浅析岩石圈地幔的组成和演化

大陆岩石圈地幔(SCLM)的组成与上覆地壳的构造年龄有关,代表了一种大陆岩石圈地幔形成过程中的长期变化。基于对一套捕掳体和捕掳晶体的研究,多数研究者认为贫石榴二辉橄榄岩具有高的斜方辉石岩或橄榄岩。全球和区域的地震断层扫描表明,大多数克拉通捕掳体岩体来自低速的岩石圈块体,我们提出假设,绝大多数的太古宙大陆岩石地幔原始组成是高的贫纯橄岩/方辉橄榄岩,与挪威西部的太古宙造山带地块相似。这种位克拉通上部的地震和重力数据说明大量的岩石保存在克拉通核部,但是火山岩样品很差,我们认为这不是大陆岩石圈地幔形成进程中逐渐演化,而是太古宙和更年轻的构造体系之间的尖锐的分立。大陆岩石圈地幔的两种类型在浮力和粘度之间的差异在陆壳的组成,保存和循环方面起到了重要作用。     

美国的前寒武纪地质

虽然美国的前寒武纪岩石露头是广泛地散布,但是最近的研究仍获得了许多有关其地下分布及构造史的新资料.本文对太古代克拉通、元古代造山带与克拉通盖层、中大陆裂谷系以及卷入显生宙地体中的前寒武纪岩石的地质演化进行了评述。     

东亚前寒武纪地壳演化的主要趋势

东亚前武纪构造记录了30亿年大陆地壳的演化,它含有一些独待的、不同阵列的构造过程。本文目的是简单评述地壳演化主要趋势的某些关键方面.在东亚存在五个前寒武纪区,它们是: 1.西伯利亚和苏联远东区; 2.蒙古—中国东北区; 3.华北—朝鲜区; 4.华南区; 5.东南亚—中国东南区。每一个前寒武纪区可能由一个或更多个稳定地台或克拉通组成。前寒武纪岩石的分布特征表明,现代大陆地区的2/3以上是在前寒武纪形成。前寒武纪地壳演化经历了三个不同的大阶段,它们是太古代、早元古代和中、晚元古代。每一个大陆阶段都以特殊构造样式和特定岩石组合特征为标志,它反映了岩石圈     

古构造在东非裂谷形成和演化中的作用

通过对比东非裂谷与古构造的发育位置发现,各裂谷区段通常位于与岩石圈缝合线相关的前寒武纪地壳韧性前缘陡冲断层之上.地壳深部糜棱带的韧性伸展活化形成拆离断层,产生初始盆地.最初的断裂发生在岩石圈地幔的缝合带之上,地壳和地幔变形之间没有联系.转换断层带是由代表古横向陡冲断层的NW-SE向大型横推剪切带演化而成.而其它一些NE-SW向深部古老构造的活化形成了相当于大型张裂隙的盆地.自渐新世以来,因阿法尔热点引起的岩石圈大陆破裂(组成东非裂谷)自其起点逐渐向南扩展.从几个原始盆地开始的大陆破裂的扩展在时间和空间上是不连续的.这些原始盆地随后相互连接,形成横穿古前缘或横向陡冲断层及表层走滑断层的裂谷主干分支,当被切割的古大断裂与近NW-SE向的区域运动方向平行时,交会带就发育转换断层.     

大陆莫霍面是地壳与地幔的分界面?

高压捕虏体的研究表明,在绝大多数大陆区的下面,镁铁质岩石是下地壳的主要组成部分,在地幔的最上部也很丰富.根据捕虏体资料可以建立地热和地层剖面,为真实地解释地球物理资料提供岩性条件和物理参数.在高热流大陆区,据地震反射资料确定的莫霍面可能比地壳与地幔的分界面更深.克拉解剖面中"热"下地壳-上地幔剖面所记录到的地震资料的差异,可以仅用温度变化来解释,不必认为岩性有巨大差异.     

新构造与构造过程的演化

在地球演化期间,通过地质过程演变及岩石圈性质的变化,将新构造的规律外推到地质历史时期的可能性是有限的。对新构造的某些特征需作稍微改动,才能够外推到整个显生宙。即岩石圈块体相对横向运动的速率、大陆内部的构造式样、构造运动的不规则性甚至脉动性。其余的构造特征能单一地或循环地变化。单一的变化依赖于地壳的硅化程度和体积的增加,依赖于地幔分异的流体体积的增长,薄而韧性的太古代岩石圈比现代的造山能力低     

美国科迪勒拉西部新第三纪抬升及拉张是地幔羽引起的吗?

美国科迪勒拉西部许多地区尽管拉张强烈且地壳很薄,但其地表仍抬升到海平面1km以上。因此该区不能认为是均衡地浮在均一地幔上的厚地壳,何况穿过该区岩石圈地幔和/或上部软流层的厚度和密度一定是变化的。我们借助对地壳厚度及密度的制约对科迪勒拉西部地幔岩石圈及软流层中肯定产生的剩余质量亏损进行了模拟。该区在新生代一系列复杂构造事件如岩石圈的增厚、弧后拉张以及从俯冲到板块转换边界的过渡的过程中,突发了一个巨大热点。我们认为,科迪勒拉西部拉张区中许多独特的特征起因于黄石(Yellowstone)热点的地幔羽(mantle plume)。     

人体感应地震研究的过去、现在和未来——兼论大陆下地壳层流作用及其大陆动力学意义

文章系统阐述人体感应地震研究的过去、现在和未来,大陆远震震相、岩石圈地球动力学及大陆动力学演化,大陆下地壳层流作用及其大陆动力学意义。     

大陆的早期演化

有关大陆演化过程可以通过测定不同年龄的地壳岩石中钕同位素丰度来解决。对来自早期地幔火山岩的Nd 同位素值测量表明,产生低 Sm/Nd 比值大陆壳的地幔源具有高 Sm/Nd 值。通过研究由地幔熔融产生的火山岩,重建亏损地幔的早期状态。澳大利亚西部2.7Ga 岩区的玄武岩 Nb/U 比值与现代地幔岩石的 Nb/U 比值非常接近,这说明2.7Ga 前大陆地壳的数量与现今相同。     

非表层热流——构造活动沉积盆地的一个实例

在现在的表层热流模型中,有重要地球动力学意义的热异常并不总是可以认识的。假象的出现是因为表层热流响应地幔热、地壳放射性、岩浆作用、地壳变形、埋藏和/或剥露以及流体运动,其中任何一种都可能抵销其它的热效应。沉积盆地特别适合于将热流分成不同的组分。以新西兰 Taranaki 盆地为例。与构造活动的东部正好相反,该盆地西部的变形相对较弱(从中新世以来)。虽然穿过 Taranaki 盆地的表层热流值大致一致,但下地壳—上地幔模拟的基底受两个或更多因素中的某个因素的影响而变化。低热产量地壳结合东部地壳加厚产生的热沉降效应能解释基底热流异常。如果没有详细的盆地分析和热模拟的帮助,构造热异常就会被忽视。     

中大西洋被动大陆边缘的热演化——一个中生代超级地幔柱上的大陆裂解实例

沿北美和西非被动大陆边缘,一个近同期的早侏罗世(200Ma)岩浆事件可以用西非克拉通下的一个大规模地幔柱(超级地幔柱)上升来解释。岩石圈下部地幔流向北东方向外流的侧向偏离能解释拉斑玄武岩岩浆作用从巴西到西班牙南部延伸近5000km。据认为,大陆裂解出现在停滞流线之上,沿停滞流线被地幔柱从大陆岩石圈底部侵蚀的冷物质返回对流地幔。动力模式是根据最近从夏威夷地幔柱模式提出的,该模式满意地解释了为什么中大西洋洋壳生成时没有热异常地幔。     

早前寒武纪地壳演化——镁铁质岩浆作用类型的变化

Sutton和Watson(1951)的著作对说明早前寒武纪(太古代和早元古代)片麻杂岩的演化以及造成对增生的太古代克拉通中镁铁质岩墙群的研究奠定了基础。此后,关于地体和地体增生的概念已扩展到了太古代。各种地质事件都可通过日益精密的同位素测时技术予以区分。越来越多的证据表明,均变论原理在一定条件下也可应用到早前寒武纪。以镁铁质岩浆作用而论,一些古老的岩石组合不论是侵入的或是喷出的都与近代岩石组合有相似之处,但也有明显的差别,比如太古代出现有科马提岩,晚太古代末和早元古代则形成了大规模层状侵入体和广泛的岩墙群。随着镁铁质岩浆的逐渐析出,地幔不断演变,但大陆拉斑玄武岩却似乎并没有随时间而发生多大变化。至于古老的大洋中脊玄武岩,由于保存得很差,而令人难以捉摸。许多绿岩带中出现的镁铁质火山岩在地球化学上常显示有大陆混染成分并与现在的岛弧火山岩非常相似。早前寒武纪镁铁质侵入岩组合的相对丰度与地壳生长曲线相似,这反映出接近太古代末期全球性的地壳增生-分解超级事件。双峰式拉斑玄武岩质-苏长岩质的镁铁质岩浆作用及相伴的侵入岩组合均起源于地幔-镁铁质地壳-陆壳体系的迅速循环。反之也说明了从太古代到现代的科马提岩质组合、苏长岩质组合和玻古安山岩质组合各个演变阶段之间的可能联系。     

显生宙板块构造的重建——古图项目的初步成果

50个板块构造的重建已提出来以说明从前寒武纪晚期(600Ma)到现在大陆的运动和大洋盆地的形成。除此外,已制成20个古地理重建(图)来表明显生宙期间陆、海及山的相对位置;还提出说明未来50、100、150Ma时大陆可能位置的预测图。这些图是由一个地质学家、海洋地球物理学家组成的国际小组所制的区域板块构造模式的综合。PA LEOMAP项目的目的就是要制成一本说明近600Ma内大陆和大洋盆地演化的图集和一个电子对,开本(electronic folio)。     

沉积铁矿、蒸发岩和磷灰岩

导言铁建造,蒸发岩和磷灰岩是经济上有重要意义的化学沉积岩。该沉积岩沉积在经历过很长地质时代的盆地中。因为它们是化学沉淀,所以,它们必定反映出其形成的水体特征,我们小组试图确定生物圈的演变是否能根据这些沉积类型的地层记录来推断。富铁沉积岩可划分为两种广义的类別:铁岩,主要以显生宙的薄层出现;铁建造,一般呈燧石条带状,主要在前寒武纪形成,无疑代表沉积戍因的铁的最大富集。我们的注意力几乎完全集中在后一类岩石,把它看作水圈、大气圈和生物圈演化的潜在指标。     

分析辽宁省葫芦岛市南票煤田大地构造演化历史

辽宁省南票煤田系晚古生代石炭-二叠纪含煤盆地,属于华北赋煤区。华北赋煤区石炭-二叠系含煤地层属于典型的地台沉积,沉积建造发育于巨型克拉通盆地内,盆地的形成、发展及演化决定于其大地构造背景。华北晚古生代沉积盆地是中朝板块之上的大型克拉通盆地的中国部分,其基底为华北地台(华北板块)。晚古生代时期,海水主要从东部或南东部侵入盆地,北西部亦有海水侵入,在板块内形成范围广阔、坡度极缓的陆表海基滨岸广泛发育的沉积盆地。     

根据大陆碰撞模式推断亚洲岩石圈地幔向西藏下部的俯冲作用

印度次大陆在与亚洲大陆碰撞后,其相对向北的运动引起了地壳的广泛变形,产生了世界最高山链——喜马拉雅山脉——和最高海拔地区的青藏高原。宽阔造山带的形成表明,与板块构造最初的理论相反,远离板块边界的岩石圈板块经历了广泛的变形。已提出几种模式来解释这种碰撞后变形分布于印度和亚洲板块岩石圈内部的方式。提出另外一种模式认为,亚洲岩石圈地幔俯冲开始于与印度板块碰撞后。地壳变形和增厚的数值计算支持这一模式,并且该模式与已有的地质和地球物理资料相吻合。此模式认为,岩石圈地幔并不随地壳一起变形,可能意味着大陆碰撞带与洋壳俯冲带比以前认为的更加相似。     

某些大陆拉斑玄武岩微量元素的地球化学

引言与大洋玄武岩相比,大陆拉斑玄武岩(CT)以具有高的且变化的不相容元素含量及变化的同位素比值为特征.大陆和大洋玄武岩之间的地球化学差异已讨论许多年了,并提出了几种假说来解释CT的地球化学特征,包括:地幔柱成因的母岩浆、不均一的富集上地幔形成的母岩浆、地幔围岩反应、原生苦橄岩浆中榴辉岩的高压分离结晶及地壳混染作用.这些假说解释了CT成因的复杂性.     

元古代—白垩纪金伯利岩中的上地幔包体成分

上地幔岩石是基性、超基性和某些其它成分岩浆的来源。岩浆熔体熔出并从上地幔区迁移到地壳,这是地球演化的相当长时期内才得以实现的过程。无疑,熔体从上地幔岩石中熔出和分离出来,不可能不影响到剩余残体的成分:地幔物质被熔出、分离出去愈多,则在岩浆熔体形成带进行的演变愈深刻。因此,研究上地幔岩随时间演化的情况,对于解决许多岩理学问题是特别重要的。用地球物理方法研究地球的深层,能确定地幔区的现时状态,但不能推测它过去的演化     

Wrangellia地体的钕和锶同位素特征及其对加拿大科迪勒拉地壳生长的意义

本文报道取自出露于温哥华岛和Queen Charlotte岛的Wrangellia地体大多数主要岩体单元的样品Nd和Sr同位素资料。初始∈_(Nd)值范围为+1.0～+7.3,初始~(87)Sr/~(86)Sr变化范围为0.70323～0.70481。这些比值类似于现代岛孤,并且表明了该地体初始的没有经过演化的性质。这些资料说明,在增生至北美之前,Wrangellia可能处于洋内环境。与其它许多显生宙碎屑沉积岩相比,Wrangellia碎屑沉积岩Nd的地壳滞留年龄(平均T_(CR)=0.77±0.3Ga,T_(DM)=0.57±0.35Ga)更接近于它们的地层年龄,因此为该地体显生宙增生到北美大陆提供了有力的证据。在Wrangellia地体中早元古代地壳成分小于6％,因此,该地体是由94％的新的幔源地壳组成。Wrangellia新地壳的数量十分类似于已经确定的科迪勒拉另两个大地体——Alexander地体和Stikine地体。原始地体增生至大陆上可能是地壳生成的重要机制。     

大陆裂谷盆地演化的流体驱动力动态研究

本项研究是应用连续压实作用、变密度地下水流动和热传导/对流交换等的二维有限元模型,定量反映大陆裂谷初始断陷和挠曲坳陷阶段的流体动力学。分析过程中为了确定地质上相关的盆地沉降和基底热流的边界条件,也结合了两个阶段裂谷下岩石圈热演化的伸展/冷却地球动力模型。在确定盆地演化期主要的流体驱动力(压实、密度和地形)方面,通过该模型获得的动态研究能反映渗透性和地下水位结构的控制作用。动态分析中考虑了许多代表性拉张地区的水文状态和岩石性质。假定裂谷盆地的沉降和基底热流能用地球动力模型表示,则在盆地演化期大陆裂谷内形成两个独立的地下水流动系统。裂陷初始(伸展)阶段,沉降受断块运动控制,在渗透性冲积扇沉积内形成地形驱动的地下水流动系统。位于盆地中心的低渗透性湖相沉积以压实驱动的地下水流动为主。在这里,由于两种环境间存在着相对较大的渗透性差,压实的湖相沉积使孔隙流体横向上从盆地中心集中流向冲积扇沉积。由传导热交换形成的热异常局限在盆地格架断层附近的冲积扇相带内。在盆地演化的热冷却(挠曲)阶段,横向上沉积了广泛的超覆相层系。在渗透性冲积扇沉积内以密度驱动的地下水流动为主,而在湖相和超覆相层系内继承了压实驱动的流体流动。超覆相层系内发育的渗透性含水层,引起流体远距离输导到盆地边缘。在盆地演化的两个阶段,湖相和冲积扇沉积之间地下水流速分别在10~(-5)～10~(-1)m/a之间变化。在某些大陆裂谷系,如安哥拉白垩纪裂谷盆地,冲积扇沉积内所观察到的矿化作用支持了本项研究的一些发现。