全球构造与地球动力学 岩石学与地球化学方法应用实例PDF电子书下载

第1章 玄武岩浆起源和演化的一些基本概念 1

1.1岩浆起源的概念 1

1.1.1部分熔融与全部熔融 1

1.1.2玄武质岩浆的幔源物质 2

1.1.3部分熔融的发生——岩浆的形成 3

1.1.4减压熔融和绝热梯度 5

1.1.5等压和变压熔融反应 6

1.2玄武岩浆的成因和构造环境 8

1.2.1离散型板块边界岩浆的形成 9

1.2.2汇聚板块边界岩浆的形成 9

1.2.3转换断层岩浆的形成 13

1.2.4板内火山活动 13

1.3岩浆演化 14

1.3.1液相线温度和液相演化趋势（LLDs）的概念 14

1.3.2“湿”玄武质岩浆的液相线温度 16

1.3.3含水和无水玄武岩浆不同的演化轨迹 18

1.4中国东部中新生代火山活动起源的假说 19

1.4.1地势、重力、地壳厚度和地幔地震层析图像的启示 19

1.4.2导致中国东部岩石圈减薄的因素 21

1.4.3中国东部中生代玄武岩浆火山活动 25

1.4.4中国东部新生代玄武岩浆火山活动 26

1.5小结 29

第2章 俯冲带的成因和板块构造 31

2.1历史回顾及新概念的诞生 31

2.2导向新概念的观察 32

2.3定性描述及定量计算 37

2.3.1大洋高原模式 37

2.3.2定量考虑 38

2.4新概念与现有模型之比较 41

2.5新概念的有效性及预测性 42

2.5.1 Hawaii-Emperor海山链43 Ma前折曲的成因 42

2.5.2蛇绿岩定位、玻安岩的产生以及前弧英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗岩（TTG）组合的成因 43

2.5.3大陆增生机制 43

2.5.4被动大陆边缘——未来俯冲带的轨迹 45

2.6小结 45

第3章 洋中脊动力学 47

3.1研究现状 47

3.2全球MORB数据库及新观点 49

3.3分异影响校正 53

3.3.1 Klein和Langmuir （1987）的方法和解释 53

3.3.2 Klein和Langmuir （1987） Fe8校正存在的问题 54

3.3.3校正分异影响到Mg#=0.72 55

3.3.4化学组成-洋脊水深相关性：Fe8和Na8等同于未进行分异校正的原始数据 55

3.3.5化学组成-洋脊水深相关性：分异校正数据的平均值 56

3.3.6化学组成-洋脊水深之间相关性：主要讨论Fe72与Fe8和Na72与Na8 59

3.3.7小的Fe72变化可能没有压力意义 61

3.4全球洋脊水深变化——基本限定 62

3.4.1地幔潜在温度变化的意义 62

3.4.2地幔组分变化的意义 67

3.5几点思考 74

3.5.1控制全球洋脊水深变化的因素 74

3.5.2全球MORB组分变化控制的因素 76

3.5.3控制初始熔融深度（P o）的因素 77

3.5.4控制终止熔融深度（P f）的因素 77

3.5.5浅脊的MORB熔体演化程度更高的缘由 78

3.5.6我们提出深脊下是富石榴石橄榄岩而不是榴辉岩或石榴辉石岩 78

3.5.7洋脊是浅源还是深源的 79

3.6小结 80

第4章 洋岛玄武岩的成因 82

4.1岩石学和地球化学制约 82

4.1.1俯冲洋壳的熔融不能产生高镁的OIB熔体 82

4.1.2古洋壳在同位素上太亏损，不能产生OIB 83

4.1.3俯冲带脱水后的循环洋壳很难成为OIB的源区 87

4.1.4 OIB缺少俯冲带脱水的Sr-Nd-Hf同位素特征 89

4.2矿物物理学制约 92

4.2.1俯冲到下地幔的洋壳密度太大而不能返回上地幔 92

4.2.2下地幔条件下玄武质熔体密度比周围固态地幔物质密度大得多 93

4.3 OIB源区的成因 93

4.3.1大洋玄武岩地幔源区的两端元组分（复合岩性） 95

4.3.2两种端元都很古老，但是它们有不同的同位素演化历史 95

4.3.3低熔融程度岩浆成因的富集组分 96

4.3.4 LVZ和增生的大洋岩石圈界面低分熔熔体的交代作用 96

4.3.5循环的被交代大洋岩石圈物质补给热点火山作用和OIB源区 97

4.3.6地幔源区富集的两个时间尺度 97

4.3.7对地幔地球化学结构的启示 97

4.4小结 98

第5章 洋岛玄武岩源区物质的性质，俯冲洋壳、岩石圈地幔的命运 99

5.1简要回顾 100

5.2俯冲洋壳（SOC）不是OIB的主要源区 100

5.2.1 SOC太亏损，不可能是OIB源区组成 101

5.2.2改进的“ROC”，模型有更多不足 103

5.3俯冲的陆源沉积物不是OIB源区的主要组成 105

5.4大陆岩石圈地幔可能是OIB的富集源区 106

5.5大洋岩石圈地幔交代作用可以解释OIB源区的富集过程 107

5.5.1地幔交代作用 107

5.5.2地幔交代作用发生的场所 108

5.5.3地幔交代作用机制 109

5.5.4交代介质的性质 110

5.6地幔动力学的一些新思路 112

5.6.1对亏损MORB地幔性质及起源的新认识 112

5.6.2俯冲大洋岩石圈的归宿 113

5.7小结 116

第6章 岩石圈厚度与全球洋岛玄武岩地球化学组成的成因关联 118

6.1基本原理 119

6.2盖层效应及其地球动力学意义 119

6.2.1大洋岩石圈厚度（L）的影响——盖层效应 124

6.2.2大洋岩石圈的厚度变化是全球（）IB地球化学特征最主要的控制因素 125

6.2.3受限于岩石圈厚度的浅部熔融过程稀释OIB中的“石榴子石”痕迹 126

6.2.4 OIB中Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征显示盖层及源区的效应 126

6.2.5 OIB的化学成分记录了熔融的最终深度（Pf），而不是初始熔融深度（P） 127

6.2.6大洋岩石圈作为热边界层具有岩石学意义 129

6.2.7 OIB的地球化学特征要求主动上涌和减压熔融 130

6.3盖层对OIB矿物成分的影响 131

6.3.1 Niu和O’Hara （2007）的解释 132

6.3.2盖层效应在解释橄榄石成分中的作用 134

6.4成熟大洋岩石圈的恒定厚度 142

6.5小结 143

第7章 洋脊“吸引力”、洋脊一“地幔柱”相互作用和浅部地幔对流 145

7.1两个概念 145

7.1.1地幔柱 145

7.1.2洋脊 148

7.2实例 151

7.2.1近端和远端柱-脊相互作用 151

7.2.2扩张速率决定地幔柱流动 153

7.2.3实例和现象 154

7.3小结 159

第8章 地幔熔融和深海橄榄岩的成因 162

8.1研究进展 162

8.2数据和模型解释 163

8.2.1深海橄榄岩全岩成分间的相关关系 163

8.2.2定量方法 166

8.2.3模型应用 170

8.3结果讨论 174

8.3.1深海橄榄岩的成因 174

8.3.2与其他模型的对比 176

8.3.3其他重要应用 177

8.4小结 184

第9章 深海橄榄岩的地球化学特征及成因 185

9.1研究现状概要 185

9.1.1存在主要问题 185

9.1.2新的研究方法 186

9.2样品 187

9.3分析方法和数据 187

9.4可行的模型框架 188

9.5数据和解释 189

9.5.1深海橄榄岩全岩主量元素 189

9.5.2深海橄榄岩全岩微量元素特征 194

9.6主要问题及讨论 207

9.6.1再富集作用发生的地点 207

9.6.2熔体再富集作用似乎没有影响残余单斜辉石 208

9.6.3过量LREE、 HFSE和其他不相容元素的储存和分配 208

9.6.4 Nb-Ta和Zr-Hf分异机制 210

9.6.5洋脊下Nb-Ta 、 Zr-Hf分异的一种假说 211

9.6.6单斜辉石是残余还是出溶产物 213

9.6.7蛇纹石化和海底风化的地球化学效应 213

9.6.8熔体一残余的互补性 214

9.7地球化学动力学意义 215

9.7.1 Eu异常 215

9.7.2部分熔融和熔体-残余反应的直接标志 217

9.7.3丢失的Nb储库 217

9.7.4俯冲带蛇纹石化和海底风化的可能结果 218

9.8小结 219

第10章 洋壳与陆壳的成因关系、大陆地壳增生的场所和机制、亏损地幔的成因 221

10.1原始MORB中过量的Eu和Sr 221

10.1.1稀土元素和岩石成因 221

10.1.2普遍观点：幔源熔体中不存在Eu异常 222

10.1.3大陆地壳中显著的负Eu异常 223

10.1.4原始MORB熔体都具有显著的正Eu异常 223

10.1.5 MORB熔体中Eu和Sr异常的起源 225

10.1.6 DMM具有过量的Eu和Sr 227

10.2对两个主要固体地球问题的新认识 227

10.2.1大陆地壳来源和壳幔分异 227

10.2.2大洋上地幔的化学结构 236

10.3小结 243

第11章 元素分异和地质过程 245

11.1理论 245

11.2观察 245

11.3讨论 247

11.3.1 MORB和MORP中的Zr-Hf和Nb-Ta分异 247

11.3.2海水中的Zr-Hf和Nb-Ta分异 248

11.4小结 250

关于地幔柱大辩论 252

1.地幔柱假说：起源、有限性 252

2.其他可能模型和警告 253

3.地幔柱大辩论有关的定义和概念 253

全地幔对流模型 254

分层地幔对流 255

4.结语 256

主要参考文献 257

附录Ⅰ 常用术语索引 299