海洋钻探计划中洋壳最深孔的岩心钻进

了解洋壳的结构构造、岩石和化学蚀变作用是具有非常重要的科学意义的.我们要知道海洋情况方面知识主要是进行蛇绿杂岩的研究和遥感地球物理测量,并从海底中采集或采取岩心样进行研究.海洋地壳模型是以理想蛇绿岩岩石地层和综合地球物理数据为基础.蛇绿岩模型是深海沉积物覆于喷出的枕状玄武岩(2A和2B层);从上剖面向下为具辉绿结构的杂岩墙(2C层);层次更深就进入辉长岩和超铁镁堆积层(3层).火山岩层(2层)平均2km厚,但它们的厚度是极不稳定的,而下伏的"海洋层"一般具有均一的厚度(平均厚4.5km).钻孔504B明显穿透喷出的枕状熔岩,并进入席状杂岩墙,该孔位于Costa Rica Rift南201公里的5.9Ma的地壳上,对于一个完整的地壳剖面,在席状杂岩墙与下伏辉长岩之间过渡带采集样品是最适宜     

海洋钻探计划:8年实施的科学和技术要点

据JDIDES决定,海洋钻探计划的科学钻井船已穿越大西洋、东和西太平洋、印度洋,并通过地中海、加勒比海、Weddle海、Sulu海、Celebes海、菲律宾海、日本海和Coral海,由国际地质科学组织寻找解释重要科学问题的答案.海洋组织提出的目标包括调查全球环境的变化;地幔与地壳相互作用;地壳中液态对流和全球地球化学平衡;岩石圈中应力和应变及其演化进程等.ODP现在已经完成了42个国际考察,进行了7年多的科学海洋钻探,这支考察船考察了250个地点,耗费了70000多米材料和1000多根船舷.科学家们从海洋组织中获得400000件岩心标本,带回各自研究机构以便进一步研究.此外,考察船还在北极圈的北部和南极圈的南部进行了高纬度操作试验.从ODP钻探中获得的主要科学成果包括:     

碳酸岩和金伯利岩的相互关系及深部岩浆形成的某些问题

碳酸岩和金伯利岩是认识最深部地球化学作用的信息源之一.这两类岩石的研究关系着上地幔的结构、成分以及地幔岩浆的形成条件这样的基础问题研究的进展.在这些问题的研究中,碳酸岩和金伯利岩的比较研究法是最有前途的.人们将这种方法运用于这两个生成于最深部的岩浆建造发育的一般规律的研究,也运用于表现形式极不相同的地幔岩浆作用的每一种特征的研究.     

第一次获得地幔边界的岩石

地球科学家们第一次捕获到地质上长期以来梦寐以求的东西:划分洋壳和地幔边界的岩石。大洋钻探计划(ODP)的科学家在东部赤道的太平洋的Hess Deep深部流域钻探,他们已获得莫霍面附近的岩石。莫霍面是一个假想的分层面,使洋壳的最深层与地幔的最上部分开。     

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.     

大洋钻探计划

大洋钻探计划(ODP)目前已完成了为期四年的,第一阶段24个航次的科学大洋钻探。ODP遵照“乔迪斯”(JOIDES)——“地球深部取样联合海洋研究所”的指示,在北大西洋、中大西洋、东太平洋和印度洋,其中包括南极东、西两侧的高纬度海区,对若干重要问题作了研究。 ODP的任务是更多了解:1.被动大陆边缘和活动大陆边缘的构造演化;2.洋壳的生成和演化;3.海洋沉积层序的形成和演化;4.大气圈、大洋、永冻圈、生物圈、地磁场等长期变化的原因。1988年的119—124航次集中研究大洋环流史、全球气候史、板块内构造、热点、被动大陆边缘和活动大陆边缘过程。“乔迪斯·决心者”(JOIDES Resolution)号在119航次(1987年12月—1988年2月)中,在     

海洋玄武岩

这本新书描绘和论述了海洋地壳的组成与发育的最新进展,并论述了岩浆垂直系统、区域地球化学演化、实验数据、幔源超铁镁质结核和各种各样的地幔源及储集层的构造、组成和成因.该书分为四部分:第一部分概述海洋地壳的地球物理构造以及用于海底调查和取样的方法.第二部分论述海洋玄武岩产生中的原生和次生过程,叙     

大洋钻探计划148航次钻至洋壳最深层位

大洋钻探计划(ODP)504站位B井,是目前为科学研究提供资料最深的海洋钻孔,现已进入洋底以下2111m,达到基底以下1800m,接近洋壳的最底层。该钻孔位于东太平洋哥斯达黎加裂谷以南200km、时代为5.9Ma的老洋壳处。为了进一步检验洋壳层状构造的地震勘探精度和岩石标本,ODP科     

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。     

岩石成因学——水和固体地球

水的存在是地球作为一个行星最重要的特征之一,它对地球表层的海洋、大气和生物具有非常重要的作用。它也是固体地球活动的重要参与者——在洋脊火山周围通过水热蚀变进入洋壳,在俯冲带进入地幔造成了会聚边界的爆发火山作用。但是,在固体地球物质循环中水的作用还缺乏定量的了解。特别是水在地幔熔融中的具体作用以及同地幔平衡的含水流体的成分所知甚少,E.Stolper和S.Newman近来在这两个方面的研究中取得了重要的进展。他们的进展在于改进了基性岩浆中水的含量的     

地壳生长的大地构造——以科迪勒拉和特提斯造山带为例

驱动板块的主要作用力是重力.大致以1400℃等温而限定的岩石圈倾斜底面导致岩石圈板块向下滑动.以大约100km的垂直梯度从扩张脊中轴的滑离,通常称为“脊推”(ridge push);大洋岩石圈以600km的垂直梯度潜入地幔,通常称为“板拖”(slab pull).脊推力,特别是当其方向与板拖力相反时,造成陆内变形或A型俯冲;板拖力造成洋壳的再循环或B型俯冲,为弧形岩浆作用和增生构造提供传送带体制,在科迪勒拉和特提斯造山带中展现了A型俯冲和B型俯冲之间这种动力学关系.     

板片脱落——阿尔卑斯山脉同碰撞岩浆作用和构造模式

板片脱落就是在大陆碰撞期间俯冲的大洋岩石圈在浮力趋动下同一起俯冲的较轻大陆岩石圈拆离。Davies和von Blanckenburg(1994)在他们近期的文章中通过热力学模拟估算了引起脱落的物理条件,并预言了造山带演化过程中的各种结果。脱落在涌升软流圈的作用下使得掩复岩石圈地幔加热,富集层熔融,形成了双峰态岩浆作用。脱落也导致俯冲地壳岩石圈的受热弱化,使得在地幔深部裂散的地壳碎片因浮力而上升。我们将板片脱落模式用于研究欧洲阿尔卑斯山脉在第三纪的演化。阿尔卑斯山脉玄武质和花岗质岩浆作用出现在42 Ma和45 Ma之间,是在俯冲和大陆碰撞引起洋盆封闭之后发生的。现在认为,花岗岩类是由玄武岩与同化的大陆壳混合而形成的。为了确定部分地幔熔体形成的构造决定因素,我们收集并分析了已发表的整个阿尔卑斯弧的大量镁铁质岩墙的地球化学和同位素数据。痕量元素和同位素成分表明,它们是通过力学上稳定的岩石圈地幔的低度熔融形成的。我们没有见到软流圈地幔熔融的证据。在不到50 km的深处,没有发生减压。板片脱落一旦开始,便迅速地侧向迁移,并在受热弱化的地壳处形成线式岩浆活动带。这解释了为什么所有的阿尔卑斯岩浆几乎同时沿环亚得里亚线性断裂带的走滑断层侵位。通过对俯冲到100 km深处的Penninic高压岩石年龄的分析,发现俯冲作用发生在约55～40 Ma间,隆升作用发生在40～35 Ma间。从隆升和岩浆作用开始的短暂时间间隔来看,我们推断这两个过程都是由脱落作用引起的。板片脱落模式在阿尔卑斯地区得到了验证,因此,也支持了建立在地质基础上设想的理论模式。我们认为,岩浆活动与高压岩石回升地表的特征性组合将可在地表造山带鉴别板片脱落作用。     

国际洋壳磁性研究进展

在30多年前,人们通过海洋磁异常成功地解释了海底扩张和板块运动的过程。从而导致了板块构造学的一场变革。近年来由于高精度磁测技术的应用和磁性解释水平提高,人们又开始借助海洋磁异常对洋壳构造和洋壳磁性层进行深入地研究,其目的就是要揭示出洋壳构造演化的过程,以及地磁场活动变化的规律。本文对世界上若干典型地区的海洋磁异常特征进行了解释,并提供出了未来进行高精度海洋磁性研究需要发展的几项高新技术及方法。     

加利福尼亚Mojave沙漠中部伸展糜棱岩中的体积损失、流体流和应变状态

加利福尼亚Mojave沙漠中部变质核杂岩中糜棱岩成分的改变说明,沿Watcrman Hills剥离断层分布的糜棱岩形成过程中伴随着大量的体积损失(20%～70%).强烈的硅质亏损和通常不活动元素的显著活动性表明,糜棱岩化过程中流体/岩石比值很大,这可能是连结近地表与中地壳蚀变状态有关的多通道热液对流的结果.糜棱岩化过程中石英的溶解表明,流体相对于硅是不饱和的,因此不会是岩浆源的或原生的.剪切带中大量的体积损失本应引起视压扁应变,然而整个核杂岩中的糜棱岩,包括记录体积损失很大的糜棱岩都显示为收缩应变.这种矛盾现象提出了剪切带模式对科迪勒拉变质杂岩是否适用的问题.     

大型和超大型矿床有矿物学判别标准吗?

自1995年以来,IGCP354项目“岩石圈中金属经济超富集作用”已经完成。该项目的目的是建立大型—超大型矿床数据库,以定义其形成、分布地质因素和岩石学-矿物学判别标准。该项研究使我们明确了大型—超大型矿床的特征:受控于深部幔根构造(地幔柱、热点、线性交叉点处的地幔岩浆作用等)及来自幔源和壳源的金属和流体的混合作用;矿床形成于漫长的多期地质作用过程,在地球动力系统     

海洋热液硫化物的成矿作用

1978年太平洋中首次发现海洋硫化物矿石。该矿石应用岩石圈板块构造观点所预测到的第一种新矿石类型。有关洋底扩张在古中心大陆蛇绿岩带形成黄铁矿型矿体的概念,成为这种预测的理论基础。因此,在80年代世界上出现的对海洋硫化物矿石作为一种新型的潜在矿物原料的兴趣,引起并开创了现实地研究黄铁矿型矿床在古盆地中形成条件的可能性。     

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。     

从一个早太古代片麻岩杂岩体的剖析看格陵兰西南部3900～3600Ma的地壳演化

格陵兰西南部早太古代杂岩由含火山岩、沉积岩、辉长岩和超镁铁质岩石包体的花岗岩质阿米佐克片麻岩及多期英云闪长岩质-奥长岩质-花岗闪长岩质(简称TTG)岩套构成.据U-Pb锆石定年,该杂岩中产状和成分相近的岩石具有不同的年龄.其中阿米佐克片麻岩有3 870Ma、3 820～3 180Ma、3 760Ma、3 730Ma和3 700Ma;TTG为3 625Ma;花岗岩有3 660～3 650Ma和3 625Ma的年龄值;片麻岩中的包体属几个年龄范围相似的上壳岩石序列.这些结果表明,该杂岩体是随着TTG岩套的幕式加入和把不同年龄的岩石焊合在一起而发育的.一个可能的板块构造发展概要是:约3 700Ma以前,俯冲的镁铁质(洋)壳发生熔融,形成了由含镁铁质包体为主的TTG岩套组成的微陆块.在3 650Ma,微陆块之间的碰撞作用引起地壳增厚、高度变质和淡色花岗岩的侵位.到了3 625Ma,沿大于3 625Ma的大陆块边缘发生的俯冲作用,导致由TTG和花岗岩组成的新地壳增长,而大量花岗岩则侵位于大于3 625Ma的大陆块.     

岩石圈厚度对玄武岩地球化学的控制

岩石圈厚度的变化可能通过控制软流圈中熔体和熔融组合的矿物分布而影响玄武岩的微量元素成分.大洋和大陆玄武岩中均发现显然与岩石圈厚度有关的微量元素系统性变化的例证.在大洋中,岩石圈厚度与年龄紧密相关,其控制作用表征为大西洋岛弧玄武岩的微量元素成分与其基底洋壳年龄间的关系.在大陆,岩石圈厚度与年龄较少相关,但其变化与拉伸构造作用密切相关.现代热点意味着古代玄武岩熔体的产生,与之有关的玄武岩的稀土元素含量有所变化,显然表明从玄武岩熔体喷发到现代,岩石圈厚度在不断改变.     

华北克拉通东部新生代碱性玄武岩源区研究概述

随着分析测试技术的发展,和有关项目的开展,国内外学者对华北东部新生代碱性玄武岩研究已日渐深入,并积累了较丰富的地球化学资料。本文从本区新生代碱性玄武岩的地球化学特征出发,对玄武岩的成因、源区性质和深部作用过程进行了较为全面的总结。玄武岩地球化学特征表明其源区经历过不同程度的富集作用,来自俯冲洋壳的熔体/流体改造可能为源区富集作用的主要机制,从而形成类似OIB特征的大陆玄武岩,结合本区所处的大地构造环境,太平洋板块的俯冲可能是华北克拉通东部地区新生代岩浆源区富集的主要因素。