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大陆下地壳拆沉模式初探

岩石学报 2006年第2期22卷 265-276页

作者：张旗金惟俊王元龙李承东王焰贾秀勤中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国地质调查局天津地质矿产研究所天津300170 香港大学地球科学系中国科学院高能物理研究所北京100039

下地壳拆沉是人们关注的问题,文中指出下地壳拆沉必须满足至少三个条件：(I)地壳加厚使其下部达到榴辉岩相是拆沉的前提。(2)大规模岩浆活动使大量低密度的中酸性物质移出下地壳,使下地壳密度增加直至超过下伏地幔。由于下地壳榴辉岩相... 详细信息

下地壳拆沉是人们关注的问题,文中指出下地壳拆沉必须满足至少三个条件：(I)地壳加厚使其下部达到榴辉岩相是拆沉的前提。(2)大规模岩浆活动使大量低密度的中酸性物质移出下地壳,使下地壳密度增加直至超过下伏地幔。由于下地壳榴辉岩相岩石部分熔融所形成的岩浆具有埃达克岩的地球化学特征,因此,大规模埃达克岩的熔出是下地壳拆沉的先决和必要条件。(3)岩石圈地幔转化为软流圈地幔,使下地壳能够进入地幔。陆壳下的岩石圈地幔原先是冷的、刚性的和不易流动的,如果有热和水的加入,可以被软化,使其变成热的、塑性的和易流动的软流圈地幔。因此,岩石圈地幔转化为软流圈地幔是下地壳拆沉的必要和充分条件。作者认为,下地壳不大可能整体拆沉,而很可能是一块一块如飘雪花似地拆沉。如果下地壳的密度降低(低于下伏地幔),如果地幔停止热的供给,如果陆壳底部的软流圈地幔又恢复为岩石圈地幔,拆沉即终止。文中讨论了中国东部中生代下地壳拆沉的可能性,探讨了岩石圈减薄的机制,认为下地壳不需要也不可能与岩石圈地幔一道拆沉。

关键词：大陆下地壳拆沉作用埃达克岩岩石圈地幔软流圈地幔

基性岩流变实验揭示出大陆下地壳流变的复杂性

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地震地质 2013年第2期35卷 328-346页

作者：周永胜中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

基性麻粒岩流变实验研究对认识大陆下地壳流变、板内构造变形和强震孕育等具有重要意义。大量基性岩流变实验数据表明,基性麻粒岩流变实验研究集中在单相矿物和两相矿物集合体,对天然基性麻粒岩流变研究很有限。基性麻粒岩流变实验结果... 详细信息

基性麻粒岩流变实验研究对认识大陆下地壳流变、板内构造变形和强震孕育等具有重要意义。大量基性岩流变实验数据表明,基性麻粒岩流变实验研究集中在单相矿物和两相矿物集合体,对天然基性麻粒岩流变研究很有限。基性麻粒岩流变实验结果的影响因素众多,除了实验条件(如温度、压力、应变速率)外,实验样品的矿物组分、样品颗粒粒度、微量水、熔体、矿物反应等都会影响其流变特性,这导致实验结果的复杂性。因此,根据单相或两相矿物集合体流变讨论大陆下地壳流变结构时,存在很多不确定性,不能满足下地壳流变研究的实际需求。而根据端元组分流变参数和经验方程估计由多相矿物组成的麻粒岩的流变强度,只是一种简单近似,无法完全取代麻粒岩流变实验研究。因此,开展多相矿物基性麻粒岩的流变实验,以获得更接近真实大陆下地壳流变的实验数据,并且用于定量研究下地壳流变,是大陆下地壳流变实验未来发展的方向。在基性麻粒岩流变实验研究中存在的科学问题与技术难题是多相矿物流变、高温部分熔融的影响、矿物反应-流变相互作用,这些问题都有待通过高温高压流变实验进行深入研究。

关键词：基性岩流变大陆下地壳

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大陆下地壳麻粒岩的流变学研究进展

地球科学进展 2011年第3期26卷 275-285页

作者：李丽敏刘祥文谢战军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 教育部纳米矿物材料及应用工程研究中心湖北武汉430074

大陆下地壳麻粒岩的流变学研究可以解释地壳变形、壳幔物质交换以及岩石圈深部动力学过程等科学问题。前人通过研究各矿物的显微构造变形特征与变形机制,运用广义混合流变律探讨多矿物复合岩石的流变性质,结合水与流体对岩石变形强度的... 详细信息

大陆下地壳麻粒岩的流变学研究可以解释地壳变形、壳幔物质交换以及岩石圈深部动力学过程等科学问题。前人通过研究各矿物的显微构造变形特征与变形机制,运用广义混合流变律探讨多矿物复合岩石的流变性质,结合水与流体对岩石变形强度的弱化作用,阐明在大陆下地壳变形环境下复矿麻粒岩的塑性变形和韧性流变性质。目前人们致力于对天然变形岩石和实验变形矿物的高温高压实验研究,通过实验室模拟大陆下地壳变形条件下岩石矿物的变形、熔融过程,探讨大陆下地壳复矿麻粒岩流变学特征。大陆下地壳麻粒岩流变学研究在宏观和微观构造上存在着密切的联系,以青藏高原下地壳流动与麻粒岩高温塑性流变的关系为例,阐述区域构造(造山带深部物质的挤出)与大陆下地壳流变学的关系及其制约因素研究的进展。复矿麻粒岩流变学研究是探讨大陆下地壳流动变形和变形强度的科学基础,由于该项研究在国内外开展时间还不算长,许多科学问题尚待深入研究。

关键词：大陆下地壳麻粒岩变形机制水解弱化高温高压实验流变性质

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大陆下地壳流变性质与华北克拉通破坏机制

地质科技情报 2009年第6期28卷 16-24页

作者：许丽丽章军锋中国地质大学研究生院中国地质大学地球科学学院中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074

综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度... 详细信息

综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度探讨华北克拉通下地壳的流变性质对研究和解决华北克拉通破坏机制的意义,提出进行更精细的、结合定量结构水研究的高温高压流变学实验模拟研究可能是解决华北克拉通破坏机制问题的关键手段之一。

关键词：大陆下地壳流变性质华北克拉通克拉通破坏拆沉作用

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大陆下地壳高电导率的起源:矿物中的结构水

地球科学进展 2006年第1期21卷 31-38页

作者：杨晓志夏群科于慧敏郝艳涛中国科技大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境实验室安徽合肥230026

大地电磁学的测定结果显示，大陆下地壳可能具有异常高的电导率（10^-4～10^-2S／m）。认识这种异常现象的起源，对于更好地理解地球内部的结构和一些典型的地质学过程具有重要的意义。虽然目前有多种机制试图对大陆下地壳高电导率现象... 详细信息

大地电磁学的测定结果显示，大陆下地壳可能具有异常高的电导率（10^-4～10^-2S／m）。认识这种异常现象的起源，对于更好地理解地球内部的结构和一些典型的地质学过程具有重要的意义。虽然目前有多种机制试图对大陆下地壳高电导率现象进行解释，但是争论依然激烈，已有的模型（含水矿物模型、孔隙流体模型、颗粒边界石墨膜模型和正空穴电子对模型等）都不能提供令人信服的答案。对安徽女山下地壳麻粒岩包体中的主要组成矿物（斜长石、斜方辉石、单斜辉石）的Micro-FTIR分析表明：这三种矿物普遍含有结构水，含量分别可以高至～1700×10^-6、-1600×10^-6和～2400×10^-6。麻粒岩中结构水的存在可能会对大陆下地壳的电导率分布产生重要的影响，从而可能为认识其起源提供一个新的解释方法。

关键词：电导率大陆下地壳麻粒岩结构水

大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉:不同的机制及意义——兼评“下地壳+岩石圈地幔拆沉模式”

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岩石学报 2006年第11期22卷 2631-2638页

拆沉作用(delamination)是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的:(1)拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆... 详细信息

拆沉作用(delamination)是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的:(1)拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。(2)拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。(3)拆沉的过程不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的(埃达克质)岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食、被拆沉的。(4)拆沉后的效应不同。大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流圈地幔上涌,从而引发了一系列地质效应:如岩浆活动、地壳抬升、构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。(5)拆沉与岩浆活动的关系不同。主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被动拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对"下地壳+岩石圈地幔拆沉"模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。

关键词：大洋岩石圈大陆下地壳拆沉作用机制岩浆活动

大陆下地壳物质组成和同位素组成及其指示意义

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地质科技情报 1996年第1期15卷 45-49页

作者：郭锋彭晓秋范蔚茗中国科学院长沙大地构造研究所长沙410013

采用统计方法对20组世界各地大陆下地壳组成的估计值进行分析,其结果表明大陆下地壳组成具双峰式分布特征,峰值代表了A、B两种端元组分。组分A为幔源垫托岩浆的结晶分凝产物,组分B为古老的大陆壳物质。大陆下地壳物质组成和同位素成分... 详细信息

采用统计方法对20组世界各地大陆下地壳组成的估计值进行分析,其结果表明大陆下地壳组成具双峰式分布特征,峰值代表了A、B两种端元组分。组分A为幔源垫托岩浆的结晶分凝产物,组分B为古老的大陆壳物质。大陆下地壳物质组成和同位素成分确定和探讨对建立恰当大陆动力学模型具有深远的指示意义。

关键词：大陆下地壳物质组成同位素组成大陆动力学双峰式分布特征

含水中基性大陆下地壳部分熔融能形成C型埃达克岩吗?——与张超等商榷

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高校地质学报 2013年第2期19卷 373-380页

作者：焦永玲汪洋姚瑶仝立华中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

中基性（SiO2=50％～60％）成分源岩在中等压力（p=1．0～1．2GPa，相当于35～40km）下的失水部分熔融残留相中斜长石比例大，而石榴子石的比例不超过20％，与之平衡的中酸性熔体难以具备埃达克岩的地球化学特征。富钾源岩部分熔融体系... 详细信息

中基性（SiO2=50％～60％）成分源岩在中等压力（p=1．0～1．2GPa，相当于35～40km）下的失水部分熔融残留相中斜长石比例大，而石榴子石的比例不超过20％，与之平衡的中酸性熔体难以具备埃达克岩的地球化学特征。富钾源岩部分熔融体系中钾的地球化学行为不遵循稀溶液的Henry定律，基于强不相容假设的模拟计算很可能会过高估计熔体中的钾含量。

关键词： C型埃达克岩大陆下地壳部分熔融相平衡

含水大陆下地壳的部分熔融：大别山C型埃达克岩成因探讨

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高校地质学报 2012年第1期18卷 41-51页

作者：张超马昌前 Francois HOLTZ 中国地质大学武汉地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 Institut fur Mineralogie Leibniz Universitat HannoverCallinstr.3D-30167 HannoverGermany

根据大陆下地壳的成分、含水基性岩体系部分熔融的基本原理和实验岩石学资料,本文对大陆下地壳的熔融机制展开了讨论,并在此基础上对比实验熔体与大别山C型埃达克岩的成分,进而探讨约束源岩成分、熔融的温压条件和部分熔融程度。研究结... 详细信息

根据大陆下地壳的成分、含水基性岩体系部分熔融的基本原理和实验岩石学资料,本文对大陆下地壳的熔融机制展开了讨论,并在此基础上对比实验熔体与大别山C型埃达克岩的成分,进而探讨约束源岩成分、熔融的温压条件和部分熔融程度。研究结果表明,大陆下地壳总体上是中-基性(SiO250%～60%)和含少量水的,在缺乏流体相条件下伴随含水矿物脱水的部分熔融是下地壳产生含水长英质熔体和无水残留体的主要机制。角闪岩在中等压力下(1.0～1.2GPa,相当于35～40km)理论上能够产生石榴石含量超过～20%的熔融残余,从而使得与之平衡的长英质熔体具有低Y,高Sr/Y和La/Yb比值等埃达克岩特征。基于水活度模型和变质基性岩p-t相图的估算显示,含有40%～60%角闪石的源岩(含水0.8%～1.2%)在～950℃能够得到最大为15%～20%的熔体,该熔体分数满足熔体分离的要求。大别山C型埃达克岩主要为高钾钙碱性系列(K2O3.5%～5%),与实验熔体成分的对比可知,其无法由低钾源岩在合理的部分熔融程度形成。根据钾在角闪岩部分熔融过程过表现为强不相容元素的原理,利用合理假设的残余体组合得到的分配系数,估算K2O含量为～1%的源岩在熔融程度为15%～20%的情况下能够得到类似大别山C型埃达克岩成分的熔体。

关键词： C型埃达克岩大陆下地壳角闪岩部分熔融大别山