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CERNET第24届学术年会
选择字体:    国家科学技术奖励工作办公室    发布时间:2011-07-07

国家自然科学奖初评通过项目-华北及邻区深部岩石圈的减薄与增生

项目名称: 华北及邻区深部岩石圈的减薄与增生
推荐单位: 广东省
项目简介: 本项目属地球科学领域的基础研究。 近二十年来深部动力学研究最重要的进展之一是发现陆下岩石圈不是一成不变的。岩石圈的不稳定性与其结构、组成和流变学性质巨大变化有关,其起因和作用机制是理解板块内部的岩浆活动、成矿作用、地震活动乃至构造演化的关键,可为丰富板内构造理论框架、完善和发展板块构造学说提供重要的科学依据。本项目通过对华北陆块及邻区发育的不同时代(古生代、中生代、新生代)火成岩及其携带的壳、幔捕虏体的矿物学、岩石学、地球化学和年代学的综合研究,在大陆岩石圈地幔组成、结构和演化及大陆地幔动力学研究领域取得了一系列在国际学术界产生重要影响的开创性成果,为该领域的进展做出了实质性贡献。突出的成果概括为: (1)在厘定不同时代岩石圈地幔性质的基础上,揭示了华北新生代与古生代岩石圈地幔的显著差异,提出了华北岩石圈强烈减薄的观点,突破了克拉通下岩石圈稳定不变的传统认识;确定了华北新生代岩石圈地幔的"大洋"属性,论证了该地区自晚中生代以来岩石圈增生过程,提出了大陆岩石圈地幔从减薄到增生(增厚置换)的新认识; (2)揭示了华北中生代岩石圈地幔的高度化学不均一性,论证了周边板块作用下多种形式地壳物质再循环过程对华北深部岩石圈的改造,阐明了岩石圈减薄-增厚过程中软流圈-岩石圈、上地幔-下地壳之间的物质交换机理,深化了对大陆地幔不均一性的认识; (3)发现华北中生代同位素富集型岩浆→岩浆间隙期→新生代同位素亏损型岩浆的演化趋势,提出了岩石圈减薄过程中地幔地温梯度和岩浆源区固相线的关系以及岩浆源区更替的岩石成因新认识,建立了岩石圈减薄-增生过程的多阶段演化模型;在此基础上约束华北岩石圈减薄是一个相对缓慢的过程(ca. 100 Ma),提出热-化学侵蚀是华北岩石圈减薄的主要机制之一; (4)识别出华北现今岩石圈中新、老地幔共存的格局,揭示了岩石圈减薄过程的时空不均一性,指出华北地块边缘和内部的岩石圈薄弱带在岩石圈减薄过程中所起的关键作用。这些成果为理解大陆深部岩石圈演化的本质,揭示深部过程与浅部地质响应的耦合关系提供了关键的科学依据,为发展板块构造学说,使之能涵盖大陆板内地质提供了重要的学术思想。 该项目在国内外学术刊物上共发表论著121篇(部),其中SCI收录论文72篇。主要成果被SCI论文他人正面引用2376次。8篇代表性论文被SCI他引695次,其中4篇论文被认定为Top 1%论文,5位申请者全部进入ISI全球地学科学家引用率排名录。部分成果获广东省和湖北省科学技术奖自然科学一等奖。这些成果显著提升了中国科学家在大陆岩石圈研究领域的国际影响和地位,使华北东部成为国际学术界公认的克拉通下岩石圈减薄的最典型地区,推动了国家自然科学基金委重大研究计划项目《克拉通破坏》的立项。本研究集体成功主办了国际火山学和地球内部化学协会2006年度学术会议(IAVCEI-2006),并组织出版国际核心刊物专辑两部。
主要完成人:

徐义刚 对科学发现1和3做出了创造性贡献,对科学发现2和4也有部分贡献:为华北岩石圈减薄作用提供了热演化方面的证据,制约了古生代和新生代岩石圈厚度;提出了华北岩石圈减薄后存在增生过程以及热机械-化学侵蚀是岩石圈减薄的主要机制之一等观点;总结出华北中-新生代基性岩浆的三阶段演化趋势,提出了岩石圈减薄过程中地幔地温梯度和岩浆源区固相线之关系以及岩浆源区更替的岩石成因解释,建立了华北岩石圈减薄过程的多阶段演化模型。研究了鲁西地区中生代岩石圈地幔的性质,从岩浆演化角度揭示了重力梯度带两侧岩石圈减薄的时空不一致性。代表性论文1、6和7。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。

 郑建平 对科学发现1和4作出了创造性贡献,对科学发现3也有部分贡献: 率先开展了新、老地幔的实质性对比研究,发现了太古代岩石圈地幔在华北东部南北重力梯度带附近的存在事实,明确指出了岩石圈断裂带在地幔演化中的软流圈物质上涌通道地位。发现了古老岩石圈地幔中有薄弱带,而在显生宙时期新、老地幔是交叉并置的存在事实,明确提出了先有岩石圈大幅减薄后,还有由上涌软流圈转化成新岩石圈的小规模增生增厚地幔置换机制。研究成果对全球克拉通岩石圈的减薄和增生的研究提供了重要依据和学术思想。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的80%。代表性论文之3和8。

范蔚茗 对科学发现1做出了创造性贡献,对科学发现2也有部分贡献: 确定了华北克拉通新生代玄武岩中橄榄岩包体的"大洋"属性,与克拉通下岩石圈性质差别显著,在此基础上提出了华北岩石圈存在强烈减薄的新认识,并就岩石圈减薄过程的时空范围和动力学机制进行了创新性研究。与课题组一起提出了中生代时富集地幔大规模熔融,陆内岩石圈伸展背景下软流圈上隆侵蚀和置换岩石圈地幔的岩石圈减薄机制。代表性论文之2。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的60%。

许继峰 对科学发现2做出了创造性贡献: 提出了下地壳物质通过拆沉进入到下覆地幔从而改变岩石圈的地球化学组成的观点,建立了拆沉下地壳熔融形成埃达克质岩浆的模型,受到国内外学者的高度关注并被广泛引用。代表性论文之5。本人在该项研究中的工作量占本人工作量的60%

郭锋 对科学发现 2 做出了创造性贡献:通过对华北陆块东部中生代镁铁质岩石系统的岩石学、元素-同位素地球化学研究,发现了中生代岩石圈地幔存在不均一性:内部具有EM1地幔特征,南缘造山带具有EM2特征;发现了大别-苏鲁造山带中生代镁铁质岩石具有Nb/Ta与Zr/Hf分馏特征,提出与超高压岩石的矿物记录相吻合的俯冲扬子陆壳富CO2和金红石熔体交代作用是导致区域岩石圈地幔具有EM2特征的主要机制。代表性论文之4,本人在该项研究中的工作量占本人工作量的70%以上。

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