧或弧-陆碰撞的岛弧造山作用实现大陆边缘增生。该现实主义模式即可成功地解释青藏高原的形成演化过程,亦可为现在和将来特提斯构造域与亚洲大陆的地质工作所检验。多岛弧盆系构造的识别与深入研究不仅在造山带具有强大的生命力,能够全面解剖造山带的物质组成、结构构造与演化历史,而且对于分析前寒武纪大陆克拉通基底的形成也具有重要启示。     

英国的国际岩石圈规划

岩石圈规划是继地球动力学规划之后的又一国际性多学科合作研究项目。它的重点是研究大陆岩石圈的性质、动力、起源及其演化。规划发起人认为,对于大洋盆地的认识虽然还很不够,但由于板块构造理论对大洋盆地的应用比较成功,所以可以把研究重点转移到大陆及其边缘上来。大陆岩石圈由于平均密度低,始终向下突出于地幔之中,所以能比大洋岩石圈生     

岩石圈—软流圈物质循环促进大陆增生的新方式

大陆动力学研究地球内能量和物质的运动和伴随的信息传播,上地幔中的软流圈是地球内部的物质运动的关键部位之一。由于观测的技术方法少,人类对软流圈内部的地质作用过程所知甚少。在青藏高原,过去地震波三维层析成像的分辨率不高,难以对地壳上地幔构造进行准确的定位。我们收集和整理了地方地震台的数字化观测数据,使地震体波三维层析成像的准确度大大提高,为解决软流圈的地质构造准确成像提供了新的可能性。根据地震体波三维层析的成像结果,在古特提斯洋和特提斯洋俯冲板块前沿的软流圈底部410 km间断面上方,存在反映古大洋俯冲板块的高速体,它们在青藏高原、苏鲁和伊朗都有出现。清晰和稳定的高波速异常的位置表明,特提斯洋俯冲板块现在已经拆沉在软流圈的底部,古特提斯洋俯冲板块也可能曾经拆沉在软流圈的底部。对比青藏高原和苏鲁的地壳上地幔波速结构推测,拆沉造成软流圈中的轻元素物质上涌,进入大陆岩石圈,造成岩浆活动。上涌还使碰撞造山带地壳厚度减小,而岩石圈厚度增加。大约100 Ma后,俯冲下去的大洋残块会被软流圈物质磨蚀交代,使岩石圈厚度增加, 形成大陆下方的大陆根,造成大陆克拉通化和体积增生。大洋板块俯冲后在软流圈拆沉是岩石圈—软流圈物质循环的一种重要方式,对软流圈中物质均衡和体积稳定也起重要作用。     

浅地幔系统的组成和属性相态

板块构造学说根据构造的活动性划分单元,不考虑单元是否同质。浅地幔系统考虑了系统组成单元的异质性和动力来源,适合于系统的能量和物质运动总体规律的研究。把地球系统地划分为地球表面、浅地幔、地幔对流和地核四个子系统,地球系统就完整了。浅地幔子系统由四个不同质的的单元相互作用组成,它们是大洋岩石圈、大陆岩石圈、洋陆转换带岩石圈和软流圈,它们是不同质的。地震层析成像结果支持这种单元划分。系统作用反映了大洋岩石圈与大陆岩石圈的相互博弈,洋陆转换带是洋底扩张和大陆增生之间博弈的主要战场和阻尼器。软流圈是地幔对流的顶层,也是系统的能量库和主要动力来源。在深度200 km以下,软流圈的物质运动已经与板块运动模式分离。软流圈物质运动主要是大尺度的蠕动,也包括流体的析出和渗透,局部岩浆的集结和上涌。岩石圈板块浮在蠕动的软流圈之上,软流圈地幔的热流体可以通过岩石圈地幔黏度较小的区域向上渗透。同时,在重力作用下,岩石圈黏度大的物质也可以向下运动,拆沉到软流圈底部。从目前的成像结果可以看到,对于地球表面难以观察的软流圈和地下深部,对比三维的地震波速和电阻率扰动图像,可以获得关于物质运动的信息,认知已经发生在地壳和上地幔的物质运动特征。     

对板块构造某些进展的述评

近十年来,板块构造的发展趋势仍然是海洋地质研究占优势,业逐渐转向对大陆地质以及海洋和大陆在内的岩石图动力学与演化的研究。而现在提出的岩石图板块动力学与演化。包括新生的大洋,增生的大陆,潜没的大洋与消失的大陆等新的研究课题,不仅对一些传统的地质观念进行了冲击。而且必须对七十年代初期至中期建立的板块构造模式进行重新评价。     

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。     

从多岛弧盆系研究实践看板块构造登陆的魅力

板块构造学说是高度成功的地球科学理论.大洋岩石圈与大陆岩石圈之间的多岛弧盆系构造域是板块构造登陆的入门向导.青藏高原大地构造研究实践表明,青藏高原是板块构造登陆的研究基地.众多蛇绿岩带、混杂岩带和火山岩浆弧带等的识别,支持洋陆转换多岛弧盆系构造模式,可用来解释特提斯和亚洲大陆的形成和演化.     

地球透镜计划2010-2020年科学研究内容

大陆岩石圈经历了40多亿年的地壳构造活动,北美洲是幕式大陆增生、变形和破裂的最完整记录之一.虽然在化学和流变学方面,大陆地壳和地幔与邻近的大洋岩石圈和地幔截然不同,但是,对于地壳和地幔是如何相互作用的许多问题仍然需要研究.