地幔是由什么组成的?

橄榄岩是主要成分已成定论众所周知,地球为地壳、地幔、核这三层构造。那么,橄榄石又是什么呢? 一般认为,地球的大约一半即地壳和地幔是由岩石组成的。因此,地幔是由称为橄榄岩的岩石,或者以橄榄岩为原料的物质构成的,这在目前已成定论。所谓橄榄石就是组成这种橄榄岩的最重要的矿物。所以,根据该定论,可以说橄榄石才是地幔的主要成分。     

大陆地壳磁性结构研究及其意义

评述了大陆地壳磁性结构与地壳构造、变质相、物质组成、下地壳与壳－幔交换等相互关系的研究进展。应用岩石磁学与矿物磁学的基本理论,提出了一步研究的建议。强调建立创造的地质思维,加强重、磁、电、震与深部地质过程相互关系的综合研究。将大陆地壳的磁性结构与密度结构、电性结构、速度结构、热结构及深部地球动力学过程的相互关系作为一个深部地质系统进行研究。     

天然元素的丰韵

可能多数读者都知道,我们赖以生存的地球表面是由岩石构成的,而且不论哪种岩石都是由所谓矿物组成的,于是大家就会想当然地认为,矿物的种类一定有很多。其实,世界上的矿物种类比人们想象的要少很多。将那些肉眼分不清的以及非常罕见的矿物全包括在内,也只有3500多种。在如此众多的矿物中,有一类矿物非常特殊,它     

喜马拉雅造山带下地壳麻粒岩成因: 来自高温高压实验的证据

利用喜马拉雅结晶岩系中的黑云斜长片麻岩进行脱水熔融实验研究,模拟喜马拉雅造山带麻粒岩下地壳的形成过程.实验温度和压力条件分别为770～980℃及1.0～1.4GPa.黑云母的Ti和F含量较高导致其脱水温度高达约900℃（1.0～1.4GPa）.实验产物由过铝花岗质熔体和具有麻粒岩矿物组合的残留相（P1+Qz+Grt+Opx+Bio+I1m/Rut±Kfs±Cpx）组成.残留相矿物组合与出露于喜马拉雅东、西构造结麻粒岩的矿物组合相似,并且二者的特征矿物（石榴石和辉石）的成分一致;残留相的化学成分可以与中性麻粒岩地体的成分对比.实验残留相的波速特征也与青藏高原和造山带下地壳上部的速度吻合.获得如下认识:（1）青藏高原下地壳上部可能是由含石榴石中性麻粒岩组成;（2）喜马拉雅下地壳麻粒岩和淡色花岗岩的形成有着成因上的联系;（3）黑云斜长片麻岩的脱水熔融可能是青藏高原下地壳麻粒岩形成、地壳物质重组和结构调整的重要方式.同时实验也为探讨青藏高原下地壳麻粒岩的矿物组成、化学成分以及形成时温度和压力环境提供了约束条件.     

钙钛矿的氧同位素分馏

钙钛矿(CaTiO_3)是金伯利岩中的特征副矿物,偶尔可以成为主要组成矿物.它也常以副矿物形式存在于许多碱性岩和某些变质岩中.具有钙钛矿结构的硅酸盐是下地幔的重要组成矿物.因此,理解钙钛矿的氧同位素分馏性质不仅对于含这种矿物的地壳地幔岩石的地质测温和热历史探索,而且对于地幔的化学结构研究具有重要意义.然而,至今尚未有人对钙钛矿的氧同位素分馏进行深入系统的研究.仅加拿大的Gautason等对方解石-钙钛矿之间的氧同位素分馏做了初步实验测定.本文根据作者建立的增量方法,从理论上计算了钙钛矿的氧同位素分馏.     

大陆地壳多震层成因与一个新的地壳断层带模式

在不同范围温度和围压条件实验研究的基础上，重点对于围压１．５ ＧＰａ，温度２５～６５０℃、应变速率２×１０~（－６）次／ｓ条件下实验变形万成花岗岩开展了系统的力学与显微构造分析，阐述了大陆地壳岩石圈内不同条件下变形岩石及其主要组成矿物内的脆性破裂到晶质塑性显微构造组合，提出脆－韧性转变域内脆性破裂机制和晶质塑性机制同时出现、互相制约和依存．脆性破裂机制与晶质塑性机制之间的叠加与抑制作用导致岩石强度具有异常变化，并合理地解释了大陆地壳多震层的成因与中、上地壳强震发震机理．在此基础上建立了新的地壳断层带模式。     

岩石探针和地震探测手段约束华北深部地壳结构组成及演化

厘清大陆深部地壳形成、演化及其动力学过程,对于了解板块构造、揭示壳幔相互作用至关重要.针对华北深部地壳物质组成、结构及演化等问题,本研究在限定其地震学结构特征基础上,结合深部地壳岩石捕虏体的来源深度(定深)、化学和物理性质(定性)和形成年龄(定年)的研究成果,构建了华北深部地壳多维度物理、化学结构模型.结果表明:华北陆块地壳厚度变化于30～48 km,全地壳和地壳内部各层均呈现东薄西厚特征.东、西部地壳虽然厚度上有明显差异,但内部结构特征有一致性,即整体上较少典型的高速基性下地壳,平均P波波速(～6.3 km/s)、密度(2.72～2.78 g/cm3)并呈中性岩石特征.深部地壳岩石捕虏体除斜长角闪岩外主要成分包括基性和酸性的麻粒岩.中生代时期华北陆块部分地区地壳存在榴辉岩捕虏体,指示了当时局部地区曾存在厚达45 km的地壳,但现今地震学剖面并未显示;此外,有些地区(如汉诺坝)基性岩石捕虏体揭示出新生代基性岩浆底侵,难以在地震学模型中识别.因此,岩石探针与地震探测结果的结合,将更有助于全面认识深部地壳结构组成和演化.     

大陆俯冲隧道过程:大陆碰撞过程中的板块界面相互作用

研究俯冲带过程是发展板块构造理论的关键.板块界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.将俯冲隧道模型拓展到大陆碰撞造山带,能够透视大陆俯冲带构造过程及其产物.由长英质到镁铁质岩石组成的大陆地壳于不同深度从大陆岩石圈上部拆离并迁移进入大陆俯冲隧道,由橄榄岩组成的大陆岩石圈地幔楔底部也受到俯冲板片刮削进入俯冲隧道.大小不同的地壳和地幔碎块在俯冲隧道中受到角力流作用向上或向下运动,导致它们经历不同程度的变质作用,并伴有不同程度的变形乃至局部深熔.在俯冲隧道中壳源岩石与幔源岩石之间发生机械混合,结果形成了超高压变质混杂岩.它们在折返到地壳层位时与低级变质岩拼合到一起,形成构造混杂岩,结果在同一造山带出露有不同变质程度的岩石.俯冲陆壳基底花岗岩和上覆沉积物衍生的熔/流体与上覆大陆岩石圈地幔楔橄榄岩之间发生化学反应,实现了大陆俯冲隧道中的壳幔相互作用.超高压变质岩原岩性质支配了碰撞造山带的类型、超高压变质地体的大小和折返速率.     

西南天山早白垩世火山岩中发现地幔和下地壳捕虏体

在中国西南天山托云地区早白垩世火山岩中存在地幔和下地壳捕虏体,火山岩的年龄为１２３－１０１Ｍａ,地幔捕虏体既有钛角闪石和韭闪石,长石,云母及辉石等矿物巨晶,也有橄榄岩,辉石岩,角闪石岩和云母岩等岩石碎块,下地壳捕虏体主要是条带状和块状的麻粒岩,火山岩是板内岩浆活动的产物。含水矿物巨晶和地幔岩石碎块中存在含水矿物,表明发生过强烈的地幔交代作用。     

金刚石

一、概况碳是组成地壳的较重要的元素之一,其重量百分比约为0.032%,但结晶碳的一种变体——金刚石,却是地壳中极为稀有的矿物,是一种极珍贵的地下资源.对金刚石成因的研究表明:金刚石是由地下深处原始岩浆中的碳,在几万到几十万大气压和几千摄氏     

铀的成矿作用与断裂构造

铀是人们很熟悉的一种放射性元素,它的比重很大,每立方米金属铀重达18.7吨(铁的比重为7.9吨/米~3),铀元素的化学性质活泼,具有四价、六价两种价态,是一种亲氧亲石元素,所以它的比重虽大,并不沉入地球深处,绝大部分“悬浮”在地壳上部的硅铝层中,以多种形式(简单的氧化物、复杂的络合物或以类质同象组成多种硅酸盐矿物等)出现.现已查明的铀矿物或含铀矿物达两百余种之多,它们散布于地壳的各大类岩石之中.金属铀在空气中极易氧化,温度稍高甚至燃烧,在自然界中,人们从未见到过金属铀,因此,就误认为铀是一种特别稀少的贵重金属.     

大陆深俯冲的矿物学证据

金刚石是反映超高压变质条件的关键指示矿物, 尤其是它在榴辉岩相岩石中的产出, 证明这种岩石已经受到了大于3.3 GPa压力的超高压变质作用. 按正常的静岩压力梯度计算, 对应的深度可达120 km以上. 由于超高压榴辉岩通常是玄武质岩石随板块俯冲到地幔深度后的变质产物, 金刚石在榴辉岩中的产出证明地壳岩石通过板块俯冲进入上地幔深度, 然后又折返回到地表, 经历了一个完整的地球动力学循环......     

岩石热开裂的实验研究

岩石受热后,由于组成岩石的各种矿物热膨胀不同,矿物颗粒边界会出现裂纹,这就是岩石的热开裂现象,岩石发生热开裂后,其内部形成的新的裂纹网络,明显地改变了岩石中的流体的输运特性,碳酸盐岩在１１０￣１２０℃温度下,渗透率增加了近１０倍,岩石热开裂现象可在３次采油中有潜在的应用意义。     

大别-苏鲁造山带橄榄岩的变质和交代过程

详细的岩石学研究表明,大别-苏鲁造山带橄榄岩和辉石岩记录了俯冲带之上地幔楔的交代和变质信息.在苏鲁芝麻坊石榴二辉橄榄岩中识别了七期变质矿物组合,反映了大陆俯冲-碰撞-折返过程中多期的变质和交代作用.大别毛屋石榴斜方辉石岩同样保存了大量的交代结构,高Ni和富集轻稀土(LREE)的斜方辉石核部包裹了早期原岩橄榄石,表明它是俯冲地壳熔/流体与原岩橄榄石在超高压条件下反应的产物.毛屋石榴斜方辉石岩记录了六期变质作用,对应了岩石从浅部地幔楔沿俯冲隧道进入深部地幔楔,最后随陆壳岩石折返回浅部地壳的全部过程.其中石榴石变斑晶核部包裹了大量的以含水矿物为主的角闪岩相多相包裹体,具有高XMg和Ni含量,并富集大离子亲石元素(LILE)和LREE,表明它们是早期岩石在浅部地幔楔与地壳流体交代的产物.角闪岩进入深部地幔楔经历高压和超高压变质,早期含水矿物完全脱水分解,形成超高压石榴斜方辉石岩,释放LILE和LREE富集的流体进入上覆高温地幔楔,从而导致高温地幔楔发生部分熔融并产生岛弧岩浆.     

新疆托云麻粒岩捕虏体地球化学和锆石年代学: 岩石成因及西南天山下地壳性质

新疆西部托云盆地晚白垩世玄武质岩石中有麻粒岩捕虏体. 它们的矿物组合是Opx + Cpx + Pl ± Grt ± Qtz ± Kfs. 本文报道了这些捕虏体的矿物成分、岩石地球化学和锆石U-Pb颗粒年龄, 并对其成因及所反映的西南天山下地壳性质和壳-幔作用过程进行了讨论. 托云麻粒岩以基性为主、含少量中性成分, 是岩浆物质经变质改造所形成的下地壳产物. 它们的平衡温度和最大压力估计分别是910±35℃和13.5×10⁸ Pa, 表明寄主岩喷发时西南天山的地壳厚度≤44 km并有高的古地温特征(> 80 mW/m²). 在这些捕虏体的岩石成因中, 曾发生过橄榄石、辉石和钛铁矿的结晶分异, 斜长石的结晶分异和堆积, 以及陆壳组分的混染作用或流体的交代作用. 253 Ma的锆石变质年龄, 可能记录着西南天山造山带根部塌陷的壳-幔相互作用事件.     

地震预报的一种可靠方法

地壳最外层(30公里左右)是由坚硬的岩石组成的.在这层地壳内,始终存在着起因尚不清楚的地质构造力的作用.某些地区暂时尚能抵挡住在这些力的作用下形成的位移,但结果是这一地区内的应力梯度逐渐增大.这种应力的积聚过程可能长达几百年到几千年,最后,当局部应力达到足够的强度时,就会引起     

淡竹片麻状花岗岩中重结晶锆石的形态及其意义

地壳的起源和演化是当今地学研究中最引人注目的焦点之一,而花岗质岩石则是前寒武纪地壳研究的重要内容之一.目前,人们已经证实最早的花岗质岩石的年龄与地壳中最古老的岩石年龄是一致的.然而,由于经受了多次构造-变质-岩浆活动,绝大部分前寒武纪的花     

论地质构造体系与矿产分布的辩证关系

人类栖息生存的地球,是个巨大的宝库,储藏着极其丰富的矿产资源,为人类生产和生活提供了取之不尽的物质来源,保证了人类的生息繁衍。地球表层是由各种岩石组成的一层薄壳,被人们称做地壳。在大陆的表面,山峦起伏连绵;平原星罗棋布;江河奔腾流行。五颜六色的石头,层层叠叠,砌成巍峨山岭。它们有的平平整     

俯冲陆壳内部的拆离和超高压岩石的多板片差异折返: 以大别-苏鲁造山带为例

对国内外学者关于大陆碰撞过程中深俯冲陆壳的折返机制模型进行了简要评述, 并以大别-苏鲁造山带为例, 对大陆碰撞过程中俯冲陆壳内部在不同深度发生多层次地壳拆离解耦并呈多板片差异折返的关键证据进行概括. 这些证据包括: (1) 大别-苏鲁超高压带北侧分布的具有华南陆壳特征, 部分经历过三叠纪变质的浅变质岩片, 它们显示了陆壳俯冲开始阶段其上部地壳与下部基底岩石的解耦; (2) 大别-苏鲁高压-超高压带均由若干高压-超高压岩片组成, 这些岩片由南至北变质程度逐步加深、峰期和退变质时代逐步变年轻; (3) 苏北大陆科学钻探揭示了超高压变质带在垂向上也是由若干岩片组成, 上部岩片具有高放射成因Pb, 下部岩片具有低放射成因Pb, 反映了俯冲陆壳在不同深度的解耦和折返. 俯冲陆壳内部的拆离解耦和差异折返, 主要是由于大陆地壳上、下不同部位岩石组成的差异导致的力学性质差异和壳内古断层带作为流体通道而被弱化的结果. 该模型的建立, 突破了陆壳整体俯冲与整体折返的传统模式, 揭示了陆壳俯冲与洋壳俯冲的主要区别. 在此基础之上, 提出了有待于进一步研究的若干重要科学问题.     

多矿物岩石经验流变规律: 与边界理论无关的能量极小方法

在边界理论的能量极小方法的基础上, 分析了组成矿物的分布对岩石流变性质的影响, 改进约束条件, 提出与边界理论无关的能量极小方法. 将该方法应用于4种多矿物岩石进行计算. 结果表明, 此方法的物理解释合理, 与实验结果也非常吻合.