太古宙热体制及板块构造模式

本文综述了已有种种太古宙热体制及板块构造模式。太古宙不只存在一个单一的热体制,且温度高、变化大。越来越多的证据表明,板块构造在太古宙即可能起作用,并且以洋壳厚、速度快、俯冲角度低等为特征。岛弧的侧向增生、地幔柱和板底垫托所产生的垂向增长,都是板块构造体制下太古宙地壳生长的有效方式。     

板块构造贯穿太古宙的地质证据:来自太古宙古板块边界的记录

正"板块构造何时启动"是当今地球科学领域最重大科学问题之一.不同领域学者基于地质学、地球化学、数值模拟和纯粹猜想等多方证据及约束条件提出多种理论假说.近期,针对这一重大科学问题和热点话题,Timothy M.Kusky等3位长期从事全球大地构造,尤其是前寒武纪大地构造研究的学者根据多年在全球不同时代克拉通、汇聚板块边界和造山带的研究和地质实例,在《Journal of Earth Science》发表了     

太古宙与现代的巨大差异：太古宙可能有板块构造吗？

太古宙出露的岩石（如TTG、科马提岩、绿岩带）大多与现代不同,故"将今论古"的思想不适合推演到太古宙,也不能把太古宙TTG对比为现今的埃达克岩。TTG与俯冲无关,也不是地壳加厚形成的,而可能是在停滞盖层构造背景下初始地壳内富钠玄武岩部分熔融形成的。地球演化是一个不断散热的过程,太古宙属于热球阶段,元古宙以后可能才进入冷球阶段。因此,太古宙可能主要表现为停滞盖层构造,元古宙以后可能才出现板块构造。板块热俯冲的可能性很小,只有当岩石圈足够冷且具有一定的刚性和浮力时,板块才可能俯冲;而查明板块构造的地质记录（如蛇绿岩、蓝片岩、混杂堆积、深海沉积等）才能知道板块构造启动的时间。     

太古宙洋壳的地质记录及其板块构造意义

太古宙是大陆地壳形成的主要时期,对于太古宙是否有洋壳记录、太古宙陆壳和洋壳的性质及其上地幔动力学状态一直存在不同认识,板块构造是否在早期地质历史上起作用也是争论的问题。根据目前的研究,如太古宙高压麻粒岩和榴辉岩的发现和研究以及南非早太古宙金刚石的发现...     

内蒙古大青山太古宙麻粒岩带的板块构造演化模式

太古宙末期在全球范围内出现的麻粒岩带是地壳早期地质演化历史中的一个重大事件，可能意味着地壳构造演化机制的重大转变。越来越多的地质事实表明，太古宙晚期大陆地壳已具有足够的刚性和稳定性。太古宙时期地幔存在强烈的热对流，具备发生板块运动的条件。太古宙麻粒岩带就是太古宙地壳发生刚性板块运动的直接产物。内蒙古大青山太古宙麻粒岩带呈东西向连续出露于大青山地区达２３０余公里，由中晚太古代乌拉山群麻粒岩相组成，其     

华北克拉通的形成以及早期板块构造

地球上最早的地壳岩石是高钠的花岗质(TTG)岩石,但是否有更老的洋壳存在过、以及陆壳是怎样形成的,涉及到地球动力学几乎所有的问题。其中板块构造是在什么时候开始的,就是个延续了数十年热度不减的前沿科学问题。流行的说法是板块构造始于新元古代,也有一些学者认为在新太古代就已经开始,或者认为自从地球上有了水的记录,就开始有板块构造。在众多的判别板块构造的标志中,蛇绿岩残片和古老的高压变质岩无疑是两个最具影响力的问题。前者可以确定有远古的古老洋壳存在过并成为缝合带中的残片,后者可以指示曾有地表的岩石单元被俯冲到深部,是俯冲、消减与碰撞的岩石学证据。本文在讨论和比较了太古宙绿岩带与蛇绿岩,以及早前寒武纪高温高压(HTHP)麻粒岩/高温—超高温(HT-UHT)麻粒岩与造山带高压变质带之后,认为尚不能作为板块构造的证据。本文还对华北的新太古代末的稳定大陆形成以及古元古代活动带的裂谷-俯冲-碰撞进行了论述。提出华北克拉通在新太古代末的绿岩带-高级区格局可能标志着热体制下有限的横向活动构造,微陆块被火山-沉积岩系焊接,随后发生变质作用和花岗岩化,完成稳定大陆的克拉通化过程。其构造机制可能是适度规模且多发的地幔柱构造控制下小尺度的横向构造运动的机制。华北克拉通的古元古代活动带有与绿岩带-高级区不同的构造样式,表壳岩带状分布,经受了强烈的变形以及中级变质作用,伴随花岗岩的侵入,虽然没有蛇绿岩和高压变质带,但已表现出板块构造的雏形特征。     

华北太古宙从地幔柱体制向板块构造体制的转化

通过对原岩建造、变南作用、ｐＴｔ轨迹和εＮｄ（ｔ）值等综合研究，提出迁安和怀安为两个 同时代不同性质的陆壳，遵化和崇礼为两个不同性质的深变质绿岩带，遵化为裂谷型绿岩带而崇礼为岛弧型绿岩带，２，７Ｇａ之前受地幔柱活动的影响，导致了上地幔的不均一性和ＴＨ１和ＴＨ２两类拉斑玄武岩的紧密共存，２．７Ｇａ之后从地幔柱体制向板块体制转化，造成了西北岛弧型壳事件和碰撞变质作用。     

太古宙大地构造基本因素

太古宙热流参数和可能的岩石圈转化及其形变作用受早期地球大地构造格架控制。它们指示由反映小规模对流通口和冲击热异常的分布无规律的原始岩浆源中心向线形脊状系统的转化。岩石圈消减型式的变化与这个转化过程相协调。由于早期地温梯度陡,榴辉岩难于形成,反映了岩石圈消减的缓倾带占优势。这种情况导致了次生岩浆作用和早期地壳广大地区原始大陆物质的形成。上壳岩平缓做迭瓦构造与原始硅铝物质之间的关系,和在岩石圈消减部位的钙碱性岩浆作用,有助于解释太古宙高级区很多基本特征。假设的弯曲构造结合薄岩石圈硅铝覆盖岩板的水平变形有助于解释低级区的特征。长期的总热流的衰减,意味着在前寒武纪某个时间突然出现了榴辉岩覆盖的下降的具狭窄火山弧陡倾斜消减岩石圈和岩石圈形变振幅/波长比值的减小。     

太古宙花岗质岩石Si-O同位素对岩石成因和板块构造的约束

板块构造的起源是地球科学核心问题之一, 而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一, 因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来, 岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境, 但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用, Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估; 此外, Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小, 在分析精度不够高的情况下, 其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况: (1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩; 简称TTG)的Si同位素应用原理, 及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势; (2)分析了目前研究中存在的问题, 并给出了具体的改进建议和方法; (3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素, Ge/Si比值, 及其他地质学和地球化学指标, 确认了在大约3.8 Ga开始有表壳物质再循环特征的出现; (4)最后依据当前的研究进展, 提出了未来具体研究方向。

     

太古宙成矿作用:综合与评述

全球各地的太古宙克拉通由花岗岩类及散布在其间的绿岩带组成。绿岩带中含有各类火山岩。尽管它们的成分有周期性变化,但通常在旋回底部是超镁铁质科马提岩,向上则有规律地经过拉斑玄武岩、钙碱性安山岩,到顶部变为流纹英安岩。这些喷出岩被或分类似广泛的岩石侵入,它们与前者同源,但相对较深,属次火山岩。火山碎屑岩及不成熟沉积地层,包括浊流杂砂岩和复矿砾岩,与这些火山岩相间出露或在其边部出现。所有上述岩石都是长期火山作用的产物,它主导了太古宙的上地壳演化和成矿作用。稀有元素伟晶岩与太古宙花岗岩侵入体共生。在绿岩带里有四种主要金属矿产:即铁—锰、镍—铬、金—银和铜—锌,它们往往相互共生在一个矿区内。阿尔戈马型铁建造的氧化物、碳酸盐、硅酸盐和硫化物相自下而上贯穿整个火山—沉积层序,这说明这些矿产有着共同的生成过程。阿尔戈马型铁建造是化学沉积。铬铁矿床局限于层序底部的超镁铁质科马提岩内许多金属矿床的原生母岩为拉斑玄武岩,特别是当后者与富铁白云石—黄铁矿化学沉积地层呈互层时,但小型金矿床在下部超镁铁质或上部长英质火山岩内也有产出。最大的块状贱金属硫化物矿床产出在较高地层层位的长英质流纹英安类岩石内。太古宙岩石中这些金属矿产,特别是某些镍、金和贱金属矿产在空间与铁建造紧密共生,并且它们有许多相似的地质特征,说明这些矿产具有共同的生成过程。阿尔戈马型铁建造是在漫长的太古宙水下火山活动期间从含铁的热水溶液中周期性地在海底释放出来的化学沉积物。块状贱金属矿床具有相似的成因,它本质上是富铜、锌的硫化物相铁建造变种。含金燧石、铁白云石或黄铁矿的化学沉积地层也是由于类似的洋底喷气热液活动形成的。虽然它们本身很少含有可开采的金含量,但它们组成了晚期变质成因含金脉的重要而又初步富集的源岩。虽然许多镍硫化物和铬铁矿体具有岩浆成因,但其它一些紧密与铁建造共生,它们与燧石或滑石碳酸盐条带呈薄的互层,可能由于伴随超镁铁质岩喷出活动类似的海底热液沉淀作用而生成,考虑到这些矿床间的紧密空间和成因联系,上述四种矿床中无论哪一种的出现都意味着可能有其它矿床在有利的太古宙容矿岩石出露地区存在。可是各太古宙克拉通区这四种矿床的比例不同,产出这些矿的母岩比例也不同。全世界各克拉通区的绿岩带中都含有铁建造和金矿。但是南非和西澳的绿岩带有比较丰富的超镁铁质岩和较为重要的镍—铬矿床。其中某些可能比加拿大的绿岩带要老,加拿大具有较多的流纹英安岩和较重要的铜—锌矿。巴西和西非的某些绿岩带可能较为年轻,含有较多的火山碎屑岩,不含镍—铬和铜—锌矿,但在它们的铁建造中含有较大量的锰矿。这些关系说明太古宙绿岩带的生成时间是不同的,晚太古代有花岗造山运动,接着是元古宙的沉积作用。     

地震动力学与板块构造:地震灾害评估

作为地震灾害评估的理论基础,地震动力学主要研究与地震活动有关的断裂机制、破裂过程、震源辐射和由此而引起的地震波的传播及地面运动规律。对地震力学、震源辐射和能量释放等经典理论问题进行了系统研究。在此基础上,应用最新的定量地震学研究方法,以逻辑树的形式综合地震、地质和大地测量资料,提供了不同构造环境和断裂机制条件下地震灾害评估的概率分析和确定性分析实例。用于震源分析的典型构造类型包括板内地壳震源层、地壳活动断层及其速率、板块俯冲界面和俯冲板片。由于输入模型中不确定因素的存在,如输入参数的随机性和科学分析方法本身的不确定性,对分析结果的不确定性需审慎对待。通常对不同的模型或参量,包括地面衰减模型,进行加权平均可较为合理地减小结果的偏差：概率分析和确定性分析方法的结合亦为可取之有效途径。     

从同位素到板块构造:化学地球动力学

化学地球动力学是地球化学的分支学科,它在研究地球内部化学组成和演化时,把地球视为一个完整的动力学系统而不是彼此孤立的地质集合体。通过研究地球各层圈内部的化学结构和过程以及不同层圈之间的化学相互作用,从本质上研究和认识发生在地球内部的各种地质作用。文中概括了化学地球动力学的特点和突出成果,分析了化学地球动力学研究的科学意义,并对在中国开展壳幔相互作用的化学地球动力学研究提出了建议。     

板块构造学说的过去和现在以及我国地质学家做出的贡献

<正> 科学领域中的任何一门学科在其发展的历史中,往往存在着以具有重大突破为标志的迅速发展阶段。板块构造学说就是现代地球科学取得最新进展的代表。所以,有人将其称为地球科学的一场革命。板块构造理论创建于六十年代后期,但与其有关的一些思想、概念则源远流长。     

太古宙绿岩区:地质演化和成矿作用

本文简要概述了全球的太古宙花岗岩—绿岩区主要组成部分,尽管过去二十年来在这些地区已发现许多有关细节,但仍存在有待解决的很多基本问题。本文试图着重太古宙的复杂性,强调花岗岩—绿岩演化的地球化学、岩性、构造和成矿史等变化过程的内部相互联系和反应,虽然有好多实例,使之能观察到那里绿岩带连续的发育似乎是由于地质和大地构造演化的结果,但是不适当的制约因素仍在大范围内给太古宙地盾区决定性的构造事件提供猜想和推测。     

走滑蠕变断层的数值模拟以及对于加利福尼亚海沃德断层的推论

走滑断层虽然在大的应力释放事件之间大多处于闭锁状态，但在某些情况下，仍能够发生蠕滑。地表蠕滑发生在两个大型大陆走滑断裂系：土耳其的北安那托利亚断裂和加利福尼亚的圣安德烈斯断裂及其相关断裂上。虽然在这些断层上记录到了蠕滑现象，但是，断层闭锁段与蠕滑段之间的相互作用以及导致蠕滑的条件却并未得到较好的解释。     

前寒武纪地球动力学(Ⅴ):板块构造起源

文中系统综述了板块构造启动时间的不同观点及其依据,并探讨了板块构造启动的三个必备条件:刚性岩石圈、俯冲作用、地幔对流循环的起源,进而探讨了前寒武纪俯冲作用、板块构造体制与现代俯冲作用、板块体制的差异。板块构造体制启动的三个缺一不可的条件:刚性、俯冲和地幔对流,直到27~21亿年期间才在全球不同地点同时满足。但现代板块构造体制起始的时间为10(或19)~8(或6)亿年,其标志性物质记录或识别标志依然是蛇绿岩建造、高压-超高压变质、岛弧型岩浆建造等。最后,系统描述了板块构造可能的启动机制和过程,为认识前板块构造和板块构造差异提供一个约束,也为推动地球动力学统一理论的思考和探索提供一些最新认识。     

从小构造和P-T-t轨迹得出的板块构造控制因素:西班牙东南部Betic Cordileras研究实例

西班牙东南部Betic Corcieras地区的内带是由几个具有不同P-T-t演化特征的叠加推覆体组成。基于野外和实验室的综合研究,能够建立Mulhacen杂岩体和Almanzora岩石单元的P-T-t轨迹和变形模式(图1)。