拆沉作用综述资料

火成岩石学读书报告拆沉作用综述目 录1 拆沉作用的含义及成因机制 . 1 2 拆沉作用的识别标志 .12.1 地球物理学标志 . 12.2 地球化学标志 . 22.3 岩石学标志 . 23 .拆沉作用的分布.3.4. 拆沉作用的模式 . 35 拆沉作用的动力学演化意义 . 65.1 大陆地壳物质的再循环 . 65.2 山脉的隆升、岩浆作用、岩石圈的伸展减薄与盆地的形成 . 65.3 造山带山根的消失和莫霍面的再造 . 75.4 超高压变质体的折返. 76.华北克拉通破坏拆沉作用模型及其存在问题 . 7 讨论与结论.8参考文献：.81. 拆沉作用的含义及形成机制1.1 拆沉作用的含义拆沉作用的概念最早是由Bird于1978和1979年的两篇文章中提出来的。文章中他分别讨论了喜马拉雅造山带的花岗岩浆作用、变质作用和伴随的隆升作用机制以及科罗拉多高原岩浆作用机制。在前一种情况下，热模拟表明，逆冲断层和放射性产生的热不足以造成地壳熔融产生喜马拉雅花岗岩和变质作用，而需要另外的热源。在后一种情况下，科罗拉多高原的隆升和岩浆作用难以用板块俯冲作用来解释，因为始新世当俯冲板片已退至加利福尼亚时，该高原仍未隆起，因此需要用经典板块俯冲作用以外的机制来解释该高原的隆升和大规模岩浆作用。在此两种情况下，Bird均用拆沉作用引起软流圈上升至地壳底部带来的热和岩浆活动来解释。然而，正如Bird 所指出，1976年Sleep等在讨论密执安盆地沉降机制时，实际上已涉及拆沉作用的思想。稍后于1981年，Houseman 等从连续介质力学角度研究了大陆碰撞过程，结果表明造山带地幔根应迅速沉入下伏软流圈对流系统中，也即拆沉作用。在上述早期研究中，拆沉作用系指大陆下岩石圈地幔由于较软流圈温度低，因此密度较大，由此产生重力不稳定性，当存在适合的裂隙时，岩石圈地幔将沉入软流圈地幔中。这是人们通常所指的、狭义的拆沉作用。据现有资料，拆沉作用泛指由于重力不稳定性导致岩石圈地幔，大陆下地壳或大洋地壳沉入下伏软流圈或地幔的过程。1.2 拆沉作用的形成机制按现有文献，拆沉作用应泛指由于重力的不稳定性导致岩石圈地幔、大陆下地壳或大洋地壳沉入下伏软流圈或地幔的过程。其中，重力不稳定性是拆沉作用的驱动力，其直接结果是造成岩石圈地幔和下地壳沉入软流圈，热的软流圈物质相应上涌至地壳下部置换冷的上地幔。岩石圈加厚是大陆岩石圈和下地壳拆沉的前奏曲。由于岩石圈的加厚，导致基性下地壳发生变质作用形成密度更高的榴辉岩从而导致重力失稳沉入软流圈，软流圈高温低密度物质上涌，引起大量的岩浆活动、变质作用和山脉隆升等，由于上部低温高密度物质的快速下沉引起回撤作用可将深部的柯石英以及金刚石等超高压变质产物带到地表并使得山脉隆升，重力势能增大进而发生流动，坍塌最后形成盆地，这是最为普遍的观点。现代的安第斯山、青藏高原、阿尔卑斯山等正在发生拆沉作用。2.拆沉作用的识别标志由于拆沉作用发生在2025 km以下的下地壳和岩石圈地幔，并涉及与软流圈的相互作用，人们对这一过程难以直接观察。因此，地球物理测深、地球化学示踪和岩石学研究，辅之以计算机模拟，是获取拆沉作用信息的主要途径。一、地球物理学标志拆沉作用所引发的一系列反应，如岩石圈地幔或岩石圈地幔与下地壳沉入软流圈、软流圈物质上涌等都会引发一系列的现象，而这些现象有的可以被地球物理测深所发现。现今，公认的对拆沉作用提供最有说服力的地球物理证据的是Seber 等在1996年对地中海Alboran海盆及其周围摩洛哥北部Rif造山带和西班牙南部Betic造山带(两者均属阿尔卑斯造山期产物)地震震源分布以及重力异常特征的研究，他们认为该区岩石圈地幔现今正在发生拆沉作用。其中主要依据是，A lboran 海盆2060 km 深度处的上地幔顶部现今为一基本无地震的区域，具有异常低的地震纵波速度(gp 为7. 57. 9 km·s-1)和低的Q(品质因数)值，地震波速衰减迅速，甚至观察不到剪切波，证明该带是一软弱带，难以产生地震。下伏60150 km 深度处为一震源分布密集、地震波速度高和Q值高(即更有利于地震波传播)的区域，表明该区是力学强度较大的不稳定区域。此外，Alboran 海盆对应于明显的重力负异常和高热流值。Seber 等将2060 km 深度处的软弱带解释为由拆沉作用造成的软流圈物质上涌至上地幔顶部造成，而60150 km 以下的震源分布密集带代表了正在被拆沉的岩石圈地幔。其中，地幔顶部的软流圈物质在Alboran 海盆下厚度最大，为4550 km，向两侧逐渐变薄。由于软流圈热的、低密度物质向上涌入，造成该区明显负的布格重力异常和高的热流值。而对于古拆沉作用，现在已无法观察到当时的震源分布情况。Bird（1979 年）的计算表明，拆沉作用带来的热和重力异常经过6080Ma 后逐渐消失，对于3040 km 厚的地壳地表热流可升高达25mW.m-2，布格重力负异常可达-220×10-5m. s-2。科罗拉多高原的拆沉作用使地表热流从54mW.m-2 升至71mW.m-2，使重力异常降至-209×10-5m. s-2。然而，下地壳高密度(通常对应于高地震波速)物质被拆沉后造成下地壳波速降低的特征应能较长期地保存下来。Meissner 等根据阿尔卑斯造山带下地壳地震波速异常低(gp 为6. 26. 5 km. s-1)的特征提出了该造山带曾发生过下地壳的拆沉作用。高山等根据秦岭造山带下地壳低的波速(gp 为6. 56. 8 km. s-1)，结合地球化学证据亦提出了秦岭造山带曾发生过下地壳的拆沉作用。科罗拉多高原上地幔属异常地幔，gp 为7. 67. 8 km. s-1，gs= 4. 25km. s-1;而正常地幔gp8. 0 km. s-1，gs= 4. 25 km. s-1。这种异常地幔特征与拆沉作用预期结果相符。总之，低的下地壳和上地幔地震波速、负的重力异常和高的热流值是拆沉作用的地球物理标志。二、岩石学标志软流圈上升至上地幔顶部和壳幔过渡带将造成大规模的岩浆作用，岩浆可直接来自软流圈或由软流圈对下地壳的加热，使下地壳产生部分熔融。Kay 等认为岩浆作用产物是记录拆沉作用的最佳证据，这种证据不仅可保存在年轻造山带中，而且在古老造山带中亦可保存下来，同时保存在地壳不同深度水平上。例如，England 等以及Bird 认为在区域挤压的背景下，青藏高原近期的抬升和东西向的伸展可用拆沉作用解释，由此带来的温度升高足以使地壳和地幔熔融，从而形成该区火山活动和花岗岩浆作用。地震波的衰减和波速的研究表明软流圈地幔在青藏高原北部已上升至浅部，也支持了青藏高原拆沉作用的假说。科罗拉多高原晚第三纪经历的隆升、伸展和岩浆作用过程是Bird最初提出拆沉作用的主要依据之一，并用来解释远离俯冲带的大陆内部隆升和大规模的岩浆作用，并用该区金伯利岩和有关玄武岩的喷发时代来确定拆沉作用的时间。Kay 等详细研究了属安第斯中部火山带的阿根廷Puna 高原更新世现代的玄武安山质弧后火山作用。这些火山熔岩分为3类:橄榄粗玄岩;洋岛玄武岩;高钾钙碱性火山岩。元素和同位素地球化学特征的空间变化表明，它们亦由拆沉作用造成。三、地球化学标志被拆沉的下地壳物质无论是榴辉岩或底侵作用或部分熔融产生的残余体，它们成分上都是基性的，并且均以富集Eu、Sr 和过渡金属元素（Cr、Ni、Co、Sc、V、Ti）为特征。因此，拆沉作用的直接地球化学结果就是使地壳整体成分向长英质方向演化，同时使大陆地壳中的上述元素相对贫化。Eu异常(Eu /Eu*)表示了按照球粒陨石标准化值，Eu 相对于Sm、Gd 或Tb的分异程度，它是示踪地壳演化和壳-幔交换作用的重要探针。由图7 可见，幔源岩石通常无Eu 异常，表明由地幔形成的新生地壳同样不具Eu 异常。花岗岩浆活动引起的壳内分异作用，使上地壳和由上地壳风化、剥蚀而成的碎屑沉积岩具明显负Eu 异常，而部分熔融残余的下地壳具正Eu 异常。底侵作用产生的