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.     

地幔不连续面

地球是一个高度分层的球体。众所周知的基本划分是分为地壳、地幔、外地核和内地核,每两层间的界限由一个明显的不连续面所标志,在该界面处地震波速突然跃移。地壳—地幔界面,或称莫霍罗维奇契不连续面(即莫霍面),如同地核—地幔界面(即古登堡不连续面)一样。明显标志着一种化学变化,内地核—外地核界面,通常叫布拉德不连续面,虽然也许部分是化学的,但被认为大部分是物理     

海洋钻井的贡献在于了解海洋岩石圈的形成过程和时代

地球表面的60%是海洋脊中地幔内部产生的岩浆冷却形成的洋壳构成的.通过20多年不断详细地对扩张中心的地质和地球物理研究、区域制图对少数几个保存非常好的蛇绿杂岩的钻探,可以提出一个在洋壳形成中包含有杂岩和相关岩浆及构造和热液作用的最基本的概念模型.有许多重要问题遗留下来要回答.部分问题可通过ODPI作出解决.但对古老岩石圈蛇绿岩的形成需要更进一步调查研究.然而,海洋岩石圈钻探提供的资料提出这样的     

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     

地质时代的沉积作用和成矿作用——再循环论前景

板块构造学的维护者要求构造演化遵循地幔→洋壳→火山岛弧→造山带→克拉通(包括它的非沉积基底)序列来进行。当物质循着这个链运动时,它就经历了递进的分离和提纯。例如,产生在地幔中的溶浆形成洋壳,后者再大部分转回地幔,余者则增附到继承构造域即岛弧上。这个形式再继续沿地幔→克拉通序列演化。其结果,每个构造域都被包括在连续的生成/毁灭(“生”/“死”)循环中,由于随着过程的进行每单位时间物质量减少这一必然性,再循环的速度减慢。上面这个分类法可用来定量处理,它与生命体系中的群体动态(thepopulations dynamics)是相似的。对于给定种群(在此为构造域)的“生/死”循环,把一个内在的年代结构(age structure)加到构造域的构造单元(岩石)上。递进升老单元(progressively oldunits)的比率通常呈指数方减小,这个衰减比率与     

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。     

131航次首次钻透加积棱柱体

1990年3月31日“乔迪斯·决心者”号钻探船由关岛出发,船上满载了各种用于钻井测定的仪器设备。很多设备(用几年时间研制的)都是首次使用。这个航次的研究目标是日本正南的南海海槽中的加积棱柱体。由于板块构造作用使得那里的洋壳俯冲到日本之下。本航次的任务是钻透两个断层,进入火山岩基底,并对棱柱体的水文地质学、物理性质以及构造变形等进行研究。来自九个国家的27名科学家分成以下几个专业组:沉积学、构造地质学、地球化学、古生物学、物理性质以及井下测定。引起国际上众多科学家注意的“大洋钻探计划”(ODP)的特点就是为各地质专业的专家提供了共同工作的机会。     

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     

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。     

聚敛边缘的成矿演化

聚敛边缘岛弧的成矿型式与弧壳的厚度及其岩石演化有关,其本身受岛弧岩石平均硅氧含量和弧壳平均厚度之间的正相关关系影响。一般来说,较厚地壳区的锡、汞、锑和氟含量极高。虽然矿床的组成主要受深部地壳和地幔特征的控制,但许多矿床的实际形状和类型,却受控于上地壳特征,特别是碳酸盐和硅酸盐围岩的相对丰度。浅成热液贵金属矿床通常与陆地、硅质火山作用有关,一般形成于岛弧演化的较晚期。如果岛弧火山作用过早中止,那么这类矿床就不存在,或者如果增厚的或热的洋壳的俯冲作用造成岛弧上部剧烈隆起及随后发生侵蚀,那么这类矿床就会被剥蚀而消失。同样,交代石灰岩的筒状-层状铅-锌-银矿床往往只赋存于有大面积厚的石灰岩单元的地体中,它们通常形成于浅水陆架环境。对聚敛边缘有些重要类型的矿床仍是知之甚少。原始海洋火山弧中的酸性硫酸盐矿床伴随形成于岛弧演化早期阶段的双峰火山岩套出现。虽然碱性斑岩铜矿的形成似乎更远离海沟,形成于斜俯冲期或岛弧回返期,但是它与钙-碱性斑岩铜矿密切相关(通常在同一火山岛弧中)。块状氧化铁矿床和相关的贱、贵金属矿化与岛弧演化后期形成的硅质岩浆有很大关系。除构造和岩石特征外,成矿型式还可反映出全球挤压机理,最主要的是全球海水缺氧性和板块重组。全球海水缺氧形成了缺氧底部水补给下伏含水层的深水环境,它有利于沉积喷气矿化,并能引起地下成矿作用。板块重组在上地壳造成拉伸环境和因早期俯冲板块而变化的洋壳有利于部分熔融的条件下,可引起成矿作用。     

俯冲带火山活动的氧和锶同位素研究——以Volcano岛弧和Mariana岛弧为例

为了确定岩浆的来源,我们分析了大洋区内的Mariana和Volcano岛弧近代新鲜火山岩的O和Sr同位素组成.为了比较,也分析了Mariana-Volcano岛弧外围地区的非岛弧新鲜火山岩和一些深海钻探计划沉积物(DSDP sediments).岛弧间熔岩的氧同位索比值显示出较小幅度的变化,这种变化无法完全用分离结晶作用来解释,但其锶同位素组成具显著的均一性(Mariana为0.70332-0.70394).为了解释观察到的同位素特征,我们考虑了三种模式:(1)MORB型地幔与(a)俯冲沉积物,(b)俯冲洋壳(不包括沉积物)的总体混合熔融;(2)沉积物衍生的流体与洋岛型或热点型地幔所组成的混合物的熔融.其中最后一种模式对已得资料吻合得最好.最后的结论是,需要有少许不等量的沉积物衍生流体(≤1%)来解释观察到的岛间氧同位素变异特征,这个观点与其它同行们应用不同的同位素和微量元素方法所得出的结论一致.Mariana-Volcano岛弧岩浆的形成过程中只有很少量的沉积物卷入,Mariana熔岩的源区在同位素方面与热点玄武岩没有什么差别.     

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。     

加拉帕戈斯扩张中心海床下的热液蚀变

504B钻孔位于加拉帕戈斯扩张中心科斯塔里卡裂谷南部山峰,是D.S.D.P.(即深海钻探计划,下同)布置在典型大洋中脊部位的钻孔中第一个见到含绿片岩相次生矿物的热液蚀变岩石的钻孔。在海底以下890米深度上,打到了高温下海水与岩石相互作用的蚀变岩石。根据次生矿物、细脉分布和微量元素的含量,可把岩心分为三带:1带(274—890米),岩石仍然是新鲜的,或部分蚀变为次生矿物(蒙脱石和皂石等);2带(890—1050米)和3带(1050—1350米)出现浊沸石、绿泥石、绿帘石、石英和阳起石。2带中细脉比3带更为频繁,2带的一些样品富集Mn和Zn。根据阳起石的化学组成、全岩组成和S_r同位素资料,2带和3带的一部分被认为是热液对水体系中的排放带。 2带和3带之间估测的蚀变温度变化很突然。1带温度低于100℃,而2、3带的温度高于200℃。这一差距与热液蚀变和其它地球物理特征的突变对应。解释这种间隔形成的最有道理的机制是时间的滞后,当洋壳在裂谷中形成的时候蚀变最强烈。2带和3带岩石上还覆盖了另一次熔岩流。     

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.     

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:     

用于计算板块运动的计算机三维模型

一位美国地质学家已建立了一个计算机模型用来回答板块构造学的基本问题之一:是什么力量引起联合古陆——地球上原始的单一超级大陆分裂成今天的若干个大陆.造成大尺度地质变化的基本能源是热:地球内部巨大的热能贮存库由于放射性元素的衰变而增温,以致在地幔即地核和地壳间3000km厚的硅酸盐岩地层中引起对流.Baumgardner的模型除了地表运动外,也包含了地幔中的垂向运动.他说,"联合古陆四周被洋底所包围,它们较之下面的岩石更冷,也更致密,所以具有下沉的自然趋向."模型是从这一洋底的俯冲或沿着联合古陆的边缘下沉开始的.由这引起的拖曳将相邻、具有较大浮     

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.     

大陆下地壳的热源、热传递和岩石类型——来自深钻的推断

深钻(DD)终孔深度以下的构造、岩石性质及各种地质作用是目前地质学的主要研究对象(窥视钻头前面的东西)。本文讨论了如何获得放射性热源的分布、主要的传热机制、温度场及评价正在争论的地壳范围(这里指深钻孔底至莫霍面)内的岩石学性质。得出这些问题的结论需要采集大量的数据,其中大部分可在确定深钻场地特征和/或深钻实施过程中获得,文中介绍的方法导致深钻的选址必须要有特定的要求。     

地球动力作用新模式

目前最流行的深部地球动力作用模式就是板块构造模式.该模式认为,地球内部地核和岩石圈之间存在着统一的巨大的地幔物质对流系统.正是这个系统导致岩石圈板块定向移动.它起源于低粘度层即在大陆底下深300～400km,大洋底下深几公里到80km的软流层.但是,有许多现象未予解释,尤其是没有解释岩石圈内厚层或薄层岩石板片沿平缓拆离面的位移(有时很大距离).     

天然金刚石中的固相二氧化碳

碳和氢只是地幔中的痕量组分。含碳和氢流体对岩浆发生、地幔流变学和地幔化学有重要的作用。许多幔源岩石都记录了它们与该流体的相互作用,但流体本身的直接样品却是罕见的。金刚石因其坚固的性质充当了深源流体有效的“取样器”。如在纤维状金刚石的流体包体中,已发现了碳酸盐和水。此