深部地球物理地质解析的有关问题

长期以来地球物理方法为主的地学大剖面测量一直是研究深部地质的主要手段之一。地震测深和反射法的解释所取得的成果至今仍然是了解地球深部构造的主要信息。在我国东南部地区也积累了大量的地震剖面测量资料,例如马鞍山-常熟-启东爆炸地震,江西水平大爆破和汕头-长乐人工地震测深工作,并且已被引用作为研究中国地壳上地幔的速度结构,地壳分层和大地构造单元划分的主要依据之一。     

钾镁煌斑岩和金伯利岩的 Sr、Nd、Pb 同位素及少量元素地球化学

<正> 一、引言最近五年,有些研究者已不采用两组分(地壳和亏损地幔)简单模式来解释幔源岩石中放射成因同位素的变化。大陆下地幔中捕虏体的 ∈_(sr)、∈_(Nd)和Pb同位素比值变化很大,这种情况被认为是大陆岩石圈内古老地幔物质     

卡鲁溢流玄武岩由地幔羽一岩石圈混合作用形成的Re-Os同位素证据

大量证据表明大陆溢流玄武岩省与地幔羽活动有关。然而，溢流玄武岩所具有的放射性同位素特征往往超出了地慢羽源区（如海岛玄武岩所证实的）范围。这些特征较易解释为大陆岩石圈源区所造成，同时也有力地暗示，正是地慢岩石圈贡献了富集同位素的（低子143Nd／144Nd）物质。然而，对于将温度较低的、难熔的地幔岩石圈作为玄武质岩浆的一个重要源区的模式有不少反对意见。关于玄武岩的成因，Re－Os体系可以对地幔羽和大陆下岩石圈地幔（SCLM）的相对价值提供新的约束条件，即以捕虏体形式带到地表来的SCLM样品通常具有低187OS/188OS比值，而海岛文武岩则趋向于具有高于球粒陨石的187OS／188OS比值，老的大陆地壳则有更高的比值。这里我们报道卡鲁溢流玄武岩省努阿内齐地区190Ma的苦橄玄武岩的初始187Os／188os比值，它们很容易解释为富集SCLM和很可能来源于地幔羽的岩石日下的物质的混合物。     

大陆地幔岩石圈和地球地幔中浅水平富集过程

大陆地幔岩石圈可能是一个不相容元素的重要的储库,并且它仍然是一个研究地幔元素分馏过程的关键性天然实验室。为了构筑一个大陆地幔岩石圈模式,对地幔捕虏体、钾镁煌斑岩和金伯利岩以及所选择的大陆溢流玄武岩中的主要元素、微量元素和同位素资料进行了综合研究。业已证明,这种地幔岩石圈的组成、密度、厚度和产生玄武岩的能力是随年龄而变化的。太古宙地幔岩石圈以具有相对低的FeO丰度(这归因于科马提岩的提取作用)为特征,因而该岩石圈的密度必定比周围的软流圈要低。与此相反,太古宙后的地幔岩石圈,其组成可能与最近采集的样品(如碱性玄武岩中的尖晶石橄榄岩包体)相类似。因此,太古宙后的地幔石圈为大陆溢流玄武岩的产生贡献了足够丰富的物质,并且为更容易分层和加入到大洋玄武岩的软流圈源区提供了足够高的密度。综合现有的有关地幔捕虏体和大陆溢流玄武岩的资料表明,大陆地幔岩石圈在壳/幔系统中占的元素份额,含K小于10％’而含Sr和Nd为3.5％。 许多大陆镁铁质岩石具有以ε_(Nd)低、ε_(Sr)多变和~(206)Pb/~(204)Pb比值经常都低为特征的明显不同的同位素比值。特别是具稍高~(87)Sr/~(86)Sr和低~(206)Pb/~(204)Pb的组合越来越被认为是大陆地幔岩石圈的一个特征。钾镁煌斑岩、金伯利岩和黄长煌斑岩?     

地壳形成年龄的应用和误用

钐-钕(Sm-Nd)同位素研究可用来评价地壳生长的历史,有时可给出反映壳幔分异时间的“地壳形成”年龄。然而,如果一个样品是不同时期来源于地幔的物质的混合物,那么Sm-Nd同位素分馏系列可能只提供该样品中的物质存留于大陆壳内的平均时间估计值。在这些情况下,Sm-Nd同位素不给出地壳形成年龄的直接信息。这些年龄只有在得到了其他地质和地质年代信息的支持后才可解释为壳幔分离的时间。错误的解释会导致对地壳发育得出错误的结论。     

论大陆地壳的模式化

本文介绍和分析了各种地壳地震测深法的优缺点和地壳内部结构的探测结果,并评述了根据这些探测结果建立的地壳模式。近年来积累的关于地壳结构的亚临界反射波和近垂直反射波的资料,以及地壳地震波不清晰度的研究成果证明,基底面和莫霍面之间的岩层在垂向和侧向上是很不均匀的;地壳的剖面充满了杂乱分布而且取向不同的反射单元、无记录带和大量具异常速度的夹层。因此,大陆地壳不宜用“层状-块体”模式来描述,而应改用“蜂窝状不均匀”模式。     

煌斑岩是金和金刚石的载体吗?

众所周知、金刚石来自金伯利岩、钾镁煌斑岩以及碱性和超镁铁质煌斑岩。文中指出,这些岩石与钙碱性煌斑岩一样,都高度富含金。煌斑岩中金的平均丰度至少要比“普通”火成岩高一个数量级,而许多个别的值甚至高出100—1000倍。金含量高可能反映出两个因素:(1)煌斑岩是从地球特别深的部位演变而来的——在这些部位不仅金刚石稳定,而且金也比其他火成岩源区更富集;(2)煌斑岩岩浆之所以能成为来自深部的金的适合载体是因为它们具有高的CO_2、H_2O、F、K、Rb和Ba含量,中等的S含量,而且所反映的流体实际上就是在地壳中沉积脉型金矿的流体。大多数类型的煌斑岩都与富集型地幔捕虏体一道从地球的深部迅速上升,因而能保留所有的金刚石和金。另一方面,钙碱性煌斑岩则经历了与地壳大规模的相互作用,从而使它们捕获了地壳捕虏体,同时失去了所有的金刚石和地幔捕虏体,其中至少还丢失了一些金;后者可解释它们常与中温热液金矿床伴生(例如太古代金矿床)的原因。     

太古宙和元古宙时期的地壳演化──从地壳地震学获得的证据

通过分析整个世界太古宇和元古宇地区的地震波速模型，发现太古宇地区地壳的厚度为35km左右（碰撞带边缘除外），而元古宇地壳的厚度则显然要大得多，大致为45km，并且在其基底有一较厚的高速层（＞7km/s）。我们认为有两种模式可以解释这些差异。第一种模式把这种差异归因于上地幔成分的改变。太古宇地幔中的温度较高，因而导致了科马提熔岩的喷发，结果使得岩石圈过分贫化而不能产生大量的玄武质熔体。元古宇地壳是在富地幔之上发育而成，经后的部分熔融作用造成质武玄岩浆的底侵和地壳膨胀。第二种模式认为，在太古宇高温地幔中的对流作用由于过分的紊乱而不能支撑稳定的长寿命俯冲带。到了元古宙时期，由于地幔已足够冷却，因而形成了大量的岛弧和陆弧，同时由于玄武岩浆的底侵作用而形成了上述的高速玄武岩基底层。     

地球动力学与地震成因

地震是地球内部物质运动过程中突然释放能量的一种表现形式。从震源深度来看,有地壳地震和地幔地震两类。在地壳某局部地区由于各种来源的力的作用,形成应力集中,当岩石达到破裂条件时,就发生一种快速断裂过程,从而形成地壳地震。这类地震对人民     

达沃超镁铁岩的地球化学及太古代地幔

以岩浆、地幔和地壳之间相互关系的现代概念来解释地球化学资料,提供了对早前寒武纪大地构造模型和地盾起源的研究基础。由于地壳岩石的强烈分异作用,研究的重点不能放在地球以外的有关天体总成分的     

上地幔中的岩墙、节理和断层

在世界各地火山岩内的上地幔和下部地壳捕虏体中,已辨认出三种不同的宏观断裂:(1)节理——未被结晶岩浆产物占据的张性断裂;(2)岩墙——被镁铁质岩浆结晶形成的辉石岩、辉长岩或富含水矿物岩石占据的张性断裂;(3)断层——表现出剪切位移的表面痕迹的、未被充填的剪切断裂。除了捕虏体内的断裂外,捕虏体通常具多边形或多面体状,这种形状体现了捕虏体加入把它们带到地表的主岩浆内时所利用的断裂。这种种断裂的形成被认为是由于受岩浆流体的压力和周围构造应力场作用的结果。断裂组和穿切关系的存在表明,有岩浆充填的断裂和无充填的断裂可能是同期生成的,而且局部应力场可能随时间变化,导致重复出现幕式断裂。这些观测结果,使人们对地幔中深部断裂作用的特性和流体-橄榄岩相互作用的重要意义有了深入的了解。我们认为,未被充填的断裂是被从上升到正在形成中的岩墙顶部的岩浆释放出的挥发性流体打开的。这些挥发性流体很重要,一是因为它们的粘度低,能快速地把流体压力传递到岩墙和断层的两端,二是因为它们能降低扩展宏观裂隙和在先存断裂中滑动所需的能量和构造应力。在夏威夷火山活动中心之下20—65km深处发生的地幔地震,对应于这样一个深度区间,据推测,那里的富CO_2流体是从正在上升中的玄武质岩浆中释放     

伊萨卡金伯利岩中的上地幔和地壳碎屑物

<正> Vanuxem(1842)首次报道了芬格湖群一带的金伯利岩,此后在该区大约25公里宽45公里长的范围内陆续发现了82个岩墙和一个小火山管道。本文研究了伊萨卡地区具有代表性的三个金伯利岩产地的捕虏体与捕虏晶的矿物成分,並推测其来源深度及该区在晚侏罗世到早白垩世的地幔和地壳的特征。     

地幔物质的性质、状态与演化及相变动力学研究进展

近年来，借助于高温高压实验技术，地球科学家们发现构成地慢的许多矿物随着压力的增加会发生矿物结构的改变，由此可以推断出深地幔矿物存在形式。这些相变与地幔主不连续面的形成有关，因而对相变的热力学及其相变动力学的研究可以为地幔对流及其热演化提供约束条件。已经可以在模拟地幔温压条件下进行一些地幔物质的弹性、电学性质、热学性质的测量，进一步推导出其状态方程，这方面的信息对解释地球物理资料、研究地幔对流及其演化很重要。岛弧岩浆作用、热点岩浆作用、地壳的形成都与地幔的演化有关．俯冲作用可能是过渡带及670km深不连续面产生的原因。     

东南大陆岩石圈板块地体构造

东南大陆的地质构造模型,具有欧亚大陆边缘向洋增生的独特形式。除外来地体之外,或以扩张、地幔上涌,洋壳向大陆地壳转化,并不断向洋增生;或是大陆分裂,地幔柱——热点物质不断注入变薄和破裂了的地壳,形成区域性新的生长构造层,构造岩浆地质体表现为有独特属性的“A型”花岗岩和流纹岩链。这些高DI值的富硅富碱富钠质岩石,出现在欧亚大陆边缘的重力梯度带上。裂解带的地壳结构模式是上地壳存在着重力不稳定的硅铝低速带;中地壳有洋——陆过渡型地壳的“类裂谷型”结构,P波速度为6.3～6.4km/s的中间壳层;在下地壳下部有速度为7.0～7.4km/s的壳——幔混合型高速层;随着“异常”的上地幔的形成,有大范围的热活动和壳——幔边界穹窿,穹窿的地盖比正常区为为薄。由于化学库和化学边界层的横向不连续,可划分出古老基底和后期地质发展史完全迥异的两个亚板块;和以壳层(或幔层)断裂为边界特点的八个地体;一个以分裂为主,并具热点径迹的最新生长构造层的扩张——裂解构造岩浆地体。     

中国东部岩石圈向东增生的三次大型裂解及地球物理场特征

中国东部构造演化,自1200Ma以来曾发生过两次碰撞、三次裂解。并有向东增生的构造岩浆地体。资料表明:①从中国大陆向东至日本、台湾均为人陆型地壳;②中国东部及西太平洋大陆板块的各微板块之间地壳结构不同;③裂解带的形成是由于热点和地幔对流导致大陆解体;④裂解带均显示出高重力正异常,上地幔顶部波速低、具低速层、高热流区的“裂谷垫”性质;⑤增生的构造岩浆地体同位素组成、微量元素与洋中脊玄武岩的性质有较大差异,裂解带的岩浆为大陆地幔的特征;⑥上地幔特征及岩浆分融、分异均显示出横向不连续。也显示山化学边界层和热边界层的不连续。     

板块构造及进一步发展全球构造成因理论的途径

<正> A.Berehep根据对固体地球表面高程曲线的分析,曾预言过大洋地壳与大陆地壳间的根本差异,然而,一直过了四十年,它才被大洋的地震探测所直接证实。在现代,大规模的深海钻探和在大洋中脊裂谷带、海沟壁、转换断层崖壁所从事的大规模拖挖取样,以及对采集物的岩石学和地球化学(包括同位素)分析,对于以下两点不再有更多的疑问了:一是大洋地壳显著不同于大陆地壳,二是大洋地壳并不带有大陆地壳被同化的任何微小痕迹。大洋壳和大陆壳之间的差     

论深部地质研究中的变质地质学方法

深部地质研究通常与地球物理相联系。实际上，地球物理方法所确定的仅仅是地球内部的不均匀层及壳幔界面的几何形状和地球物理参数。解释壳幔成分、各个不同层面物质的物理状态、性质及已经或正在进行的地质作用应是变质地质学的一项重要任务。因此，深部地质研究应是地质-地球物理综合调查研究的统一过程。近十年来，深部地质研究迅猛发展。全球地学断面（GGT）测量和深部大陆科学钻探构成当前深部地质研究的两个重要发展方向，代表了当前地球科学的前沿领域。变质地质学是研究变质作用发生发展过程、动力学机制及其与各种地质作用相互关系的一门学科。深部变质作用是地壳与地幔长期相互作用产生的一种地质作用，反映了地球不同历史时期或不同层次中的物理化学状态和物质运动规律。近半个世纪以来，随着地球科学的发展，特别是大陆科学深钻和高精度地震及其它地球物理资料的研究成果表明，地球不同深度圈层中具有不同的物理化学状态，产生了不同类型和程度的变质作用及其结果。这就使我们利用变质地质学方法研究深部地质成为可能。通过与地球物理、地球化学、实验岩石学等学科和方法的结合，深部地质学将成为变质地质学研究的一个重要方向，具有广阔的研究前景。     

亚洲的地幔对流构型及壳下应力场

一、绪言 岩石圈板块或外壳的理论已成功地解释同板块边界相伴的构造现象。然而,某些地震和地壳变形,却发生于板块内部,与板块的边界并无明显关系。从地球重力势的谐函数能很近似地计算地幔对流所引起的壳下应力。作者(1977)利用地球势能场的卫星探测和重力测量,证明板块内的构造是由地幔对流产生的。地幔对流所产生的壳下压性和     

岩浆岩的地球化学

岩浆岩的地球化学反映了地壳范围内原始岩浆形成及其以后演化的过程。根据最新的岩石学概念,岩浆岩最主要的地球化学特性首先依赖于原始地幔物质选择熔融的深度和程度。活火山的典型特征是明显地分成两种类型-喷发式和爆炸式,它直接地反映了粘度差别,意味着两种类型的原始岩浆在成分上的差异。类似的资料,加上花岗岩类只产于大陆硅铝壳这样的基本地质原理,就完全能够确认,岩浆岩的截然不同的地球化学类型,例如一方面是基性岩类和超基性岩类,另一方面是花岗岩类,代表着地壳下原生的     

某些大陆拉斑玄武岩微量元素地球化学

<正> 前言 同大洋玄武岩相比,大陆拉斑玄武岩(CT)的特点是某些不相容元素的含量高,变化大,同位素比值的变化也大。大陆和大洋玄武岩的这种地球化学差异已讨论过多年,提出了几种不同的假说,以解释大陆拉斑玄武岩的这种地球化学特点。这些假说包括:由“地幔羽”产生母岩浆;由不均匀富集的上地幔产生母岩