Question

研究现状与存在的问题

Answer 1

燕山运动是燕山地区以及东部濒太平洋带的一个重大基础地质问题，侏罗纪—白垩纪时期，虽然燕山地区位于中朝地台的中央核心部位，但突然发生了强烈的大规模花岗岩类岩浆活动和褶皱作用、收缩和伸展断裂活动以及盆地内的陆相沉积充填作用，形成了一个特殊的所谓 “板内”造山带，被称为 “一个迷惑的造山带” ( an enigmatic orogen) ( Daviset al.，1998) 。

研究岩石圈厚度等主要有以下途径: 地球物理方法、典型剖面法、岩石学探针方法等。其中岩石圈地幔主要是通过基性、超基性岩约束; 大陆深部地壳主要通过地球物理、产于火山岩中的深部地壳包体、出露地表的大陆地壳剖面、岩浆岩示踪法等来研究; 大陆上地壳主要通过对大区域出露的不同岩石进行系统取样和分析、对代表大陆上地壳物质细粒碎屑沉积岩的平均混合样品等的研究 ( 高山等，1999; 高山，2005) 。

目前对于大陆地壳的研究，已获得如下共识: ①地壳垂向存在明显的变质分层，其中上地壳主要由未变质的岩石及绿片岩相岩石和花岗质侵入体组成，中地壳主要由角闪岩相岩石组成 ( 如英云闪长-奥长花岗-花岗闪长质片麻岩) ，下地壳主要由麻粒岩相岩石组成;②对全球大陆地震波速和地表热流的研究要求从上地壳至中地壳至下地壳随着深度增加，岩石逐渐变得更基性，即 SiO2含量降低。

引起地壳厚度变化的原因有: ①物质加入及运动变化 ( 如底板垫托、岩浆侵入、沉积加厚、部分熔融、岩浆喷发等) ; ②构造变形 ( 如拉伸变薄、挤压增厚等) 。过去认为大陆地壳生长主要发生在太古宙时期 ( Taylor et al.，1995) ，其生长和消失主要发生在与俯冲作用有关的大陆边缘环境 ( continental margin) 。近年的研究表明，元古宙和显生宙地壳生长可能亦十分重要，主要与地幔柱岩浆活动有关的板内 ( intraplate) 环境 ( 大陆内部和大洋盆地) 同样是大陆地壳生长的重要场所 ( Rudnick，1995) 。除喷发至地表以外，玄武质岩浆的底侵作用 ( underplating) 是板内幔源岩浆进入地壳的主要方式之一。底侵作用不仅造成地壳生长，同时底侵作用带来的异常热源是诱发地壳深部熔融，形成花岗岩浆的重要驱动力 ( Voshage et al. ，1990) 。底侵作用使得地壳生长从下地壳开始，地壳最深部最年轻。这种地壳年龄结构与过去根据地表研究得出的随深度增加岩石变老的年龄结构相反( Rudnick，1990) 。

众所周知，太古宙初生大陆地壳的岩石和化学组成与现今的大陆地壳不同，它主要是英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩质 ( TTG) 。地球化学和实验岩石学的研究已证明，TTG 是由已转变为含石榴子石的斜长角闪岩和榴辉岩的太古宙拉斑玄武岩局部熔融而来，这种拉斑玄武岩的动力学背景一直悬而未决，它取决于板块构造学对太古宙是否起作用。目前存在两种假说: 一种认为 TTG 是由一种热的俯冲板片 ( hot subducting slab) 熔融而生成; 另一种则认为 TTG 是由热点处底侵玄武岩 ( underplated basalts) 熔融而形成。代表中新生代地壳生长主要部位之一的环太平洋岛弧活动大陆边缘的侵入岩浆活动亦以 TTG 和花岗岩浆为特征，许多显生宙造山带也具有类似性。实验岩石学研究证明，地幔橄榄岩的部分熔融不可能产生具 TTG 典型特征的岩浆，TTG 岩浆的产生主要通过玄武质榴辉岩部分熔融产生，其形成压力≥1. 6GPa ( Rapp et al. ，1991; Rudnick，1995) 。

自埃达克岩 ( adakite) 概念引入我国后，我国学者开展了一定的工作，并取得了较大进展 ( 王焰等，2000; 张旗等，200la，2001b，2001c，2001d，2003，2004，2005，2008;王强等，2001a，2001b，2003，2008; 吴福元等，2002; Xu et al. ，2002; Xiao et al.，2006; 张丽芬等，2006; 余良范等，2008; 曾俊杰 等，2008; 张海祥 等，2008; 李永军等，2008; 康志强等，2009) 。尤其是张旗等提出在中国东部燕山期存在大量埃达克质岩( 包括北京西山地区周口店岩体) 的观点，由于其岩浆形成深度对燕山期中国东部地壳厚度具有制约作用，并涉及中国东部中生代的地球动力学过程与演化，故而一经提出就引起了较大的反响。Xiao and Clemens ( 2006) 针对中国东部富钾埃达克岩进行的实验岩石学研究表明其起源深度可达 66 km，为重新认识花岗岩浆的形成深度提供了新的思路。

虽然周口店岩体是我国研究历史最为悠久的岩体之一，但其研究工作尚在不断完善中，研究程度还有待于进一步提高。周口店岩体所具有的高 Sr 低 Y 等地球化学特征与埃达克岩非常相似，使人们考虑周口店岩体是否应该属于埃达克岩，这样其成因和侵位机制就需要进行重新考虑。宋鸿林 ( 1996) 曾认为周口店侵入体是中生代的一个典型的变质核杂岩，而何斌等 ( 2005) 的研究则认为周口店地区可能不存在变质核杂岩，周口店岩体边缘的官地太古宙杂岩是基底岩石随岩体底辟流动上升带到地壳上部的。

北京西山的变质作用研究较详细的是周口店岩体周围的接触热变质作用。王方正( 1990) 通过系统地层剖面的岩石学研究和地质填图工作，在该区发现一套有蓝晶石存在或与蓝晶石形成有成因联系的热动力变质岩 ( 称为蓝晶石带) ，为印支或更早时期的产物。并由此得出北京西山地区从印支期—燕山期是一个降压过程，反映该区盖层地壳总体上为抬升的趋势。这一结论更多是由野外证据推测所得，没有相应的同位素年龄数据支撑。

总结北京西山地区中生代岩浆作用 ( 周口店岩体) 、变质作用以及华北东部中生代岩石圈厚度等研究领域，还存在许多问题有待深入研究。例如:

1) 周口店岩体的准确侵位时间、岩浆起源深度、岩浆物质来源等问题及对岩石圈减薄的约束。

2) 周口店岩体是否属于埃达克岩及侵位机制等问题对深部地壳变化的约束。

3) 北京西山地区变质岩所代表的变质热事件对中下地壳变化的约束。

4) 北京西山变形事件发生的时间问题及对地壳厚度变化的约束。

5) 北京西山岩浆、变质、变形对地壳厚度变化的影响是一个复杂的非线性变化，如何将这三种因素进行综合分析也是需要深入探索的问题。

本书目的就是对上述问题进行探索，以求对华北东部中生代岩石圈增厚、减薄建立新的模式。