全球岩石圈研究

如题所述

对岩石圈的研究在国际上始终是一个热点,国际岩石圈计划(ICL)已经执行了近二十年。围绕岩石圈物质、结构、构造、动力学、演化、造山带、俯冲带、大洋岩石圈、大陆岩石圈、地球动力学等都进行了大量的研究,并向着跨学科综合研究方向发展,进行定性和定量的研究固体地球岩石圈及其表面特征演化的运动学和动力学过程。当今及今后一段时期内,岩石圈的研究明显地从海洋区域转向大陆地区,大陆岩石圈动力学研究将成为重点。

60年代建立板块构造学说以来,大洋岩石圈的研究已取得较大进展,大洋岩石圈已分出四层:第一层是5km深水层,第二层是沉积层,第三层是镁铁质和超镁铁质喷发岩和侵入体,二者厚度约6km,第四层是橄榄岩。已经建立了大洋岩石圈的运动模式,即按板块构造学说的推断,在洋中脊有下伏地幔物质的上涌,使原有的岩石圈物质向两侧推移,并大约在200Ma内又重新插入大陆板块底下,进入地幔消融。而在洋中脊中发现了含矿物质的气液喷流,形成金属硫化物堆积物构成的“黑烟囱”和硅质、碳酸盐堆积的“白烟囱”。这无疑对进一步研究大陆内古老地质历史时期中在海相条件下形成的块状硫化物金属矿床是有启发的。板块构造学说提出的一套岩浆活动及成矿活动模型已比较成熟,并广为应用。运用板块构造学说研究及恢复在大陆内中生代以前的板块运动亦取得了很大进展。但是,以海洋岩石圈运动规律而构成的板块构造学说,并不能解释大陆内的一些地质构造与岩浆成矿事件,特别是涉及大陆内部由深部作用而引起的构造、岩浆、成矿活动,更不能解释在大陆上前寒武纪的构造运动性质及动力学。

大陆在地球表面是一个非常重要的地质单元,是从地球形成后,始终保留并不断发展、演化的部分,是地球历史的“博物馆”。它具有厚大的地壳,具有多构造层的地壳结构,其岩石圈结构与物质组成与大洋的有本质的区别。大陆岩石圈内的深部运动与动力学是板块构造学说尚未涉及的领域。因此,把大陆作为一个独立系统来研究,是当前地学界的共识。美国国家科学基金会地球科学部决定1990~2020年历时30年实施“大陆动力学计划”。大陆系统是由大陆地壳、地壳之下的岩石圈和软流圈,以及大陆演化过程中残留下来的大洋沉积物、岛弧、海台和边缘海盆等构成的堆积块体组成。因为大陆地壳厚度大,地壳深部温度的上升在大陆岩石圈内部会形成3~4个力学边界层或变动带,有时体现为一些低速层,它们控制着大陆地质构造的演化,并形成大陆深部特有的非常复杂的多层次叠覆构造(或鳄鱼构造)及一些熔融层(房),这些都是板块构造学说尚未涉及的领域。因此,对大陆动力学的研究,将推动全球岩石圈动力学体系的建立,意义是很明了的。

当前,大陆动力学研究需要重视的若干重大问题是:大陆岩石圈物质组成与结构;大陆边缘带;大陆造山带,包括大陆碰撞带、超高压带的研究;大陆裂谷带;大陆内沉积盆地形成、演化及动力学研究;大陆新构造研究;大陆地壳内部板片的叠覆构造以及伸展造成的层状构造运动学、动力学研究;大陆岩石圈内地幔柱、熔融体的形成机制及时空分布;大陆科学钻探及大陆地学深剖面等研究。

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