岩石圈地幔分层性对克拉通稳定性的影响

克拉通是大陆岩石圈中长期稳定存在的古老构造单元,通常被相对年轻的活动带所包围,二者之间岩石圈厚度的横向差异会诱发边界驱动地幔对流.近年来,越来越多的证据显示克拉通岩石圈地幔内部存在成分和结构的垂向分层性.在边界驱动地幔对流的环境中,岩石圈地幔分层性如何影响克拉通的稳定性仍然不清楚.本文利用二维热-力学数值模拟方法,系统探讨了在边界驱动对流作用下,克拉通岩石圈地幔密度和黏度的垂向分层性以及中岩石圈不连续面(MLD)的分布样式对克拉通稳定性的影响.模拟结果显示:(1)当克拉通岩石圈内部不存在MLD时,即使克拉通具有密度分层的岩石圈地幔,克拉通岩石圈减薄的水平范围也是有限的(<100 km),且主要发生在克拉通边缘处;(2)当克拉通岩石圈内部存在一层连续的MLD时,克拉通岩石圈减薄的水平范围随着克拉通下层岩石圈地幔密度的增加而增大,岩石圈地幔的减薄方式随着其强度的增加从缓慢丝状剥离转变为快速块状拆沉;(3)当克拉通岩石圈内部存在一层不连续分布的MLD时,分段MLD之间的间隙可以有效延缓岩石圈地幔的减薄,间隙越稀岩石圈减薄越快,反之亦然,减薄方式表现为:早期缓慢丝状剥离,中后期快速块状拆沉.华北克拉通破坏持续时间长(>100 Ma),破坏的峰期集中在早白垩世(130~120 Ma),且现今东部陆块岩石圈破坏的前缘位置与华北中部造山带下方MLD的东端对应.根据模拟结果,我们推测华北克拉通破坏的时空范围主要是由岩石圈地幔分层性和MLD不连续分布引发的岩石圈地幔逐段拆沉所导致.

峨眉山大火成岩省的岩石圈结构:对地幔柱-岩石圈相互作用的启示

峨眉山大火成岩省位于扬子克拉通西缘,是中-晚二叠世峨眉山古地幔柱头熔融的产物。因此,该区岩石圈结构特征对于揭示地幔柱-岩石圈相互作用方式与机制具有重要的指示意义。本文基于COMPASS-ELIP宽频带地震台阵资料,开展S波接收函数成像研究,并与同剖面远震S波有限频层析成像、区域面波层析成像结果进行对比分析,识别了沿剖面岩石圈内部主要间断面,从而获得了峨眉山大火成岩省岩石圈结构的横向变化特征。结果显示,相对中带和外带,内带具有地壳增厚(增厚15~20km)、岩石圈减薄(减薄~50km)现象,且岩石圈地幔具有高速、分层特征,但下层底界面转换波震相并不明显;中带岩石圈厚度大(~170km),局部地段岩石圈-软流圈边界(LAB)缺失,对应位置存在地幔低速异常;外带岩石圈厚度略小(~150km),中带和外带均发育岩石圈中部不连续面(MLD)。结合地球化学、岩石学、物理/数值模拟等研究成果,本文推测上述特征记录了古地幔柱作用引起的不同程度岩石圈变形:地幔柱在内带以纵向作用为主,通过热-动力冲击方式造成岩石圈大幅度快速减薄,地幔柱头高程度减压熔融,产生的大规模岩浆穿透岩石圈地幔,在地壳发生底侵和内侵,部分喷出地表形成溢流玄武岩;地幔柱在中带以横向作用为主,通过底部剪切引起岩石圈地幔横向伸展,甚至造成局部撕裂,在撕裂部位进一步引发热-化学侵蚀并导致岩石圈破坏;地幔柱在外带以垂向拖曳为主,造成岩石圈的局部拆沉而减薄。此外,内带下方地幔的高速、分层特征,可能指示经历地幔柱作用减薄后的岩石圈,减薄产生的岩石圈空区因捕获地幔柱头熔融残留物而得到一定程度愈合,而受地幔柱改造后的残存岩石圈,因经历大量熔体抽取更加亏损而得到强化。综上,本文揭示的峨眉山大火成岩省岩石圈结构,为进一步理解地幔柱-岩石圈相互作用的方式与机制提供了新的地球物理观测证据。

希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

中国东南大陆岩石圈演化研究中的有关问题雏议

本文依据大地构造理论和最新研究资料对中国东南大陆岩石圈演化研究中的有关问题作了探讨，认为地体理论和大地构造相模式理论是相辅相成的；建议扬弃华夏古陆、特提斯构造域和太平洋构造域等可能束缚研究思路的概念；将板片构造。

复杂橄榄岩捕虏体:反演岩石圈演化过程的罕见而重要的样品

地幔和／或下地壳中存在2类“复杂”橄榄岩捕虏体:一类为“混杂”,即“polymict”橄榄岩捕虏体;另一类为相对常见的“复合”,即“composite”橄榄岩捕虏体．复合橄榄岩捕虏体通常由橄榄岩和辉石岩／麻粒岩或由橄榄岩夹辉石岩脉2部分或多部分组成．岩相学上易于辨认,有时手标本上即可辨认．而混杂橄榄岩捕虏体为各种橄榄岩和／或辉石岩来源的矿物和熔体混杂在一起组成的构造岩,岩相学上很难辨认,只有通过矿物组成分析来判断．混杂橄榄岩捕虏体仅见于南非Kaapvaal 克拉通金伯利岩岩管中,该类捕虏体来源于地幔塑性剪切带,记录了流／熔体参与下的地幔变形和交代作用的全过程．复合橄榄岩捕虏体较常见,出现在全球各类玄武岩和金伯利岩中．复合橄榄岩捕虏体有多种成因,如地幔变形、壳幔过渡带样品、交代作用和堆积成因等等．这些复合橄榄岩捕虏体同样记录了岩石圈地幔和／或下地壳交代作用／改造过程的中间状态．因此,这些罕见而重要的复杂橄榄岩捕虏体为大陆岩石圈动力学演化过程提供了最直接的样品．

岩石磁学方法在海洋样品研究中的多解性讨论

岩石磁学是研究自然以及人工合成磁性矿物性质变化的应用型学科.海底岩石和海洋沉积物等海洋样品中含有不同成因及来源的磁性矿物.这些磁性矿物蕴含了全球气候变化、微生物矿化、地球动力学演化等关键地质信息.岩石磁学可以快速解析这些海洋样品中磁性矿物种类、含量、磁畴等特征的变化,为提取相关地质演化信息提供丰富的指标记录.然而,由于磁性矿物循环和海洋内部过程的固有复杂性,岩石磁学参数解译在海洋样品研究中存在多解性,在一定程度上制约了相关地质信息的深入解读.解决这一问题的关键在于对样品中载磁矿物的准确识别和量化.为此,本文首先简述了海洋样品中主要的磁性矿物类型,随后系统论述了应用岩石磁学方法评估海洋样品磁性矿物种类、含量以及磁畴状态等方面的多解性和注意事项.本文同时对岩石磁学的局限性、新兴技术和未来研究思路进行了展望.

希夏邦马峰地区矽卡岩型稀有金属矿化:岩石学特征、成矿时代及其地质意义

近年来,喜马拉雅稀有金属找矿工作和成矿研究不断取得突破,喜马拉雅已成为我国新的战略性矿产资源基地。本次研究对希夏邦马峰地区的吉隆岩体北部扎龙沟、岗布以及聂拉木北部等多处的矽卡岩进行了岩相学、矿物学和年代学研究,指出该区域广泛发育石榴子石、透辉石、符山石、绿帘石和角闪石等典型矽卡岩矿物。研究结果显示,扎龙沟矽卡岩具有明显的Li-Be-Sn矿化现象,成矿元素主要赋存在符山石(Li:469×10^(-6)~3162×10^(-6);Be:47.9×10^(-6)~2010×10^(-6);Sn:58.1×10^(-6)~1767×10^(-6))和云母(Li:2900×10^(-6)~3570×10^(-6))中,且云母中Rb(1572×10^(-6)~2364×10^(-6))、Cs(390×10^(-6)~749×10^(-6))、Ga(68.2×10^(-6)~111×10^(-6))元素含量较高;岗布矽卡岩以Li-Be矿化为主,赋存矿物为符山石(Li:833×10^(-6)~1624×10^(-6);Be:401×10^(-6)~1664×10^(-6);Sn:87.8×10^(-6)~181×10^(-6))和榍石(Sn:30340×10^(-6)~48600×10^(-6));聂拉木矽卡岩以Sn矿化为主,赋存矿物为石榴子石(92.3×10^(-6)~571×10^(-6))和绿帘石(86.0×10^(-6)~2003×10^(-6))。榍石U-Pb定年结果显示,扎龙沟矽卡岩形成于19~18Ma,岗布和聂拉木矽卡岩形成于24~23Ma,分别与已报道的钠长石花岗岩、电气石白云母淡色花岗岩时代一致,是岩浆出溶的热液流体交代围岩的产物,反映喜马拉雅稀有金属阶段性成矿特点。榍石Zr和黑云母Ti等温度计结果结合矿物成分表明,矽卡岩化过程中,热液流体温度从~680℃降低至~520℃,晚期均以氧化环境为主。进变质过程中脱CO 2导致原岩孔隙度增加,为后续成矿流体的加入和热量传输提供通道;退化蚀变过程中体积增大,岩石产生构造裂隙,控制成矿矽卡岩最终产出形态。综合研究表明,淡色花岗岩在藏南拆离系驱动下高度分异演化造成Li、Be、Sn等元素富集,晚期出溶的热液流体与碳酸盐岩围岩发生接触交代变质和矽卡岩化反应,是吉隆-聂拉木一带矽卡岩型Li-Be-Sn矿化的主要机制。我们指出,喜马拉雅造山带具有很好的矽卡岩型稀有金属成矿前景,未来应加强对接触变质带和围岩蚀变的研究,以寻找更多稀有金属矿床。

华北克拉通始太古代演化——来自冀东38亿年片麻岩锆石Hf-O同位素的记录

陆壳成因的研究对了解地球演化具有重要意义,但由于古老陆壳岩石出露有限,目前地球早期陆壳研究还比较薄弱。近期,冀东地区一处新的始太古代岩石记录的发现,为研究华北克拉通内部早期陆壳性质提供了极为重要的对象。本文对冀东卢龙喇叭山地区这处新发现的始太古代花岗闪长质片麻岩进行了详细的锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素分析。结果显示该样品中锆石具有自形-半自形晶形、振荡环带的内部结构,较高的Th、U含量以及Th/U比值,显示岩浆锆石特征。7个SIMS分析点给出的加权平均^(207)Pb/^(206)Pb年龄为3776±11Ma(MSWD=3.1),代表了花岗闪长质岩浆的结晶年龄,指示冀东地区存在始太古代结晶基底。这些锆石的O同位素组成(δ^(18)O=5.81±0.13‰)与地幔锆石在分析误差范围内一致,其Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=0.09±0.31)与球粒陨石均一岩浆库类似。这些Hf-O同位素特征显著不同于冀东地区曹庄岩组中发现的始太古代碎屑锆石,说明其不可能作为曹庄岩组变沉积岩的物源区。而华北克拉通内部鞍山地区的始太古代片麻岩中的岩浆锆石与冀东始太古代碎屑锆石在Hf-O同位素特征上最为类似,因此前者是冀东始太古代碎屑锆石最可能的源岩,暗示冀东地区和鞍山地区在始太古代时可能是统一的整体。与全球始太古代岩石记录对比发现,华北克拉通主体与North Atlantic克拉通、Pilbara克拉通和塔里木克拉通等主要克拉通类似,其内部目前发现的最古老岩石都具有与球粒陨石一致的锆石Hf同位素组成,指示大部分始太古代陆壳可能源自一个未发生明显分异的相对原始地幔源区。

黄土高原靖边剖面岩石磁学性质及其古环境意义

中国黄土在东亚第四纪气候环境变化研究领域占有重要地位,靖边黄土剖面位于黄土高原北部边缘,对东亚季风变化敏感.本文对靖边黄土剖面进行了详细的岩石磁学和环境磁学研究.剖面沉积物中的主要磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿以及赤铁矿,黄土中的碎屑磁铁矿普遍经历了低温氧化作用的初始阶段,形成磁赤铁矿外壳包裹磁铁矿内核的结构,导致矫顽力大幅增加.磁化率随温度变化曲线(X-T)指示成壤作用生成的单畴颗粒的亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)的含量在L15(约1.25Ma)后整体减少,表明东亚夏季风强度发生阶段性减弱.黄土层中的磁化率与非磁滞磁化率比值(X/X_(ARM))与来自物源区粗粒磁性矿物含量相关,冬季风增强则X/X_(ARM)值越高,靖边剖面黄土层X/X_(ARM)在L14以后整体增加,L6以来逐渐增加,表明东亚冬季风发生过两次增强.矫正后磁化率与非磁滞磁化率((X-X_(0))/X_(ARM))指示了来自物源区磁性矿物含量,靖边剖面自2.6Ma以来,(X-X_(0))/X_(ARM)逐渐增加,源区的磁性矿物含量增多表明冬季风逐渐增强.非磁滞剩磁与饱和等温剩磁中值退磁场比值(MDF_(ARM)/MDF_(SIRM))与样品相关,样品磁性矿物粒度越粗,低温氧化作用越弱,矫顽力越高,MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)越高,靖边剖面MDF_(ARM)/MDF_(SIRM)分别在L14和L6后整体升高,表明磁性矿物粒度整体变粗,代表了沙漠两次向南扩张.综上磁学参数一致表明,靖边黄土剖面有效地记录了东亚季风演化过程,对研究亚洲内陆干旱环境演变有重要意义.

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3.8Ga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。

锆石微量元素示踪锂成矿岩浆-热液演化过程

锂成矿过程中的岩浆-热液演化过程目前仍不清楚。锆石作为花岗岩和伟晶岩中普遍存在的副矿物,其微量元素成分演化可以记录岩浆演化过程。本文以松潘-甘孜构造带可尔因地区的花岗岩和伟晶岩中的锆石作为研究对象,对其进行原位微量元素分析。锆石的形态结构特征显示花岗闪长岩与花岗岩中的锆石为岩浆锆石,而伟晶岩中的锆石受到不同程度热液作用影响。元素分析结果显示,从太阳河花岗闪长岩到可尔因二云母花岗岩到无锂辉石伟晶岩到锂辉石伟晶岩,锆石中的稀有金属元素(Li、Sn、Nb、Ta和Hf)和U含量逐渐升高,锆石的Zr/Hf比值逐渐降低。除此之外,太阳河花岗闪长岩和可尔因二云母花岗岩中的锆石具有较低的Fe含量,而无锂辉石伟晶岩和锂辉石伟晶岩中的锆石具有明显升高的Fe含量,且锆石Fe含量与稀有金属元素含量具有正相关关系,反映出热液作用越强,稀有金属含量越高的特征。热液导致伟晶岩中锆石的U-Pb体系受到改造,使得获得的年龄不可靠,而伟晶岩铌钽矿U-Pb年龄(210 Ma)相对可靠。基于锆石的微量元素特征,我们认为太阳河花岗闪长岩与锂成矿伟晶岩没有成因联系,二云母花岗岩与锂成矿伟晶岩具有成因联系,但是二云母花岗岩不是成矿伟晶岩的直接母岩。二云母花岗岩和无锂辉石伟晶岩Li_(锆石)/Li_(全岩)接近甚至超过1,指示其与全岩成分不平衡,表明岩浆演化过程中曾形成富锂熔体,且富锂熔体的形成与液态不混溶作用无关,而是岩浆分异的结果。富锂熔体可能在区域拆离断层作用下从岩浆体系中分离,随后不断演化形成了锂辉石伟晶岩,而残余岩浆逐渐冷却结晶形成了二云母花岗岩和无锂辉石伟晶岩。基于锆石中的微量元素可以有效示踪锂成矿过程,并且利用碎屑锆石的微量元素特征还可以指示区域富锂岩浆的存在及其形成时代,有望成为示踪区域锂成矿的一种新方法。

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(^(87)Sr/^(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。

华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性:来自橄榄石的组成填图结果

华北中、新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和/或橄榄石捕虏晶系统的组成填图显示华北东部中、新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时,橄榄石 Fo 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部中、新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且,华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔残留。因此,华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。

准噶尔盆地大地热流特征与岩石圈热结构

沉积盆地现今大地热流和岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.作者系统分析了准噶尔盆地2000年以来新增的102口钻孔的系统测井温度和400余口钻孔的试油温度资料,采用光学扫描法测试了15口钻孔共187块代表性岩石热导率,首次建立了准噶尔盆地岩石热导率柱,新增了11个高质量的(A类)大地热流数据,分析了准噶尔盆地大地热流分布特征,并揭示了其岩石圈热结构.研究表明,准噶尔盆地现今地温梯度介于11.6～27.6℃/km,平均21.3±3.7℃/km,大地热流介于23.4～56.1mW/m2,平均42.5±7.4mW/m2,表现为低地温梯度、低大地热流的"冷"盆特征.准噶尔盆地大地热流与地温梯度分布规律基本一致,主要受控于基底的构造形态,东部隆起最高,陆梁隆起次之,乌伦古坳陷、中央坳陷和西部隆起较低,北天山山前坳陷最低.准噶尔盆地地壳热流介于18.8～26.0mW/m2,地幔热流介于16.5～23.7mW/m2,壳幔热流比值介于0.79～1.58,属于典型的"冷壳冷幔"型热结构.准噶尔盆地地幔热流值与莫霍面起伏一致,隆起区地幔热流高,坳陷区地幔热流低.

渭河盆地岩石圈热结构与地热田热源机理

岩石圈热结构是盆地现今地温场研究的重要延伸和扩展,是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要窗口,更是地热田热源机理研究的核心问题.本次工作,在系统分析渭河盆地现今地温场和水动力系统基础上,编制了渭河盆地大地热流分布等值线图;通过实测生热率等热物性参数,利用一维稳态热传导方程计算了研究区岩石圈热结构,并分析了渭河盆地岩石圈热结构特征和地热田热源机理.结果表明,渭河盆地现今大地热流值分布范围为62.5-80.2mW·m^-2,平均为70.8±4.8mW·m^-2,西部明显高于东部,西安坳陷最高,咸礼凸起次之;渭河断裂并不是控热断裂,其沟通作用引起的水热循环一定程度上影响了浅部热量再分配,对渭河盆地地温场并没有起到明显的控制作用.西安坳陷—咸礼凸起地壳热流介于32.2-37.5mW·m^-2之间,平均为34.6mW·m^-2;地幔热流分布范围为33.8-38.9mW·m^-2,平均为36.0mW·m^-2;地壳热流和地幔热流的总体变化趋势一致,西安坳陷高于咸礼凸起,分析认为西安坳陷沉积层厚度大于后者,且沉积层放射性生热率更大,是造成西安坳陷地壳热流高于咸礼凸起的原因,而西安坳陷相比咸礼凸起更高的地幔热流,表明西安坳陷深部活动性强于咸礼凸起.西安坳陷和咸礼凸起地壳/地幔热流比值相近,介于0.93-1.01之间,平均为0.96,＂热＂岩石圈厚度约为95-101km.渭河盆地岩石圈热结构特征与鄂尔多斯盆地在很大程度上具有相似性,暗示着二者具备相似的深部稳定性,这与渤海湾盆地为代表的中国东部中—新生代主动裂谷盆地岩石圈热结构特征截然不同,表明渭河盆地为被动伸展裂陷.从鄂尔多斯盆地、渭河盆地、山西裂谷到华北盆地,＂热＂岩石圈厚度的有序变化表明太平洋板块俯冲引起的地幔对流对华北地块深部动力学行为的影响主要发生在太行山以东,而太行山以西的鄂尔多斯盆地和渭河盆地则影响甚微,这种空间差异影响从侧面暗示着华北克拉通破坏过程的有序性.综合分析渭河盆地地质—地球物理资料认为,岩石圈表层伸展破裂、深部重力均衡调整进而引起软流圈被动上涌,其产生的相对高地幔热流的热传导和深大断裂沟通的水体热对流相互叠加作用,共同构成了渭河盆地中—低温地热田的热源机理.

长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型--深部探测(SinoProbe)综述

岩石圈结构和深部过程对理解成矿带和大型矿集区的形成十分重要。岩石圈尺度的地球动力学过程将在地壳中留下各种结构的或物质的“痕迹”，这些“痕迹”可以通过地球物理的手段去探测。为深入理解长江中下游成矿带形成的深部动力学过程，作者在国家深部探测专项（SinoProbe）和国家自然科学基金重点项目支持下，在长江中下游成矿带开展了综合地球物理探测。方法包括宽频地震、深地震反射、广角反射／折射和大地电磁测深。数据处理和反演结果取得一系列新发现：（1）成矿带上地幔顶部存在低速体，在中心深度300km处有一向SW倾斜的高速体；（2）S波接收函数证实成矿带岩石圈较薄，只有50-70km；横波分裂结果显示，成矿带上地幔各向异性方向和强度与邻区有较大区别，显示平行成矿带（NE-SW向）的上地幔变形和流动；（3）深反射地震揭示成矿带上地壳曾发生强烈挤压变形，以紧闭褶皱、逆冲和推覆为特征；在宁芜火山岩盆地、长江断裂带和郯庐断裂之下出现“鳄鱼嘴”构造，指示上下地壳在挤压变形过程中解耦；深反射地震证实发生过陆内俯冲和叠瓦，并认为是岩石圈增厚和拆沉的主导机制；（4）广角反射和大地电磁反演给出了跨成矿带地壳剖面的速度和电性结构，速度和电阻率分布总体上与构造单元相吻合。本文分析和解释了这些发现的地质意义，并结合近年在长江中下游地区的地球化学研究进展，提出了成矿带地球动力学模型。该模型认为：中、晚侏罗世陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和MASH过程造就了长江中下游世界级成矿带的形成。

华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论

华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论。本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等。文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献。

珠江口盆地大地热流特征及其与热岩石圈厚度的关系

沉积盆地现今热流特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的必要约束条件,其总体变化趋势与热岩石圈厚度密切相关.本文根据新收集的珠江口盆地19口钻井温度数据,新增计算了19个大地热流数据,其中12个数据位于深水区(水深大于300 m),丰富了该盆地深水区钻井地热数据.结合前人研究成果,绘制了该盆地的大地热流图,并分析了其热流分布特征.在此基础上通过求解一维热传导方程,计算得到36口井位处的热岩石圈厚度,量化了盆地大地热流与热岩石圈厚度间的关系.结果显示,珠江口盆地大地热流值介于24.2~121.0 mW·m^(-2),平均71.8±13.6 mW·m^(-2),新增盆地深水区钻井平均热流值高达84.5±4.4 mW·m^(-2).大地热流分布整体上从陆架区到陆坡区升高,而热岩石圈厚度整体分布趋势与大地热流相反.大地热流与热岩石圈厚度间存在良好的指数相关性.

华北中、新生代岩石圈地幔的交代作用:含金云母地幔岩提供的证据

本文对华北克拉通三个不同地区（河北汉诺坝、内蒙古集宁三义堂、河南鹤壁）新发现的含金云母尖晶石二辉橄榄岩和尖晶石橄榄单斜辉石岩捕虏体进行了详细的矿物组成、单斜辉石的微量元素和Sr-Nd同位素研究.通过与相同地区不含金云母尖晶石二辉橄榄岩捕虏体的系统对比发现通常含金云母的地幔橄榄岩比不含金云母的地幔橄榄岩岩富Al2O3、CaO、NaO、K2O、TiO2,但相对贫镁;其单斜辉石的LREE更为富集,但Sr、Nd同位素组成则相对亏损.这说明地幔交代作用不仅能够造成地幔橄榄岩的玄武质组分和稀土元素的富集,而且亦能够造成全岩和橄榄石Mg#的降低和同位素组成的相对亏损.捕虏体的Rb-Sr等时线年龄暗示地幔交代作用发生在中、新生代;其交代熔体来源于软流圈.同时说明华北新生代岩石圈地幔普遍存在的主、微量元素和同位素组成类似于“大洋型”岩石圈地幔的特征很可能是岩石圈地幔橄榄岩与软流圈来源的熔体的大规模反应的结果,而非真正意义上的新增生的岩石圈地幔.