【文章內(nèi)容簡介】 2 年 “ 地球科學(xué)基礎(chǔ)研究的機(jī)遇 ” 的研究 , 即使流體含量很小 , 但它在任何深度的地殼作用過程中都有較大的影響 .極少量的水都會(huì)對(duì)巖石的延展性和摩擦力產(chǎn)生作用 . 有關(guān)研究認(rèn)為發(fā)育完整的走滑斷裂 (如圣安德列斯斷裂 ) 的內(nèi)部各帶要比典型的地殼巖石軟得多 , 而斷裂帶內(nèi)流體壓力的增大是這種軟弱性的可能原因 .另外 , 脆 韌性過渡變形似乎與斷裂作用中的流體作用密切相關(guān) , 這種關(guān)系體現(xiàn)在影響斷層和寄主巖石的正負(fù)膨脹變形機(jī)制上 . 顆粒粒度減小和巖石與斷層泥的混合改變了斷層寄主系統(tǒng)的滲透性 . 流體遷移影響顆粒接觸部位的溶解、運(yùn)移和膠結(jié)物的沉淀 . (四 )大陸巖石圈變形中的流體作用 大陸變形中的流體作用值得重視 , 因?yàn)榇箨憥r石圈與流體和熔體的相互作用可以大大改變其流變學(xué)結(jié)構(gòu) , 而我們對(duì)流體存在的效應(yīng)和作用過程還知之甚少 . 最近 , 人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到橄欖石中微量含水組分對(duì)改變大洋巖石圈流變學(xué)行為的重要性 . 在裂谷環(huán)境中熔體里水的析出導(dǎo)致了大洋巖石圈強(qiáng)度的顯著增強(qiáng) . 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) (四 )大陸巖石圈變形中的流體作用 根據(jù)美國 2022 年 “ 地球科學(xué)基礎(chǔ)研究的機(jī)遇 ” 的研究 , 即使流體含量很小 , 但它在任何深度的地殼作用過程中都有較大的影響 .極少量的水都會(huì)對(duì)巖石的延展性和摩擦力產(chǎn)生作用 . 有關(guān)研究認(rèn)為發(fā)育完整的走滑斷裂 (如圣安德列斯斷裂 ) 的內(nèi)部各帶要比典型的地殼巖石軟得多 , 而斷裂帶內(nèi)流體壓力的增大是這種軟弱性的可能原因 .另外 , 脆 韌性過渡變形似乎與斷裂作用中的流體作用密切相關(guān) , 這種關(guān)系體現(xiàn)在影響斷層和寄主巖石的正負(fù)膨脹變形機(jī)制上 . 顆粒粒度減小和巖石與斷層泥的混合改變了斷層寄主系統(tǒng)的滲透性 . 流體遷移影響顆粒接觸部位的溶解、運(yùn)移和膠結(jié)物的沉淀 . 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 三、 重力 1. 重力：地球全部質(zhì)量產(chǎn)生的萬有引力與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的向量和 g ＝ Gm/r2 2. 重力異常：經(jīng)校正后的重力值與同一地點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)重力之差 自由空氣校正（海平校正） 布格校正：觀測(cè)值－海平之間巖石吸引力（說明均衡補(bǔ)償程度） 均衡校正：均衡理論 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 四、 地磁 1. 古地磁 （ 1） 剩余磁性和巖石剩余磁性（古地磁），巖石在形成時(shí)在當(dāng)?shù)氐卮艌龅挠行в绊懴禄畹玫拇判?，與當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐卮艌鲆恢隆? 熱剩余磁性（ TRM） 化學(xué)剩余磁性（ CRM） 沉積剩余磁性（ DRM）－化學(xué)沉積作用，成巖過程中的化學(xué)作用 （ 2）軸向地心偶極場定理 （ 3）地磁極游移 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 四、 地磁 2 反向磁化 （地磁場倒轉(zhuǎn)） （ 1）機(jī)理 Fe3O4→FeOFe 2O3 幾何結(jié)晶格架排列為 2格亞格 地球的反向旋轉(zhuǎn) 熱電流假說： 70年代初，許多學(xué)者用“ 雙耦合發(fā)電盤 ”作出了解釋：液體外核中，兩部線路聯(lián)通的直流發(fā)電機(jī)，在運(yùn)行過程中旋轉(zhuǎn)角速度不同，便會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)、系統(tǒng)電流也將發(fā)生變化，當(dāng)電流擾動(dòng)加大到一定程度時(shí)，系統(tǒng)電流就可反向流動(dòng)，從而造成磁場的 翻轉(zhuǎn) 。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 四、 地磁 2 反向磁化 （地磁場倒轉(zhuǎn)） （ 2）反向磁化規(guī)律 周期性 —— 1～ 300萬年，一般幾十萬年 過渡性 —— 磁場強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng) 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——固體地球的物理性質(zhì) 四、 地磁 2 反向磁化 （地磁場倒轉(zhuǎn)） （ 3）海底磁異常規(guī)律 正負(fù)交替性 對(duì)稱相間性 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 1. 研究手段 （間接推測(cè)） （ 1）地球物理性質(zhì) （ 2）隕石及其他星球物質(zhì)成分對(duì)比（球粒隕石研 究），占隕石 80％ （ 3）地表出露的火成巖研究 （ 4）高溫高壓實(shí)驗(yàn)（＜ 60km） （ 5）沖擊波（原子量 → 晶體結(jié)構(gòu) → 成分） 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 2. 地殼成分 (總的地殼成分與陸殼平均成分接近－安山質(zhì)、閃長質(zhì) ) 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 2. 地殼成分 (總的地殼成分與陸殼平均成分接近－安山質(zhì)、閃長質(zhì) ) (1)沉積層：總體積 11 109km3， SiO2低 (50％ )， Al2OCaO高，揮發(fā)分顯著偏高 (S、 Cl、 F、 Ba等 )， Fe2O3 /FeO比值高。 (2)陸殼上層： 30 109km3，花崗質(zhì)， SiO堿元素 (K＞ Na)和稀有元素 (U、 Th、 TR、 Zr、 N、 Be)偏高。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 2. 地殼成分 (3)陸殼下層： 32 109km3，變粒巖相中基性火山巖 —— 閃巖。 (4)大洋殼：表面不厚的沉積層 (SiO2低， CaO高 ) 洋殼上層 (層 2)：大洋拉斑玄武巖 洋殼下層：蛇紋石化橄欖巖、輝長巖、 角閃巖、堆積輝長巖（大洋拉斑 玄武質(zhì)角閃輝長巖） 對(duì)陸殼成分結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí) （主要針對(duì)下地殼成分） ? 科拉半島超深鉆揭示，原預(yù)測(cè)的 7km深處的康拉德面并不存在，在該深度以下仍為斜長片麻巖、花崗片麻巖和角閃巖 ，只是隨著深度增加角閃巖夾層增多。 ? 剝露到地表的麻粒巖相下地殼成分往往以長英質(zhì)片麻巖、麻粒巖為主體。 ? 很多新的火山巖攜帶的大量下地殼包體往往也以長英質(zhì)片麻巖、麻粒巖為主體。 因此，陸殼的下地殼成分可能仍以長英質(zhì)或花崗質(zhì)成分為主。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 2. 地殼成分 ★ 總的地殼成分相當(dāng)于安山－閃長質(zhì)，與地幔和原始隕石比較： SiO2，堿元素（ K、 Na、 CaO），稀有金屬元素；鐵族元素（ Mg、 Fe、 Co、 Ni、 Cr）低。 ★ 地殼平均化學(xué)成分隨深度變化（自上而下）： Mg、Fe、 Si增加；結(jié)構(gòu)水（ H2O＋ ）減少。 K、 Na減少，K2O/Na2O、 Fe2O3 /FeO減少。 ★ 地殼的這些性質(zhì)說明它是由地幔經(jīng)熔融和脫氣逐步分異出來的 。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 3. 上地幔的成分 ★ 上地幔組成類似高鈣無球粒隕石－超鎂鐵、鎂鐵質(zhì)巖石 SiO FeO 、 MgO總重量（約 90％）； CaO、 Al2ONa2O約 5～ 10％，其中 Al2O Na2O偏低（虧損）， MgO偏高（富集） ★ 超鎂鐵質(zhì)巖（橄欖巖）、鎂鐵巖（榴輝巖－富 Na單斜輝石 〈 綠輝石 〉 ＋富 Na石榴石 〈 鎂榴石 〉 ）； 超基性巖（ SiO2＜ 45％） ≠超鎂鐵巖（橄欖石、輝石、角閃石、黑云母、金云母＞ 70％） 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 4. 莫霍面 （地震波速折射界面）厚度數(shù)千米 ★ 相轉(zhuǎn)換界面－輝長巖 /榴輝巖界面；橄欖石、輝石、斜長石 /石榴子石、綠輝石、石英。需要 10～ 30km過渡（但只有幾千米），地震波速折射更模糊（高熱流區(qū)） ★ 化學(xué)不連續(xù)面－輝長巖 /橄欖巖界面（大洋），或者閃巖（中性高壓變粒巖） /橄欖巖、榴輝巖界面（陸殼） 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 一 . 巖石圈的成分 5. 低速帶 （ S波不傳播） 計(jì)算表明：當(dāng)存在 1％熔體， P波波速即降低形成低速帶，且 S波即不傳播。因此，低速帶僅是地幔物質(zhì)狀態(tài)的變化，而成分無大的變化，通常，它也是巖漿源區(qū)和巖石圈的動(dòng)力源。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 二 . 巖漿巖組合 (一 )火山巖的研究 ★建立火山巖巖石地層層序 根據(jù)沉積或噴發(fā)疊復(fù)或橫向變化關(guān)系、噴發(fā)旋回、噴發(fā)韻律、巖漿演化特點(diǎn)綜合考慮，正確建立巖石地層層序，合理劃分正式與非正式巖石地層單位。 ★確定火山活動(dòng)時(shí)代 通過尋找沉積巖夾層中的化石，為地層時(shí)代對(duì)比提供依據(jù)，在無化石的情況下，采集同位素年齡樣品確定其噴發(fā)時(shí)代。 ★ 研究火山作用的大地構(gòu)造環(huán)境 研究與火山活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造特征，結(jié)合火山巖巖石學(xué)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)以及相關(guān)的沉積巖性巖相特點(diǎn)和巖漿侵入活動(dòng)等資料，探討火山作用的大地構(gòu)造環(huán)境。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 二 . 巖漿巖組合 (二 ) 侵入巖研究 ★ 侵入體形態(tài)、組成結(jié)構(gòu)研究 包括侵入巖體的產(chǎn)狀、規(guī)模、巖石類型、礦物成分、結(jié)構(gòu)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)、穩(wěn)定同位素、形成的溫壓條件或深度、巖體原生和變形構(gòu)造、剝蝕情況、接觸關(guān)系性質(zhì)和產(chǎn)狀、脈巖和包體、流體（成分、形態(tài)、分布、含量等）特征。 ★ 侵入巖時(shí)代的確定 根據(jù)有關(guān)地層和巖體的相互關(guān)系及同位素測(cè)年手段確定其侵入時(shí)代。 ★ 研究就位機(jī)制、構(gòu)造環(huán)境、 區(qū)域巖漿演化及成礦作用 在綜合研究不同類型侵入巖資料的基礎(chǔ)上，研究其就位機(jī)制探討各類侵入巖形成的構(gòu)造環(huán)境，建立區(qū)域巖漿演化旋回或序列，探討巖漿活動(dòng)的演化歷史及其與成礦作用的關(guān)系。 大地構(gòu)造基礎(chǔ)——全球構(gòu)造中的巖石學(xué)問題 二 . 巖漿巖組合 1. 巖漿巖系列 －指成因上有關(guān)的巖石共生組合 劃分依據(jù)－里特曼指數(shù) （ K2O＋ Na2O） 2/ SiO2－ 43 低鉀拉斑玄武巖 (按環(huán)境分為：大 洋、島嶼、 (1)拉斑玄武巖