中国科学院大学,研一课程,大陆地壳演化考试资料整理.docx

要点1 陆壳的起源1 地球的形成年龄和前寒武纪地质年表地球形成年龄为45.67亿年2 月球的启示月球起源的三种学说一、分裂说认为月球原是地球赤道区的一部分。在太阳系形成初期，所有的行星都处在高温熔融且高速自转的状态。由于离心力的作用，有些部分被从行星上甩了出去，形成卫星。月球也是这么来的。但是据现代科学家们的模拟计算，地球诞生时的离心力只不过是现在的4倍，不可能将这么大质量的物质抛出去。分析月岩样本也能发现，月球和地球的化学成分有很大不同。二、同源说认为月球和地球是从同一块原始星云中分别凝聚成团诞生的。但是它也同样面临着化学成分不同这一难题。三、俘获说认为月球原来是一颗离地球不远的小行星，受地球引力吸引成为围绕它转动的卫星。这一说法较好地解释了上面的难题，但也存在着明显缺陷。地球的体积和质量并不比月球大多少，要俘获它并不是件容易的事。月球的年龄： 通过地球与月球的对比，一般认为它们都形成于4546亿年前后，月球最古老岩石4.456 Ga月壳的组成 ：月壳辉长岩苏长岩斜长岩高地(44.4Ga)，高地之间是月海玄武岩（3.8-3.3Ga)，高地的岩石类型主要由斜长岩（ Anorthosite ）和辉长岩（ gabbro ）组成，月球的结构 核、幔、壳 撞击构造：月海，就是陨石冲击坑，主要的岩石类型为玄武岩月球的演化 ：岩浆海学说：月球表面熔融成岩浆海（44亿年）分异成三层壳慢结构：斜长岩层、富钛铁矿层、低钛橄榄辉石岩层（43亿年）富钛铁矿层下沉至月幔（39-41亿）年3 地球先有陆还是先有洋地球最古老的物质 锆石，4.4Ga (Jack Hills, Australia)地球最古老的岩石 长英质片麻岩，4.1Ga (Acasta, Canada)最古老的成规模的陆壳：片麻岩表壳岩，3.8Ga (Greenland)锆石-比较好的定年办法：形成于岩浆、变质以及热液条件下U和Th含量高、Pb含量低重要的U-Pb定年矿物以及Lu-Hf同位素测定有较高的封闭温度可有岩浆生长环带和变质环带或交代环带原位分析会得到多个年龄和不同阶段的信息锆石形态学和地球化学是区分不同成因的锆石的重要手段，有助于合理的解释锆石年龄的地质意义根据锆石的REE含量和长英质熔体和锆石之间元素的分配系数，可以估算母岩浆REE含量。根据LREE富集HREE亏损的老锆石计算所得的熔体成分具有太古宙花岗岩的特征（TTG，Martin et.al.，2005)。如Jack Hills的锆石具有的稀土特征与Acasta片麻岩（TTG)相同（Hoskin,2005）。因此，Jack Hills锆石结晶于TTG类的长英质岩浆。Jack Hills 锆石具有环边结构，指示在4.44.0Ga之间经历了改造（重熔remelting）。这也暗示Hadean大陆具有足够的稳定性，可以被岩浆和沉积过程所改造氧同位素测量结果(d18O = 5.4 -15)计算所得其母岩浆氧同位素为d18O =7-11 (Mojzsis et al., 2001; Peck et al., 2001; Wilde et al., 2001)。从而认为这些锆石包含与液态水在地表或者近地表相互作用的地壳物质。这些数据的重要性在于它们指示早在4.4Ga的Hadean时期，液态水（海水？）可能存在于地球表面。另外，也指示在石榴石稳定域内，TTG类岩浆的起源来自于变玄武岩的含水熔体（ Martin, 1986; Martin et al., 2005），暗示水圈的存在总之，Jack Hills锆石说明早在4.4Ga就存在与TTG类似的大陆地壳并且在整个Hadean时期被持续的产生和改造。地壳也是稳定的并足以经受陨石的冲击。另外，锆石氧同位素组成和Hadean地壳成分（TTG）都支持Hadean时期地球表面存在液态水，这也是讨论早期生命存在和发展的强有力的根据。Jack Hills 锆石年龄（ 44048Ma）的意义 根据锆石的REE含量和长英质熔体和锆石之间元素的分配系数，可以估算母岩浆REE含量。根据LREE富集HREE亏损的老锆石计算所得的熔体成分具有太古宙花岗岩的特征（TTG，Martin et.al.，2005)。如Jack Hills的锆石具有的稀土特征与Acasta片麻岩（TTG)相同（Hoskin,2005）。因此，Jack Hills锆石结晶于TTG类的长英质岩浆。 锆石中存在石英、长石、角闪石、黑云母、独居石的矿物包体，这些矿物和锆石同时结晶，是典型的花岗质岩石矿物（ Wilde et al., 2001; Cavosie et al., 2004）。花岗质岩石是大陆地壳的主要成员，因此可以推断大陆地壳在4.4Ga已经存在。 Jack Hills锆石不仅仅记录4.4Ga的年龄，还记录了几次大陆地壳产生的事件。在锆石年龄频率柱状图中显示4.4、4.25、4.2、4.0Ga的地壳生长事件（ Cavosie et al. ，2004)。据此可以推断Hadean大陆地壳的生长持续了400Ma。4 最古老的陆壳38亿年的地幔亏损：这种强烈亏损的地幔只存在3800Ma以前强烈亏损地幔的出现暗示地球在早期或者有过强烈的陆壳形成时期或者存在类似于月球的岩浆海式的陆壳形成过程反映在3800Ma以后存在有弱亏损地幔或者LREE富集的大陆地壳物质的混合。38亿年陆壳的组成 TTG的意义: TTG is the widespread composition of the Archaean crust between 3.8 and 2.5 Ga, crust which is considered as generated by hydrous basalt melting, possibly in subduction like environment (Martin et al., 2005). The ages obtained on the Amitsoq gneisses indicate that as early as 3.87 Ga ago, these mechanisms were already active and efficient, able to generate the huge volumes of continental crust observed at Amitsoq. 基性岩 表壳岩的意义 :The Isua and Akilia supracrustal rocks are extremely important, because they represent the oldest huge volumes of rocks so far recognized (Nutman et al., 1996), but also because: They contain sediments, thus demonstrating the existence of a hydrosphere (ocean？) as old as 3.87 Ga. The origin of sediments has been subject to active discussion.l Pure chemical origin, or transformation (metasomatism) of pre-existing magmatic rocks (Rose et al., 1996; Fedo, 2000; Fedo et al., 2001; 2002; Myers, 2001; Bolhar et al., 2004). l Some parts of Isua supracrustals correspond to true clastic sediments of mixed mafic and felsic provenance. The weathering, erosion and transport of the clasts are strong arguments in favour of emerged continents as early as 3.87 Ga (Bolhar et al., 2005).38亿年陆壳及其地质意义?至少从3800Ma开始，地球就已经开始发育一定规模的陆壳，只是由于后来受多次的变质、变形、岩浆和地外物质撞击作用的影响，使这些早期陆壳变得支离破碎（陆核？）抑或循环进入地幔，从而现在难以准确估计它的形成量。要点2 早期陆壳的性质1 早期陆壳的岩石-构造单元(克拉通分为高级区和绿岩带)高级区: 又称为太古宙麻粒岩片麻岩区（带），岩石经受了高级变质作用，主要由片麻岩以及麻粒岩组成，它们提供了有关深部地壳演化的关键资料特征：片麻岩(TTG和花岗质）80；层状岩体（斜长岩辉长岩组合、辉长岩超镁铁质岩组合）；少量高级变质的表壳岩；高级变质作用；穹隆构造；可强烈变形为条带状、眼球状片麻岩，高应力域和低应力域绿岩带：太古宙绿岩带保存的最古老的火山沉积盆地，一般未变质或浅变质，它们以向斜状出现，并被花岗岩侵入又称花岗岩绿岩地体（带）特征：表壳岩组合（火山沉积岩系），三段组合，科马提岩；低（未）变质作用；变形的向斜构造；花岗岩侵入；有片麻岩基底（或者不清楚）高级区与绿岩带的关系？关键难题：有片麻岩基底（或者不清楚）二者同时：蛇绿岩与岛弧、弧后盆地高级区老于绿岩带：造山带与古老陆块绿岩带老于高级区：古老洋壳转化为陆壳2 主要的岩石类型块状（侵入）岩 类型 成因层状岩石 :前寒武纪层状岩体: 斜长岩太古宙层状岩体:斜长岩-辉长岩组合 辉长岩-超镁铁质岩组合元古宙层状岩体: 斜长岩(anorthosite)最早由Hunt(1863)提出，指的是以斜长石为主的岩石。目前定义的斜长岩指斜长石含量90的侵入岩。未发现与其成分相对应的火山岩斜长岩-辉长岩(含钛铁矿)目前普遍认为,月球斜长岩形成于月球的早期分异过程( 4. 4 Ga) ,为漂浮于早期“岩浆海”之上的斜长石堆晶体(James et al, 1989) 。此外,斜长岩在火星、金星及水星上可能也有分布(Ashwal, 1993) 。虽然斜长岩在地球的各个地质时期(从4. 4 Ga前至现在)均有出现,然而巨晶斜长岩（太古宙）、岩体型的斜长岩（元古宙），具有明显的时限性。 有关斜长岩成因和地球动力学等问题的解决,对于揭示行星地质演化过程、不同阶段的壳- 幔作用特征等有重要意义。类型 岩石学特征4种重要的岩石类型 TTG片麻岩：又称为“灰色片麻岩”(grey granulite)，是由奥长花岗岩(trondhjemite)、英云闪长岩(tonalite)、花岗闪长岩(granodiorite)三种成分组成的片麻岩组合。 TTG片麻岩绝大部分产于前寒武纪(尤其是太古代和元古代)，对前寒武纪期间地壳的生长贡献极大。高钠质，通常Nd同位素初始值较高，不可能直接由地幔岩的部分熔融所形成，可能是基性岩石部分熔融所形成，残留物有石榴石和角闪石或辉石；常与角闪岩形成条带状建造。 全世界几乎所有的太古代地体，主要都是以灰色片麻岩TTG和绿岩带组成，其中又以TTG为主。TTG在太古代地体里所占的比例高达80左右。同位素地球化学资料证明，许多TTG 片麻岩代表由地幔新生长出来的陆壳。因此，大陆地壳生长机制问题在很大程度上也就是TTG 片麻岩地体的成因问题(转引自刘富, 2010)。构造环境：板块模式： 俯冲板块的部分熔融 加厚下地壳的部分熔融非板块成因模式： 地壳垂直生长模式 （地幔柱引发的基性岩浆底侵、 古宙大陆地壳的垂直生长）科马提岩为超镁铁质喷出岩。1969年首次发现于南非巴伯顿山地的科马提（ Komati）河流域，故名。原意只限于太古宙绿岩中枕状岩流顶部的、具鬣刺结构的超镁铁质熔岩。 岩石主要由橄榄石、辉石的斑晶（或骸晶）和少量铬尖晶石以及玻璃基质组成，具枕状构造、碎屑构造，和典型的鬣刺结构（鱼骨状或羽状），其特点是橄 榄石呈细长的锯齿状斑晶，是淬火结晶的产物。在化学成分上典型的科马提岩以MgO18（无水）、CaO:Al2O31、高Ni、Cr、 Fe/Mg、低碱为特征 成因：高Mg含量，指示高程度的部分熔融；高程度的部分熔融要求很高的温度，并且快速就位BIF ：定义 BIFs通常是指以化学(或生物化学)沉积方式形成的、具有薄层状或纹层状(条带状)构造的、一套富含铁的沉积岩(James, 1954, 1983).分布 主要分布在太古宙绿岩带(Windley, 1982,1995),也广泛发布在前寒武纪高级区(Zhai and Windley,1990, Windley, 1995).时代 主要形成时代: 3.0 Ga, 2.5-2.9 Ga, 2.0-2.3 Ga, 寒武纪之后基本未再出现。数量：前寒武纪铁矿占世界上铁矿数量的70-80%. 条带状铁矿占前寒武纪铁矿的90%以上.BIF 成因：缺氧的还原环境。铁以Fe2+形式溶解（存在）于海水中， Fe2+离子浓度逐步增高。稍有氧化的条件，就可形成Fe3+离子，沉积出铁矿来（磁铁矿与赤铁矿）。中元古代以后，由于海水的氧化环境、Fe2O3在水中的溶解度极低，不易于搬运沉积，所以BIF未见重复出现。 现代大洋滨海、浅海Fe2+浓度：1ppm类型：主要分为Algoma 阿尔戈马型,Superior 苏必利尔(湖)型,Algoma 阿尔戈马型：绿岩带型, Superior 苏必利尔(湖)型：拉通盆地型,此外，还有分为4个类型的(Algoma, Superior, Clinton, Minetee)非造山岩浆岩组合 元古宙（1.01.8Ga）的环斑花岗岩及与其有成因联系的岩浆岩事件，如斜长岩（An45-55）、辉长岩、辉绿岩、流纹岩、花岗岩和正长岩等。 非造山岩浆岩的产生方式及演化过程可能有多种：玄武质岩浆的结晶分异，英云闪长岩或更酸性地壳的部分熔融，壳幔源区的混合。 非造山岩浆岩以深成岩体和岩墙的形式产出，代表相对小体积的岩浆，就位在老克拉通核附近。 地幔柱？造山后？环斑花岗岩（Rapakivi)具有A型花岗岩特征的，以大岩基形式产出的显示环斑结构的花岗岩（Haapala and Ramo , 1999）。l 环斑花岗岩的结构特征：斜长石边环绕在钾长石斑晶外围；l 环斑花岗岩的地球化学特征：亚碱性，偏铝质，高FeOt/(FeOt + MgO)，高K2O和不相容元素（REE, Zr, Hf），亏损Ca, Mg, Sr, P, Ti等，高初始87Sr/86Sr(0.7050.003)，负的或接近0的Nd值；l 环斑花岗岩就位于相对干的，高氧逸度，温度650800，深度不超过15km条件。 早期岩石地质未见重复的地质意义3 早期岩石的变质特征高级区变质特征：麻粒岩-片麻岩地体；麻粒岩相(中压)-高级角闪岩相变质；混合岩化绿岩带变质特征： 绿岩带的岩石普遍遭受低压变质作用，变质程度达绿片岩相，有些达角闪岩相。 变质岩类型有相当于超基性岩及基性岩变质的蛇纹片岩、滑石片岩、绿泥滑石片岩、绿片岩及绿岩等，由中酸性火山岩变质的绢云母石英片岩、绿帘绢云母片岩等，由沉积岩变质的片岩、千枚岩、变质砂岩、石英岩等部分岩石含红柱石。多数岩石保留有原岩的结构构造一个绿岩带自下而上一般可划分为3个组沉积岩组。下部含有硬砂岩、泥质岩及条带状铁矿，相当于浊积岩系；上部是浅海相多旋回的砂砾岩组合，含有少量碳酸盐及条带状铁矿。钙碱性火山岩组。以含钾较低的多层玄武岩安山岩-英安岩-流纹岩为主，含燧石和碧玉质岩石等化学沉积岩。超基性-基性火山岩组。有大量超基性火山岩出现，基性火山岩具有大洋玄武岩的地球化学特征。主要特征是常有科马提岩。各个地区的岩石组合大致类似，但各组的岩石可以不同。总厚度一般为1530公里。 绿岩带形成的时间大致为距今3523亿年。绿岩带呈大小不一的线形或尖锐的三角型盆地分布。 绿岩带和蛇绿岩的区别原因？ 综合现在的研究资料，无论用何种判别标志，对于太古宙以及古元古代早期，世界各地的緑岩带或活动带的岩石组合与蛇绿岩都相差甚远。作者长期思考这一问题，可能的原因有两个：一是早前寒武纪的大陆形成与生长，其机制完全和板块构造不同，高的地热梯度与频繁的、小规模的地幔柱构造很活跃，是支配性构造；二是緑岩带至少有一部分緑岩带可能代表了残留的早期洋壳，但那时的洋壳与现代洋壳在结构和地球化学性质上都不相同。对于早前寒武纪的海水来说，除了温度高之外，低的Eh值和高的Fe+2丰度是明显的特征之一。与显生宙变质作用的比较 双变质带陆陆碰撞高温高压变质作用4 变质作用 变质作用的概念 变质相的概念 压力型 石英拉斑玄武质岩石的不同温度压力下的矿物组合 变质温压压力的测定方法 变质PTt轨迹在岩石遭受变质作用时，其所属的地质体往往经历了各种各样的动态演变，例如俯冲、碰撞、推覆、伸展、多阶段热接触等等。这些过程都可对岩石的变质打下烙印。岩石在一个变质作用过程中（同一个变质动力学过程中 metamorphic dynamic process）的温度和压力随时间变化的过程，即PTt轨迹。获得变质作用P-T-t轨迹的方法一 正演方法: 热模拟获得P-T-t轨迹的正演方法 (forward modeling)热模拟：综合考虑变质作用热源、热传递机制、变质作用初始条件、增厚作用几何模型、岩石圈侵蚀参数等因素，得出理论上变质作用理想的P-T-t轨迹。也称之为“正演”二 反演方法(1) 岩石学方法（变质反应结构）根据岩石中保留下来的矿物反应结构，准确区分各阶段矿物共生组合。再根据各阶段矿物成分，计算出各对应阶段的P-T条件，由此确定变质作用P-T轨迹。(2) 矿物学方法（环带状变斑晶化学成分变化）根据岩石中保留下来的变斑晶矿物的化学成分环带，及环带各“圈层”生长过程中的共生矿物组合，计算出对应环带各“圈层”生长的P-T条件，由此确定变质作用P-T轨迹。(3) 流体包裹体：变质岩中依次捕获的流体包裹体，由于组成和密度的差别，可以确定一系列等容线。如果查明了这些包裹体的捕获顺序，并能运用独立的矿物温度计、压力计，在这样一条或几条等容线上限定每种流体被捕获时的P-T条件，那么理论上就可以大致了解岩石变质作用的P-T轨迹。 基本的PTt类型及其地质解释两类特征的P-T轨迹(1) 近等温降压型(ITD, near isothermal decompression) 通常认为是，在地质体碰撞之后，快速隆升、降压形成的。即所谓的“western Alpine type”。(2) 近等压降温型(IBC, near isobaric cooling)： 通常认为是，在拉张构造环境下，地质体较快速冷却形成的。典型的环境如大陆裂谷区。岩石反应结构与P-T-t轨迹的关系 首先，有些岩石根本没有能力形成任何反应结构。例如，石英岩、大理岩、变质长石石英砂岩、变质砾岩、云母片岩、黑云斜长片麻岩等。即这些岩石即便经历了复杂的变质演化历史，也不能由岩石记录下来。 其次，具有反应结构的岩石，也未必能准确记录变质历史。 第三，人们对变质反应结构的解读，有时会出现失误。高温超高温麻粒岩：类型：孔兹岩，伴生辉长岩，部分熔融S型花岗岩Rock: khondalites, gabboric dyke, S-granite，变质历史： 降温，降压（等温或降温），Metamorphism: T-decreasing, decompression；原岩：泥质岩；Protolith: pelite。孔兹岩的原岩是一套石（长）英质砂岩富铝质泥质岩大理岩（含钙硅酸盐沉积）。岩石厚度大，延伸广，层位稳定。原岩大致可以分为以含石墨的孔兹岩系为主的沉积建造和以大理岩夹钙硅质为主的沉积建造。孔兹岩系中发育原地深熔型石榴石花岗岩，体积通常可以达到孔兹岩系的1/3或1/2（卢良兆等，1996）。主要的岩石类型有：夕线石榴斜（二）长片麻岩和浅粒岩、（石榴）黑云斜长片麻岩、石榴长石石英岩、石墨斜长片麻岩等。钙硅酸盐碳酸盐质的沉积岩有透辉石大理岩、石榴透辉岩、含榴斜长辉石岩、金云母橄榄大理岩等。要点3 克拉通化与稳定陆壳1 陆核与微陆块 最早陆核的形成u 地球存在斜长岩初始陆壳：无迹可查；u 地球上最古老的岩石是TTG花岗岩；u 地球上最古老的物质是锆石，是从花岗岩中结晶出来的；u 地球在44亿年前存在花岗岩质陆壳，并可能有海水存在。 中国华北的古陆核与微陆块2 TTG片麻岩 岩石与地化特征及其分布 在大陆地壳中的地位 27亿年全球TTG片麻岩（陆壳）巨量增生及其地质意义 TTG片麻岩的形成机制-最重要的科学前沿问题成因主要有两种不同的观点：1 岩浆分异说：岩浆分异说（垂直增生）地幔运送大量岩浆物质到地壳下部称为板底垫托。在太古宙，从地幔派生的高MgO+FeO成分的镁铁质岩石有较大的密度，因而这些熔体的大部分未能达到上部地壳位置。科马提岩来源于上地幔曾发生的高度（6080）的部分熔融作用和熔体有大于3g/cm3的密度，因而会有大多数这样的物质将在或接近地壳基底部分停留下来，趋向于形成不混熔液体，经重力分离作用后，上升到地壳上面，形成玄武岩或英云闪长岩；而遗留下来的橄榄岩质残留物的密度比原始物质要小，它们将浮起在未亏损地幔上部，并趋向于与上覆岩石圈合并，从而形成克拉通化和巨厚的岩石圈。2 部分熔融说21、俯冲板块的部分熔融形成22、原始陆壳的部分熔融形成3 克拉通与克拉通化 克拉通定义及其全球分布地壳圈层中已经稳定及其在长时期(prologed period）没有明显变形的地体 克拉通化的基本内涵克拉通化是形成稳定的上下地壳圈层，并达到壳幔耦合的地质过程; 在太古宙末期的一个特定时期，不存在造山带活动，但是特征地存在稳定的和宽广的大陆，有岩墙群侵入和地台型、克拉通边缘型或被动陆缘型盆地沉积，代表大陆生长速率和面积、浮力都达到峰期。克拉通的形成是全球固体圈层，特别是地壳内部圈层的稳定分层并与地幔圈层耦合的地质事件；从而导致了固体圈层与地球外部圈层的平衡。克拉通化是地球发展历史中的关键阶段，具有不可逆性和不可重复性。地球历史是由热到冷，由高能量到低能量，由无序到有序，由生到“死”的生长和演化过程 。 克拉通的识别标志1 形成古陆接受地台盖层型沉积；2 出现广泛的基性岩墙群。这表示有广大面积的大陆地壳的存在（赵宗溥，1993）；3 大量壳熔花岗岩。 华北克拉通实例 两期克拉通化 各自识别标志华北新太古代末克拉通化的标志1 大量壳熔花岗岩2 岩墙群3 变质作用4 以青龙群和红旗营子-单塔子群为代表的盖层沉积要点4 早期构造特点与特殊（与显生宙不同）构造事件1 新太古代陆壳巨量增生事件 27亿年（-25亿年）TTG片麻岩 27亿年（-25亿年）火山岩初始板块构造特征1 活动带 火山-沉积岩成线状展布，多期变形的褶皱带，不同于緑岩带-高级区构造样式；2 活动带火山沉积岩发生变质，中压型，有十字石出现，顺时针轨迹；3 有裂谷-岛弧型金属矿床；4 未见蛇绿岩；5 规模小2 绿岩带与蛇绿岩问题 绿岩带层序与蛇绿岩层序比较 威尔逊旋回 胚胎期；初始期；成熟期；衰退期；残余期；消亡期 蓝片岩问题 何时开始有比较公认的蛇绿岩建造3 高温与高压变质岩问题 石榴石麻粒岩（高压麻粒岩)定义 超高温麻粒岩定义 变质相系 华北实例 出露特征 高于显生宙的温压梯度要点5 早期构造演化1太古宙与冥古宙的分界及其内涵 前寒武纪地质年表（已有） 太古宙与冥古宙分界的地质意义(3.8Ga陆壳已成规模)时间：38亿年事件：成规模的陆壳形成 TTG+表壳岩2太古宙与元古宙的分界及其内涵1 地壳达到了与现今相似的规模（8085）；2 大气圈和水圈发生了质的跳跃式变化，之后与现代有连续的变化；3 太古宙末，大陆岩石圈已经有了相当规模的厚度（与现代比较）3 2523亿年之间地球的演化进入一个相对静止的时期；4 暗示构造体制的根本性转变时间：25亿年事件：现代规模大陆的形成；克拉通化； 地球圈层的稳定3 新太古代稳定大陆格局形成新太古代微陆块拼合及其机制1 没有发现蛇绿岩2 没有发现高压变质带3 緑岩带变质低于高级区（微陆壳）4 緑岩带围绕微陆块5 陆壳重熔花岗岩侵入緑岩带和高级区6 緑岩带焊接微陆块以地幔柱构造为主的，有一定刚性的微陆块有横向运动，緑岩带是发育在微陆块间的海盆或海槽。太古宙緑岩带-高级区模式。 新太古代末全球克拉通化 25亿年超大陆和雪球事件假说 早期陆壳以及岩石圈的厚度假说4 太古宙陆壳增生的方式1 环绕古陆核的增生2 地体拼合模式3 地幔柱为主的模式25亿年之前 地幔柱模式为主25亿年之后 块体（微板块）拼合6 元古宙活动带 什么叫活动带和造山带活动带(mobile belt), 是指线状的构造带.因此它的意义比较广.造山带(orogenic belt), 定义为在造山旋回中遭受了褶皱和其它变形的线状区域11,同时将造山作用定义为成山的过程(the process of formation of mountains)，它们可以分为形成阶段的活动带和后造山过程形成的山带。 造山带的分类造山带一词即和板块边缘相联系,并分为两个基本类型：陆陆碰撞或陆弧碰撞形成的以机械驱动的碰撞造山和一个板块向另一个板块俯冲消亡的以热力驱动的俯冲造山12,13，分别称为喜马拉雅型和科迪勒拉型 碰撞造山带的识别标志1）大陆碰撞带总是呈线形构造带产出;2）碰撞造山带内岩石单元往往经历强烈多期变形，伴有大规模推覆作用和韧性剪切，导致紧闭同斜褶皱、鞘褶皱、矿物拉伸线理、大规模韧性剪切带形成；3）复杂的与碰撞作用有关的岩石单元(残留的弧沟盆体系）。一些碰撞造山带含有残余洋壳蛇绿岩；4）许多一些碰撞造山带含有高压岩石 蓝片岩、高压麻粒岩、榴辉岩等 高压变质岩的识别最早可以确定的榴辉岩是Glenelg-Attadale Inlier, NW Scotland的高压变质带.记录了早期洋壳的俯冲和不同陆块的拼合历史。7 大陆裂谷事件（部分内容在超大陆裂解部分）1 18亿年地幔柱2 16亿年非造山岩浆活动3 14-12亿年 岩浆活动4 9-8亿年 岩墙、岩浆作用 克拉通盖层 裂陷槽 岩墙群1 克拉通化过程2 造山过程3 大型：与大火山岩省的关系-裂谷、地幔柱8 雪球事件 什么叫雪球事件在大约7.5至5.8亿年前的新元古代时期，地球上发生了几次全球性的冰川作用，即“雪球地球(snowball Earth)”事件。 3期冰期的时代1）发生在710 Ma的 Sturtian冰期；2）在635 Ma的Marinoan冰期；和 3）在580 Ma的Gaskiers冰期。 BIF与帽碳酸岩1）大洋在冰雪覆盖的条件下，海水与大气隔离，厚的冰层限制阳光进入深部海水，严寒气候使大量生物灭亡，死亡生物消耗掉水中的氧气，而冰封的海面没有波浪，海水和大气的氧气交换阻断，水体缺乏新的氧气源，海洋进去还原状态。从海底洋中脊火山带出的富铁物质以Fe2+的形式保存在水中，并不断富集。冰雪融化、地球回暖后，生物开始重新繁盛，大气和海水中的氧含量增加，海洋恢复到氧气环境，溶解度大的Fe2+离子被氧化为低溶解度的Fe3+形成铁矿沉积，形成即条带状铁矿（BIF）2) 盖碳酸盐岩是指紧接冰碛物顶部出现的碳酸盐岩层，其独特的成分和产出位置曾使地质学家们迷惑不解。Hoffman等人认为盖碳酸盐岩是短时间的快速化学沉积。在“雪球”融化后地球平均气温将在短时间内迅速升高。地球进入高温环境。此时风雨频繁，空气中大量的CO2形成酸雨。起初的风化作用主要是酸雨对出露的古老碳酸盐岩进行冲蚀，随后海面上升，硅酸盐风化作用才日显重要。河流将大量的碳酸盐等盐类物质带入大海，导致海水过饱和，碳酸盐随即析出并沉积在冰川沉积物之上，形成盖碳酸盐岩。 生命大爆发要点6 地球演化的继承性与不可逆性1 陆壳起源及增生的启示（异同） TTG陆壳- 岛弧根部杂岩 高级区与绿岩带- 陆块与造山带 4种代表性岩石及其显生宙难以对比的原因与古环境2 变质作用与古地温梯度 前寒武纪变质作用的特点 高压与高温麻粒岩的成因 变质相系与变质的温度压力梯度 古地温梯度与陆壳的刚性和流变强度3 板块构造的基本原则 板块边界与汇聚边界类型 判定板块构造（造山带）的基本标志 活动带与最早出现板块构造的讨论4 早期陆壳形成与增长的假想和模式u 地球存在斜长岩初始陆壳：无迹可查；u 地球上最古老的岩石是TTG花岗岩；u 地球上最古老的物质是锆石，是从花岗岩中结晶出来的；u 地球在44亿年前存在花岗岩质陆壳，并可能有海水存在。 先有陆壳的模式（先存在硅铝质壳）Model 1 先存在硅铝质壳，地幔柱作用下，引发的火山作用，壳幔交换以及TTG熔出和就位Model 2 古老的硅铝质壳和有限的洋盆，在地幔柱的影响下，形成了早期的陆壳Model 3 阿比提比绿岩带模式，古老的造山带与现代造山带成因不同；困难：地幔如何熔化的岩浆能分异出这样数量的花岗质岩石 先有洋壳的模式（先存在硅镁质壳）Model 1 洋壳向洋壳俯冲，形成初始的岩浆弧；岩浆弧的拼合逐步形成初始的小规模的陆核Model 2 镁铁质壳，受到地幔的作用，地壳变形，地幔部分熔融，壳幔相互作用，形成早期侵入体和火山与沉积作用，早期硅铝质地盾(Glikson,1972)；困难（至今没有找到早期的洋壳）5 克拉通化-大陆演化的里程碑全球新太古代末的克拉通化25-23亿年的全球不整合事件与显生宙面积相似的古陆与地球圈层6 地球演化的继承性陆内的增生造山带在大陆之上的古老的造山带（不同于现代活动大陆边缘，如日本岛弧带）；特点是（1）夹有众多的岛弧体、增生楔或微陆块，（2）是有很多洋壳熔出的花岗岩。 古老陆块（克拉通）与造山带 地壳的横向增生与陆壳增生7 地球演化的不可逆性 陆壳形成的不可逆性 地温梯度的不可逆性 变质作用的特殊性与不重复性要点7 超大陆问题-研究新思路1 什么是超大陆超(级)大陆(supercontinent)是地球演化某一历史阶段所形成的几乎包含当时所有陆块的一个大陆 大陆漂移 时间与空间 2.5亿年的Pengea超大陆2 超大陆的拼合 古老陆块拼合与超大陆形成 超大陆重建的基本方法与标志古地磁重建Use the magnetic polarity and inclination angles of magnetic minerals (e.g. magnetite) in rocks to determine paleolatitude and paleopole position. 古生物重建 地质重建 超大陆对其它圈层的影响 （生物大灭绝与大爆发）3 地幔柱构造与超大陆裂解地幔柱的判别：1） 火山作用前存在地壳抬升；上涌2） 大型放射状基性岩墙群3） 火山作用的物理特