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超大陆裂解的主要驱动力——地幔柱或深俯冲?

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地质学报 2021年第1期95卷 20-31页

作者：李献华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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

晚太古代以来全球的主要大陆经历了多次聚合形成超大陆、随后裂解成多个大陆/陆块,构成了地球历史最大时-空尺度的"超大陆旋回"周期性变化。超大陆聚合主要是通过全球性板块汇聚和造山运动而形成已成为共识,但导致超大陆裂解的动力机制... 详细信息

晚太古代以来全球的主要大陆经历了多次聚合形成超大陆、随后裂解成多个大陆/陆块,构成了地球历史最大时-空尺度的"超大陆旋回"周期性变化。超大陆聚合主要是通过全球性板块汇聚和造山运动而形成已成为共识,但导致超大陆裂解的动力机制则是学术界广泛关注和争论的重要科学问题,目前主要存在地幔柱上升(Bottom-up)和板块深俯冲(Top-down)两个主要学派。本文回顾了这两种学派的主要地质观察证据、地球动力学数值模拟结果和模型预测,结合类地行星早期大规模岩脉分布特征和地球变质作用特征随时间的演化,探讨了Bottom-up和Top-down之间的内在关系,以及今后的进一步研究方向。

关键词：超大陆旋回地幔柱深俯冲罗迪尼亚潘基亚

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深俯冲和地幔底部P波速度的非球层变化

世界地震译丛 2002年第5期33卷 31-44页

作者： R.D.VanderHilst S.Widiyantoro K.C.Creager T.J.McSweeney 罗显松成都理工大学

回顾了与深俯冲和地幔底部结构有关的层析成像的一些新近结果。成像显示出了一些地震波速高于下地幔平均值的狭长结构,它们和上地幔地震板块相连续,其地理分布和过去120Ma 中板块敛合区出露于地表的位置相关性很强。在大约2000km 深处,... 详细信息

回顾了与深俯冲和地幔底部结构有关的层析成像的一些新近结果。成像显示出了一些地震波速高于下地幔平均值的狭长结构,它们和上地幔地震板块相连续,其地理分布和过去120Ma 中板块敛合区出露于地表的位置相关性很强。在大约2000km 深处,这些长的线性结构分裂成更小的单元。然而,在一些地区,狭窄的下降体看起来好象是延伸到了地幔底部,在这些地方它们分散开来形成长波长结构,这样就支持了认为深俯冲和下地幔的复杂结构有关系的预测。上升体似乎没有像下降体那样更普遍地存在,而且所使用的 P 波数据也成像较差。这些结果证实了很多过去基于残差球谐分析的结果,也和放射性衰减从内部加热而产生的全地幔对流假说一致。尽管有全地幔的对流,但对流流动似乎在上地幔过渡带以及在大约1800～2300km 深处的过渡带被强烈地扰动。虽然成像未必能反映出因状态变化而引起的深部对流形态的变化,但是 P 波和 S 波数据的联合反演表明它和纵波及横波波速之比的变化是一致的。弹性模量的这种表现在其他地方也有报道,这暗示了地幔底部附近广泛存在化学非均匀性。因此地幔底部约800km 的区域包含了有助于我们理解地球构造和演化的信息。不幸的是,我们不能采集到足够多的直达 P波数据,但如果使用核震相,则数据覆盖能够得到改善。我们初步的研究认为,虽然本文提出的 P 波模型解释了大量的已被用于研究核幔边界上部非均匀性的 PKP波走时残差,但是却低估了它们的幅度。走时差和直达 P 波数据的联合反演可望减少波速模型中非均匀性程度的明显偏差,而且它还充分利用了走时残差的优点,而不必假定异常的位置。

关键词：深俯冲地幔 P波速度非球层变化走时残差 S波

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从物理学角度看板块深俯冲快折返假说

硅谷 2011年第17期 81-81页

1984年法国人Chopi和Smith,把地表中发现的柯石英(和金刚石)超高压变质体,认定是产生于上地幔的稳定相物质,提出了冷的地壳含石英岩石深俯冲到热的地幔中,经超高压变质形成柯石英,然后再折返回地壳并保留下柯石

关键词：深俯冲地表稳定相地幔地球表面地球内部硅氧矿物柯石英单斜石英超高压变质物理学

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大别-苏鲁深俯冲研究中的一些问题

国际地震动态 2004年第Z1期25卷 68-页

作者：刁桂苓张学民河北省地震局石家庄050021

　　目前板块内部的大陆深俯冲及其动力学成为国际地球科学研究的热点.大别、苏鲁地区的超高压变质带在世界上是规模最大的,因此,吸引了国内外科学家的注目.已进行的大量研究获得了一系列研究成果,提出了诸多的成因解释,但仍有一些关键... 详细信息

　　目前板块内部的大陆深俯冲及其动力学成为国际地球科学研究的热点.大别、苏鲁地区的超高压变质带在世界上是规模最大的,因此,吸引了国内外科学家的注目.已进行的大量研究获得了一系列研究成果,提出了诸多的成因解释,但仍有一些关键问题需要深入研究和解决.……

关键词：地球科学研究超高压变质带研究成果苏鲁地区成因解释深俯冲模最大科学家动力学国内大陆板块

断裂带和俯冲带中石墨碳质物的地质过程与碳循环意义

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地质科技通报 2022年第5期41卷 101-111页

作者：曹淑云周丁奎中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074

碳是自然界中常见的一种元素,其以单矿物(如石墨、金刚石)、化合物形式(如碳酸盐、二氧化碳)及生物体中的有机碳等多种形式存在。随着越来越多的深入研究,碳质物或石墨化的作用和地位也引起了广泛的关注。石墨碳质物出现在不同地壳深度... 详细信息

碳是自然界中常见的一种元素,其以单矿物(如石墨、金刚石)、化合物形式(如碳酸盐、二氧化碳)及生物体中的有机碳等多种形式存在。随着越来越多的深入研究,碳质物或石墨化的作用和地位也引起了广泛的关注。石墨碳质物出现在不同地壳深度的断裂带或俯冲带岩石中,特别是在一些大地震断裂带中富集。在地质变质作用过程中,随着温度的增加,非晶形碳质物转变为晶形有序化的石墨,且其石墨化过程不可逆,因此其拉曼光谱峰可定量记录峰期变质作用温度;同时,在变形过程中,石墨的特殊结构性能和力学属性能有效降低岩石强度,促进塑性变形,在快速滑动面或地震滑动面中,起到固体润滑剂作用,因此,地壳中的石墨物质对于岩石强度弱化和地震断裂滑动及演化过程具有重要意义。石墨碳质物具有低溶解性和低移动性,常作为碳汇稳定存在于深部地壳中,在地质时间尺度上,一旦碳及石墨化共同参与到岩石中,一些主要的地质过程(如俯冲作用、断裂作用、风化侵蚀、生物作用)致使石墨碳质物通过形成和破坏过程富集或释放碳到地球表面(大气圈),将显著地影响碳循环。

关键词：石墨碳循环岩石强度碳汇地壳构造变形深俯冲石墨拉曼光谱

Partial melting of deeply subducted continental crust and the formation of quartzofeldspathic polyphase inclusions in the Sulu UHP eclogites

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Chinese Science Bulletin 2009年第15期54卷 2580-2594页

作者： ZENG LingSen LIANG FengHua ASIMOW Paul CHEN FangYuan CHEN JJng Institute of Geology Chinese Academy of Geological Sciences Beijing 100037 China Division of Geological and Planetary Sciences California Institute of Technology Pasadena CA 91125 USA School of Physics Peking University Beijing 100871 China

Two types of quartzofeldspathic inclusions hosted by omphacite and garnet were identified in the Sulu UHP eclogites. The first consists of albite, quartz, and various amounts of K-feldspar. In contrast, the second consists predominantly of K-feldspar and quartz without any albite. The presence of quart-zofeldspathic inclusions within the UHP mafic eclogites indicates that partial melting occurred in deeply subducted continental crust via mica dehydration melting reactions at an early stage of rapid exhumation. Such a melting event generated hydrous Na-K-Al-Si melts. These melts infiltrated into the mafic eclogite and were captured by recrystallizing garnet or omphacite, which together followed by dehydration and crystallization to form feldspar-bearing polyphase inclusions. Formation of silicate melts within the deeply subducted continental slab not only provides an excellent medium to transport both mobile (LILE) and immobile (HFSE) elements over a large distance, but also induces effective changes in the physical properties of the UHP slab. This process could be a major factor that enhances rapid exhumation of a deeply subducted continental slab.

关键词：超高压榴辉岩大陆地壳深俯冲包裹体部分熔融多相体形快速折返

含柯石英超高压榴辉岩的早期变形——以苏北东海碱场榴辉岩体为例

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地质科技情报 2003年第4期22卷 1-8页

作者：索书田杨启军钟增球周汉文游振东中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074

以超高压矿物组合的各种后成合晶及冠状体等卸载不平衡结构为参考标志,将含柯石英的超高压榴辉岩的变形序列分成两个部分。后成合晶及冠状体发育之前的变形为早期变形,是在大陆深俯冲和碰撞条件下发育的超高压变质变形组构。后成合晶及... 详细信息

以超高压矿物组合的各种后成合晶及冠状体等卸载不平衡结构为参考标志,将含柯石英的超高压榴辉岩的变形序列分成两个部分。后成合晶及冠状体发育之前的变形为早期变形,是在大陆深俯冲和碰撞条件下发育的超高压变质变形组构。后成合晶及冠状体发育之后的变形为晚期变形,是在超高压岩石折返剥露过程中,主要是在角闪岩相甚至绿片岩相条件下发育的。构造上江苏省北部东海县碱场含柯石英榴辉岩体,分为块状榴辉岩和面理化榴辉岩两种类型,分别代表超高压变质岩早期变形的两个构造阶段或世代(D1、D2)。详细描述了它们的矿物组合、中小尺度及显微尺度下的组构特征,讨论了两者的几何关系和区域构造意义,强调指出,只有含柯石英榴辉岩的早期变形组构,才能记录和反映斜向大陆深俯冲及碰撞的动力学过程。

关键词：超高压变质岩含柯石英榴辉岩块状榴辉岩面理化榴辉岩深俯冲变形组构

大别-苏鲁区超高压变质岩的多期构造变质演化

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岩石学报 2005年第4期21卷 1175-1188页

作者：索书田钟增球周汉文游振东中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源同家重点实验室武汉430074

对大别-苏鲁地区超高压(UHP)变质岩的详细构造和岩石学研究揭示了其复杂的构造变质演化历史。除前超高压事件外,至少可识别出5个相继发育的构造变质事件或阶段(D_1-D_5)。D_1和 D_2同超高压事件与三叠纪(250～230Ma)中朝克拉通和扬子克... 详细信息

对大别-苏鲁地区超高压(UHP)变质岩的详细构造和岩石学研究揭示了其复杂的构造变质演化历史。除前超高压事件外,至少可识别出5个相继发育的构造变质事件或阶段(D_1-D_5)。D_1和 D_2同超高压事件与三叠纪(250～230Ma)中朝克拉通和扬子克拉通间的大陆深俯冲及碰撞有关,而超高压后的 D_3和 D_4韧性变形及其伴生的减压部分熔融作用和退变质作用事件,则是超高压岩石向中上地壳折返过程中(230～140Ma)发生的。碰撞后形成的 D_4构造,主导了大别-苏鲁超高压和高压变质带区域尺度的构造格架。第5阶段的构造以摩擦或摩擦-粘性过渡性变形机制为主,并伴随有大规模的未变形的花岗质岩体就位,该期构造热事控制了现今大别-苏鲁地区的地貌学特征。新的构造和岩石学资料并结合可利用的地质年代学和地球化学等资料,提出一个涉及中朝与扬子克拉通间三叠纪大陆深俯冲、碰撞及相继超高压变质岩石向地表的多期折返构造变质演化模式。

关键词：大别-苏鲁区超高压(UHP)变质作用榴辉岩深俯冲折返变形分解部分熔融

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北大别的高温超高压变质作用与多阶段折返

岩石学报 2011年第2期27卷 589-600页

作者：刘贻灿古晓锋邓亮鹏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

近期的变质岩石学、地球化学及同位素年代学研究表明,北大别整体经历了高温超高压变质作用和多阶段折返历史,因而表现为广泛发育的多期减压结构和极少保留早期的超高压变质记录。北大别榴辉岩以高温变质作用以及折返期间因麻粒岩相和角... 详细信息

近期的变质岩石学、地球化学及同位素年代学研究表明,北大别整体经历了高温超高压变质作用和多阶段折返历史,因而表现为广泛发育的多期减压结构和极少保留早期的超高压变质记录。北大别榴辉岩以高温变质作用以及折返期间因麻粒岩相和角闪岩相退变质变质作用而形成的多期后成合晶为显著特征。石榴子石中伴有放射状胀裂纹的单晶和多晶石英包体指示早期柯石英的转变结果,这已被锆石中发现的柯石英残晶所证实。结合北大别北部榴辉岩和片麻岩中发现的金刚石等超高压证据以及三叠纪变质记录,由此证明北大别整体经历过深俯冲和印支期超高压变质作用。北大别榴辉岩的多阶段高温条件主要来自石榴子石-绿辉石矿物对温度计、单斜辉石中紫苏辉石+石英针状矿物出熔体以及金红石中较高的Zr含量和变质锆石中较高的Ti含量等得出的温度证据。此外,多期后成合晶以及石榴子石和单斜辉石等矿物中成分分带的存在,证明该区榴辉岩经历了一个多阶段、快速折返过程;而不同变质阶段的温度、压力和形成时代,却反映该区榴辉岩经历了长时间的高温变质演化与缓慢冷却过程。长时间的高温变质作用与缓慢冷却过程也许正是北大别长期难以发现柯石英和有关超高压记录的重要原因。因此,这些成果为大别山三个不同超高压岩片的差异折返模型的建立提供了新的证据.

关键词：榴辉岩高温超高压变质作用多阶段折返深俯冲北大别