近期，中国地质科学院地质研究所尹继元研究员、中国科学院新疆分院肖文交院士、中国地质科学院地质研究所王涛研究员、黄河研究员和陈文研究员等通过对中亚造山带西准噶尔洋内弧古生代侵入岩开展详细的锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素研究（图1），取得了新进展。

大陆地壳的形成与演化一直是地球科学研究领域的核心问题。大陆地壳的成熟过程，尤其是如何在洋内弧环境下从初始的玄武质成分转变为安山质和英安质成分，成为理解大陆地壳生长机制的关键科学问题。尽管洋内弧通常由玄武质成分构成，但大陆地壳整体成分更偏安山质或英安质，这种差异性突显了从洋内弧玄武质地壳向成熟长英质地壳转变的复杂性。由于洋内弧背景中各岩浆源区普遍具有亏损的放射性同位素特征，通过传统的同位素方法来识别循环地壳来源的花岗岩具有一定挑战性。因此，准确识别花岗岩的源区对于揭示洋内弧的岩浆成因与地壳分异过程具有重要科学意义。

针对以上关键科学问题，中国地质科学院地质研究所取得的主要进展如下：

图1. (a) 中亚造山带的简化构造分区；(b) 西准噶尔地区的地质图。

一是识别出西准噶尔洋内弧四期岩浆活动及其时空分布。这四期岩浆活动分别为早寒武世至早奥陶世（515-486 Ma）、晚奥陶世至中泥盆世（445-392 Ma）、早石炭世（343-310 Ma）以及晚石炭世至中二叠世（309-259 Ma），在时间与空间上表现出显著的差异性。早寒武世至早奥陶世侵入岩主要集中在西准噶尔南部的巴尔雷克和玛依勒地区；晚奥陶世至中泥盆世侵入岩主要分布在西准噶尔北部成吉思火山弧；早石炭世侵入岩主要分布在西准噶尔北部的萨乌尔火山弧；晚石炭-中二叠世侵入岩遍布整个西准噶尔地区，且不受构造边界的限制。所有岩浆岩均显示出较高的锆石Hf同位素值和全岩Nd同位素值，但锆石O同位素值则存在显著变化。根据锆石δ18O值，侵入岩可以分为两类：高δ18O（大于6.5‰）和地幔类似的δ18O值（约5.5‰）（图2）。

图2. 西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩锆石U-Pb年龄与Hf-O同位素数据相关图。

二是理清了西准噶尔古生代侵入岩δ18O特征及其时空差异。通过对西准噶尔古生代侵入岩进行锆石O同位素填图显示，高δ18O值的侵入岩主要分布在西准噶尔南部，而地幔类似δ18O值的侵入岩则主要分布于西准噶尔北部，表明它们源于不同的岩浆源区并经历了不同的形成过程（图3）。高δ18O的侵入岩形成过程涉及表壳岩与新生玄武质下地壳的参与，而地幔类似的δ18O值的侵入岩则记录了多样的岩浆源区和过程，如交代亏损地幔的部分熔融、亏损地幔与新生地壳的混合、新生洋内弧地壳或镁铁质下地壳的部分熔融等。

图3. (a) 锆石O同位素等值线图，显示西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩的锆石δ18O ​值的时空变化；

(b) Hf同位素等值线图，显示西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩的TDM2 的时空变化。

三是查明了西准噶尔地区三次显著地壳生长事件。锆石Hf同位素与Hf模式年龄研究结果表明，西准噶尔地区在约656-684 Ma、524-536 Ma和441-471 Ma期间经历了三次显著的地壳生长事件（图3和4）。这些事件与亏损地幔周期性重熔有关，表明西准噶尔在早古生代经历了显著的地壳生长。尽管上述事件中形成的新生物质在地壳中存留长达260 Ma，并在此期间被反复熔融，但其仍保留了与地幔类似的初始氧同位素组成。

图4. 西准噶尔洋岛弧岩浆锆石年龄直方图，与锆石δ18O值 < 6.5%的Hf模式年龄分布对比。

四是揭示了西准噶尔地区岩浆活动峰期与地壳生长期不同步，提出了洋中脊俯冲作用是洋内弧地壳成分转变的重要机制。西准噶尔地区地壳生长主要发生在早古生代，而大面积的岩浆活动期主要发生在晚志留-早泥盆世和晚石炭-早二叠世，显示两者并不同步。这两期显著的岩浆活动可能记录了洋脊俯冲事件（图5）。在这些时期，高温伸展的背景促进了镁铁质下地壳、洋壳与表壳岩等广泛熔融，推动了从洋内弧地壳从玄武质向长英质大陆地壳成分的转变。

图5. 西准噶尔古生代多岛弧俯冲–增生系统的构造演化图。

本项研究通过对中亚造山带西准噶尔洋内弧古生代侵入岩系统的Hf-O同位素填图，识别出洋内弧背景下花岗岩质岩石的岩浆源区及其与年轻表壳岩的物质循环的关系，为重建洋内弧地壳从玄武质向长英质的成熟转变过程提供了新见解，也为探讨大陆地壳生长与演化提供了新视角。

该研究成果获得国家自然科学基金项目（41830216）、国家重点研发计划项目课题（2019YFA0708601）和国际地学计划IGCP664联合资助，近期发表在国际权威的地学期刊Earth- Science Reviews上。

2020年11月28日-29日，中国地质调查局地质研究所承担的国家重点研发计划变革性技术关键科学问题重点专项“揭示三维岩石圈物质架构的理论方法体系”项目（2019YFA0708600）启动会暨2020年度工作进展报告会顺利召开。莫宣学院士、吴福元院士、杨经绥院士、徐义刚院士、李献华院士、肖文交院士、邓军教授、董树文教授、韩宝福教授、吕庆田教授作为项目咨询专家出席了启动会。自然资源部科技发展司、自然资源部中国地质调查局科技外事部和中国地质科学院相关同志应邀出席了会议。此外，来自地质所、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、西北大学、浙江大学和中国地震局地球物理研究所的60余位项目骨干和相关人员参加了此次会议。

启动会上，项目首席科学家对项目的实施方案和2020年初步进展进行了汇报，随后四个课题负责人详细汇报了课题实施方案和工作进展。项目组专家在听取汇报后，对项目和各课题的实施方案进行了评议、质询与讨论，尤其对项目执行中可能出现的难点和疑点提出了诸多建设性意见和建议。专家组认为，项目瞄准深部物质探测这一难点问题，针对岩石探针和多元同位素填图示踪深部物质等关键技术手段的关键科学问题开展研究工作，项目目标清晰、定位明确、意义重大。接下来在实施过程中应聚焦关键技术问题和重大科学问题，加强多学科、多方法的交叉融合，力争取得原创性、变革性的理论和技术突破。下午专家们听取了各课题的部分代表性专题汇报并进行了深入的点评和讨论。29日，课题组织各专题对目标任务、现状问题、技术路线、实施方案等进行研讨，并根据咨询专家建议，进一步凝练了专题目标任务和关键科学技术问题，最后项目负责人进行了总结发言。至此，项目启动会暨进展汇报会圆满结束。

下一步，项目和各课题将按照实施方案，紧密围绕项目研究目标开展工作，同时加强交流合作、联合攻关，为项目的顺利实施做好充分保障。

2019年6月26-7月1日，自然资源部中国地质调查局地质研究所主持的国际地学计划IGCP662作为组织单位之一，参与组织了在德国地学研究中心（GFZ）召开的“欧亚地质”国际学术研讨会，获得良好效果。IGCP662主持人王涛、Reimar Seltman、Inna Safonova和肖文交等参加了会议，并分别作了学术报告。肖文交研究员作为该研究中心的新成员，做就职主题发言报告。此次会议还邀请了M. Celal Sengör、Ratschbacher L等国际著名大地构造学家做了学术报告。

IGCP 662（Orogenic architecture and crustal growth from accretion to collision）项目的一个重要目标是对比世界上不同类型造山的物质鉴别特征。2018年成功在中国召开了第一次工作会议，与会人员给予了高度评价。鉴于此，德国GFZ中心学者如Reimar教授等商讨在GFZ 莱布尼茨学会2019年会议期间设立一个“The Geology of Eurasia”国际论坛，邀请IGCP662项目参与组织，以便深入全面研究世界主要造山带，包括欧洲的一些重要造山带。

德国地学研究中心(Helmholtz-Centre Potsdam-German Research Centre for Geosciences，GFZ)，隶属于德国亥姆霍兹联合会，在全球过程、板块边界系统、地球表面与气候作用、自然灾害、地球资源、大气探测、海洋地质资源和存储潜力以及地热能源系统等诸多科学领域的研究中产出了一大批具有影响力的成果，使其成为国际地学研究领域最具影响力的国家实验室之一。

“欧亚地质”国际学术研讨会后，王涛等还参加了欧洲海西造山带的野外考察，观察了海西造山带的组成和岩浆演化，其中，观察了长英质麻粒岩首次研究并命名之地。

通过参与组织此次高水平国际会议，进一步展示IGCP662相关研究成果，扩大影响力，也将进一步加强了中德地学相关合作与交流。

会后野外考察 

矿区深部地质考察

会议代表在德国地学研究中心（GFZ）的合影 

IGCP662作为发起组织之一，参与组织了此次会议 

北京时间2016年12月31日傍晚，我国科考船“海洋六号”在南纬61度的南极半岛附近海域打响了多道地震调查“首炮”，这是跨越2017年新年的“礼炮”，是我国时隔26年后，再一次系统开展综合性海洋地质地球物理调查的国家专项南极科考调查的开始。

十秒一炮

此刻，南极正处夏季，清晨，阳光灿烂，海面气温摄氏2°左右，精心选择的工区海况良好。在“海洋六号”首席科学家助理兼本次南极科考技术负责赵庆献的指挥下，年轻的中国科考队员们将连接在巨大钢架上的一组气枪高压震源投入南极冰海之中，震源以十秒一次的频率将高压空气向水中发射出“气炮”产生振动，形成的声波可以被船后拖带的1200多米长的电缆接收，经过分析处理后，从而测量出这一海域的海底地层结构特征。

接下来的40多天里，“海洋六号”还将在这一海区开展多波束、浅剖、地热、温盐深测量，以及重力柱状取样等科考调查项目。中国地质调查局广州海洋地质调查局副总工程师、“海洋六号”首席科学家何高文说，和26年前由“海洋四号”执行的首次同类调查相比，此次调查无论是在研究区范围，还是科学考察的深度与精度上，都将实现跨越式的进步与提升，填补多方面的空白。

1990年至1991年，执行中国第7次南极科学考察的“海洋四号”科考船在极其艰苦的生活、工作条件下，完成了对南设得兰群岛以南海域系统的区域地质调查，初步获得了南极半岛海域的区域地质资料，并初步掌握了布兰斯菲尔德海峡的区域地质结构。“海洋六号”的此次科考正是以26年前的调查成果为基础，研究范围大幅扩展，从而有望实现对南极半岛海域从海沟到岛弧、再到弧后盆地这一完整的“沟弧盆体系”的详细勘察。

研究范围的拓展，反映出我国极地海洋地质地球物理调查进步的一个方面。赵庆献介绍说，作为最重要的多道地震任务，和26年前采用模拟信号电缆、铺设9道信号通道相比，此次调查采用了遍布电子模块的数字信号电缆，信号通道则达到了96道，按照道间距12.5米计算，“海洋六号”在船尾拖带着的这条1200米长的多道地震电缆，将在南极半岛海域排列出一张“大网”，清晰扫描出这片海域海底以下1000米深度的地层结构。

在海底取样方面，26年前“海洋四号”的重力柱状取样能力非常有限，而“海洋六号”最大取样作业能力可以达到18米深。同时，还新增了多波束测量、热流测量等一系列调查手段，将在南极半岛海域获取一系列关于海底地形地貌、地层结构、海底温度、海水温度盐度变化等高精度数据，进而得出关于这一海域完整而立体的海底面貌和特征 。

直面冰海

这是“海洋六号”的南极海域“处女航”，这艘4600多吨、已经有7岁船龄的科考船此刻正在远离祖国一万多海里的南极冰海执行科考任务。

这是中国地质调查局首次组织的南极海域科学考察。进入新世纪以来，中国地质调查局已连续资助了四轮有关南极的地质研究项目，先后有28人次参加了南极地质科学考察。这次“海洋六号”的南极首航，将对南极半岛附近海域开展一次系统性地质地球物理调查，科考人员以广州海洋地质调查局为主体，同时还汇集了来自中国地调局系统内其他机构，以及国家海洋局、高等院校等海洋地质、海洋科学调查与研究的精英人才，他们中大多数都是“八零后”甚至“九零后”，有不少人还是第一次在南极海域进行科学考察。

挑战是显而易见的。南极是一块陌生的海域，这里地理环境复杂，气候变化万端，突如其来的风浪和常年的寒冷低温都是“海洋六号”和这支海洋地质科考队伍所没有经历过的。此外，由于这一领域整体尚属国内空白、国际公开资料稀少状态，没有现成的经验可以照搬、照套，需要科考队员们自行摸索。

“电缆的平衡不仅取决于海水的温度，还取决于海水的盐度，否则就会失衡，调查结果就达不到最佳效果。这个度怎么把握，我们只有纸面的数据，没有实际的经验；在以前的海洋调查中也从没有遇到过浮冰，这次虽然准备了预案，但是效果如何还要等实践来检验。”赵庆献说。

迈向未来

南极，这块位于地球最南端的大陆，至今仍显得如此神秘而迷人。终年覆盖的冰雪和企鹅、鲸鱼、海豹一起，构成了它最突出的特征与标志。但在科考人员看来，这里还蕴藏着更多的与地球和人类息息相关的科学奥秘有待挖掘和破解。

“人类之所以高度重视极地研究，一个重要原因就是南极和北极都最为‘敏感’，也最为单纯，它们也是影响全球环境变化的最重要的调节器。从全球变暖到冰雪融化、海平面上升，人类生存与极地变化息息相关。”何高文说。

在“海洋六号”此次航程中，来自同济大学的肖文申就承担着与海洋环境变化相关的课题。他说，通过对南极的研究，可以对比研究人类活动对地球影响的情况，“这里是我们其他区域环境演化最好的地质参考坐标和衡量基准。”

“海洋六号”首席科学家助理、广州海洋地质调查局矿产所付少英博士说，“海洋六号”的工作就类似于给南极半岛附近海域的海底地质“做CT”“抽验血”“量体温”，多管齐下，最终形成详实的地层结构报告，给后续的极地与全球环境和地质演变研究提供基础数据。

目前，中国正在从极地研究大国向极地研究强国迈进，需要更多的科学工作者，更多的专业领域参与研究。“从第一次开展南极专项海洋地质地球物理调查到第二次，隔了26年，但我相信，下一次的间隔不会这么长，积累了经验的‘海洋六号’将做好再次探查极地的充分准备。”何高文说。