項目簡介：   所屬科學技術領域：地球化學、構造地質學與巖石學。

主要內容：地殼和上地幔是最可能直接影響人類生存的固體地球圈層。大陸地殼組成與殼幔交換作用的物理和化學過程是地球動力學研究的主題之一，是當今地球科學研究的前沿領域。本項目以華北克拉通及其相鄰秦嶺－大別－蘇魯超高壓變質帶為研究基地，通過多學科結合和廣泛國際合作，圍繞大陸地殼結構、組成和殼幔交換作用的關鍵科學問題開展了深入研究，在大陸地殼組成、榴輝巖下地殼拆沉再循環作用、上地幔動態部分熔融、俯沖榴輝巖脫水熔融、榴輝巖流變學及其動力學效應等方面取得了系統原創性新成果，成果在國際上得到廣泛反響。本項目研究成果已發表論文55篇，SCI檢索刊物論文49篇，其中有3篇第一作者論文發表在Nature上，二篇分別獲得Nature封面和扉頁小封面。發表在影響因子大于3.0的國際地球科學重要刊物上的論文13篇。

科學價值：元素豐度是地球化學的基礎數據和研究基礎，本研究為認識大陸的形成演化和成礦作用提供了新的基礎數據，豐富了元素豐度研究。在下地殼拆沉再循環作用、上地幔動態部分熔融、俯沖帶榴輝巖脫水熔融、榴輝巖流變學及其動力學等重要地球動力學問題方面取得了系統原創新成果。這些成果推動了國際大陸地殼組成和殼幔交換作用研究，為我國殼幔交換動力學研究在國際上占一席之地做出了重要貢獻，為建立大陸動力學理論提供了新的認識，對揭示我國東部中生代大規模成礦作用的地球動力學背景提供了新的科學依據。

同行引用評價情況：本項目成果被SCI他人引用833次。4篇論文分別被Nature專文評述；作為國際建立的地球的地球化學參考模型（Geochemical Earth Reference Model）中大陸地殼主要數據之一；成為近兩年發表的全球地球科學論文中引用率居第14位的熱點文章；及2000－2004年國際地球科學領域Top 1％的高引用頻次論文，并是華北克拉通巖石圈地幔演化這一近年國際地球科學前沿研究領域中4篇核心論文中引用次數最高的文章。

主要發現點： （1）通過對華北克拉通中生代火山巖的研究，發現和提出了下地殼拆沉再循環作用這一重要地球動力學過程的直接新證據，發展了拆沉作用示蹤方法，為中國東部中生代強烈巖漿活動和殼幔交換與大規模成礦作用的地球動力學背景提供了新認識。學科分類：地球內部化學。成果發表在Nature上，見代表性論文1。

（2）通過動態條件下的地幔（以華北地區漢諾壩典型地幔包體為代表）高溫高壓熔融實驗，發現初始玄武質熔體不僅象靜態實驗，呈孤立狀態賦存于橄欖石礦物三連點位置，而且在應力驅動下大量沿橄欖石礦物顆粒邊界呈熔體薄膜形式分布，從而引起礦物邊界濕潤，連結力減弱，加速物質擴散和流動，改變上地幔物質的物理性質（粘度、波速及電性）。上述發現對認識上地幔部分熔融作用和地球動力學過程具有廣泛意義。學科分類：構造地質學。成果作為封面文章發表在Nature上，并配有同期Nature評論，見代表性論文2。

（3）通過對蘇魯榴輝巖高溫高壓實驗，首次揭示了榴輝巖綠輝石和石榴石的晶格缺陷中可能含有的大量結構水（OH）在一定溫壓條件下可以發生動力學不穩定性而在顆粒邊界析出并形成微量熔體，從而導致巖石有效壓應力的下降并誘發高壓下巖石脆性破裂，提出這是解釋洋殼俯沖帶中等深度地震活動和板塊斷離拆沉的新機制。學科分類：構造地質學。成果發表在Nature上，并作為扉頁小封面，見代表性論文3。

（4）在大陸地殼結構和化學成分研究領域取得了具有世界意義的成果，獲得了中國南、北秦嶺造山帶和華北與揚子克拉通以及中國中東部上、中、下地殼和地殼整體 63種元素的豐度值，成果已成為國際建立的地球的地球化學參考模型中大陸地殼的主要數據基礎之一。發現中國東部下地殼具獨特的雙層結構和中性的總體成分，明顯不同于全球單層基性下地殼模型，演化程度明顯較高，為認識中國東部地殼的形成、演化與成礦作用提供了基本地球化學制約。通過對華北漢諾壩包體的詳細研究，第一次為大陸地殼高鎂成分特征源于長英質熔體與地幔橄欖巖反應的成因模型提供了實證。發展了利用花崗巖Pb同位素示蹤地質歷史時期地殼結構和組成的方法，并成功用于對秦嶺－大別造山帶的研究。學科分類：元素地球化學。成果發表在代表性論文4，5，6，9，10中。

（5）通過對大別榴輝巖的高溫高壓實驗，建立了以實驗為基礎的超高壓榴輝巖流變學方程，為榴輝巖質巖石圈板塊斷離和拆沉的成因提供了實驗證據，揭示了下地殼榴輝巖單獨拆沉難以發生，需與下覆的巖石圈地幔作為一個整體才有可能拆沉。學科分類：構造地質學。成果發表在代表性論文7中。

（6）通過對產于華北克拉通早古生代金伯利巖和新生代玄武巖中地幔包體Re-Os同位素的對比研究，證實前者屬太古宙地幔，后者具現代對流地幔特征，深化了對華北克拉通巖石圈地幔演化的研究。學科分類：地球內部化學。成果見代表性論文8。

主要完成人：

1.  高山

（1）項目主要發現點1的主要學術思想提出者，負責火山巖的野外、巖相學、鋯石定年、電子探針分析，為代表性論文1的執筆人。（2）主要發現點4中大陸地殼元素豐度研究主要學術思想提出者，野外采樣主要完成人之一，負責豐度數據的統計計算，為代表性論文4、5的執筆人。（3）主要發現點6的主要學術思想提出者之一，為樣品采集和Re-Os同位素分析主要完成者，為該文執筆人之一。通過以上研究完成人投入本項目的工作量為70％。：（027）67883040，傳真：（027）67883002

E-mail: gaoshan@cug.edu.cn

2.  金振民

（1）項目主要發現點2的主要學術思想提出者，完成全部樣品采集、加工和實驗，為代表性論文2的執筆人。（2）項目主要發現點5的主要學術思想提出者，完成全部樣品采集、加工和實驗，為代表性論文7的執筆人。（3）項目主要發現點3的主要學術思想提出者之一，參加部分樣品采集、加工和實驗工作。通過以上研究完成人投入本項目的工作量為70％。

3.  章軍峰

項目主要發現點3的主要學術思想提出者之一，參加樣品采集和加工，負責主要實驗工作，負責大別－蘇魯榴輝巖名義上不含水礦物水含量的紅外光譜研究，為代表性論文3的執筆人之一。通過以上研究完成人投入本項目的工作量為65％。

4.  劉勇勝

（1）負責項目主要發現點4中漢諾壩下地殼包體的研究，是相關學術思想的提出者，為代表性論文9和10的執筆人。（2）項目主要發現點1野外工作參加人之一，負責Sr－Nd同位素模擬。（3）項目主要發現點6野外工作參加人之一，完成部分樣品元素分析。通過以上研究完成人投入本項目的工作量為65％。

5.  張宏飛

主要發現點4中花崗巖Pb同位素示蹤地質歷史時期地殼結構和組成的方法學術思想提出者，并用于對秦嶺－大別造山帶的研究；花崗巖樣品野外采集和花崗巖元素豐度研究主要完成人；為代表性論文6的執筆人。通過以上研究完成人投入本項目的工作量為60％。（027）67884742，傳真：（027）67883002

6.   E-mail: hfzhang@cug.edu.cn

10篇代表性論文：

1.   Recycling lower continental crust in the North China craton / NATURE

2.   Melt toplology in partially molten mantle peridotite during ductile deformation / NATURE

3.   Faulting induced by precipitation of water at grain boundaries in hot subducting oceanic crust / NATURE

4.   Chemical composition of the continental crust as revealed by studies in East China / GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA

5.   How mafic is the lower continental crust? / EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS

6.   Geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic compositions of Cretaceous granitoids: constraints on tectonic framework and crustal structure of the Dabieshan ultrahigh-pres sure metamorphic belt, China / CHEMICAL

7.   Eclogite rheology: Implications for subducted lithosphere / GEOLOGY

8.   Re-Os evidence for replacement of ancient mantle lithosphere beneath the North China craton / EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS

9.   Melt-peridotite interactions: Links between garnet pyroxenite and high-Mg# signature of continental crust / EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS

10.  Geochemistry of lower crustal xenoliths from Neogene Hannuoba Basalt, North China Craton: Implications for petrogenesis and lower crustal composition / GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA