解密巖石圈

　　科學(xué)技術(shù)部于2005年4月18日正式批準(zhǔn)建設(shè)巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2007年1月實(shí)驗(yàn)室通過科技部驗(yàn)收。
　　巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室隸屬于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所。實(shí)驗(yàn)室主任為吳福元院士，學(xué)術(shù)委員會(huì)主任為鄭永飛院士。目前，實(shí)驗(yàn)室有固定人員57人，其中研究員36名，正高級(jí)工程師4名，副研究員13名，高級(jí)工程師3人。固定人員中包括：中國(guó)科學(xué)院院士2人、第三世界科學(xué)院院士1人；原“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家4人；國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者12人；中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”入選者3人，“萬(wàn)人計(jì)劃”5人；中國(guó)青年科學(xué)家獎(jiǎng)獲得者1人、中國(guó)青年科學(xué)家獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)1人、中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)“金錘獎(jiǎng)”5人、中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)“侯德封獎(jiǎng)”獲得者6人；國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體3個(gè)、中科院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（國(guó)際合作伙伴計(jì)劃）1個(gè)。
　　開展學(xué)科前沿問題研究
　　巖石圈的形成和演化與板塊的俯沖、碰撞，造山后伸展、垮塌，大陸克拉通的形成、改造和破壞過程等將是現(xiàn)代新全球構(gòu)造理論研究的新趨勢(shì)；同時(shí)，研究者將開始從地球深部各圈層之間相互作用的角度，對(duì)上述過程的起因給予新的解釋。實(shí)驗(yàn)室將中國(guó)典型造山帶和大陸克拉通地區(qū)的巖石圈演化研究置于全球構(gòu)造和地球深部動(dòng)力學(xué)過程的學(xué)術(shù)背景中，針對(duì)全球巖石圈演化的前沿領(lǐng)域和科學(xué)問題，結(jié)合我國(guó)獨(dú)具特色的地質(zhì)現(xiàn)象，重點(diǎn)開展大陸巖石圈形成與演化方面的研究：
　　1.大陸巖石圈的形成機(jī)制
　　華北克拉通等古老大陸巖石圈的形成過程與全球典型的古大陸相比，中國(guó)的古大陸在巖石組成及形成演化歷史等方面具有特殊性，是研究早期大陸生長(zhǎng)的理想地區(qū)。實(shí)驗(yàn)室近期將研究早前寒武紀(jì)大陸巖石圈的生長(zhǎng)機(jī)制；高溫/高壓變質(zhì)作用對(duì)早前寒武紀(jì)大陸碰撞的拼合方式；探討太古宙大洋地殼的性質(zhì)以及殼幔相互作用的方式等。
　　顯生宙大陸巖石圈的形成與地殼增生大陸地殼的形成時(shí)間和機(jī)制是巖石圈研究的基本問題。主流觀點(diǎn)認(rèn)為現(xiàn)今的地殼形成于地球演化的早期，而在顯生宙期間，地殼增長(zhǎng)量可以忽略不計(jì)。同時(shí)，大陸地殼的生長(zhǎng)主要通過發(fā)生在會(huì)聚型板塊邊界上的巖漿作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。但最近幾年通過對(duì)中亞造山帶的研究發(fā)現(xiàn)，顯生宙也是全球地殼生長(zhǎng)的重要時(shí)期，先前認(rèn)為地殼基本形成于早前寒武紀(jì)的觀點(diǎn)需要重新加以認(rèn)識(shí)和修正，并且幔源巖漿的底侵作用也是大陸地殼增生的一種重要方式。因此，實(shí)驗(yàn)室近期擬通過對(duì)我國(guó)北部與東部的研究，闡明顯生宙期間大陸巖石圈增生的規(guī)模機(jī)制，研究巖石圈地幔熔融對(duì)大陸地殼增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)。
　　2.大陸板塊聚合過程中的巖石圈演化
　　大洋板塊俯沖過程與大陸增生中—東亞造山帶是增生型造山帶，具有多階段縫合和地殼雙向增生特點(diǎn)，而且該帶發(fā)育罕見的巨型礦床，是國(guó)際關(guān)注的研究區(qū)域和前沿科學(xué)課題。實(shí)驗(yàn)室擬通過系統(tǒng)探討古生代洋陸格局，重點(diǎn)解剖增生造山作用的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特征，探索大洋板塊俯沖過程中典型增生造山過程特征，重塑陸殼側(cè)向增生的歷史。
　　證明低密度的大陸地殼物質(zhì)曾被俯沖到地幔80？200公里以下的深度，并回返到地表，是國(guó)際固體地球科學(xué)界的一個(gè)重大進(jìn)展，這一進(jìn)展促使我們對(duì)許多深層次的重大科學(xué)問題進(jìn)行了更深入的研究。實(shí)驗(yàn)室擬將顯微尺度的變質(zhì)演化與宏觀尺度的構(gòu)造演化有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，近期將主要研究大陸地殼深俯沖和折返過程中的熔體/流體活動(dòng)，探討陸殼俯沖過程中的殼-幔相互作用機(jī)制與產(chǎn)物；研究典型大陸上/下地殼和巖石圈地幔在俯沖碰撞過程中的密度和變形等主要?jiǎng)恿�學(xué)控制因素的差異，探討大陸巖石圈各圈層在俯沖碰撞及碰撞后的差異變質(zhì)演化及其對(duì)諸如地殼加厚、巖石圈地幔的拆沉、碰撞后巖漿活動(dòng)等造山帶演化進(jìn)程的制約機(jī)制。
　　在陸—陸碰撞過程中山根的形成與演化下，地殼在控制地表變形和地貌特征以及演繹殼—幔相互作用有著重要的作用。實(shí)驗(yàn)室將以青藏高原下地殼出露點(diǎn)為靶區(qū)，研究其巖石學(xué)和地球化學(xué)特征、溫壓環(huán)境和流變特征，同時(shí)研究不同碰撞階段和不同構(gòu)造變形背景下的巖漿活動(dòng)特征，進(jìn)而對(duì)下地殼增厚與流動(dòng)、巖石圈地幔拆沉與減薄、地殼伸展與滑移等3個(gè)關(guān)鍵地質(zhì)過程進(jìn)行探索，揭示陸—陸碰撞的詳細(xì)過程。
　　3.地球深部過程與巖石圈的改造和破壞
　　大陸克拉通巖石圈的改造與破壞過程是我國(guó)華北東部巖石圈顯生宙以來(lái)曾發(fā)生過的大規(guī)模的改造與破壞，這在全球是獨(dú)一無(wú)二的。現(xiàn)有的研究表明，該巖石圈的改造過程不僅使巖石圈的厚度發(fā)生變化，更重要的是造成了巖石圈組成和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。因此，該地區(qū)是研究巖石圈演化歷史的理想地區(qū)，已引起了國(guó)內(nèi)外地學(xué)界的廣泛關(guān)注。實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步深入研究巖石圈減薄的機(jī)制、巖石圈地幔改造過程、橄欖巖—熔體相互反應(yīng)與殼幔相互作用，以及華北東部、西部巖石圈的差異演化。
　　核幔界面物性狀態(tài)對(duì)研究巖石圈形成與演化具有重要意義。實(shí)驗(yàn)室擬通過主動(dòng)源和被動(dòng)源地震為主的地球物理資料密集觀測(cè)，綜合地質(zhì)與地球化學(xué)研究方法，揭示核幔界面物理化學(xué)變化與層圈相互作用過程對(duì)巖石圈構(gòu)造演化的深部控制機(jī)理。
　　白堊紀(jì)超靜磁帶是全球性的地球物理場(chǎng)異常事件，伴隨這一地球物理場(chǎng)異常還發(fā)生了一系列全球性其它地質(zhì)事件，如洋殼快速增生、火山活動(dòng)強(qiáng)烈等。國(guó)際上對(duì)地球物理場(chǎng)異常與上述全球性地質(zhì)事件之間的關(guān)聯(lián)性開展了一些初步研究，但未取得重要進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)室擬通過研究地磁場(chǎng)強(qiáng)度與地磁極性倒轉(zhuǎn)頻率的變化來(lái)探討地球深部動(dòng)力學(xué)過程對(duì)巖石圈演化的影響。
　　4.巖石圈精細(xì)結(jié)構(gòu)地球物理探測(cè)
　　來(lái)自地殼—上地幔的深部結(jié)構(gòu)和物性的信息是深化巖石圈構(gòu)造演化的關(guān)鍵。對(duì)于巖石圈構(gòu)造演化的一系列科學(xué)問題的研究能否深入，在很大程度上依賴對(duì)目標(biāo)區(qū)域的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和物質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)的研究。實(shí)驗(yàn)室將結(jié)合上述研究目標(biāo)，以先進(jìn)的寬頻帶地震臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行典型區(qū)域的天然和人工地震流動(dòng)觀測(cè)，獲取直接的地震觀測(cè)資料，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的深部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造進(jìn)行精細(xì)的研究，為認(rèn)識(shí)巖石圈演化歷史提供高分辨率的基礎(chǔ)資料。
　　布局未來(lái)研究計(jì)劃
　　自成立以來(lái)，實(shí)驗(yàn)室定位于基礎(chǔ)研究，通過運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)等多學(xué)科綜合理論與方法，重點(diǎn)研究大陸巖石圈的組成、構(gòu)造和演化歷史及殼—幔過程與盆—山系統(tǒng)等。經(jīng)過多年發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室在大陸動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)取得一系列高水平的有顯示度的成果。在開放與流動(dòng)管理機(jī)制下，實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮了地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和地球化學(xué)的交叉融和優(yōu)勢(shì)，形成了學(xué)術(shù)自由與開拓創(chuàng)新的良好科研氛圍和一支在國(guó)內(nèi)外有影響的研究隊(duì)伍。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室的研究骨干人員主持和承擔(dān)了眾多國(guó)家自然科學(xué)基金及中國(guó)科學(xué)院重大項(xiàng)目。據(jù)報(bào)道，2016年度實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的正在運(yùn)行的科研項(xiàng)目156項(xiàng)，包括國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)/重大項(xiàng)目課題/杰青/優(yōu)青、基金委創(chuàng)新群體、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)課題和國(guó)家重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目/課題等。其中，2016年新增項(xiàng)目40項(xiàng)，到賬科研經(jīng)費(fèi)2.16億元。同時(shí)，在“知識(shí)創(chuàng)新工程”的支持下，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)基本完成了相關(guān)學(xué)科及其配套實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)設(shè)備的建設(shè)，已成為國(guó)內(nèi)外有一定影響的實(shí)驗(yàn)室。
　　在未來(lái)的發(fā)展中，圍繞上述研究方向，實(shí)驗(yàn)室將立足于地球系統(tǒng)科學(xué)理論框架，著眼于巖石圈構(gòu)造演化研究領(lǐng)域的國(guó)際前沿重大科學(xué)問題，以地球深部各圈層間的相互作用為研究主線，系統(tǒng)解剖大陸巖石圈的組成、結(jié)構(gòu)、形成機(jī)制和演化過程，為巖石圈動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展做出創(chuàng)新性貢獻(xiàn)，同時(shí)為國(guó)家和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。此外，實(shí)驗(yàn)室將以華北克拉通為代表的早期大陸巖石圈的形成與演化、以華北東部為代表的大陸巖石圈的改造與破壞過程、以大別—蘇魯—秦嶺—柴北緣與青藏高壓—超高壓變質(zhì)帶為代表的大陸深俯沖過程及殼幔相互作用、以北方及中—東亞造山帶為代表的增生型造山作用與大陸增生、以喜馬拉雅型造山帶為代表的陸—陸碰撞造山過程中山根形成與演化機(jī)制為研究重點(diǎn)。
　　實(shí)驗(yàn)室的中長(zhǎng)期目標(biāo)是為構(gòu)建國(guó)家資源安全保障體系和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)，聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀青年科學(xué)家，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科實(shí)質(zhì)性交叉融合，并使之成為巖石圈演化領(lǐng)域的國(guó)際性研究中心和學(xué)術(shù)交流中心，以及吸引、凝聚和培養(yǎng)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才的基地。實(shí)驗(yàn)室通過建立野外穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)室，研究中國(guó)及鄰區(qū)大陸巖石圈的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，認(rèn)識(shí)在固體地球整體行為中巖石圈的動(dòng)力學(xué)過程，探索地球內(nèi)部圈層相互作用的機(jī)理，致力于為固體地球系統(tǒng)科學(xué)理論的建立貢獻(xiàn)力量與智慧。

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