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項目名稱: 中國東部中、新生代巖石圈物質活動

推薦單位: 中國地震局

項目簡介: 《中國東部中、新生代巖石圈物質活動》項目通過新生代火山巖及其殼、幔巖石捕虜體、超高壓變質超鎂鐵巖的巖石學、年代學、地球化學、高溫高壓相轉變和波速實驗等綜合研究,在中國東部巖石圈物質活動研究中取得如下創新性成果:

率先開展漢諾壩新生代玄武巖中巖漿底侵成因的高溫鎂鐵質麻粒巖相和榴輝巖相巖石的研究,獲得了可靠的巖石學和關鍵的年代學證據(140-120Ma),反傳統提出幔源基性巖漿底侵作用是顯生宙以來大陸地殼垂向增生和殼-幔過渡帶形成的新觀點,開創了新的研究領域;率先提出華北新生代高地溫(海洋地溫)和薄厚度(50-80km)的巖石圈認識,動搖了對華北地臺大地構造屬性的傳統看法,構建了中國東部上地幔巖石分層模型和漢諾壩地區殼-幔邊界巖石分層模型;在國內獲得首批中國東部地幔巖中微量不相容元素在CO2流體-熔體包裹體中富集的實驗證據和碳同位素組成、發現地幔中存在中酸性硅酸鹽熔體包裹體,提供了大陸巖石圈內部流體活動、殼-幔物質交換的直接證據;系統開展中國東部新生代玄武巖的巖石學、年代學與構造背景研究,提出中國東部新生代玄武巖主要分布于東北-華北裂谷系和東南張裂帶,具有噴發活動多期性和巖漿多樣性特點,包括強堿性、堿性和拉斑系列六種巖石類型,分別起源于軟流圈地幔和巖石圈地幔不同深度、不同程度的部分熔融,同時提出原始玄武巖漿的判別標志。長白山天池火山地幔巖漿房和地殼巖漿房具互動式噴發特點,粗面玄武巖漿的結晶分異作用和巖漿混合作用,導致特殊的雙峰式火山巖分布和觸發火山噴發。

本項成果對中國東部大陸巖石圈物質活動及其動力學過程研究起了重要的推動作用,被國內外同行廣泛引用,其中10篇代表性學術論文經美國《科學引文索引》(SCI)擴展版檢索被他人引用259次,其它10篇重要論文被他人引用94次。

主要發現點: 1、核心發現點

(1)巖漿底侵作用(巖石學,附件1:1-4):率先提供了漢諾壩新生代玄武巖中巖漿底侵成因麻粒巖相捕虜體可靠的巖石學和關鍵的鋯石U-Pb年代學證據,提出中生代晚期(140-120Ma)幔源巖漿底侵作用是顯生宙以來大陸地殼垂向增生和形成殼-幔過渡帶的新觀點,即巖漿底侵作用是殼-幔相互作用和現今殼-幔邊界形成的重要機制,挑戰了傳統的大陸地殼形成(太古代和元古代)和生長方式(水平)的認識,為華北中生代時期地幔物質活動及巖石圈動力學研究提供全新的認識,引發了國內地學界的廣泛關注,開創了新的研究領域。(2)中國東部巖石圈組成結構(巖石學,附件1:5-7):全面開展我國東部大陸上地幔、殼-幔邊界和超高壓帶巖石學研究基礎上,成功實現了高溫高壓下尖晶石-石榴石、輝石-石榴石相轉變實驗和原位波速測定;率先提出華北新生代高地溫(海洋地溫)和薄厚度(50-80km)的巖石圈認識,動搖了對華北地臺大地構造屬性的傳統看法;構建了完整的中國東部上地幔巖石分層模型:尖晶石二輝橄欖巖(35-65km)→尖晶石二輝橄欖巖與石榴石二輝橄欖巖相轉變帶(55-70km) →富鋁輝石石榴石橄欖巖(70-120km)→貧鋁輝石石榴石橄欖巖(>120-150km)和漢諾壩地區殼-幔邊界分層模型:上部下地殼:長英質麻粒巖(25~33km)→下部下地殼:麻粒巖相斜長輝石巖(33~40km)→殼幔過渡帶:榴輝巖相石榴輝石巖+輝石巖+尖晶石二輝橄欖巖(40~45km)。

2、其他重要發現點

(1)地幔流體(熔體)包裹體(巖石學與地球化學,附件1:8-9):在國內首開地幔中CO2流體包裹體微量元素和碳同位素研究,提供了微量不相容元素和稀土元素在CO2流體-熔體包裹體中富集的實驗證據;首先在中國東部地幔橄欖巖礦物中發現中酸性硅酸鹽熔體包裹體,證明在固體巖石圈地幔溫-壓條件下形成了中-酸性硅酸鹽巖漿,為大陸巖石圈殼-幔相互作用(如華北巖石圈減。、地幔近期交代事件、地;瘜W非均一性及動力學過程提供直接的證據。(2) 新生代火山巖(巖石學與地球化學,附件1:10):系統開展中國東部新生代玄武巖的巖石學與年代學研究,提出中國東部新生代玄武巖主要分布于東北-華北裂谷系和東南張裂帶,具有噴發活動多期性(始新世、漸新世、中新世、上新世和第四紀)和巖漿多樣性特點,包括強堿性、堿性和拉斑系列六種類型,分別由軟流圈地幔(石榴石橄欖巖)和巖石圈地幔(尖晶石橄欖巖)不同深度、不同程度部分熔融產生,同時提出原始巖漿的判別標志。長白山天池火山地幔巖漿房和地殼巖漿房具互動式噴發特點,粗面玄武巖漿的結晶分異作用和巖漿混合作用,導致特殊的雙峰式火山巖分布和觸發火山噴發。

主要完成人: 樊祺誠

本項目研究占據了本人26年工作量的80%以上,參與了該項目的野外地質和室內研究全過程。在第1核心發現點通過殼-幔邊界巖石捕虜體的巖石學和年代學研究,提出晚中生代巖漿底侵作用導致地殼垂向增生和殼-幔過渡帶形成新觀點;在第2核心發現點開展巖石學和高溫高壓相轉變、波速實驗等綜合研究,提出中國東部巖石圈結構分層模型;在第1重要發現點提出地幔流體包裹體中普遍富集微量元素和碳同位素組成非均一性,發現中國東部大陸地幔普遍存在中酸性熔體包裹體,提供殼-幔相互作用的重要證據;在第2重要發現點提出中國東部新生代玄武巖構造背景、分類、原始巖漿判別標志和起源于地幔不同深度不同程度的部分熔融新認識。

劉若新

本項目研究占據了本人28年工作量的50%以上,參與了該項目大部分的野外地質工作和部分室內研究工作,為本項研究提出重要的指導性意見。在第2核心發現點提出華北新生代高地溫(海洋地溫)和薄厚度(50-80km)的巖石圈認識,為華北巖石圈減薄提供重要的基礎性依據;在第1重要發現點首次應用激光探針二次離子質譜,提供地幔流體富集微量元素的實驗證據;在第2重要發現點提出中國東部新生代火山巖的年代學與構造環境。

李霓

對本項目主要學術貢獻:本項目研究占據了本人60%以上的工作量,參與該項目的部分野外地質工作和室內研究,主要負責巖相學、礦物學和巖石學鑒定、測試工作。

隋建立

本項目研究占據了本人60%以上的工作量,參與該項目的部分野外地質工作和室內研究,主要負責同位素地球化學、年代學和地幔流體-熔體包裹體的分析測試工作。

孫謙

本項目研究占據了60%以上的工作量,參與該項目的部分野外地質工作和室內研究,主要負責火山地質學和部分樣品制備、測試工作。

文章錄入:zgkjcx    責任編輯:zgkjcx 
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