全球构造与地球动力学——岩石学与地球化学方法应用实例
前言
第1章 玄武岩浆起源和演化的一些基本概念
1.1 岩浆起源的概念
1.1.1 部分熔融与全部熔融
1.1.2 玄武质岩浆的幔源物质
1.1.3 部分熔融的发生——岩浆的形成
1.1.4 减压熔融和绝热梯度
1.1.5 等压和变压熔融反应
1.2 玄武岩浆的成因和构造环境
1.2.1 离散型板块边界岩浆的形成
1.2.2 汇聚板块边界岩浆的形成
1.2.3 转换断层岩浆的形成
1.2.4 板内火山活动
1.3 岩浆演化
1.3.1 液相线温度和液相演化趋势（LLDs）的概念
1.3.2 “湿”玄武质岩浆的液相线温度
1.3.3 含水和无水玄武岩浆不同的演化轨迹
1.4 中国东部中新生代火山活动起源的假说
1.4.1 地势、重力、地壳厚度和地幔地震层析图像的启示
1.4.2 导致中国东部岩石圈减薄的因素
1.4.3 中国东部中生代玄武岩浆火山活动
1.4.4 中国东部新生代玄武岩浆火山活动
1.5 小结
第2章 俯冲带的成因和板块构造
2.1 历史回顾及新概念的诞生
2.2 导向新概念的观察
2.3 定性描述及定量计算
2.3.1 大洋高原模式
2.3.2 定量考虑
2.4 新概念与现有模型之比较
2.5 新概念的有效性及预测性
2.5.1 Hawaii-Emperor海山链43 Ma前折曲的成因
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
2.5.3 大陆增生机制
2.5.4 被动大陆边缘——未来俯冲带的轨迹
2.6 小结
第3章 洋中脊动力学
3.1 研究现状
3.2 全球MORB数据库及新观点
3.3 分异影响校正
3.3.1 Klein和Langmuir（1987）的方法和解释
3.3.2 Klein和Langmuir（1987）Fe8校正存在的问题
3.3.3 校正分异影响到Mg#=0.72
3.3.4 化学组成一洋脊水深相关性：Fe8和Nas等同于未进行分异校正的原始数据
3.3.5 化学组成一洋脊水深相关性：分异校正数据的平均值
3.3.6 化学组成一洋脊水深之间相关性：主要讨论Fe7z与Fe8和NaT2与Na8
3.3.7 小的Fe72变化可能没有压力意义
3.4 全球洋脊水深变化——基本限定
3.4.1 地幔潜在温度变化的意义
3.4.2 地幔组分变化的意义
3.5 几点思考
3.5.1 控制全球洋脊水深变化的因素
3.5.2 全球MORB组分变化控制的因素
3.5.3 控制初始熔融深度（P0）的因素
3.5.4 控制终止熔融深度（Pi）的因素
3.5.5 浅脊的MORB熔体演化程度更高的缘由r
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
3.5.7 洋脊是浅源还是深源的
3.6 小结
第4章 洋岛玄武岩的成因
4.1 岩石学和地球化学制约
4.1.1 俯冲洋壳的熔融不能产生高镁的OIB熔体
4.1.2 古洋壳在同位素上太亏损，不能产生OIB
4.1.3 俯冲带脱水后的循环洋壳很难成为OIB的源区
4.1.4 OIB缺少俯冲带脱水的Sr-Nd-Hf同位素特征
4.2 矿物物理学制约
4.2.1 俯冲到下地幔的洋壳密度太大而不能返回上地幔
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
4.3 OIB源区的成因
4.3.1 大洋玄武岩地幔源区的两端元组分（复合岩性）
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
4.3.3 低熔融程度岩浆成因的富集组分
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
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
4.3.6 地幔源区富集的两个时间尺度
4.3.7 对地幔地球化学结构的启示
4.4 小结
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
5.1 简要回顾
5.2 俯冲洋壳（SOC）不是OIB的主要源区
5.2.1 SOC太亏损，不可能是OIB源区组成
5.2.2 改进的“ROC”模型有更多不足
5.3 俯冲的陆源沉积物不是OIB源区的主要组成
5.4 大陆岩石圈地幔可能是OIB的富集源区
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
5.5.1 地幔交代作用
5.5.2 地幔交代作用发生的场所
5.5.3 地幔交代作用机制
5.5.4 交代介质的性质
5.6 地幔动力学的一些新思路
5.6.1 对亏损MORB地幔性质及起源的新认识
5.6.2 俯冲大洋岩石圈的归宿
5.7 小结
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
6.1 基本原理
6.2 盖层效应及其地球动力学意义
6.2.1 大洋岩石圈厚度（L）的影响——盖层效应
6.2.2 大洋岩石圈的厚度变化是全球OIB地球化学特征最主要的控制因素
6.2.3 受限于岩石圈厚度的浅部熔融过程稀释OIB的“石榴子石”痕迹
6.2.4 OIB中Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征显示盖层及源区的效应：
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）
6.2.6 大洋岩石圈作为热边界层具有岩石学意义
6.2.7 OIB的地球化学特征要求主动上涌和减压熔融
6.3 盖层对OIB矿物成分的影响
6.3.1 Niu和O'Hara（2007）的解释
6.3.2 盖层效应在解释橄榄石成分中的作用
6.4 成熟大洋岩石圈的恒定厚度
6.5 小结
第7章 洋脊“吸引力”、洋脊-“地幔柱”相互作用和浅部地幔对流
7.1 两个概念
7.1.1 地幔柱
7.1.2 洋脊
7.2 实例
7.2.1 近端和远端柱一脊相互作用
7.2.2 扩张速率决定地幔柱流动
7.2.3 实例和现象
7.3 小结
第8章 地幔熔融和深海橄榄岩的成因
8.1 研究进展
8.2 数据和模型解释
8.2.1 深海橄榄岩全岩成分间的相关关系
8.2.2 定量方法
8.2.3 模型应用
8.3 结果讨论
8.3.1 深海橄榄岩的成因
8.3.2 与其他模型的对比
8.3.3 其他重要应用
8.4 小结
第9章 深海橄榄岩的地球化学特征及成因
9.1 研究现状概要
9.1.1 存在主要问题
9.1. 2新的研究方法
9.2 样品
9.3 分析方法和数据
9.4 可行的模型框架
9.5 数据和解释
9.5.1 深海橄榄岩全岩主量元素
9.5.2 深海橄榄岩全岩微量元素特征
9.6 主要问题及讨论
9.6.1 再富集作用发生的地点
9.6.2 熔体再富集作用似乎没有影响残余单斜辉石
9.6.3 过量LREE、HFSE和其他不相容元素的储存和分配
9.6.4 Nb-Ta和Zr-Hf分异机制
9.6.5 洋脊下Nb-Ta、Zr-Hf分异的一种假说
9.6.6 单斜辉石是残余还是出溶产物
9.6.7 蛇纹石化和海底风化的地球化学效应
9.6.8 熔体-残余的互补性
9.7 地球化学动力学意义
9.7.1 Eu异常
9.7.2 部分熔融和熔体一残余反应的直接标志
9.7.3 丢失的Nb储库
9.7.4 俯冲带蛇纹石化和海底风化的可能结果
9.8 小结
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
10.1 原始MORB中过量的Eu和Sr
10.1.1 稀土元素和岩石成因
10.1.2 普遍观点：幔源熔体中不存在Eu异常
10.1.3 大陆地壳中显著的负Eu异常
10.1.4 原始MORB熔体都具有显著的正Eu异常
10.1.5 MORB熔体中Eu和Sr异常的起源
10.1.6 DMM具有过量的Eu和Sr
10.2 对两个主要固体地球问题的新认识
10.2.1 大陆地壳来源和壳幔分异
10.2.2 大洋上地幔的化学结构
10.3 小结
第11章 元素分异和地质过程
11.1 理论
11.2 观察
11.3 讨论
11.3.1 MORB和MORP中的Zr-Hf和Nb-Ta分异
11.3.2 海水中的Zr-Hf和Nb-Ta分异
11.4 小结
关于地幔柱大辩论
1.地幔柱假说：起源、有限性
2.其他可能模型和警告
3.地幔柱大辩论有关的定义和概念
全地幔对流模型
分层地幔对流
4.结语
主要参考文献
附录 工常用术语索引
第1章 玄武岩浆起源和演化的一些基本概念
1.1 岩浆起源的概念
1.1.1 部分熔融与全部熔融
1.1.2 玄武质岩浆的幔源物质
1.1.3 部分熔融的发生——岩浆的形成
1.1.4 减压熔融和绝热梯度
1.1.5 等压和变压熔融反应
1.2 玄武岩浆的成因和构造环境
1.2.1 离散型板块边界岩浆的形成
1.2.2 汇聚板块边界岩浆的形成
1.2.3 转换断层岩浆的形成
1.2.4 板内火山活动
1.3 岩浆演化
1.3.1 液相线温度和液相演化趋势（LLDs）的概念
1.3.2 “湿”玄武质岩浆的液相线温度
1.3.3 含水和无水玄武岩浆不同的演化轨迹
1.4 中国东部中新生代火山活动起源的假说
1.4.1 地势、重力、地壳厚度和地幔地震层析图像的启示
1.4.2 导致中国东部岩石圈减薄的因素
1.4.3 中国东部中生代玄武岩浆火山活动
1.4.4 中国东部新生代玄武岩浆火山活动
1.5 小结
第2章 俯冲带的成因和板块构造
2.1 历史回顾及新概念的诞生
2.2 导向新概念的观察
2.3 定性描述及定量计算
2.3.1 大洋高原模式
2.3.2 定量考虑
2.4 新概念与现有模型之比较
2.5 新概念的有效性及预测性
2.5.1 Hawaii-Emperor海山链43 Ma前折曲的成因
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
2.5.3 大陆增生机制
2.5.4 被动大陆边缘——未来俯冲带的轨迹
2.6 小结
第3章 洋中脊动力学
3.1 研究现状
3.2 全球MORB数据库及新观点
3.3 分异影响校正
3.3.1 Klein和Langmuir（1987）的方法和解释
3.3.2 Klein和Langmuir（1987）Fe8校正存在的问题
3.3.3 校正分异影响到Mg#=0.72
3.3.4 化学组成一洋脊水深相关性：Fe8和Nas等同于未进行分异校正的原始数据
3.3.5 化学组成一洋脊水深相关性：分异校正数据的平均值
3.3.6 化学组成一洋脊水深之间相关性：主要讨论Fe7z与Fe8和NaT2与Na8
3.3.7 小的Fe72变化可能没有压力意义
3.4 全球洋脊水深变化——基本限定
3.4.1 地幔潜在温度变化的意义
3.4.2 地幔组分变化的意义
3.5 几点思考
3.5.1 控制全球洋脊水深变化的因素
3.5.2 全球MORB组分变化控制的因素
3.5.3 控制初始熔融深度（P0）的因素
3.5.4 控制终止熔融深度（Pi）的因素
3.5.5 浅脊的MORB熔体演化程度更高的缘由r
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
3.5.7 洋脊是浅源还是深源的
3.6 小结
第4章 洋岛玄武岩的成因
4.1 岩石学和地球化学制约
4.1.1 俯冲洋壳的熔融不能产生高镁的OIB熔体
4.1.2 古洋壳在同位素上太亏损，不能产生OIB
4.1.3 俯冲带脱水后的循环洋壳很难成为OIB的源区
4.1.4 OIB缺少俯冲带脱水的Sr-Nd-Hf同位素特征
4.2 矿物物理学制约
4.2.1 俯冲到下地幔的洋壳密度太大而不能返回上地幔
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
4.3 OIB源区的成因
4.3.1 大洋玄武岩地幔源区的两端元组分（复合岩性）
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
4.3.3 低熔融程度岩浆成因的富集组分
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
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
4.3.6 地幔源区富集的两个时间尺度
4.3.7 对地幔地球化学结构的启示
4.4 小结
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
5.1 简要回顾
5.2 俯冲洋壳（SOC）不是OIB的主要源区
5.2.1 SOC太亏损，不可能是OIB源区组成
5.2.2 改进的“ROC”模型有更多不足
5.3 俯冲的陆源沉积物不是OIB源区的主要组成
5.4 大陆岩石圈地幔可能是OIB的富集源区
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
5.5.1 地幔交代作用
5.5.2 地幔交代作用发生的场所
5.5.3 地幔交代作用机制
5.5.4 交代介质的性质
5.6 地幔动力学的一些新思路
5.6.1 对亏损MORB地幔性质及起源的新认识
5.6.2 俯冲大洋岩石圈的归宿
5.7 小结
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
6.1 基本原理
6.2 盖层效应及其地球动力学意义
6.2.1 大洋岩石圈厚度（L）的影响——盖层效应
6.2.2 大洋岩石圈的厚度变化是全球OIB地球化学特征最主要的控制因素
6.2.3 受限于岩石圈厚度的浅部熔融过程稀释OIB的“石榴子石”痕迹
6.2.4 OIB中Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征显示盖层及源区的效应：
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）
6.2.6 大洋岩石圈作为热边界层具有岩石学意义
6.2.7 OIB的地球化学特征要求主动上涌和减压熔融
6.3 盖层对OIB矿物成分的影响
6.3.1 Niu和O'Hara（2007）的解释
6.3.2 盖层效应在解释橄榄石成分中的作用
6.4 成熟大洋岩石圈的恒定厚度
6.5 小结
第7章 洋脊“吸引力”、洋脊-“地幔柱”相互作用和浅部地幔对流
7.1 两个概念
7.1.1 地幔柱
7.1.2 洋脊
7.2 实例
7.2.1 近端和远端柱一脊相互作用
7.2.2 扩张速率决定地幔柱流动
7.2.3 实例和现象
7.3 小结
第8章 地幔熔融和深海橄榄岩的成因
8.1 研究进展
8.2 数据和模型解释
8.2.1 深海橄榄岩全岩成分间的相关关系
8.2.2 定量方法
8.2.3 模型应用
8.3 结果讨论
8.3.1 深海橄榄岩的成因
8.3.2 与其他模型的对比
8.3.3 其他重要应用
8.4 小结
第9章 深海橄榄岩的地球化学特征及成因
9.1 研究现状概要
9.1.1 存在主要问题
9.1. 2新的研究方法
9.2 样品
9.3 分析方法和数据
9.4 可行的模型框架
9.5 数据和解释
9.5.1 深海橄榄岩全岩主量元素
9.5.2 深海橄榄岩全岩微量元素特征
9.6 主要问题及讨论
9.6.1 再富集作用发生的地点
9.6.2 熔体再富集作用似乎没有影响残余单斜辉石
9.6.3 过量LREE、HFSE和其他不相容元素的储存和分配
9.6.4 Nb-Ta和Zr-Hf分异机制
9.6.5 洋脊下Nb-Ta、Zr-Hf分异的一种假说
9.6.6 单斜辉石是残余还是出溶产物
9.6.7 蛇纹石化和海底风化的地球化学效应
9.6.8 熔体-残余的互补性
9.7 地球化学动力学意义
9.7.1 Eu异常
9.7.2 部分熔融和熔体一残余反应的直接标志
9.7.3 丢失的Nb储库
9.7.4 俯冲带蛇纹石化和海底风化的可能结果
9.8 小结
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
10.1 原始MORB中过量的Eu和Sr
10.1.1 稀土元素和岩石成因
10.1.2 普遍观点：幔源熔体中不存在Eu异常
10.1.3 大陆地壳中显著的负Eu异常
10.1.4 原始MORB熔体都具有显著的正Eu异常
10.1.5 MORB熔体中Eu和Sr异常的起源
10.1.6 DMM具有过量的Eu和Sr
10.2 对两个主要固体地球问题的新认识
10.2.1 大陆地壳来源和壳幔分异
10.2.2 大洋上地幔的化学结构
10.3 小结
第11章 元素分异和地质过程
11.1 理论
11.2 观察
11.3 讨论
11.3.1 MORB和MORP中的Zr-Hf和Nb-Ta分异
11.3.2 海水中的Zr-Hf和Nb-Ta分异
11.4 小结
关于地幔柱大辩论
1.地幔柱假说：起源、有限性
2.其他可能模型和警告
3.地幔柱大辩论有关的定义和概念
全地幔对流模型
分层地幔对流
4.结语
主要参考文献
附录 工常用术语索引
牛耀龄，1959年生于甘肃临洮，博士，英国Durham大学地球科学系教授、兰州大学中共中央组织部“千人计划”特聘教授，博导。曾任国际地球化学学会（Geoctlemical Society）常务理事、国际地科联固体地球组成和演化委员会（IGUSSECE）主席及相关学术机构组织成员。美国地球物理联合会、地球化学学会、国家地理学会、欧洲地科联、美国地质学会（Fellow）、英国地质学会（Fellow）会员，英国自然环境基金委员会评审团专家组成员，兼任《科学通报》执行副主编、《Lithos》、《Journal of Asian Earth Sciences》、《地学前缘》、《高校地质学报》和《Central European Journal of Geoscierices》等期刊编委会委员， 《Journal of Petrology》特刊（2004，2011）和《Lithos》特刊（2007，2009）编辑。曾执教于兰州大学、澳大利亚昆士兰大学、英国卡迪夫大学、美国休斯敦大学和英国杜伦大学。其科研主要从岩石学和地球化学方法入手探讨全球构造的基本科学问题，包括板块构造的成因、大洋中脊和俯冲带过程、岩石圈的成因和演化、地幔物质循环和金属成矿作用等。
《全球构造与地球动力学：岩石学与地球化学方法应用实例》是以近年来具有代表性的相关科研成果为基础经梳理、提升、补充完成的。以岩石学和地球化学为手段来研究全球地质构造问题，包括俯冲带的成因、大洋中脊动力学、洋岛玄武岩的成因与地幔柱岩浆作用、洋壳的成因、大陆地壳的增生与演化以及地幔对流等。
《全球构造与地球动力学：岩石学与地球化学方法应用实例》适合高等院校地球科学专业的高年级本科生和研究生阅读使用。
《全球构造与地球动力学：岩石学与地球化学方法应用实例》适合高等院校地球科学专业的高年级本科生和研究生阅读使用。
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