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中国东部岩石圈减薄研究中的几个问题吴福元1,2,葛文春2,孙德有2,郭春丽2(1.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;2.吉林大学地球科学学院,吉林长春130061)摘 要:中国东部岩石圈减薄是近10年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、机制及其构造控制因素,多有争论。
根据目前的研究资料,文中对上述问题进行了全面的讨论。
初步认为该岩石圈减薄发生在晚中生代,且在120~130M a 的早白垩世达到高潮。
综合分析认为,岩石圈的减薄与东侧太平洋板块的俯冲有关,即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚,进而发生岩石圈拆沉。
Os 同位素资料显示,由地幔橄榄岩包体所反映的新生代岩石圈地幔具有年轻性质,与古生代时的岩石圈地幔截然不同。
因此笔者认为,中国东部现今的岩石圈地幔并不是减薄后的残留,它表明中生代时,岩石圈地幔和部分下地壳一起通过拆沉作用而沉入软流圈地幔,由此而导致软流圈地幔与地壳的直接接触。
幔源岩浆的底侵及软流圈对地壳的直接加热作用,使上覆地壳发生大规模的岩浆和成矿作用,并导致中国东部中生代时期伸展构造的广泛发育。
关键词:岩石圈减薄;中生代;中国东部中图分类号:P542;P541 文献标识码:A 文章编号:10052321(2003)03005110收稿日期:20030218;修订日期:20030618基金项目:国家自然科学基金资助项目(40272045,40133020);中国地质调查局基础研究项目(200113000052)作者简介:吴福元(1962) ),男,研究员(教授),岩石学与地球化学专业。
E -mai l:w ufuyuan@mai 自从20世纪90年代早期中外学者根据我国华北地区早期古老的巨厚富集岩石圈地幔被薄的亏损型软流圈或海洋型地幔所取代这一命题以来[1~4],中国东部的岩石圈减薄问题得到了国内外学术界的广泛注意,发表了大量研究成果[5~14]。
尽管目前大家公认,岩石圈减薄是中国东部地质演化的基本事实,但对岩石圈减薄的具体时间、机制及其控制因素,仍存在激烈的争论。
中国东部新生代玄武岩及上地幔研究
邓晋福
【期刊名称】《地学前缘》
【年(卷),期】1994(0)Z1
【摘要】中国东部新生代玄武岩及上地幔研究邓晋福（中国地质大学，北京，１０００８３）“中国东部新生代玄武岩及上地幔研究（附金伯利岩）”属地矿部基础研究项目，由原武汉地质学院副院长、学部委员池际尚教授任总学术带头人，有路凤香、王人镜、王方正、莫宣学、赵海玲、李昌...
【总页数】1页(P194-194)
【关键词】上地幔;池际尚;王人镜;金伯利岩;邓晋福;地矿部;中国地质大学;鄂莫岚;大陆裂谷;岩石圈
【作者】邓晋福
【作者单位】中国地质大学
【正文语种】中文
【中图分类】P588.145
【相关文献】
1.中国东部新生代玄武岩的地幔源区特征 [J], 钱生平;任钟元;张银慧;洪路兵;张乐;张艳;刘建强;宋茂双
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3.中国东部新生代玄武岩及其地幔包体的氧逸度 [J], 张毅刚;鄂莫岚
4.吉林东部汪清新生代玄武岩中地幔包体的矿物化学:对该地区岩石圈地幔形成过程的启示 [J], 宋樾;王建;刘金霖;谢志鹏;Keiko H.HATTORI
5.对《中国东部新生代玄武岩及上地幔研究(附金伯利岩)》一书的介绍 [J], 郝梓国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大陆岩石圈地幔的组成与交代作用
大陆岩石圈地幔是由地壳的最深部分组成，包括地核、上地幔和下地幔三部分。
地核是地球的内部的硬物质，其主要成分为铁和镍，其温度可达5500℃～6000℃，为高达40000兆帕的高压力环境，外部为液态状态，内部为固态状态。
上地幔以正长方体状为主，其厚度一般不大于150公里，是由硅铝锆石（Si-Al-Fe-O）和橄榄石（Olivine）组成的流体岩石，它的温度一般保持在1000℃～1200℃之间，压力也很高，一般保持在1300兆帕左右。
下地幔也是一种流体岩石，主要成分为硅铝锆石（Si-Al-Fe-O）、石英（Silica）和镁铁矿物，下地幔的厚度一般大于200公里，其温度大于2000℃，压力也很高，可达3000兆帕以上。
大陆岩石圈地幔具有十分重要的作用，它是地壳的支撑，是板块活动及地震活动的发生场所，也是火山活动的发生地，同时还能够维持地球磁场稳定，保护地球表面存在生命。
中国东部大陆地壳化学元素丰度分析Jesse·Du2013-10-28中国东部大陆地壳化学元素丰度分析摘要：本文通过对中国东部、内蒙兴安—吉黑造山带、华北地台以及华东南地块的总陆壳、上陆壳、中下陆壳元素丰度的文献数据值进行整理分析，主要着眼于特征元素之间的差别对不同地区的不同层次地壳元素丰度进行对比分析，得出一系列结论。
文章从亲石元素、亲铁元素、亲铜元素、亲生物元素以及稀土元素入手，总结了元素变化的一般规律，研究了其地质意义并总结了地球丰度的意义。
关键词：大陆地壳元素丰度变化规律地质意义0、引言大陆地壳是在地质历史过程中通过地幔部分熔融的岩浆向上侵入或喷出逐步形成的，部分熔融形成地壳后残余的地幔部分就成了现今的贫化或亏损地幔。
大陆地壳覆盖地球表面的45％，主要表现为大陆、大陆边缘海以及较小的浅海。
地壳的化学组成以硅铝质为特点，可分为两大类岩石：一类是地壳上部的相对未变形的沉积岩或火山岩堆积，另一类是已经变形变质的沉积岩、火成岩和变质岩带。
后者构成地球表面的山脉或在地壳深部，前者多在地壳表层的盆地及其边缘。
地壳可以承受强烈的板块构造运动，所以目前能寻找到38亿年前的地壳。
元素克拉克值反映了地壳的平均化学成分，确定着地壳作为一个物理化学体系的总特征以及地壳中各种地球化学过程的总背景。
它既是一种影响元素地球化学行为的重要因素，又为地球化学提供了衡量地壳体系中元素集中分散程度的标尺。
本文立足于中国东部各构造单元前人的大量实测资料，有条理的选择并分析了部分化学元素丰度值差异。
对于前人的数据进行了综合性的整理分析，对于更好认识地壳组成以及地球化学元素丰度的重要性有着重要意义。
1、数据处理方法对所有地壳微量元素进行原始地幔标准化（除REE），对稀土元素进行球粒陨石标准化；在整个数据处理中，对数据含量单位进行了处理，使所有元素含量单位均为ppm；对所成表格纵坐标取对数刻度。
在本次实验中，我们主要对亲石元素、亲铁元素、亲铜元素、亲生物元素、稀土元素等五项进行了处理分析。
第27卷 第1期2008年3月 吉 林 地 质J I L I N GE OLO GY Vol 127 No 11M ar 12008 文章编号:10012427(2008)0100104中国东部岩石圈减薄时间的制约及构造控制因素探讨袁 平1,王俊烈2,齐成栋3,卢兴波3,张俊影31.吉林省地质调查院,吉林长春 130061;2.辽宁省第六地质大队,辽宁普兰店 116000;3.吉林省区域地质矿产调查所,吉林长春 130022摘要:华北地块中生代含幔源包体玄武岩同位素年龄、岩石化学、地球化学及Sr -N d 同位素研究成果表明:119Ma ～110Ma 之间华北地块岩石圈地幔性质由富集型岩石圈地幔转化为亏损的软流圈地幔,岩石圈地幔性质的显著变化,说明中国东部岩石圈减薄的主要时间发生在早白垩世晚期119～100Ma 之间。
中生代古太平洋伊泽奈崎大洋板块(I zanagi Plate )向欧亚板块俯冲所导致的拆沉,应是岩石圈减薄的重要控制因素。
关键词:华北地块;中生代;Sr 、Nd 同位素;岩石圈减薄;拆沉中图分类号:P542 文献标识码:A收稿日期22;改回日期22作者简介袁 平(62)女,内蒙通辽人,吉林省地质调查院工程师。
A resea rch on the ti m e 2r estr i cted and structure 2con trolli n g ofthe lithos pher e becom i n g th i n i n ea st Ch i n aY UAN Ping 1,WANG Jun 2lie 2,Q I Cheng 2dong 3,LU Xing 2bo 3,ZHA NG Jun 2ying31.Institute of Geologica l Surv ey of Jilin P rovince,Changchun 130061,J ilin,Chi na;2.The S ixth Geol ogic Surv ey of L iaoning Province,Pulandi a n 116000,J ilin,China;3.Surv ey of Regio na l Geology and M inera l Resources of J ilin P ro vince,Changchun 130022,J ilin,ChinaAbstra ct:The is otop ic age,petr oche m istry,geoche m istry and Sr 2Nd isot ope studies of Me s ozoic the mantleinc lusi on -bearing basalt in north China ma ssif show that during 119Ma 2110Ma,the mantle quality of the litho 2spher e in north China m assif was transfor m ed fr om rich lithos phere mantle into deficiency asthenosphere m antle .The m arked changing of the m antle qua lity of the lithosphe r e te lls the lithos phere in east China is thinned up,that took place during uppe r most,Lower C retaceous 119Ma 2100Ma .Mes oz oic ancient Pacific I zanagi Plate subduc ting under Eur a sian P late led to delam ination,that should be the i m portant contr olling fact or of the lithos phere becom 2ing thin .Key wor ds:north China ma ssif;Mesoz oic;Sr,N d isot ope;lithos phere becom ing thin;dela m inati on 中国大陆东部古生代金伯利岩和其中幔源橄榄岩及金刚石包体的研究发现,古生代时华北太古代岩石圈地幔仍稳定存在,岩石圈厚度(460M a ±)>200km [1],而通过地球物理探测资料及新生代玄武岩中的幔源包体的研究所揭示的中国东部新生代岩石圈厚度约为60～80km [2,3],从早古生代到新生代中国东部大陆岩石圈至少减薄了120km 以上,中国东部特殊的岩石圈结构及热状态引起了国内外学者们的广泛关注,越来越多的科研成果表明上述岩石圈地幔的置换过程主要发生在中生代[426],:20071112:20080110:199但由于对华北板块中生代岩石圈地幔的性质及其深部作用过程的了解不够,造成了对岩石圈减溥的具体时间、机制及构造控制因素认识的不一[729];作为岩石圈减薄过程的重要环节,华北地块中生代大规模的火成岩事件,特别是大规模的玄武岩浆事件,是了解下地壳及上地幔的性质的重要介质,其中的深源岩石包体作为岩石圈的深部“探针”,对于了解岩石圈的特征将起到非常重要的作用。
简明扼要的总结中国区域大地构造时空演化规律一、中国区域构造演化阶段太古代以来，中国大陆岩石圈经历了从无到有，从小到大，从岛状古陆到大陆板块的发展过程。
根据大陆岩石圈构造演化的地球动力学体制和不同时期东亚大陆岩石圈的板块构造格局，将我国区域构造演化历史粗略地分为以下四个发展阶段(表4.3)：1. 古陆核形成演化阶段(Ar～Pt1)2. 元古大陆板块演化阶段(Pt2～Pt3)3. 古板块形成演化阶段(Z～T2)4. 活动大陆边缘与板内构造演化阶段(T3～Q)表4.3 中国大地构造演化阶段二、中国区域构造演化及其主要特点（一）区域地球动力学体制(系)的交替区域构造是在一定的地球动力学体制(系)作用下的产物。
不同的地球动力学体制(系)产生不同特征的区域构造，因而区域构造的演化反映地球动力学体制(系)的交替。
现在比较一致的观点认为，在太古代至早元古代，地球动力学体制可能与板块构造体制有本质的区别。
但这一阶段中究竟属于一种什么样的地球动力学体制，目前尚不十分清楚。
早元古代后，即距今1600Ma以来，板块构造体制开始占据主导地位。
在这种地球动力学体制中，大陆岩石圈的构造发展主要受控于与其相邻的大洋盆地的构造演化。
因此，我国大地构造学家常以在区域构造演化中起主导作用的大洋盆地来命名不同的地球动力学体系。
从我国区域构造演化来看，自中元古代至今曾出现过以下几个不同的地球动力学体系；1. 古蒙古洋地球动力学体系前中生代，我国北方大陆(即塔里木和华北板块)与西伯利亚板块之间曾被古蒙古洋占据。
随着古蒙古洋的扩张、消减闭合，塔里木一华北板块出现裂陷、褶断，大陆地壳向北增生、扩大，并最终于古生代末与向南扩大的西伯利亚板块碰撞对接。
因此在前中生代，我国区域构造的形成与发展主要受古蒙古洋地球动力学体系的控制。
2. 古太平洋地球动力学体系自二叠纪至早白垩世，我国东部处于古太平洋西岸，古太平洋的扩张、消减、关闭，直接控制着中国东部区域古生代晚期至中生代的构造演化。
中国东部部分地区新生代岩石圈地幔的成因:主量和微量元素制约*刘海泉1闫峻1**赵建新2安亚军1L I U H ai Quan1,YAN Jun1**,ZHAO JianX i n2and AN Y aJun111合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥23000921澳大利亚昆士兰大学放射性同位素实验室,布里斯班407211S c h ool of R esources and E nvironm e n t a lE ng ineering,H e fei University of T ec hn ology,H e fei230009,China21R ad iogenic Isot ope Laboratory,C e n tre for M icroscopy and M icroana l ysis,The Un iversit y of Qu e ensland,B risbane4072,Au stra li a2010-07-01收稿,2010-08-17改回1L iu HQ,Yan J,Z hao J X and An Y J120101O rigi n of Cenozoic lithospheric man tle i n several areas of eastern Ch i na: Constraints fro m major and trace ele m en ts1A cta Petrolog ica S in ica,26(9):2850-2868Abstrac t Sy stem ati c m ajor and trace e l ements ana l ysis o f sp i ne-l l herzo lites fro m H annuoba,N ushan,Pans h ishan and Fang s han is ca rr ied out to identify t he orig i n o f Cenozo ic lithosphere i n eastern Ch i na and to furt her d iscuss the m echan i s m s of litho spheric t h i nni ng1 T he results i nd ica te these areas share a/j uven ile0litho spheric m antle,wh ich i s resi dua l o f up w elling mantle wh ich ever unde r w ent less than10%partial me lti ng1A less than3%contr i bution o f silica-enriched basa ltic m e lts ana logous to Ceno zoic basalt i n easte rn Ch i na w as i nvo l ved i n l a ter m etasoma ti s m ove r Ceno zo i c lithosphe ric m antle1D i sti ncti ve dissi m ilar ity bet w een Cenozo ic lit hospher i c mantle and A rchean Cratonic lit hospher ic mantle i n respec t o fm a j or and trace e l ements,co m bi ned w ith rem arkab l e si m ilar ity to partialm e lti ng and m etasoma ti s m modeli ng of trace e le m ents argue predom i nate l y thinn i ng mechan i s m o f detach m ent f o r eastern N orth Ch i na Craton lit hospher ic m antle1K ey word s P erido ti tic xeno liths;A sthenosphere;T race e l ements;T hi nning;N orth Ch i na C ra t on摘要为厘定中国东部新生代岩石圈地幔的成因,进而探讨岩石圈减薄的方式,本文选择汉诺坝、女山、盘石山和方山尖晶石二辉橄榄岩作为研究对象,系统分析了其主、微量元素。
结果表明,这些地区新生代岩石圈地幔具有/新生0的性质,为上涌的软流圈物质经过小于10%的部分熔融程度后的残留相形成,后又经历了类似新生代玄武岩性质的富硅熔体的交代,交代介质的物质贡献小于3%。
新生代岩石圈地幔与古老克拉通岩石圈地幔在主、微量元素上的显著差异以及新生代岩石圈地幔微量元素特征的拟合,支持拆沉为华北克拉通东部减薄的主要方式。
关键词橄榄岩包体;软流圈;微量元素;减薄;华北克拉通中图法分类号P542151引言大量研究成果表明,华北克拉通东部巨厚的古老岩石圈地幔在古生代以后被薄的大洋型地幔所取代(F an and M enzi es,1992;G riffi n et al1,1992,1998;M enzies and Xu,1998;M enzi es et al1,1993;X u et al1,1995;Zheng et al1, 1998),并经历了至少100k m厚的岩石圈减薄(G r iffi n et al1, 1998;M enzi es et al1,1993)。
对于减薄事件已经达成共识,然而对于新生代岩石圈以何种方式转化而来仍存有争议(G ao et al1,2004;N i u,2005;Xu,2001;Y ang et al1,2003; Zheng et al1,2007),分别有岩石圈拆沉机制(G ao et al1,1000-0569/2010/026(09)-2850-68A cta P etro log ica Sinica岩石学报*本文受国家自然科学基金项目(40772040、90714009)资助.第一作者简介:刘海泉,男,1983年生,硕士研究生,地球化学专业,E-m ai:l hector_li uhai quan@126.co m图1研究区地质简图(据Zhao et al1,2000,2001改绘)F ig11S i m plifi ed geo l og ical map fo r study i ng area(m odified after Zhao et al1,2000,2001) 2002,2004)、熔体交代导致的置换机制(Zhang,2005)和热、机械侵蚀模型(Xu,2001)。
探讨/新生0的岩石圈地幔究竟以何种方式转化而来,关键之一是对其性质以及成因进行详细的制约。
目前对橄榄岩包体系统的全岩微量元素分析数据还十分有限,本文系统的分析了汉诺坝、女山和苏北地区新生代橄榄岩包体的全岩和单矿物地球化学特征;并结合前人数据,深入分析新生代岩石圈地幔的地球化学特征,以揭示其成因。
2地质背景汉诺坝位于华北克拉通北缘中央造山带和西部板块交界处东侧(图1),新生代火山岩主要由碱性玄武岩和拉斑玄武岩组成,其K-A r年龄27~14M a(朱炳泉,1998)。
女山火山口位于郯庐断裂带以西,构造位置上处于苏北盆地北缘。
其玄武岩年龄为0153~0173M a,指示其为中更新世火山喷发产物(陈道公和彭子成,1988)。
盘石山和方山位于郯庐断裂以东的苏北断陷盆地,其深部大地构造归属仍有争议(Chung,1999;F aure et al1,2001;L,i1994;Y i n and N ie, 1993;Y u et al1,2003)。
盘石山出露的中新世方山组碱性玄武岩中主要发育新鲜尖晶石二辉橄榄岩包体,其玄武岩尚无确切年龄数据。
方山碱性玄武岩的K-A r年龄为9M a(陈道3岩相学描述汉诺坝、女山、盘石山和方山玄武岩中的深源包体多为椭球状或长板状。
包体与寄主玄武岩接触界限清晰,岩石类型主体为尖晶石二辉橄榄岩。
汉诺坝橄榄岩包橄结构发育(图2a),膝折带常见。
女山样品多为粗粒-细粒碎斑或等粒显微结构,平衡三连点结构(图2b)。
盘石山尖晶石二辉橄榄岩包体以原粒(?碎斑)结构(图2c)为主。
方山尖晶石二辉橄榄岩主要为原粒-碎斑结构(图2d)。
上述地区样品中尖晶石在单偏光镜下为棕褐色,常呈他形冬青叶状充填在其它矿物颗粒之间。
4分析方法全岩样品用破碎机破碎到<1c m大小的碎块,挑出其中具有风化面裂隙的碎块,剩下的样品用5%HC l和10%H2O2溶液浸泡10m i n,然后用水洗净,再用圆盘粉碎机细碎,细碎好的样品缩分出100~200g,用无污染球磨机磨至200目以下。
全岩主量元素分析在广州地球化学研究所中国科学院同位素年代学和地球化学重点实验室X-荧光光谱仪(XRF)进行分析,熔片之前用重量法确定样品的烧失量(LO I),标样2851刘海泉等:中国东部部分地区新生代岩石圈地幔的成因:主量和微量元素制约图2汉诺坝、女山、盘石山和方山橄榄岩包体的岩相学特征(a)-汉诺坝:包橄结构;(b)-女山平衡三联点结构;(c)-盘石山:原粒结构;(d)-方山:碎斑结构1正交偏光下1O-l橄榄石;Opx-斜方辉石; Cpx-单斜辉石;Sp i n-尖晶石F ig12M icropetrog raph ic characteristics o f perido titic x enoliths fro m H annuoba,N ushan,Pansh ishan and F angshan rev ea led by po l a rized li ght(Xu et al1,2005),详细的分析流程见(G oto and T atsum,i1996)。
矿物电子探针成分分析在中国科学院地质与地球物理研究所CAM ECA-SX51型电子探针测定。
分析条件为:加速电压15k V,电流20nA,束斑直径5L m。
微量元素在澳大利亚昆士兰大学放射性同位素实验室进行,运用F i sonsP las maquad II型等离子体质谱(ICP-M S)分析,用橄榄岩标样W-2校准数据,用6L i、61N i、84Sr、115In、147Sm、169Tm、187R e和205T l作为内标控制漂移,数据分析误差优于3%。
详细的分析方法和流程详见(N i u and Batiza,1997)。
