试论地幔柱构造与川滇西部古特提斯的演化

基于全地幔对流(MOMO模式)提出的地幔柱构造理论将人们对地球深部的认识延伸到核幔边界.它和主要揭示地球表层构造的板块构造理论一起,为认识地球深部过程和大陆裂解等提供了新思路.在早古生代时期川滇西部古特提斯域几个大陆地块从位于赤道附近的冈瓦纳联合古大陆上裂解后又拼合到一起.该地区广泛分布的地幔柱活动产物和引起的浅表地质响应与特提斯的演化有很好的时空耦合关系,证明其间可能存在一个特提斯超级地幔柱,它可能是导致特提斯演化的原动力.根据古地磁资料和地幔柱活动的火成岩记录,认为特提斯超级地幔柱开始活动于晚志留世,结束于晚二叠世,历时约170 Ma.其幕式活动造成了3个陆块先后裂解脱离扬子地块,形成3个特提斯大洋和峨眉山大火成岩省.     

The geotectonic characteristics and geodynamic evolution of the Red Sea Rift and its adjacent areasSCIEI北大核心CSCD

红海是地球上最年轻的大洋,其板块构造活动正处于威尔逊旋回的幼年期。红海南北两端分别连接着威尔逊旋回的胚胎期和终结期,即东非大裂谷和地中海。这一独特的地理位置和构造部位使其成为板块构造理论研究的圣地。本文通过对已有的地质、地球物理和地球化学资料进行综合分析,了解了红海地区的地形、重磁异常和沿脊的玄武岩地球化学组成等地质构造特征,探讨了红海裂谷的洋壳分布、地幔源区不均一性以及扩张演化历史等问题。红海地形中间深、南北两端浅,可以分为北、中北、中南、南等四段。重磁异常的条带主要出现在中南段,其他段不明显,因而限制了以往对红海扩张历史的认识。目前认为红海全段存在洋壳,红海两岸的沿岸悬崖是共轭扩张陆缘,呈向南开口的喇叭型扩张,而非对应红海岸线的梭子型。红海裂谷沿脊的地幔源区具有明显的不均一性,南段玄武岩显示E-MORB特征,表现为阿法尔地幔柱的影响。红海的发育经历了裂谷前火山作用(31~29Ma)、大陆张裂(29~13Ma)和洋底扩张(<13Ma)三个主要阶段。红海裂谷的形成演化与非洲大陆的裂解、阿法尔地幔柱的活动、新特提斯洋的闭合等密切相关,了解红海的地球动力学过程将为揭示区域大地构造演化以及板块运动规律提供依据。     

中国大地构造单元划分

中国大地构造形成演化与大地构造分区研究已有百余年的历史,整体论述中国构造分区,都以不同学派对中国大陆地壳形成演化的不同认识论和方法论,有不同的方案.以黄汲清先生等多旋回构造观、王鸿祯先生等历史大地构造观和李春昱先生等板块构造观的"三大主流大地构造观"为指导思想的大地构造划分方案,是集中国地质构造之大成,在全国起指导作用,影响既广泛且深远.板块构造单元划分是当前板块构造细结构研究的关键问题.它既是板块构造研究的理论问题,也是区域地质研究和成矿预测评价亟待解决的实际问题.本文的大地构造分区图的编制是以地层划分和对比、沉积建造、火山岩建造、侵入岩浆活动、变质变形等地质记录为基础,承接融合中国"三大主流大地构造观"的经典划分理念,在板块构造-地球动力学理论指导下,以成矿规律和矿产能源预测的需求为基点,以不同规模相对稳定的古老陆块区和不同时期的造山系大地构造相环境时空结构分析为主线,以特定区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组成和存在状态为划分构造单元的基本原则,划分出中国的大地构造环境主要由陆块区和造山系组成为9个一级构造单元,以及相应的56个二级构造单元.中国大地构造研究还存在一系列重大科学问题,较准确地划分尚需很长时间的不懈努力.     

从变质作用观看板块构造何时在华北克拉通开始

了解板块构造在地球上何时和怎样开始的是地球科学领域还没有解决的重要问题之一。作为板块运动的最终结果,大陆碰撞造山带是识别地球历史演化中板块构造机制起主导作用的重要标志。大陆碰撞带变质作用一般以顺时针p-T轨迹演化为特征,尤其伴有峰期变质之后的等温减压过程。这样,具有峰后等温减压过程的顺时针p-T轨迹是识别地球早期的板块构造作用的重要标志之一。作为世界上最古老的克拉通陆块之一,华北克拉通基底岩石变质作用p-T演化在过去几年已得到广泛深入的研究,使得该克拉通可能成为应用大规模变质作用p-T轨迹途径来探讨构造环境和构造演化过程的最佳场所。构造上,华北克拉通可划分为三个小的陆块(东部陆块、阴山陆块和鄂尔多斯陆块)和三个古元古代活动带(华北中部碰撞带、孔兹岩带和胶—辽—吉带)。东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石变质作用具有等压冷却型逆时针p-T演化轨迹特征,反映变质作用热源与大量地幔岩浆底板垫托或侵位有关。尽管理论上这样大规模的地幔岩浆可形成在大陆岩浆弧、地幔柱或大陆裂谷环境,只有地幔柱模式才能合理地解释东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石时空分布、岩石组合和构造特征。这样,地幔柱可能是主导东部陆块和阴山陆块新太古代地壳形成和演化的主要构造机制,而板块构造在晚太古宙并不是其主要的构造机制。古元古代孔兹岩带和华北中部碰撞带基底岩石变质作用均具有等温减压型顺时针p-T演化特征,反映两造山带都经历地壳加厚和随后的隆升剥蚀构造过程。这样的构造过程是板块构造体制下的碰撞造山带的典型标志。古元古代胶—辽—吉带可进一步划分为南部带和北部带,其中南部带基底岩石具有逆时针p-T演化特征,而北部带基地岩石具有顺时针p-T演化特征,也反映板块构造机制下的产物。现代规模的板块构造在华北克拉通上的启动时间可以由三个活动带中最老的与板块俯冲有关的新生地壳形成时间来大致标定。目前,华北克拉通内部三个活动带中可识别出来的最老的与板块俯冲有关的新生地壳是华北中部碰撞带2·56Ga五台花岗岩,它们的形成可能大致标志着现代样式的板块构造在华北克拉通大规模作用的开始。     

“前寒武纪地球动力学”主题专辑 序言

<正>前寒武纪地球动力学涉及早期地球演化、大陆形成与保存、板块起源、超大陆旋回等一系列关键地质过程,是当今地球科学研究前沿。现今板块构造理论尚不能完全解释前寒武纪构造体制和机制,替代机制便成为许多地球科学家的追求,诸如地幔柱构造被认为是太古宙的主导构造。前寒武纪占据地球演化历史的90%,相应的地质体也占据大陆组成的90%,要深入了解大陆动力学并建立全球全时地球动力学理论,就必需了解前寒武纪,必须加强对前寒武纪地球动力学     

前寒武纪的超大陆旋回及其板块构造演化意义

太古代末早古生代存在４次超大陆或大陆聚合时期,超大陆的聚合与裂解造成全球性的重大构造热事件,成为全球板块构造演化的主线,威尔逊旋回在早前寒武纪已明显起作用。超大陆的聚合表现为克拉通的增生与陆块的碰撞造山作用;超大型的裂解表现为非造山岩浆活动、大规模基性岩墙群侵位及大陆裂谷的爆发等。超大陆的裂解可能与地幔柱上涌或超大陆下放射性物质积聚造成的热能积累有关,或地外物质冲击的触发有关。华北克拉通与世界古陆块的前寒武纪构造演化对比,及其在超大陆中的拼合模式成为我国大陆地质学研究面临的挑战性重大科学问题。     

超大陆裂解的主要驱动力——地幔柱或深俯冲?

晚太古代以来全球的主要大陆经历了多次聚合形成超大陆、随后裂解成多个大陆/陆块,构成了地球历史最大时-空尺度的"超大陆旋回"周期性变化.超大陆聚合主要是通过全球性板块汇聚和造山运动而形成已成为共识,但导致超大陆裂解的动力机制则是学术界广泛关注和争论的重要科学问题,目前主要存在地幔柱上升(Bottom-up)和板块深俯冲(...     

盆地演化与地球动力学旋回

盆地演化受地球演化节律所制约，节律由多层次构城。地球动力学旋回主要有３个级序：１．超级大陆旋回，主要由羽柱构造的地幔对流动力学所控制，产生超级大陆的裂解和拼合，形成全球性同步隆升与沉降的克拉通盆地；２．地槽旋回或造山旋回，主要由板块构造的岩石圈运动学所控制，按威尔逊旋回进展，发育各类盆地和造山带，形成“区域性”穿时开合与“非对称”互补；３．褶皱幕或裂隙幕，主要由地体构造与拆层作用几何学所控制，产生     

地幔柱构造与地幔动力学--兼论其在中国大陆地质历史中的表现

地幔柱构造是基于全地慢对流模式、主要依据热点火山活动提出的新的全球构造理论。它的主要表现形式和产物是地幔柱头上部地壳抬升、岩浆活动形成大火成岩省、大型放射状岩墙群，并导致大陆裂解、板块运动和大规模成矿，是生物灭绝、磁极倒转的诱因。中国大陆的地质演化历史中保存了多期地幔柱活动印记，它们主要是华南新元古代Rodinia地幔柱、古生代古特提斯和峨眉山地幔柱和中一新生代中国东部地慢柱构造事件。上述地幔柱活动产生了地壳抬升、强烈岩浆活动、大陆伸展与裂解、岩石圈剧烈减薄和大规模成矿等重要地质事件。     

古大陆再造的回顾与展望

最早的古大陆再造基于大陆轮廓的拼接，古生物区系以及古气候方面资料的对比。20世纪50年代古地磁技术的突破为确定大陆的古地理位置、古陆块0之间的相互关系以及大陆裂解和大洋扩张的历史提供了更有说服力的证据。60年代，板块构造成为古大陆再造的理论基础，由此推动了技术的发展、观念和更新和学科之间的交融。在成图方面，完善了球面坐标系下古大陆移动、拼合的计算机软件；建成了一系列 全球性的古大陆再造基础资料数据库。按照板块构造理论，超级大陆的形成是古大陆拼合的结果，所以对造山带的分析正在成为古大陆再造中最重要的方法，由此也推动了古大陆再造与地质、地球物理、地球化学等多学科理论、技术之间的交叉和集成。主要根据同位素年代学证据和造山带全球性分布的特征，人们推测地质历史上可能发生过多次超级大陆（Supercontinent)或泛大陆（Pangea)聚散事件，但目前对其古地理和构造格局已基本研究清楚的只有古生代的超级大陆冈瓦那（Gondwana)晚古生代一早中生代的泛大陆。90年代初提出的Rodinia超级大陆，尚处于在完善证据和修订模式的阶段。中国古大陆再造研究的主要问题包括：中国古陆块之间的关系，中国古陆块和造山带与冈瓦那大陆及特提斯演化的关系、与欧亚大陆碰增生演化的关系以及最近提出的中国古陆块对全球Rodinaia超级大陆事件的响应等。基于不同的资料和数据，将产生不同的再造模式，因此对观测资料和分析数据的可靠性以及数据解释多解性方面珲应给予更多的重视。现阶段对高质量的年代学、古地磁学以及区域构造解析等方面的取证性研究仍然是很急需的。古大陆聚散研究推动了许多前沿课题的进展，如全球构造背景和地理背景下生物的多样性，超级地幔柱以及巨量岩浆活动与超大陆裂解的关系，地磁场真极移现象，地球雪球化效应和全球构造控制的大型成矿作用等。这些课题促使人们朝着把地球作为一个整体，深入研究地球不同层圈之间的相互作用，以建立完整的系统地球科学理论的研究方向前进。     

中国地质勘查周期及成因分析

本文开拓性地系统研究建国以来中国地质勘查周期,引入经济周期理论、工业化发展阶段理论、矿产品使用强度理论、政治决策因素、市场因素等对地质勘查周期进行了解释,试图理清多年来认识不清的问题。通过统计建国以来历年地质勘查投入、钻探工作量、见矿异常和发现矿产地等数据,划分了8次地质勘查工作周期。在对我国经济周期和财政周期研究的基础上,提出了地勘工作周期与经济和财政周期相对应的观点。此外,通过研究建国以来工业化进程和国家经济发展战略的选择,结合矿产品使用强度变化趋势,认为在重工业化发展阶段,矿产品使用强度处于高位,从而地勘投入处于高位;在农业、轻工业化发展阶段,地勘工作逐渐走弱。2013年后,随着我国进入工业化后期阶段,地勘工作处于新一轮弱势状态。地勘工作周期体现了长期国家发展战略主动选择、工业化进程与短期财政和经济波动双重叠加的特点,短期政策因素则常对地勘周期波动时有放大或熨平作用。     

Morlet小波用于测井沉积旋回多尺度特性研究

测井数据包含丰富的地质信息,是研究沉积旋回多尺度特性的主要资料。利用Morlet小波基函数对SP测井曲线进行连续小波变换,可探测到不同尺度沉积旋回的分界面。地质学意义在于:包含多个不同尺度沉积旋回信息的测井曲线,通过Morlet连续小波变换,被分解成各自独立的单一尺度的旋回,尺度因子的大小反映了地层沉积周期的长短。这也为沉积旋回的定量划分提供了一种新的思路。     

米兰科维奇旋回时间序列分析法研究进展

时间序列分析法是米兰科维奇旋回（米氏旋回）研究的主要方法。它利用数学变换对地层数据序列进行定量分析,从而识别地质记录中天文驱动形成的旋回信号,为年代校准、地层划分和古气候研究等提供重要依据。针对米氏旋回研究中时间序列分析法的主要步骤,分别从地层序列的数据类型、天文检验及天文调谐等三方面,阐述了现有方法的基本原理,并总结了其优势和局限性。在基于时间序列分析的米氏旋回研究中,不同地层序列数据对天文轨道驱动和非天文噪声的响应具有差异性,综合利用多种数据指标中蕴含的地质信息有助于减小旋回分析中的不确定性;近年来涌现的新型天文检验和调谐方法促进了米氏旋回分析向定量化方向发展,但这些新方法仍需要进一步验证及改进。未来的工作中,地层数据序列的定量评价、多数据类型的信息优化等方面仍值得深入研究;面对多种时间序列分析方法,有效整合现有方法的同时,也需要引入新方法和新思路。     

磷的生物地球化学循环研究进展

磷是生命体的必需元素,也是粮食生产的重要限制因素。磷的生物地球化学循环不仅调控着海洋的初级生产力,而且影响着全球气候系统,并决定着磷矿资源的形成和分布,与地球上生命的生存繁衍息息相关。当前“地球系统科学”理论将大气圈、水圈、岩石圈（地壳和上地幔）和生物圈等子系统有机整合,为研究磷的生物地球化学循环提供了更加广阔的视野。基于已有研究,结合“地球系统科学”理论观点,针对磷的生物化学循环获得了以下重要认识： 磷在地质历史时期的演化决定了现今磷在全球范围内（陆地生态系统与海洋生态系统）的循环模式;人类的工业和农业活动作为重要的地质营力,改变了磷的生物地球化学循环过程,造成了磷矿枯竭的资源危机及水体富营养化的环境问题;解决磷短缺的资源危机问题和磷过剩的环境污染问题的关键在于调控引起这些问题的生物地球化学循环过程。     

四川昭觉—美姑地区峨眉山玄武岩古火山机构的发现及其喷发旋回的确定

野外地质调查发现,扬子西缘昭觉—美姑一带存在多处峨眉山玄武岩组古火山机构,为研究其火山喷发旋回与方式提供了良好窗口。古火山机构的岩石类型主要由巨厚玄武岩以及少量的火山碎屑岩和火山碎屑熔岩组成,且均具火山颈爆发相、溢流相和火山洼地相堆积构造特征。系统的地质剖面研究表明,峨眉山玄武岩组存在3次快速喷发亚旋回及25个火山韵律,亚旋回之间不存在火山间歇期。其中,第一亚旋回和第三亚旋回的喷发方式均以爆发相与溢流相为主,而第二亚旋回则以溢流相为主。峨眉山玄武岩组古火山机构的系统厘定和研究,揭示了峨眉山大火成岩省的火山喷发方式和旋回韵律特征,为研究与峨眉山玄武岩组相关的成矿成藏作用提供了重要地层资料。     

中国西北地区沉积盆地石油地质

中国近代石油工业创始于西北地区诸含油气盆地。近年来,由于国家西部大开发的发展战略,使西北地区的勘探活动又重新活跃起来。在中国西北含油气盆地内,古生界海相沉积和中、新生界陆相沉积都有生成油气的烃源岩。塔里木、准噶尔、柴达木、吐鲁番和酒泉等主要沉积盆地动力学演化史可划分为三个旋回,每一旋回都经历了由伸展到聚敛的完整演化过程。中国西北地区含油气前景看好,随着勘探工作的进展,将会在此区继续发现一些大、中型的油、气田。     

地文期及其在新生代黄土和古地理研究中的意义

侵蚀循环理论和地文期理论是地貌学的重要的基本理论。中国大陆在古近纪之前构造比较稳定,以低平的准平原地貌为主。白垩纪末至古近纪初,喜马拉雅运动拉开了序幕,中国的古地理环境发生了巨大的转变,逐步形成了高原、高山和盆地构成的复杂地貌景现。侵蚀循环和地文期理论是研究上述地质历史的有效方法和重要手段。在讨论侵蚀循环问题的一些新认识、新思考的基础上．初步探讨地文期在中国新生代黄土和古地理环境研究中的意义,希望加强研究并使其发挥更大的作用。     

基准面旋回与沉积旋回的对比方法探讨

建立高精度的等时地层格架、定量研究储层成因单元划分对比、为油田开发小尺度流动单元提供基础,是开发地质研究的目标,本文指出目前面临两种储层划分对比方法-基准面旋回与沉积旋回,说明高分辨率层序划分对比的精髓是基准面旋回的对比,大庆油田储层描述对比的关键是沉积旋回的对比,从而阐述了二者在划分对比的原则、方法及理论上异同。研究表明,这两种地层划分方法的理论基础皆为旋回 (自旋回或异旋回 )和层次、研究目标皆为地层格架及沉积地层单元的规模尺度。基准面旋回对比关键是旋回的组合分析,其方法在湖相 (异旋回 )中可行,在冲积相 (自旋回 )中基准面旋回划分困难,而且随意性很大;沉积旋回对比方法在河湖相对比中存在穿时现象,但应用广泛。不同级别基准面周期性的运动,使沉积旋回在周期性和规模上产生不同,形成层序的分级现象,所以说,沉积旋回和基准面旋回地层对比方法是从不同的角度对同一事物进行研究。进而讨论了旋回对比的两个关键问题-层次和界面,提出了存在的问题,对流动单元和剩余油分布研究具重大意义。     

鲁北济阳坳陷东营凹陷南坡沙河街组第四段上亚段高分辨率层序地层格架

应用高分辨率层序地层学与沉积学等理论,通过对地震、录井、测井资料的分析,对鲁北东营凹陷南坡沙河街组第四段上亚段进行了高分辨率层序地层学的划分与对比,总结出各层序地层单元及其界面在录井和地震资料中的判识标志,把研究区基准面旋回划分为短期、中期和长期3个级别的旋回层序.整个沙河街组第四段上亚段由一个长期基准面旋回组成,并划分出5个中期基准面旋回,首次建立了研究区内该亚段高分辨率层序地层格架,有利于东营凹陷南坡该亚段沉积微相和储层结构描述等精细地质研究的进一步开展.     

鲁北济阳坳陷东营凹陷南坡沙河街组第四段上亚段高分辨率层序地层格架

应用高分辨率层序地层学与沉积学等理论,通过对地震、录井、测井资料的分析,对鲁北东营凹陷南坡沙河街组第四段上亚段进行了高分辨率层序地层学的划分与对比,总结出各层序地层单元及其界面在录井和地震资料中的判识标志,把研究区基准面旋回划分为短期、中期和长期3个级别的旋回层序。整个沙河街组第四段上亚段由一个长期基准面旋回组成,并划分出5个中期基准面旋回,首次建立了研究区内该亚段高分辨率层序地层格架,有利于东营凹陷南坡该亚段沉积微相和储层结构描述等精细地质研究的进一步开展。