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华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论 总被引：114，自引：39，他引：75
华北岩石圈减薄是近十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、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论.本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等.文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献. 相似文献
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华北克拉通破坏问题,是通过对古生代时期和新生代以来华北东部岩石圈厚度、热状态、岩石圈地幔组成与时代等特征的比较研究中,逐渐认识到的一个重大的大陆构造动力学问题。岩石圈厚度的巨大变薄是克拉通破坏的重要标志之一,已有的构造动力学模型从不同角度着重讨论了克拉通岩石圈是如何减薄的问题,但由于岩石圈减薄远不是克拉通破坏的全部,因此,即使已有动力学模型可以对减薄过程给出比较合理的解释,也还难以成为克拉通破坏的综合动力学模型。文中针对目前流行的华北克拉通岩石圈减薄动力学模型存在的问题,提出了在构建克拉通破坏综合动力学模型时需要关注的一些主要构造问题:(1)从构造变形、沉积作用、火山活动及其事件序列特征角度,甄别和评价主动裂谷作用和被动裂谷作用在克拉通破坏过程中所发挥的作用;热 化学侵蚀岩石圈减薄模型可能需要与上述裂谷作用模型相结合,才可能成为克拉通岩石圈破坏的候选模型。(2)从拆沉相关岩浆侵入和火山活动时空演变规律、地壳表层快速隆起及相关沉积作用和构造变形、地壳热状态异常、拆沉引起的热弱化地壳对区域应力场的响应、拆沉导致的局部应力场模拟等方面展开研究,检验、充实或修正岩石圈拆沉模型。(3)从区域构造变形和相关沉积作用、火山活动相结合的综合研究角度,探索华北克拉通的破坏是在古老克拉通基础上的直接破坏,还是在古老克拉通基础上经历了造山作用过程之后的造山带伸展垮塌,这是涉及华北克拉通破坏动力学模型建立的根本问题之一。 相似文献
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华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束 总被引：6，自引：5，他引：1
大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根. 相似文献
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华北克拉通边界带区域深部结构的特征差异性及其构造意义 总被引：4，自引：1，他引：3
华北克拉通的显生宙破坏在空间上是高度不均匀的。克拉通自身岩石圈性质的横向差异及其周边块体的构造运动和相互作用,造成克拉通不同地区构造变形特征具有显著差异性。而这种差异性必然会在深部结构上留下印迹。因此,详细的深部结构信息能够为研究华北克拉通破坏的方式和动力学机制提供重要约束。对近年来基于华北内部结构计划(NCISP)密集流动地震台阵资料获得的华北克拉通边界带区域的深部结构图像进行介绍,并对比分析地壳、岩石圈结构和上地幔变形特征的区域变化,进而对克拉通破坏的空间差异性以及破坏的方式和过程做初步探讨。研究结果显示,华北克拉通东部的郯庐断裂带作为华北和扬子边界的构造薄弱带,具有克拉通全区最薄的岩石圈(~60 km)和明显减薄的地壳(<35 km),是克拉通东部岩石圈整体性减薄和破坏最强烈的区域;东北部燕山地区和西北部鄂尔多斯北边界区域都表现出厚、薄岩石圈共存和壳幔结构显著变化的特征,反映了这些地区岩石圈减薄和改造的空间不均匀性。燕山地区尖锐的Moho面、岩石圈结构和上地幔变形特征的小尺度变化可能是中生代多期挤压和晚中生代—新生代区域伸展共同作用的结果;而鄂尔多斯北边界附近稳定克拉通地区与新生代裂陷区壳幔结构的强烈差... 相似文献
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华北克拉通中生代伸展构造研究的几个问题及其在岩石圈减薄研究中的意义 总被引：26，自引：2，他引：26
总结了华北克拉通及周边以变质核杂岩和穹隆为代表的伸展构造研究的进展和存在的问题,提出了值得进一步研究的几个重要问题及其在华北克拉通破坏和岩石圈减薄研究中的意义。以变质核杂岩和穹隆为窗口,开展推覆向伸展的转化机制、区域性伸展运动学特征、剪切应变类型、伸展构造发育的时间和过程的研究,有助于深入探讨增厚地壳向伸展减薄转化的起因和过程,确定减薄的区域运动学方式及时限,查明伸展构造变形对地壳及岩石圈减薄的贡献。这方面的研究将提升华北伸展构造研究的水平,有助于查明岩石圈减薄的地壳响应,为探讨华北克拉通破坏和减薄的时限、机制、模式及深部动力学问题提供直接的构造证据。 相似文献
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华北克拉通中生代破坏前的岩石圈地幔与下地壳 总被引：23，自引：11，他引：12
华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,有 38亿年的古老陆壳存在,它经历了复杂的地质变迁,在太古宙末(约2500Ma)基本完成克拉通化,在古元古代(约1900~1850Ma)整体受到了高级变质作用,最终完成了克拉通化。它的东部在中生代发生了重大的构造机制的转变,克拉通基底发生了破坏、置换和再造。在太行山重力梯度带以西的华北克拉通受中生代构造转折的改造程度较低,它们的下地壳和岩石圈地幔结构,大致保持了华北克拉通破坏前的状态。前寒武纪麻粒岩地体代表了掀翻抬升到地表的古元古代下地壳,出露地表的时间大致在1850~1800Ma。中、新生代火山岩中的地幔和麻粒岩捕虏体代表了现代的岩石圈地幔和下地壳的岩石。岩石学、地球化学和地球物理的研究,推测华北克拉通西部的岩石圈厚约200km,地壳厚度约45km~50km,是在古元古代(约1.9Ga)时期终极克拉通化作用形成的,其厚度和结构与全球典型的元古宙克拉通岩石圈相同。而太行山重力梯度带以东的克拉通岩石圈地幔受到程度不等的交代、改造、置换和减薄,下地壳大规模重熔,地壳厚度也发生减薄,指示了强烈的壳幔解耦、物质交换和重新耦合的过程。 相似文献
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热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。 相似文献
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华北东部早白垩世A型花岗岩与克拉通破坏 总被引：9，自引：0，他引：9
A型花岗岩是非造山的、无水的碱性花岗岩, 具有独特的矿物学、岩石学和地球化学特征, 形成于造山后、板内非造山或者地幔热柱等伸展动力学背景, 蕴涵着大陆地壳生长、岩石圈演化及区域构造发展等大陆动力学的重要信息.在华北东部广泛分布着一期中生代A型花岗岩及伴生的碱性岩, 结合前人的研究成果以及笔者近年来的研究发现: 它们主要侵位于早白垩世(130~110Ma), 来源于上地壳、下地壳和地幔等多元源区, 是不同成分的岩浆经过分离结晶、岩浆混合作用形成; 综合区域地球动力学研究和A型花岗岩本身的地球化学特征, 认为华北东部早白垩世A型花岗岩形成于地壳伸展背景之下, 是岩石圈减薄和克拉通破坏的浅部地质响应, 标志着华北东部岩石圈减薄和克拉通破坏作用的峰期. 相似文献
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地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束 总被引：19，自引：0，他引：19
伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。 相似文献
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太古宙陆核的完整性对前寒武纪构造演化研究具有重要意义。华北克拉通东部陆块内太古宙陆核构造上受郯庐断裂影响较大,包括前期断裂带南侧NNE向左行走滑和后期断裂带北侧NE向左行走滑。本文还原了郯庐断裂发育之前华北克拉通东部陆块太古宙陆壳的原始格局。构造恢复后古老地体及地体内岩石片麻理均呈NNW走向。通过对弓长岭地区BIF铁矿进行深入的构造解析工作,发现含矿太古宙表壳岩发育大量暗示水平运动的逆冲推覆构造。结合其年代学特征,本文进一步揭示新太古代末期一定规模的侧向挤压构造(水平运动)可能已经在华北克拉通内出现。 相似文献
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华北克拉通南部早前寒武纪基底形成与演化 总被引：4，自引：3，他引：1
简要总结了华北克拉通南部鲁山地区、小秦岭地区、登封及中条山地区的早前寒武纪地质事件序列及其地质意义,并对各地区地质特征和变质演化特点进行对比。结合前人研究工作,初步探讨了华北克拉通南部早前寒武纪基底的演化特点、陆壳形成的主要时期和华北南部基底的构造区划等问题,提出几点认识:1)华北克拉通南部鲁山、中条山、小秦岭等地区均有2.7~2.9Ga岩石记录,以英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)岩石为主,它们共同构成华北南缘的古老结晶基底,并经历了新太古代晚期~2.5Ga构造-热事件,标志着华北克拉通南部在新太古代末期可能已经形成统一基底;2)华北克拉通南部主要的陆壳形成时期为中太古代晚期-新太古代,与全球其他主要克拉通一致,而古元古代早-中期则以地壳再循环为主;3)综合地质、地球化学等特点,将华北南部鲁山-小秦岭地区和中条山等地区划归为"南部古陆块",并提出该陆块呈现为一个大型的倾伏向斜构造,可能在新太古代晚期已经形成,其枢纽向南东倾斜。"南部古陆块"在新太古代末期与其它微陆块拼合,并发生了变质作用和陆壳的活化与再循环,共同指示新太古代晚期华北克拉通统一基底的形成。 相似文献
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The continental craton is generally considered to be stable, due to its low-density and high viscosity; however, the thinning and destruction of cratonic lithosphere have been observed at various parts of the globe, for example, the eastern North China Craton (NCC). Although a large number of geological and geophysical data have been collected to study the NCC, the mechanisms and dynamic processes are still widely debated. In this study, using 2-D high-resolution thermo-mechanical models, we systematically explore the key constraints on the destruction of cratonic lithosphere. The model results indicate that the craton destruction processes can be strongly influenced by the presence of the so-called mid-lithosphere discontinuity (MLD), and its interaction with subduction. The properties of the MLD layer and the density contrast between the lithospheric mantle and asthenosphere play significant roles in the destruction processes. Specifically, the presence of a deep and low-viscosity MLD layer within the cratonic lithosphere tends to enhance instability of the craton, making it easier for lithosphere destruction. In addition, a relatively thick oceanic crust, high convergence rate, and large initial subduction angles favor the craton destruction. Finally, we compare the model results with the observations of NCC, which indicate that the interaction between the Paleo-Pacific subduction and the MLD layer in the cratonic lithosphere has played an important role in the observed large-scale lithospheric removal of the eastern North China Craton. 相似文献
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《China Geology》2018,1(1):109-136
The mainland of China is composed of the North China Craton, the South China Craton, the Tarim Craton and other young orogenic belts. Amongst the three cratons, the North China Craton has been studied most and noted for its widely-distributed Archean basement rocks. In this paper, we assess and compare the geology, rock types, formation age and geochemical composition features of the Archean basements of the three cratons. They have some common characteristics, including the fact that the crustal rocks prior to the Paleoarchean and the supracrustal rocks of the Neoarchean were preserved, and Tonalite-Trondhjemtite-Granodiorite (TTG) magmatism and tectono-magmatism occurred at about 2.7 Ga and about 2.5 Ga respectively. The Tarim Craton and the North China Craton show more similarities in their early Precambrian crustal evolution. Significant findings on the Archean basement of the North China Craton are concluded to be: (1) the tectonic regime in the early stage (>3.1 Ga) is distinct from modern plate tectonics; (2) the continental crust accretion occurred mostly from the late Mesoarchean to the early Neoarchean period; (3) a huge linear tectonic belt already existed in the late Neoarchean period, suggesting the beginning of plate tectonics; and (4) the preliminary cratonization had already been completed by about 2.5 Ga. Hadean detrital zircons were found at a total of nine locations within China. Most of them show clear oscillatory zoning, sharing similar textures with magmatic zircons from intermediate-felsic magmatic rocks. This indicates that a fair quantity of continental material had already developed on Earth at that time. 相似文献
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华北克拉通出露的前寒武纪麻粒岩地体和显生宙不同时期火山岩中的麻粒岩捕虏体是地质历史上不同时期下地壳的代表性样品,对它们的对比研究为华北克拉通下地壳的演化提供了重要制约。本文在前人工作基础上,主要从地体麻粒岩和不同时代火山岩中捕虏体麻粒岩的锆石年代学和Hf同位素组成特征角度,指出在华北克拉通岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了减薄和改造,岩石圈地幔之上的下地壳也发生了不同程度的减薄和改造,这种改造存在区域上的差异,包括改造的时间、改造的程度等。下地壳的改造方式主要以幔源岩浆的底侵为主,古老地壳物质的重熔也是可能的一种方式。 相似文献
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华北克拉通的形成演化与成矿作用 总被引：64，自引：4，他引：60
华北克拉通具有38亿年的漫长历史,特别是与其他克拉通相比,它有更为复杂的多阶段的构造演化史,记录了几乎所有的地壳早期发展与中生代以来的重大构造事件。在太古宙,华北克拉通经历了>3.0Ga的陆核与微陆块的形成;2.7～2.9Ga的陆壳增生;2.5Ga的岩浆、变质作用与克拉通化;2.3～1.9Ga的古元古代活动(造山)带;1.8Ga的基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件。在新元古代—古生代,华北克拉通处于相对稳定的地台状态,其南、北缘受到秦岭造山带和中亚造山带的影响;在中生代,华北克拉通则经历了强烈的中生代构造格局的转变和克拉通的破坏与重建;在新生代,华北克拉通的东缘属于环太平洋构造带的一部分。与上述重大构造事件相对应,华北克拉通出现大规模的成矿作用,形成了丰富多样的固体矿产资源。华北克拉通的形成与演化及其不同类型的成矿系统,为深刻理解大地构造背景对成矿作用的制约提供了范例。 相似文献
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大陆岩石圈的流变学性质和矿物中的水 总被引：2，自引：0，他引：2
评述了近些年来岩石圈(尤其是大陆岩石圈)流变学研究中的主要进展。这些研究中最重要的一个发现是水的存在可以显著地增强岩石的变形,从而对其流变性质产生明显影响。大陆岩石圈的流变性质比大洋岩石圈要复杂得多,尤其是较深处的下地壳和岩石圈地幔之间流变性质的对比和差异成为近些年来人们争执较大的问题。大陆岩石圈的流变性质可能具有显著的不均一性,不仅体现在垂向上,也体现在横向上。根据流变学实验研究的进展和对深部壳幔捕虏体中主要构成矿物结构水含量的测定,对华北克拉通深部岩石圈的流变性质进行了定量计算。结果表明华北克拉通在重力梯度带两侧的岩石圈有着截然不同的流变特征,这种差异可能对两侧不同的岩石圈动力学过程有重要的影响。 相似文献
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《Journal of Asian Earth Sciences》2005,24(5):523-545
Recent tectonic analysis suggests that the North China Craton consists of two Archean continental blocks, called the Eastern and Western Blocks, separated by the Paleoproterozoic Trans-North China Orogen. Although the published geochronological data are not sufficient to constrain the detailed tectonothermal evolution of the craton, the available Nd isotopic data show some important differences in Nd model ages between the tectonic units. The Eastern Block shows two main Nd model age peaks, one between 3.6 and 3.2 Ga and the other between 3.0 and 2.6 Ga. Limited Nd isotopic data from the Western Block show a large range of model ages between 3.2 and 2.4 Ga. These differences are consistent with the recently-proposed model.The Nd isotopic data from mantle-derived mafic rocks indicate that the mantle beneath the North China Craton was depleted in the Archean, consistent with major crustal growth during this period. In the Paleoproterozoic, however, the mantle-derived mafic rocks show negative εNd(t) values, implying crustal contamination. This may have resulted from subduction and collision between the Eastern and Western Block, implying that the mechanisms of crustal formation and evolution may have been different between the Archean and Paleoproterozoic.The North China Craton was re-activated by addition of mantle-derived magma into the lower crust in the late Mesozoic, resulting in rejuvenation of the lower crust. This indicates that underplating is also an important mechanism for continental addition, although in this case it may not equate to crustal growth, since it was preceded by removal of lithospheric mantle and possible some lower crust. 相似文献
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中亚造山带作为地球上规模宏伟的造山带之一,是显生宙以来陆壳增生和伸展作用强烈的地区。华北克拉通是世界上最古老的陆块之一,晚中生代以来经历了大规模的伸展作用。中亚造山带与华北克拉通南北相连,悠久的构造演化进程使这一地区成为研究大陆造山及造山后伸展作用的理想场所。本文对新近完成的横过中亚造山带南缘一华北克拉通北缘(洪格尔-怀来)的600 km大地电磁长剖面,进行了严格规范的数据处理、分析和反演,获得了深部电性结构模型,研究了中亚造山带南缘和华北克拉通北缘深部壳幔结构,进而为该区构造演化提供新的依据。沿剖面,上地壳高阻体与分布的花岗岩对应;中、下地壳向北倾斜的高导层与其下方高导体相连,指示出地幔物质上升的通道,该套高导层与高导体可能形成于板块碰撞后的伸展环境,反映出地幔物质的上升作用是碰撞后构造伸展的主要动力。 相似文献