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表层地球系统的深部过程响应与地表自然灾害被引量：1: 2025年; 地球深部过程对表层地球系统的影响构成了地球系统科学研究的核心议题。通过构造运动和火山喷发等多种机制,深部过程改变了物质循环和能量传输的深浅部模式,进而对表层地球系统产生深远影响。这种影响具体表现在以下几个方面:(1)构造活动通过地形的重塑,调控了流域尺度的侵蚀-沉积过程;(2)火山活动和构造运动通过改变大气成分和环流格局,在地质时间尺度上驱动了气候变化,其中硅酸盐风化作用在调节大气中CO_(2)浓度方面扮演了关键角色;(3)深部过程可能引发生态系统演化中的生物灭绝事件,同时也能促进生物多样性的形成;(4)在全球气候变化的背景下,地震和地质灾害通过影响社会-生态系统的稳定性,可能进一步加剧其不稳定性。随着观测技术的持续进步,地球系统科学研究将继续深入理解表层地球系统对深部过程的响应机制、量化其影响强度、预测自然灾害的演化趋势,以及增强社会-生态系统对灾害的适应能力。本文系统梳理了深部过程-表层系统-社会生态的跨尺度耦合机制,有助于理解地球系统整体演化。; 刘静孙照通王文鑫李云帅姚文倩崔凤珍刘丛强; 关键词：自然灾害链社会-生态系统

华南晚中生代大陆变形、深部过程及动力学被引量：7: 2024年; 受控古太平洋板块俯冲及后撤作用,华南晚中生代经历了强烈大陆再造,并伴随幕式岩浆活动,是研究活动大陆边缘构造-岩浆作用、壳幔过程和板块俯冲动力学的天然实验室。本文系统综述了近年来发表的构造变形、岩浆作用和深部结构等多学科成果,以构造解析为主线,深-浅结合,在华南识别出与古太平洋板块俯冲相关的中晚侏罗世弧背缩短和白垩纪弧后伸展系统,厘定了二者的时空格架和叠加改造关系。弧背缩短系统以扬子中部的隔档-隔槽式褶皱、深部多层滑脱和双重逆冲推覆构造为特征,具SE向NW的逆冲扩展变形规律,与古太平洋板块的前进式俯冲有关。白垩纪主体以大陆伸展为主,经历了伸展和挤压变形交替,并伴随着岩浆活动的爆发、迁移和停止,其可能与板片俯冲动力学变化有关。在此基础上,我们分析了白垩纪岩石圈长距离伸展的深部过程及浅表响应,提出了岩石圈随深度变化的分层差异伸展模式。自下而上,从岩石圈地幔到上地壳,应变近一致地表现为(W)NW-(E)SE伸展,反映了垂向变形一致性。可能的垂向应力传播过程:板片后撤诱发长距离地幔流,其在岩石圈底部形成剪切牵引应力,促进下岩石圈地幔被动拉伸;上岩石圈地幔局部发育强应变剪切带,作为应力传播构造,其可有效加强壳-幔间剪切,促进下地壳韧性拉伸,将下地壳和岩石圈地幔的变形关联。我们认为岩石圈伸展、板片后撤和地幔流形成了三位一体的动力学耦合系统,将华南岩石圈长距离伸展的驱动力归结为:(1)古太平洋俯冲带海沟后撤和板片回卷诱发的远程效应,和(2)地幔流在岩石圈底部施加的剪切牵引应力。; 李建华董树文赵国春赵国春辛宇佳张岳桥卢运可; 关键词：晚中生代岩石圈伸展深部过程

深部过程和物质架构对大陆碰撞带Cu-REE成矿系统的控制:以冈底斯和三江碰撞带为例被引量：1: 2024年; 青藏高原是全球最典型的大陆碰撞带,发育世界级规模的斑岩Cu成矿带和REE成矿带,但目前尚不清楚大陆碰撞如何控制它们的形成。基本问题是:触发碰撞增厚的岩石圈熔融的机制,岩石圈架构与Cu-REE成矿的关系以及Cu-REE和挥发分的来源及成矿机制。利用深反射地震和卫星重力数据的联合反演,结合大地电磁(MT)阵列和地球化学数据,对冈底斯正向碰撞带和三江侧向碰撞带的岩石圈结构进行了成像分析,探讨深部过程和物质架构对于Cu-REE成矿的控制。新生代印度大陆-亚洲大陆碰撞过程中,俯冲的印度大陆岩石圈发生了显著的撕裂,从而为软流圈上升流提供了通道,改造了上覆的岩石圈并引发融熔。这一过程产生超钾质熔体,这些熔体上升并在地壳底部积聚,其高的热流值和挥发分释放诱发了上覆新生下地壳的熔融形成富水岩浆,角闪石分离结晶造成岩浆氧化,这种富水高氧逸度的岩浆有利于Cu的迁移和富集。研究表明,三个关键因素形成了与碰撞相关的斑岩矿床:中等角度板片俯冲,板片撕裂和富硫化物新生下地壳的熔融。在三江侧向碰撞带的扬子克拉通边缘,由印度大陆俯冲或地幔对流驱动的热软流圈的垂直上升流和横向流动导致克拉通大陆岩石圈发生热侵蚀和部分熔融。克拉通边缘的大陆岩石圈先前经历了来自再循环海洋沉积物的富含REE和CO_(2)的流体的交代作用,从而富集了REE,后来又被沿着岩石圈不连续面(例如走滑断层、裂谷)上升的碳酸岩熔体携带,形成大型的碳酸岩型稀土矿床。而缺乏源区交代作用的克拉通大陆岩石圈的熔融可能会产生碳酸岩、超钾质岩和镁铁质岩熔体,但它们形成碳酸岩型稀土矿床的潜力有限。; 王瑞张京渤罗晨皓周秋石夏文杰赵云; 关键词：大陆俯冲

地球深部过程与极热和极冷事件被引量：1: 2024年; 地球气候以频繁冷暖波动为特征,在百万年时间尺度上可划分为温室期和冰室期,期间发生持续时间相对短的极热和极冷事件.大多数学者将这些温室期、冰室期以及极热和极冷事件归因于大气CO_(2)浓度变化,即地球深部碳释放和表层碳消耗之间的动态平衡.地球深部碳是CO_(2)的主要来源,通过大火成岩省、俯冲带、裂谷岩浆活动等过程释放到大气中,从而引发全球增温.但是,深部过程又可通过4种途径引发降温:(1)火山活动释放SO_(2)形成硫酸盐气溶胶,导致“火山冬天”;(2)岩浆活动峰期之后的化学风化消耗大气CO_(2),其中,镁铁质岩化学风化速率高于长英质岩,降温作用更显著;(3)火山喷发及岩浆岩化学风化释放营养元素,促进大洋初级生产力,加快碳埋藏;(4)板块运动增大陆地面积以及使大陆聚集于高温、湿润的低纬地区,增强化学风化对CO_(2)的消耗.大体上,温室和冰室气候与俯冲带大陆弧岩浆活动强度(通常用大陆弧长度和年轻碎屑锆石相对丰度指代)及低纬地区弧-陆碰撞带长度有关,如果大陆弧活跃且低纬地区弧-陆碰撞带规模小,易形成温室气候,反之则形成冰室气候.极热事件普遍由镁铁质大火成岩省的快速巨量碳释放引发;极冷事件成因较为复杂,例如低纬地区大火成岩省强烈化学风化(如前寒武纪斯图特雪球地球)和硅质大火成岩省或大规模长英质火山活动的“火山冬天”效应(如晚古生代冰期极盛期).目前,从发生时间一致和关联机制合理性这两个角度考虑,大部分极热和极冷事件的发生都可归因于大规模岩浆活动,但是岩浆活动引发的系列反馈过程以及对极热和极冷事件的触发与维持机制仍缺乏深入理解.就此而论,高精度定年、岩浆活动过程及其气候反馈的数值模拟应该是今后研究的重点.; 王永达杨石岭沈冰朱茂炎陈祚伶朱茂炎陈祚伶纪伟强张师豪

豫西崤山白石崖岩株的深部过程——锆石年龄谱和稀土元素证据: 2023年; 崤山北部早白垩世侵入岩的简单年龄结果中包含了复杂地质信息,6个岩株的侵位年龄集中于~130 Ma和~145 Ma两期,复杂的单颗粒锆石年龄谱为反演区域构造背景提供了新途径。白石崖岩株锆石的U-Pb年龄和微量元素特征不仅对探讨其岩石成因和深部过程具有重要作用,而且为建立崤山北部燕山期侵入岩的精细的年代学框架和整合的成因模型提供新限定。白石崖岩株定年样品BSY03为斑状黑云母二长花岗岩,3次LA-ICP-MS锆石U-Pb测试中分析了77个测点,其中73个有效测点的年龄值分成~132 Ma(15个)、~145 Ma(49个)和~158 Ma(9个)3个年龄组,形成了锆石年龄谱,最晚一组加权平均年龄132.1±1.0 Ma为白石崖岩株的形成时代。3组年龄锆石均显示了轻稀土亏损和重稀土富集的特征,整体为Ce正异常及Pr、Nd负异常,~145 Ma和~158 Ma两组锆石的稀土总量分别为694×10^(-6)~2213×10^(-6)(平均值1309×10^(-6))和950×10^(-6)~1849×10^(-6)(平均值1360×10^(-6)),~132 Ma组锆石的稀土总量变化范围介于429×10^(-6)~2210×10^(-6),平均值为1495×10^(-6)。3组锆石总体的形成温度为539~748℃;~158 Ma组锆石的温度较高,为601~748℃(平均值662℃);~145 Ma组和~132 Ma组锆石的温度分别介于539~717℃(平均值629℃)和553~701℃(平均值633℃)。锆石测点的Er、Yb、Lu和Y含量随年龄由早及晚的整体变化趋势均为升高,~132 Ma和~145 Ma组锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)值分别介于13.2~121(平均值69.7)和27.6~107(平均值70.3),~158 Ma组锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)值介于3.53~81.4,其由早及晚的整体趋势均为先升高后降低。白石崖岩株的形成受控于崤山北部岩石圈拆沉作用,深部岩浆/流体因此得以释放,促成上部处于未完全固结晶粥状态的岩浆/流体库发生混合再活化作用,重获上侵能力的岩浆/流体卷携多期锆石(如~158 Ma和~145 Ma的锆石)在浅部构造有利部位固结成岩,并晶出~132 Ma锆石。; 梁涛卢仁; 关键词：岩石圈拆沉

帕米尔-天山壳幔结构与深部过程: 青藏高原作为地球上海拔最高、规模最大和时代最新的陆陆碰撞造山带,是认识大陆内部成山、成盆、成矿、成灾,发展和完善大陆动力学理论的理想地区。位于青藏高原西构造结的帕米尔-天山地区,在印度—欧亚大陆强烈的持续碰撞中,经历了更...; 李玮陈赟袁晓晖肖文交付碧宏; 关键词：壳幔结构中源地震深部过程

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程被引量：19: 2022年; 印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚并生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞以及碰撞如何使大陆变形的过程,是对全球关切的科学奥秘的探索。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。二十多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho面信息的技术瓶颈,揭露了陆-陆碰撞过程。本文在探测研究成果的基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂(而不是龙门山断裂)是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho面厚度薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,不仅沿雅鲁藏布江缝合带走向印度地壳俯冲行为存在东西变化,而且印度地壳向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,研究显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程中发生物质的回返与构造叠置,这导致印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射以及近于平的Moho面都反映出亚洲板块南缘处于伸展构造环境。; 高锐高锐卢占武卢占武李文辉李文辉王海燕李洪强熊小松徐啸; 关键词：陆-陆碰撞大陆俯冲深部过程深地震反射剖面

岩浆如何链接地球深部过程与浅部系统?被引量：3: 2022年; 地球内部运行机制和物质循环过程,不仅控制着地球的圈层分异和相互作用,而且制约着板块运动、地震活动、火山爆发、造山作用、成矿成藏以及环境气候生命系统的协同演变.深入理解不同时期地球的深部物质过程,对揭示其内部运行规律及地球宜居性演化具重要意义.板块构造启动、关键元素分布与循环、生物过程演化等都需要关注深地过程.然而,如何有效揭示地球深部物质组成、示踪其循环过程,是地球科学面临的巨大挑战,也是前沿和热点.岩浆作用是深地过程的重要表现,其相关产物是圈层间物质和能量传输的直接载体,记录着类地行星的脉搏.岩浆过程能影响浅部资源能源效应,驱动表层系统的环境变迁和生命演化,是连接深部过程与浅部效应的纽带.; 郑建平马强苏玉平陈明平先权戴宏坤; 关键词：火山爆发地球科学地球深部生命演化

华北中生代火山作用:对克拉通破坏深部过程和浅部响应的制约被引量：5: 2022年; 强烈的晚中生代火山活动是华北克拉通破坏的重要表现形式之一。本文对华北中生代火山作用的时空分布、不同时空背景下火山岩的性质与岩浆起源进行了综述,讨论了火山作用与克拉通破坏深部动力学过程和浅表系统之间的联系,主要认识包括:(1)华北中生代时期经历了5期火山活动,其中中晚侏罗世和早白垩世火山活动最为强烈,与克拉通破坏过程关系最为密切;(2)中晚侏罗世火山活动自海沟向内陆迁移,岩石组合、化学成分和同位素组成较为均一,是古太平洋板块平板俯冲前端位置上覆的古老大陆地壳和岩石圈地幔部分熔融的产物;早白垩世火山活动自内陆向海沟回迁,岩石组合、化学成分和同位素组成表现出较大的时空不均一性,是古太平洋板块回转后撤与东亚大地幔楔形成过程中地幔楔与上覆岩石圈强烈相互作用造成深部岩石圈广泛部分熔融的结果;(3)华北中生代火山作用是联系克拉通破坏深部过程与陆地生物群演化的关键纽带,火山活动的空间差异性及成因、环境气候效应是未来值得关注的问题。; 马强郭建芳徐义刚郑建平; 关键词：火山作用华北克拉通破坏

圈层相互作用:深部过程如何影响表层地球系统?被引量：4: 2022年; 表层地球系统中,岩石、土壤、水和有机生命通过复杂的相互作用共同塑造地表环境,调控岩石圈-水圈-大气圈-生物圈的演化,形成了表层地球系统与人类活动密切交互的地球关键带,为自然生命提供支撑资源(NRC,2001).全新世以来人类逐渐成为驱动地球系统演变的主导力量之一,尤其是18世纪工业革命以来,随着技术的巨大发展,人类活动深刻影响着地球系统的演变和稳定性,而这种影响反过来可能会对地球系统和人类自身的可持续发展构成挑战.表层地球系统与人类的福祉息息相关,因此理解地球表层系统中各个要素的现状、演变过程和相互作用,是实现表层地球过程调控和资源可持续利用的必要前提,也是探索人类社会可持续发展途径的基石(刘丛强,2019,“焕庸地理大讲堂”系列学术报告:表层地球系统科学与可持续发展).近年来针对表层地球系统中最动态的、最活跃的生物-地球化学循环过程,表生地球化学领域获得了很好的相关进展.相比而言,目前固体地球深部过程与地表各圈层之间的相互作用仍然是地球不同圈层研究中的一个薄弱环节,地球深-浅部过程的耦合探索是今后表层地球系统研究中急需加强的一环.; 刘静刘丛强陈喜徐胜徐海王礼春; 关键词：地球化学循环固体地球地球表层系统地球系统科学

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