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克拉通、下地壳与大陆岩石圈——庆贺沈其韩先生百年华诞

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岩石学报 2021年第1期37卷 1-23页

作者：翟明国张艳斌李秋立邹屹何海龙单厚香刘博颜朝磊刘鹏中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学行星与地球科学学院北京100049 西北大学地质学系西安710069

把克拉通、下地壳和大陆岩石圈这几个重要的地质名词放在一起做文章的标题,其实只是想强调一个事情,即陆壳形成和稳定化的结果是形成大陆岩石圈。大陆岩石圈是地球圈层的基本单元,是现代板块构造运动的核心构件和核心载体。忽视大陆岩石... 详细信息

把克拉通、下地壳和大陆岩石圈这几个重要的地质名词放在一起做文章的标题,其实只是想强调一个事情,即陆壳形成和稳定化的结果是形成大陆岩石圈。大陆岩石圈是地球圈层的基本单元,是现代板块构造运动的核心构件和核心载体。忽视大陆岩石圈,要讨论地球上大陆与大洋、地壳与地幔、地球的深部圈层与外部圈层、内部圈层间相互作用以及物质与能量的交换等问题都无法深入。大陆岩石的最初形成可能在冥古宙早期已经开始,全球大陆的稳定化即克拉通化一般认为完成于太古宙末,并开启了元古宙的新纪元。对大陆壳的形成机制和演化过程,已经有很多讨论,但是还存在许多争议。而对大陆岩石圈人们知之不多,文献中常常在早期的小的陆壳形成,即陆核或微陆块阶段,就将其与大陆岩石圈的概念混为一谈。岩石圈的形成固然是大陆形成演化的结果,但是岩石圈的物质组成、结构和物理性质等从最初形成到成熟并成为稳定的地球独立圈层并足以承担板块构造的重任,可能经历了不止一个阶段。本文强调应对岩石圈的形成和演化给予更多的关注,并深化研究大陆地壳形成、克拉通化对大陆岩石圈形成的贡献。

关键词：克拉通化下地壳大陆岩石圈构造机制

大别造山带早白垩世基性岩的同位素特征及下地壳物质对岩浆源区的贡献

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岩石学报 2008年第8期24卷 1771-1781页

作者：李全忠谢智徐夕生陈江峰高天山中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 南京大学地球科学系南京210093 南京地质矿产研究所南京210016

大别造山带中生代岩浆岩的物质来源和成因机制,是大陆碰撞造山带研究的热点和前沿问题之一。本文通过对北大别椒子岩和沙村岩体的早白垩世基性岩进行全岩的主量、微量元素特别是 Pb-Sr-Nd 同位素研究,探讨了北大别基性岩的岩浆源区性质... 详细信息

大别造山带中生代岩浆岩的物质来源和成因机制,是大陆碰撞造山带研究的热点和前沿问题之一。本文通过对北大别椒子岩和沙村岩体的早白垩世基性岩进行全岩的主量、微量元素特别是 Pb-Sr-Nd 同位素研究,探讨了北大别基性岩的岩浆源区性质及下地壳的贡献。椒子岩基性岩的(^(87)Sr/^(86)Sr)_i 的范围为0.7072～0.7075,ε_(Nd)(t)范围为-10.4～11.9;椒子岩和沙村基性岩的(^(206)Pb/^(204)Pb)_i 为16.464～17.394,(^(207)Pb/^(204)Pb)_i 为15.349～15.453,(^(208)Pb/^(204)Pb)_i为37.338～37.976。这样的同位素组成显示岩浆源区中下地壳物质的贡献显著;尤其 Pb 同位素特征表明下地壳贡献来自大别造山带自身的下地壳。下地壳物质的参与可能与拆沉有关。

关键词：基性岩北大别早白垩 Pb—Sr—Nd同位素下地壳

天然火山作用探测华北下地壳组成、结构及其形成过程

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地质学报 2022年第9期96卷 2998-3011页

作者：郑建平平先权苏玉平汤华云马强魏颖中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013

与中上地壳相比,对下地壳组成、结构的认识受限于样品的获取,然而天然火山作用携带的下地壳捕虏体可以为了解下地壳提供关键样品。华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,显生宙以来的火山作用携带有丰富的下地壳捕虏体,为探测华北下地... 详细信息

与中上地壳相比,对下地壳组成、结构的认识受限于样品的获取,然而天然火山作用携带的下地壳捕虏体可以为了解下地壳提供关键样品。华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,显生宙以来的火山作用携带有丰富的下地壳捕虏体,为探测华北下地壳组成、结构及其形成过程提供了可能。通过对这些捕虏体定深、定性及定年的综合研究,构建了以信阳,莒南,汉诺坝和女山等典型地区为代表的下地壳组成、结构剖面模型。这些剖面表明,华北克拉通下地壳具有分层的特点,且上老下新,暗示可能与底侵作用有关。其中捕虏体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素的研究,揭示了该克拉通下地壳复杂的形成与演化过程:最古老的组成部分可能老至~4.0 Ga冥古宙,此后经历了3.80~3.65 Ga古太古代的再造作用,2.8~2.5 Ga新太古代和2.3~1.8 Ga古元古代的增生与再造共存,同时还经历了显生宙以来包括462~220 Ma,140~90 Ma和47~45 Ma的增生与再造事件。

关键词：捕虏体火山作用下地壳结构与组成华北克拉通

华北克拉通中生代下地壳置换:非造山过程的壳幔交换

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岩石学报 2002年第1期18卷 1-8页

作者：翟明国樊祺诚中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

华北克拉通内部前寒武纪麻粒岩地体和新生代火山岩的麻粒岩捕虏体的研究表明,前寒武纪下地壳与现今下地壳的组成是不同的。下地壳的主要置换发生在中生代。这表明,华北克拉通中生代的构造重大转折,不仅使得盆山格局发生了变化,而且下地... 详细信息

华北克拉通内部前寒武纪麻粒岩地体和新生代火山岩的麻粒岩捕虏体的研究表明,前寒武纪下地壳与现今下地壳的组成是不同的。下地壳的主要置换发生在中生代。这表明,华北克拉通中生代的构造重大转折,不仅使得盆山格局发生了变化,而且下地壳和上地幔的组成和结构也发生了变化。已发表的关于东部岩石圈减薄的机理有拆沉作用、幔柱构造等模式,均与造山带的演化相联系。本文注意到,华北克拉通最下部地壳的部分或大部都已被中生代的下地壳置换,它们不仅发生在克拉通边部,而且发生在克拉通内部。因此华北克拉通中生代的地幔上涌造成前寒武纪的下地壳被中生代的下地壳取代的作用,可称为华北克拉通中生代换底作用。中生代时期的华北克拉通下可能存在有规模的地幔柱,强烈的壳幔交换是换底作用的主要方式,热侵蚀和化学侵蚀的细节还不清楚。但可以推测这与造山带的演化没有直接关系,和造山带岩石圈根部的拆沉作用及一般意义的底侵作用不同。

关键词：华北中生代下地壳置换作用

“罗田穹隆”中的下地壳俯冲成因榴辉岩及其地质意义

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地球科学（中国地质大学学报） 2005年第1期30卷 71-77页

作者：刘贻灿徐树桐李曙光陈冠宝彭练红中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 安徽省地质调查院安徽合肥230001 湖北省地质调查院湖北武汉430022

在“罗田穹隆”中发现了下地壳俯冲成因榴辉岩 .榴辉岩呈透镜状或板状产于含石榴子石条带状片麻岩中 .新鲜的榴辉岩主要由石榴子石、绿辉石、金红石等组成 ,含少量退变质的角闪石、斜长石、紫苏辉石、透辉石、(钛 )磁铁矿和石英等 .研... 详细信息

在“罗田穹隆”中发现了下地壳俯冲成因榴辉岩 .榴辉岩呈透镜状或板状产于含石榴子石条带状片麻岩中 .新鲜的榴辉岩主要由石榴子石、绿辉石、金红石等组成 ,含少量退变质的角闪石、斜长石、紫苏辉石、透辉石、(钛 )磁铁矿和石英等 .研究区榴辉岩以保留早期麻粒岩相变质矿物残留体以及经受晚期麻粒岩相和角闪岩相退变为特征 ,指示它们由扬子镁铁质下地壳麻粒岩相岩石俯冲到深部发生变质并形成榴辉岩 ,然后折返至下地壳发生麻粒岩相退变 ,由于麻粒岩相退变质阶段仅以后成合晶形式出现 ,因而它们可能在下地壳停留时间不长 ,就又进一步被构造抬升至中上地壳而发生角闪岩相退变 .大别山造山带乃至扬子板块北缘现今缺乏厚层镁铁质下地壳 ,它们也很少出露地表 ,推测这些俯冲的镁铁质下地壳可能已拆离再循环进入地幔 .从而为“罗田穹隆”的形成和演化以及大别山高压

关键词：榴辉岩麻粒岩相下地壳罗田穹隆大别山

华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程:岩浆底侵、置换与拆沉作用

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岩石学报 2005年第6期21卷 1509-1526页

作者：翟明国樊祺诚张宏福隋建立中国科学院地质与地球物理研究所中国地震局地质研究所北京100029

最近研究表明,华北中生代岩石圈减薄不仅是岩石圈地慢减薄,而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换。本文强调下地壳过程,如岩浆底侵、置换和拆沉作用是理解岩石圈减薄机制的关键因素之一。火山岩及其捕虏体的信息似乎支持在华北东部... 详细信息

最近研究表明,华北中生代岩石圈减薄不仅是岩石圈地慢减薄,而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换。本文强调下地壳过程,如岩浆底侵、置换和拆沉作用是理解岩石圈减薄机制的关键因素之一。火山岩及其捕虏体的信息似乎支持在华北东部南、北缘存在局部造山带型的下地壳与岩石圈的拆沉作用。但是华北东部整体上的减薄机制难以用造山带的拆沉模式来解释。华北东部克拉通内部的火山岩中的下地壳捕虏体有两类,一类是经历了麻粒岩相变质的底侵辉长岩和辉石岩以及榴辉岩相变质的石榴辉石岩,形成时代约在140～120Ma;另一类是经过了中生代变质叠加的前寒武纪麻粒岩。中生代华北东部曾发生过大规模的岩浆底侵作用,现今的下地壳很可能已大部分不是前寒武纪的下地壳,它们由中生代变质的辉长岩、镁铁质岩石以及经历了很强烈改造的前寒武纪下地壳麻粒岩组成。此外,在华北东部普遍存在着化学成分类似于“埃达克岩”的中生代高锶花岗岩类岩石,它们的形成与岩浆底侵作用和镁铁质下地壳的部分熔融有关,其熔融残留应是榴辉岩或石榴角闪岩。尽管如此,要通过下地壳部分熔融形成一个厚的密度很大的榴辉岩层,由它的重力不均衡来带动80～120公里厚的岩石圈地幔一起拆沉进入软流圈的机制很难发生在华北克拉通内部。岩浆底侵和置换作用是下地壳过程非常重要的形式,与岩石囤的减薄具有密切联系,其具体机制尚不完善。

关键词：下地壳岩石圈减薄华北

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华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化

岩石学报 2015年第10期31卷 2847-2862页

作者：刘贻灿王程程张品刚聂佳珍中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 安徽省煤田地质局勘查研究院合肥230088

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中（麻粒岩）捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原＂霍... 详细信息

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中（麻粒岩）捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原＂霍邱群＂（霍邱杂岩）及＂五河群＂和＂凤阳群＂（五河杂岩）等。其中,霍邱杂岩主要由白云斜长片麻岩、石英岩、云母片岩、大理岩、变质砂岩、条带状铁建造（BIF）和斜长角闪岩等组成,但地表已被第四纪覆盖;五河杂岩主要含有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等变质岩。相比较,五河杂岩大多出露地表,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状钾长花岗岩和中生代花岗岩类,构成了＂蚌埠隆起＂。这些不同类型的变质岩常具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等,结合其锆石U-Pb年龄,表明它们大多数都经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。综合的变质岩石学、岩石地球化学、Hf同位素及锆石U-Pb年代学研究表明,该区前寒武纪下地壳经历了幕式生长以及多阶段变质演化与改造。强烈的构造-热事件和变质改造时间主要集中于2.7～2.8Ga、2.5～2.6Ga、～2.1Ga、1.8～1.9Ga、390Ma和176Ma,而前寒武纪下地壳的形成时间≥2.1Ga。在综述、分析相关成果的基础之上,作者提出了华北东南缘前寒武纪下地壳变质岩石研究方面存在的重要科学问题与展望。

关键词：麻粒岩相变质幕式生长下地壳前寒武纪华北东南缘

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大别山下地壳岩石及其深俯冲

岩石学报 2005年第4期21卷 1059-1066页

作者：刘贻灿李曙光中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

本文对大别山下地壳岩石的主要组成及其变质岩石学和年代学特征进行了系统总结,并首次报道了作者等最近在罗田穹隆中发现的镁铁质下地壳岩石俯冲变质成因的榴辉岩及其有关片麻岩的 SHRIMP 锆石 U-Pb 同位素年代学的最新研究成果。大别... 详细信息

本文对大别山下地壳岩石的主要组成及其变质岩石学和年代学特征进行了系统总结,并首次报道了作者等最近在罗田穹隆中发现的镁铁质下地壳岩石俯冲变质成因的榴辉岩及其有关片麻岩的 SHRIMP 锆石 U-Pb 同位素年代学的最新研究成果。大别山这种不寻常的镁铁质下地壳俯冲成因榴辉岩为研究大陆深俯冲和陆壳物质再循环以及对地幔不均一性的影响提供了重要对象和可能性。根据阴极发光图像及矿物包体组合,罗田榴辉岩中继承锆石可分为两种即具有岩浆结晶环带的岩浆锆石和含有石榴子石+紫苏辉石+斜长石等麻粒岩相变质矿物包体的变质锆石,而且这两种继承锆石常具有舍石榴子石+绿辉石等榴辉岩相矿物包体的增生边。SHRIMP U-Pb 定年结果表明,继承岩浆锆石的^(206)Pb/^(238)U 年龄为791±9Ma、含麻粒岩相矿物包体的继承变质锆石的^(206)Pb/^(238)U 年龄为794±10Ma、含榴辉岩相矿物包体的锆石增生边的^(206)Pb/^(238)U 年龄值为212±10Ma。罗田榴辉岩的围岩——含石榴子石英云闪长质片麻岩中锆石的 CL 图像具有特征的核-幔-边结构即表现为继承岩浆锆石核-高压变质幔-退变质增生边,高压变质幔给出罗田片麻岩中印支期高压变质的精确年龄为218±3Ma。因此,罗田榴辉岩的原岩时代与早期麻粒岩相变质时代一致,均为晚元古代,证明华南陆块北缘晚元古代岩浆板底垫托的存在。而且,大别山下地壳岩石参与了印支期大陆深俯冲,但与南大别带具有不同的折返过程即前者经历了麻粒岩相退变质过程。此外,北大别带榴辉岩的印支期峰期变质时代(212±4Ma)比南大别带年轻(226±3Ma),这可用大陆叠瓦式深俯冲模式来解释。

关键词：麻粒岩榴辉岩下地壳大陆深俯冲大别山

新疆西准噶尔红山岩体地质地球化学特征及对下地壳性质的启示

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地球科学（中国地质大学学报） 2015年第7期40卷 1129-1147页

作者：姜芸肖龙周佩王国灿中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

准噶尔盆地基底性质历年来一直存在争议,而花岗岩地球化学特征对下地壳性质具有指示意义.研究发现,红山岩体的岩石类型主要为碱长花岗岩,具有高SiO2、低Al2O3、偏碱性、准铝质、轻重稀土分馏相对明显且富集轻稀土、明显的Eu异常、富集Rb... 详细信息

准噶尔盆地基底性质历年来一直存在争议,而花岗岩地球化学特征对下地壳性质具有指示意义.研究发现,红山岩体的岩石类型主要为碱长花岗岩,具有高SiO2、低Al2O3、偏碱性、准铝质、轻重稀土分馏相对明显且富集轻稀土、明显的Eu异常、富集Rb、Th、K等大离子亲石元素及Zr、Hf等高场强元素而强烈亏损Sr、Ba、P、Ti等元素的A型花岗岩特征,形成于后碰撞的张性环境中.SIMS和LA-ICP-MS测试获得的岩体侵位年龄分别为315.7±2.4 Ma（MSWD=0.82）和317.8±3.8 Ma（MSWD=2.8）,指示该岩体为晚石炭世早期的产物,与西准噶尔后碰撞岩浆活动的时限一致.红山碱长花岗岩的结晶温度为680~860℃,Lu-Hf、Sr-Nd同位素特征共同表明西准噶尔的基底是由亏损地幔演化而来的年轻地壳物质组成.

关键词： A型花岗岩晚石炭世后碰撞下地壳红山岩体西准噶尔地球化学