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00四大发明 指南针 发明人不详

00造纸术 东汉蔡伦改进

00火药 发明人不详

00活字印刷 毕升

00张衡发明地动仪

00杜诗发明水排（水力鼓风机），以水力传动机械

00石申 天文学 战国时期 第一部天文巨著“天文” 石申--战国时期的天文学家，石申第一部天文巨著“天文”。西汉后，人们尊称“天文”一书为“石氏星经”。书中标有 121 颗恒星的位置，书中还记有水、木、金、火、土五大行星的运行及交食等情况。石申编制了最早的星表。并称之“少阳”已认识到能自身发光。

00刘焯 天文学 隋代 《皇极历》 刘焯--隋代天文学家。创制了《皇极历》，他首先考虑到了日、月视运动的不均匀性，创立了等间距二次差内插法。计算日月视运动的速度。同时他把差岁改为 75 年差一度。

00一行 天文学 唐代 《大衍历》 一行--唐代天文学家。他编制出一部新的历法《大衍历》，它包括十篇历议，是古代非常先进的历法。早在公元前 13 世纪，中国人以太阳和月亮运动为依据，创立了一种阴阳历法。

00杨忠辅 文学家 南宋时期 《统天历》 杨忠辅--中国南宋时期天文学家。他创制了《统天历》，他确定回归年长度为 365.2425 日。并发现回归年长度有消长现象。

00洛下闳 天文学 汉代 赤道式仪器 洛下闳--中国汉代天文学家。改创了赤道式仪器，定下了赤道式浑仪的基本结构。

00苏颂 天文学 宋代 天象仪 苏颂--中国宋代天文学家。和韩公廉合作制成了天象仪及水运仪象台，是中国古代第一架天象仪。有 8 人高，每层有门，一到时间门开，木人出来报时。（后面有漏壶和机械系统）。

00莘七娘 10 世纪 孔明灯,走马灯 莘七娘——在10世纪时发明了松脂灯（孔明灯）作为打仗时的信号灯，这是中国人最早利用热气球。同时发明了走马灯，这是航空燃气涡轮的始祖。

00裴秀 224~271 创立了绘制平面地图的理论“制图六体” 裴秀——在中国最早创立了绘制平面地图的理论“制图六体”。并绘制了《禹贡地域图》。

00马钧 机械设计 三国时代 龙骨水车（又叫翻车） 马钧——魏国人，杰出机械设计和创造家。三国时代创制了龙骨水车（又叫翻车），他能连续提水，灌溉用的水机具——桔槔。结构非常巧妙，有天下之名巧之称

00李春 桥梁设计 605~617 赵州桥 李春—— 605~617 年，首创了在主拱图上设小腹拱的敞肩式拱桥。有名的赵州桥就是他设计的。

00丁缓 发明家 汉代 被中香炉、常满灯、旋转风扇 丁缓——汉代，在 180 年生于长安。发明的物品有被中香炉、常满灯、旋转风扇，有长安巧工之称。

00沈括 科学家 宋朝 石油命名最早由他提出 沈括—— 1031~1095 年，宋朝科学家，石油命名最早由他提出。

00蔡伦 62~121 纸 蔡伦—— 62~121 年，蔡伦采用树皮、麻头、破布、旧鱼网为原料造纸成功。 105 年将此发明报皇帝。于 114 年被皇帝封为龙亭侯。当时人称纸为蔡侯纸。 12 世纪，造纸术间接传到欧洲。 13 世纪，蒙古人用蔡侯纸在波斯发行第一批纸币。 14 世纪，朝鲜、越南、日本也开始使用纸币。纸牌然后经由阿拉伯国家再传到欧洲。

00毕升 1041~1048 活字印刷术 毕升—— 1041~1048 年，中国北宋人。发明了活字印刷术。

00杜诗 91~不祥 水力鼓风机 杜诗—— 91 年，河南人。首创了水力鼓风设备水排。即利用水力推动风扇鼓风。是世界上最早的水力鼓风机，比欧洲早了 1100 年。

00浦元 三国时期 淬火技术 浦元—— 300 年，三国时期。首创淬火技术，使钢刀坚而有弹性。

00孙子 三国时期 孙子算经 孙子—— 300 年，乘余定理的起源一题为“物不知数”，写了“孙子算经”一书系统论述了筹算记数制。

00秦九韶 数学 1202~1247 创立解一次同余式的“大 衍求一术”和求高次方程数值解的正负开方术 秦九韶—— 1202~1247 年，中国数学家。写有《数书九章》，创立解一次同余式的“大 衍求一术”和求高次方程数值解的正负开方术。

00李治 数学 测园海镜 李治——中国数学家，著有“测园海镜”是中国第一本系统改述“天元术”的巨书。

00沈括 宋朝 沈括发现用细线系在磁针的中央（指南针），并将其悬挂起来。经过观察、发现，写进了他的著作《梦溪笔谈》中。以后人们把用磁铁制作的针成为指南针，还有指南桌。 13世纪到东方玩的意大利人马可、波罗见到了指南针，并把它传到了欧洲。

00墨子 公元前 400 年 提出光是直线传播的论点 墨子——公元前 400 年，墨子一书论述了杠杆平衡，提出光是直线传播的论点。

古亚洲洋发展过程

众所周知，科学技术是人类生存和发展的一个重要基础。没有科学技术，便不可能有人类的今天。其实，计量本身就是科学技术的一个重要的组成部分。任何科学技术，都是为了探讨、分析、研究、掌握和利用事物的客观规律；而所有的事物都是由一定的“量”组成，并通过“量”来体现的。为了认识量并确切地获得其量值，只有通过计量。比如，哥白尼关于天体运行的学说，是在反复观察的基础上提出的，并在伽利略用天文望远镜进行了进一步观测之后而确立的；著名的万有引力定律，被牛顿的敏锐观察所揭示，并在百余年后经卡文迪许的精密测试而得到了确认；爱因斯坦的相对论，也是在频率精密测量的基础上才得到了一定的验证；李政道、杨振宇关于弱相互作用下宇称不守恒的理论，也是吴健雄等人在美国标准局（金标准技术研究院）进行了专门的测试才验证的。总之，从经典的牛顿力学到现代的量子力学，各种定律、定理，都是经过观察、分析、研究、推理和实际验证才被揭示、承认和确立。计量正是上述过程的重要技术基础。

历史上三次大的技术革命，都充分地依靠了计量，同时也促进了计量的发展。

以蒸汽机的广泛应用为主军标志的第一次技术革命，导致以机器为主的工厂取代了以手工为基础的作坊，使生产力得以迅速提高，进而确立了资本主义的生产方式。当时，经典力学和热力学是社会科技发展的重要理论基础。在蒸汽机的研制和应用的过程中，都需要对蒸汽压力、热膨胀系数、燃料的燃烧效率、能量的转换等进行大量的计量测试。力学计量和热工计量，就是在这种情况下发展起来的。另外，机械工业的兴起，使几何量的计量得到了进一步的发展。

以电的产生和应用为基本标志的第二次技术革命，更加推动了社会的发展。欧姆定律、法拉第电磁感应定律，以及麦克斯韦电磁波理论等，为电磁现象的深入研究和广泛应用、电磁计量和无线电计量的开展，提供了重要的理论基础。例如，1821年西贝克发现的热电效应，为热电偶的诞生奠定了理论基础；而各种热电偶的研制成功，则对温度计量、电工计量、以及无线电计量等提供了一种重要手段，促进了相应科技的发展。为了实际测量地球运动的相对速率，迈克尔逊等人利用物理学的成就，研制出了迈克尔逊干涉仪，从而为长度计量提供了一个重要方法。1892年，迈克尔逊用镐光（单色红光）作为干涉仪的光源，测量了保存于巴黎的铂铱合金基准米尺的长度，获得了相当准确的结果（等于1 553 163.5个红光波长）。直至百余年后的今天，利用各种干涉仪精密测量长度，仍然是几何量计量的一种重要方法。普朗克关于能量状态的量子化假说，指出物体在辐射和吸收能量时，其带电的线性谐振子可以和周围的电磁场交换能量,以致能从一个能级跃迁到另一个能级状态，并且能量子的能量为?E=hυ（式中h——普朗克常数，υ——频率）。爱因斯坦在普朗克假说的基础上，提出了光不仅具有波动性，而且还具有粒子性，即光是以速度c运动的粒子（光子）流，其单元（光子）的能量为?E=hυ，从而说明不同频率的光子具有不同的能量。上述理论成功地解释了光电效应，成了热辐射计量的理论基础，同时也使计量开始从宏观进入微观领域。随着量子力学、核物理学的创立与发展，电离辐射计量逐渐形成。

核能及化工等的开发与应用，导致了第三次技术革命。在这个时期，科学技术和社会经济的发展更加迅速。原子能、化工、半导体、电子计算机、超导、激光、遥感、宇航等新技术的广泛应用，使计量日趋现代化，计量的宏观实物基准逐步向量子（自然）基准过渡。原子频标的建立和米的新定义的形成,有着相当重要的意义。频率和长度的精密测量，促进了现代科技的发展。比如，光速的测定、原子光谱的超精细结构的探测以及航海、航天、遥感、激光、微电子学等许多科技领域，都是以频率和长度的精密测量为重要基础的。

至于人们广泛谈论和关注的所谓第四次技术革命，将引起科技、经济和社会的重大变革，人类将进入“超工业社会”或“信息社会”。那时，不可再生的石化燃料能源将替换成可再生的太阳能、海潮发电等新能源，钢铁、机械、橡胶等传统产业将被电子工业、宇航工程、海洋工程、遗传工程等新兴产业所征服，等等。这场技术革命的先导是微电子学和计算机，而集成电路又可以说是先导的核心。集成电路的研制，没有相应的计量保证是不可想象的。比如，硅单晶的几何参数、物理特性，超纯水、超纯气的纯度，化学试剂、光刻胶的性能，膜层厚度、层错位错，离子注入深度、浓度、均匀度以及工艺监控测试图形等的测定与控制，都是精密测量。当前，我国集成电路研制尚比较落后，计量工作跟不上是其中的原因之一。

总之，科学技术的发展，特别是物理学的成就，为计量的发展创造了重要的前提，同时也对计量提出了更高的要求，推动了计量的发展；而计量的成就，又促进了科技的发展。正如门捷列夫所说：“没有计量，便没有科学”。聂荣臻同志也曾明确指出：“科技要发展，计量须先行”；“没有计量，寸步难行”。 计量对工业生产的作用和意义是很明显的。社会化大生产的本身就要求有高度的计量保证。生产的发展，大体上可分为三个阶段，即以经验为主的阶段，半经验、半科学阶段和科学阶段。计量则是科学生产的技术基础。从原材料的筛选到定额投料，从工艺流程监控到产品的品质检验，都离不开计量。例如，一辆普通的载重汽车有9000多个零件，由上百个工厂生产，若没有一定的计量保证，就无法装配成功。某地方中型钢铁厂轧钢板的耗油量，原来是每吨300余公斤，后来由于对废气、空气量、燃烧供热量以及温度等进行了计量监控，结果使能耗下降到每吨40公斤。原先，某钢厂的冶金炉，所用的重油燃料靠人工经验控制，根本不计量；为了火旺，总是多投料，结果燃烧不彻底，黑烟滚滚，既多耗油，又污染环境，以致连年亏损。后来，安装了计量仪表，对燃料进行了监控，使加油量保持在最佳值，既节约了油料，又减少了污染，同时还提高了炼钢效率，结果很快就出现了扭亏为盈的新局面。某玛钢厂是我国生产玛钢制品的第一大厂。过去，能耗一直居高不下，是当地耗能的重点户。为摸清原因，该厂对十余种主要设备进行了热平衡测试，并取得了大量数据，从而计算出设备热平衡和能耗的基本关系，初步掌握了能源利用的规律，找出了能耗严重的主要原因并相应地安装了监测仪表。例如，退火窑的热效率原约为8%，监测控制后则提高到12%以上，退火时间由60小时降到35小时，一年就节煤近2 000吨、节电26 000余千瓦小时（度）。结果，一年下来，全厂的用水量下降了21%，节电约600 000千瓦小时，综合能耗下降了约10%，产值提高了22%。

近几年，国外经济发达国家，把优质的原材料、先进的工艺装备和现代的计量检测手段，视为现代化生产的三大支柱。其实，优质原材料的制取与筛选、先进工艺装备的配备与流程的监控，也都离不开计量测试。例如，国外先进生产线的产品品质高，次、废品少或几乎没有，其中重要的因素就是充分利用了在线测量与监控技术。至于所谓的柔性生产（制造）系统，更需要现代计量检测手段的技术保证。

至于农业生产，特别是现代化的农业生产，亦必须有计量保证。例如，为了科学种田，就必须通过计量来掌握土壤的酸碱度、盐分、水分、有机质和氮、磷、钾的含量以及温度等。在盐水选种、温汤或药剂浸种、适温催芽和离心脱水等过程中，亦都要靠一定的计量保证。电离辐射育种，是近几年发展起来的一项重要增产措施。我国已用该法培育出了许多农作物新品种，其中鲁棉一号可使棉花大面积地成倍增产。利用电离辐射实现农产品和食物的防腐保鲜，亦是新兴辐射加工工业的一个重要方面。所有这些，都需要相应的计量保证，否则不仅达不到预期的效果，而且会造成不应有的损失。另外，在田间管理上，也离不开计量。例如，既要合理密植，又要间作套种，这就需要对植株光合作用的照度等进行必要的计量。

事实充分表明，科学生产和技术革新，都离不开计量测试。 计量对人民生活的意义是相当明显的。生产过程的计量不容忽视，生活中的计量则更应关注。它直接触动人们的切身利益，而且有时非常敏感。例如，日常买卖中的计量器具是否准确，家用电表、煤气表和水表是否合格，以至公共交通的时刻是否准确等，都会对人们的生活产生一定的影响。

民以食为天。粮食是生活的必需品，任何人都离不开它。粮食的品质直接关系到人们的健康。在粮食生产的过程中，施化肥可以增产，洒农药可以除虫。但化肥和农药大多对人体有害，必须控制在一定的剂量之内，否则将会导致积累性中毒，造成严重的后果。某些农药，如六六六等，许多国家，包括我国，已明令禁止使用。近几年来，一些发达国家在积极探索完全不使用化肥和农药的新式农业，即所谓的“生态农业”，很值得关注。倘能成功并予以推广，将会对人类的生存和发展产生深远的影响。

食品的保鲜，是人们越来越关注的一个问题。医学界已经证明，粮食及其制品，发霉变质会产生黄曲霉素，人和动物食用后容易致癌。另外，食品在加工过程中，往往要加入一些添加剂，如色素、味素、防腐剂等，都应对其进行必要的计量检测，以控制用量，否则会导致不良后果，危害人们的健康。所以，粮食及其制品的生产、贮存和加工，都离不开计量。

副食品，特别是水产品、肉、蛋和蔬菜的冷冻保鲜，人们已普遍采用。对此，温度的控制很重要，温度过低会对食品的色、香、味甚至营养起破坏作用；温度过高则不易保存。这也只有通过相应的计量才能予以保证。

近几年，城市的各种污染日益严重，几乎成了难以根除的公害。世界各国，特别是比较发达的国家，对环境保护都相当重视。其中，关键的一环，就是进行有效的计量监测与控制，诸如对大气、水质及噪声等。至于水和空气对人生的重要性，是不言而喻的。社会调查表明，一些水质良好、空气新鲜的地区，特别是山区，人们的平均寿命较长；相反地，水质不好、空气污染严重的地区，人们的发病率较高，寿命普遍较低。近几年，通过对空气的计量测试，发现当空气中的负离子浓度较大时，会感到空气格外新鲜，对人们有一定的医疗保健作用。这也是往往将休养所、疗养院、保健院等建于山区、林中或海滨、湖畔的原因之一。

在医疗卫生方面，计量测试的作用亦越来越明显。现代医学对疾病的预防、诊断和治疗，都离不开计量测试。例如，测量体温、血压，作心电图、脑电图以及各种化验等，皆是常见的计量测试。对于癌症，人们都很关注，是目前死亡率最高的疾病之一。据美国专家的估计，大约总人口的1/4，在其一生中可能患有各种癌症。当然发病与否，患病的程度各不相同。如今，有的国家癌症患者已逾百万。其中，约70%的患者接受放射线治疗，但治愈者仅40%左右。这里，要求肿瘤部位所受到放射线照射的剂量准确到±5%。因为，剂量小了，不足以抑制和杀伤癌细胞；剂量大了，则会使患者遭受不应有的损伤。这也只有靠计量来保证。 计量与国内贸易，前面已略有涉及并且一般亦有所感受；下面将只谈一下计量与国际贸易。

外贸当中需要计量的事例很多。例如，过去我国出口苹果，只凭观察外表或直接品尝，而没有采取计量手段。有的外商便借以刁难，随意削价。其实，对苹果的成熟度的计量很简单，只要定出与成熟度相应的硬度值，用普通的硬度计测一下就可以了。再如，我国出口原油，过去由于港口缺乏准确可靠的计量设备，往往采取宁可多装些油而避免索赔的作法，甚至出现多给了油，却被船主以超重为由提出索赔的憾事。当前我国原油的年产量已突破1.4亿吨，每年都有相当数量的原油出口。一般港口对原油的计量精度约为0.5%。若将精度提高，那怕只提高0.1%或更少，一年便可少损失大量的原油，不仅可获得明显伪经济效益，而且也体现了我国的计量水平。

至于我国进口的货物，数量不足、品质不符的情况，时有发生。例如，前不久，天津从外国进口了价值数百万美元的硅钢片，经计量检测，发现品质不合格，便向外商提出索赔。结果，在准确的计量数据面前，外商不得不认错，并进行了赔偿。我国进口了一批化肥,经计量检测发现份量明显不足，甚至比包装袋上的标称重量少百分之十几。

人们越来越认识到，计量是保证产品品质、提高商品在市场上的竞争力的重要措施。对

于国际贸易，计量更是消除贸易，计量更是消除贸易技术壁垒的重要手段。 计量对国防，特别是尖端技术的重要性，尤为突出。国防尖端系统庞大复杂，涉及的科技领域广，技术难度高，要求计量的参数多、精度高、量程大、频带宽。比如，由于飞行器与地面的距离不断增大，对通信、跟踪、测轨、定位等都相应地提出了更高的要求。就卫星来说；军用通讯同步卫星距地面可达35 800km，而核爆炸检测卫星距地面则远达112 280 km，用无线电联系，就必须有大功率的发射机和高灵敏度的接收机，因而必须对大功率、低噪声、大衰减和小电压等主要参数进行相应的计量测试。这不但要研究测试方法和设备，而且要建立相应的计量标准。当前，地面设备的发射平均功率已可达几十千瓦，接收机的噪声温度已能低于15K。为提高对飞行器的控制能力，对跟踪、定位、测速等的精度要求越来越高，不仅对电子参数，而且对设备加工和伺服控制元件亦提出了更严格的要求。在连续波计量系统中，为保证测速精度达到每秒几厘米，地面频标的短期稳定度应在10以上。在宇航系统中，地面设备之间的联系、地面对空间飞行器的探测、控制，都要高速的传输和处理大量数据。因此，要求传送信号的频带很宽而且精度很高。国际上通讯和广播卫星将普遍使用11GHz~14GHz、20GHz一40GHz或更高频段，不断向毫米波、亚毫米波迈进。这就必须研制新的元器件、部件以至整机，从而对计量测试亦必然提出相府的新的要求。

对国防尖端技术系统来说，工作环境比较特殊，往往要在现场进行有效的计量测试，难度较大。例如，飞行器在运输、发射、运行、回收等过程中，要经历一系列诸如振动、冲击、高温、低温、高湿、强辐射等恶劣环境。当弹头进入大气层时，要经受几千度以上的超高温；提高接收机灵敏度的关键部件一般要在液氦的超低温下工作；主发动机推力可达几十兆牛，而姿态控制发动机的推力则只有几厘牛。原子弹、氢弹等核武器的研制与爆炸威力实验，对计量都有特殊要求，必须进行动态压力、动态温度、脉冲流量，以及核辐射等一系列计量测试。

由于计量测试提供了所需的数据，保证了各部件、分系统和整个系统的可靠性；同时，还可以缩短研制周期，节约人力、物力和时间。例如，美国一航空喷气发动机公司，在研制一种新型发动机的过程中，需要进行一系列的计量测试。当计量仪器的误差为0.75σ时，需要进行200次实验，耗资2 000万美元；当仪器的测量误差减小到0.5σ时，只需要进行28次实验，耗资仅280万美元。

在1991年的海湾战争中，“爱国者”导弹之所以能够成功地拦截“飞毛腿”导弹，准确的计量测试是重要的原因之一。

可见，在国防建设中，计量测试是极其重要的技术基础，具有明显的技术保障作用，不仅可以节约资金；争取时间、提高作战能力，而且还能为指挥员的判断与决策提供可靠的依据。

从上面的一些事例，已可看出，计量是科学技术进步、经济和社会发展的重要技术基础。另一方面，随着形势的发展，对计量的要求亦越来越高，特别是对准确度和可靠性的要求尤为突出，7从而激励了计量本身的发展。如今，可以毫不夸张地说，任何科学、任何部门、任何行业以至任何活动，都直接或间接地、有意或无意地需要计量。计量水平的高低，已成为衡量一个国家的科技、经济和社会发展程度的重要标志之一。 计量是市场经济的重要保证

计量科学技术对建立和维护社会主义市场经济体制起着十分重要的作用。这是因为“量”是一切客观事物及其运动的表现形式，它反映着客观事物的内在性质、相互联系和运动规律。随着人类社会的发展，市场经济体制的不断完善，各种活动日益社会化，特别是在贸易往来、科技交流等活动中，对同一“量”应有相对一致的测量结果，这就需要靠计量单位的统一和测量的准确可靠，也就是说，要靠计量来保证，否则社会经济秩序就要发生混乱，生产、流通就不能正常进行，科学实验、高技术的研究与发展也会遇到困难，对外经济贸易和科技文化交流也无法开展。正如聂荣臻元帅讲的那样，“科学技术发展到今天，可以说，没有计量寸步难行。”“科技要发展，计量需先行”，在社会主义市场经济中，计量是必不可缺少的技术基础。我国已颁布的《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国强制检定的工作计量器具管理办法》、《零售商品称重计量监督规定》、《定量包装商品计量监督规定》、《商品量计量违法行为处罚规定》等法律法规，都体现了计量在市场经济中的重要作用。

计量是科学研究的重要手段

在自然科学的发展中，计量工作是人们正确认识自然现象、掌握自然规律、验证科学预见不可缺少的手段。例如，美籍华人吴建雄博士就是通过精密测量，用实验方法在美国国家标准技术研究院的实验室里验证了世界著名物理学家诺贝尔奖获得者李政道和杨振宁二位博士所提出的弱相互作用下的宇称不守恒理论。在生命现象、引力波、地球科学、材料学、信息学等研究中，都需要精密的计量测试。在工业生产中，不仅一般零部件的加工、安装需要计量测试手段。在信息高速公路、高层建筑、高速电梯的建设中，在光纤的生产、激光器件的制造和大地测量以及大规模集成电路的生产中，对几何量、折射率分布、带宽等参数的计量测试不确定度也在不断地提高要求。在医疗卫生中，计量不准往往会造成人身事故。放射治疗肿瘤，X射线和γ射线的剂量大小与治疗效果有着密切关系。

如果射线剂量超过标准，患者好的组织就会被烧伤或损坏，如果射线剂量不足，则达不到治疗效果。分光光度计不准，会造成肝功能的分析结果不可靠等等。计算机产业、黑色和有色冶金行业、新能源、环境科技的开发与生产、国防建设等都需要计量科学技术。计量不但涉及到各经济领域，也与人民的生活和安全息息相关。在航天、航空、航海、导航、采矿、地震、电力、石化、轻纺、运输、气象、通信等方面，计量都起到了重要的保证作用。

古亚洲洋是与大洋发育有关的造山带。在这类与大洋发育有关的造山带中,蛇绿岩因其对恢复古板块构造格局、重建造山带演化过程、深源成矿作用等方面研究带来的重要信息,20余年来,一直受到地质学界的重视,成为板块构造和岩石圈动力学研究不可缺少的环节(肖序常,1995;赵宗溥,1984;张旗等,1998)。但是随着对全球许多地区的蛇绿岩研究资料的积累,人们认识到现存的多数特提斯蛇绿岩只是大洋或边缘海盆地闭合后古洋壳的残骸记录(Coleman R G.,1984;张旗,1994),正如地震层析成像填图所证实(Marump,1994),绝大部分的大洋岩石圈已通过俯冲方式再循环重新回到地幔去了。因此,现今人们所观察到的蛇绿岩所记录的古构造演化史是不完整的和残缺的。根据板块构造和造山带演化模式,这个过程包括大陆拉张阶段(包括大陆裂谷阶段)、洋盆扩张阶段、俯冲阶段、碰撞阶段和碰撞后阶段(张旗等,1999),通过火成岩构造组合的研究,识别各个阶段火成岩组合特征(产出时间、空间、来源和形成环境的特征),并与蛇绿岩的信息结合起来,配合高精度的同位素测年和地质时间信息,就可以厘定出完整的构造-岩浆事件序列,恢复特提斯演化过程、构筑造山带演化历史,也可为探讨大陆/大洋岩石圈转换、岩石圈深部过程、大陆动力学研究、成矿过程(肖庆辉等,1993)等提供有用的信息。

古亚洲洋的构造演化一直延续到晚古生代,沿南天山-北山-锡林浩特一带于早石炭世和早二叠世先后闭合。沿索朗克尔-索伦山-西拉木伦一线的洋盆于晚二叠世初封闭,结束了古亚洲洋的演化历史。按其发育历史和构造位置,可大体分为阿尔泰-萨彦-蒙古-鄂霍次克构造带,巴尔喀什-兴安构造带和乌拉尔-南天山构造带等三个大的构造带(图7.9)。

图7.9 古亚洲洋造山带及邻区构造分区图(据陈炳蔚等,2007)

7.2.1.1 古洋盆的打开

已有的资料表明,新疆北部及中亚地区震旦纪双峰式火山岩的发育(Avdeyev,1984;新疆维吾尔自治区地质矿产局,1993;iL,2001)、蛇绿岩同位素年代学资料(Kwon et al.,1989;肖序常等,1992;张驰等,1992;黄建华等,1995;帕拉提等,1995;黄萱等,1997;杨海波等,2005),这些资料表明新疆北部及中亚地区的古洋盆至少是在震旦纪打开的。但是,鉴于西伯利亚、中朝、印度等陆块内部中元古代早期裂陷槽的发育;Khain等(2002)报道东南萨彦岭发育1020Ma的蛇绿岩;在区域事件上,元古代,劳亚古陆开始分裂;到早寒武纪,古北美与古欧洲之间出现古大西洋(即Iapetus洋),古北美与古非洲(冈瓦纳古陆)之间出现前阿巴拉契亚洋;结合原大西洋-古亚洲洋构造域(或北半球古大洋构造域)形成于中、新元古代,早古生代期间主要是洋盆消减、大陆边缘陆壳增生,形成中间地块;晚古生代时期主要是残余洋盆的闭合、弧-弧或弧-陆碰撞,以及大陆碰撞与超碰撞(Winedle,1984;张允平等,2010)的认识,因此,古亚洲洋古洋盆的打开至少可以推到中元古代,即经历了哥伦比亚超大陆、罗迪尼亚超大陆2次裂解的基础上形成的。

7.2.1.2 古洋盆俯冲与闭合

7.2.1.2.1 古洋盆俯冲作用

古地磁资料(Smethurst et al.,1998;杨振宇等,1998;李永安等,1999)、地层中的珊瑚化石(王宝瑜,1981,1986,1987,1988,1990,1994,1995,1998;蔡土赐,1988a、b,1989a、b,1991a、b,1993,1996,1997),以及塔里木盆地北缘泥盆纪红层等都表明新疆北部及邻区前身古洋盆及其周缘的古陆,在古生代期间长期位于低纬度到中纬度地区。中-晚志留世的图瓦贝动物群化石仅见于新疆北部准噶尔盆地北东的东准噶尔及其北东地区(张梓歆等,1983;王宝瑜,1990)、南蒙古蛇绿岩带两侧(Kulkov,1993)、中国东北贺根山蛇绿岩带以北地区(苏养正,1981),而在中朝陆块北缘、天山、西准噶尔和中亚地区的同时代的地层中,迄今未见该动物群的化石。亚洲大陆晚石炭世开始发育的安加拉和华夏两个植物群的混生现象,只在晚二叠世的地层中才出现(窦亚伟等,1985;吴绍祖,1993)。

一般认为,蛇绿岩是洋壳残片,洋壳俯冲的记录。在萨彦岭地区和蒙古西部,除了1020Ma的蛇绿岩之外,还发育600~500Ma的蛇绿岩(Buchan et al.,2002),那里活动陆缘岩系从新元古代开始发育(Kuzmichev et al.,2001;Salnikova et al.,2001),但是以寒武纪的分布最为广泛。在俄罗斯萨彦岭和山区阿尔泰、中国的西准噶尔南部和南天山北缘,这些蛇绿岩都伴生有榴辉岩和蓝片岩,其中西准噶尔唐巴勒蓝片岩的Ar-rA年龄为458~470Ma(张立飞,1997),南天山北部的蓝片岩Ar-rA年龄为350Ma(肖序常等,1992)、榴辉岩的Sm-Nd年龄为345Ma(Gao et al.,2003)。

新疆北部及中亚地区的活动陆缘杂岩始自奥陶纪持续到石炭纪(Avdeyev,1984;Li et al.,2003;李锦轶,0204a)。弧前增生杂岩是古洋盆存在和收缩俯冲的直接记录。在新疆北部,这类地质体见于南天山线性造山系、北天山巴音沟、西准噶尔萨尔托海、东准噶尔卡拉麦里山、阿尔泰山前的锡泊渡至乔夏哈拉一带,在这些地区海洋岩石圈残片被构造包裹在泥盆纪和早石炭世弧前沉积岩系中。准噶尔盆地东北缘,在卡拉麦里蛇绿岩带以南,中志留统至下石炭统下部为连续沉积,岩性以陆缘碎屑岩为主,夹有少量碳酸盐岩,其中化石丰富,厚度不大,具有被动陆缘沉积岩系的特征,其上的下石炭统山梁砾石组为厚度达1600m的砾岩(新疆维吾尔自治区区域地层表编写组,1981;新疆维吾尔自治区地质矿产局,1993,1999),具有同造山磨拉石的特征。

玻安岩是对于确定蛇绿岩及与其伴生的岩石的构造环境和相应的弧-盆演化的过程、了解壳幔演化的早期历史等具有重要意义的岩石(Sun S,et al.,1989;Fan J,et al.,1997;Kerrich R,et al.,1998;Puchtel Z S,et al.,1999),在蛇绿岩中只要发现了玻安岩,就可以确定该蛇绿岩受到了消减作用的影响(张旗等,2000)。目前发现几乎所有的玻安岩都产于弧前环境(Hickey R L et al.,1982;Crawford A J et al.,1989),时间上主要出现于岛弧或弧后盆地演化的初期阶段(Cameron W E,et al.,1979;Hickey R L,et al.,1982;Beccaluva L,et al.,1988;Crawford A J,et al.,1989;张旗,1990),典型岩石组合往往是harz(方辉橄榄岩)-IAT(岛弧拉斑玄武岩)-boninite(高镁安山岩),常常代表初始俯冲时形成的不成熟洋内岛弧。

已报道西昆仑库地蛇绿岩中依莎克群火山岩(袁超等,2002)、北祁连山大岔达坂蛇绿岩(张旗,1998;冯益民,1995)中发现玻安岩。内蒙古大石寨镇周边的志留纪玄武岩(439±3)Ma,依据地球化学证据(郭锋,2009)可分为2组:第一组玄武岩相对高TiO2,MgO和相容元素而低Sr,Th,可能来源于俯冲流体改造且同位素组成极为亏损的大洋岩石圈地幔源区;第二组玄武岩则低TiO2,MgO和相容元素而高Sr和Th,熔融源区则明显有俯冲沉积物的贡献。在新疆北部、内蒙古及邻区报道(刘德权等,1993;Dobret sov et al.,2004;赵振华,2007)),在新疆阿尔泰西部阿舍勒铜矿区中泥盆统阿舍勒组海相火山岩地层中,发现了一套富镁火山岩系(牛贺才,1999),新疆北部富蕴县沙尔布拉克中泥盆统北塔山组的辉石安山岩具有玻安岩的地球化学特征(张海祥等,2003)。此外在阿舍勒(富镁英安岩)、阿拉套山、达巴特、西天山阿希、果子沟、东天山土屋-延东、东天山尾亚、企鹅山和312国道东也发现中泥盆世和石炭纪富镁安山岩(赵振华,2007);在一些蛇绿岩分布区,如西天山巴音沟蛇绿岩区,也发现了富镁安山岩(王强等,2006)。上述资料表明,古亚洲洋至少存在早古生代、晚古生代(中泥盆世和石炭纪)2次俯冲作用。新疆北部的富镁安山岩、富镁英安岩、富镁闪长岩在形成时代上由北向南变年轻,在阿尔泰区为泥盆纪,在东、西天山为石炭纪(赵振华,2007)。新疆北部大部分蛇绿岩伴生的深水沉积岩中都含有放射虫或牙形石化石,其中卡拉麦里、北天山巴音沟和南天山库勒湖蛇绿岩伴生的红色碧玉岩中含有石炭纪放射虫化石(肖序常等,1992;刘羽等,1994;舒良树等,2003),Klemd(2005)。根据高压变质岩中的白云母的Rb-Sr和40Ar/39Ar定年确定其变质作用的峰期年龄为310~311Ma,结合早石炭世至晚二叠世以前,西拉木伦河-长春-延吉一线南北具有各自不同的植物地理区系,安加拉植物地理区系和华夏植物地理区系,在晚二叠世和早三叠世才出现混生植物群带。由此表明古亚洲洋发生在早古生代(志留纪)、晚古生代(中泥盆世和石炭纪)的2次俯冲作用是洋内俯冲,洋盆并未闭合。

埃达克岩是与俯冲岩浆作用有关的另外一种重要的岩石(Defant,M.J et al.,1990),其的独特岩石地球化学特征及重要的地球动力学意义,近年引起了国内外地学界的广泛关注(Prouteau et al.,2001;Schiano et al.,1995;Yogodzinski et al.,2001;张旗等,2002),成为俯冲带岩浆作用研究的一个非常活跃的前沿领域(如:Yogodzinski et al.,1995;Drummond et al.,1996;Kepezhins-kas et al.,1996;Sajona et al.,2000;Smithies and Champion,2000;Wyman et al.,2000;Aguilón et al.,2001;Polat and Kerrich,2001;Hollings,2002;Bourdon et al.,2002;Defant et al.,2002)。近年研究表明,在特定的热条件下,如年轻的、快速的、斜向的及平缓的洋壳俯冲(Defant et al.,1990;Peacock et al.,1994;Gutscher et al.,2000;Yogodzinski et al.,2001),并且俯冲深度>50km(在压力>12×108Pa,以(16~22)×108Pa最佳)时部分熔融形成高aN、lA和Sr,低Y和HREE的埃达克岩,构造位置是火山弧,时间上常常在俯冲作用的早期。

已报道新疆北部有两类埃达克岩(赵振华,2006),一类是俯冲型,形成于早、中泥盆世-早石炭世晚期,包括了埃达克岩、富玄武岩、高富安山岩;第二类是底侵型,形成于中晚二叠世。第一类埃达克岩分布于西天山的阿拉套山、博罗科努山,中天山的骆驼沟和巴仑台,东天山的土屋-延东,阿尔泰山陆缘南富蕴-青河南,准噶尔盆地中部陆梁,克拉玛依等地(图7.10)。在阿尔泰陆缘南,苦橄岩与埃达克岩、富玄武岩和高富安山岩密切组合。第二类埃达克岩分布于西天山的阿吾拉勒山和东天山的三岔口,未发现富玄武岩和高富安山岩组合。原作者分出的第二类底侵型埃达克岩,笔者认为很可能与造山带岩石圈去根、软流圈上涌熔融残留榴辉岩相岩石有关(邱瑞照等,2006),属C型埃达克岩。

东北部地区识别出的埃达克岩主要分布在吉林境内,内蒙古和黑龙江境内也有零星报道(图7.11)。分别位于古亚洲洋、滨西太平洋及滨南蒙古-鄂霍次克洋构造带内,发现它们与金和或铜及钼成矿作用有关。

图7.10 新疆北部两类埃达克岩分布简图(据赵振华,2006)

图7.11 中国东北部地区埃达克岩及似埃达克岩分布图(据张炯飞等,2004)

古亚洲洋埃达克岩:苏尼特左旗-贺根山缝合带为西伯利亚板块与华北板块的缝合带(唐克东等,1992)。白音宝力道岩体推测形成于西伯利亚板块南缘早古生代的岛弧构造环境(徐备等,1997);依据单颗粒锆石U-Pb年龄439.8±4.3Ma(张炯飞等,2004)认为埃达克岩形成于奥陶纪。黑龙江多宝山地区早古生代岛弧位于贺根山缝合带的东北延部分(崔革,1983;唐克东等,1992);赵一鸣(1997)获得的多宝山铜矿中辉钼矿Re-Qs等时年龄为506±14Ma,表明多宝山铜矿含矿岩——花岗闪长斑岩也形成于早古生代。吉林省中东部地区存在形成于古生代岛弧环境的花岗岩带(方文昌,1992;张炯飞等,2000);石场屯花岗闪长岩和二道甸子英云闪长岩等埃达克岩均形成于岛弧构造环境。

西拉木伦河-长春-延吉缝合带是兴蒙造山带东段一条非常重要的板块碰撞拼合带,大玉山岩体就位于这条拼合带上,属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩(孙德有等,2004)。该岩体具有同构造性质,而岩石中没有新的变质矿物生成,说明岩体应是在变质峰期稍后侵位的。岩体侵位年龄(248Ma)略晚于呼兰群峰期变质年龄(晚二叠世),证明大玉山岩体属同碰撞型花岗岩,是略晚于呼兰群变质峰期侵位的,它代表了西拉木伦河-长春-延吉缝合带于二叠纪末期发生了最终的碰撞拼合作用(孙德有等,2004)。

滨西太平洋埃达克岩:吉林-黑龙江地区东部属于中生代环太平洋构造带的组成部分(李之彤等,1992;邵济安等,2001;李锦轶,1998;方文昌,1992),已确定的埃达克岩有棉田、东清、朱敦店、大蒲柴河、大黑山、团结沟等,据其时空分布判断,通常认为它们形成于滨西太平洋带的岛弧环境。

滨南鄂霍次克洋埃达克岩:对蒙古-鄂霍次克构造带已识别的埃达克岩较少,如八道卡石英闪长岩甲乌拉和二十一站等,形成时代245~133Ma。

7.2.1.2.2 古亚洲洋的闭合时代

洋盆闭合,岩浆活动是重要标志,在中国新疆、内蒙古,以及蒙古、中亚等地区,岩浆活动主要是加里东期和华力西期,其中又以华力西期最强烈,中新生代时期岩浆活动仅在蒙古中南部、俄罗斯远东、中国东北地区发育。根据新疆境内出露的火成岩体统计,按时代,前震旦纪13.6%,早古生代7.9%,晚古生代69.5%,中生代8.9%,新生代0.0001%,可见在花岗岩类中又以晚古生代花岗岩类占主要地位,其中,石炭纪花岗岩类最多,占46.9%。

李朋武等(2009)根据古地磁对比分析华北和西伯利亚地块间的古纬度和纬度运移量,认为早二叠世西伯利亚地块开始快速向南漂移,并于二叠纪末期(约250Ma)和华北地块发生碰撞,即位于两地块间古亚洲洋最终闭合时代为二叠纪末。李锦轶等(2006)认为新疆北部及邻区的古洋盆关闭的时间,在不同地区是不同的。萨彦岭和蒙古西部的洋盆于早古生代关闭,新疆北部及中亚的洋盆,在石炭纪晚期或二叠纪初期关闭。

古亚洲洋造山带东部段的延边地区,新的锆石U-Pb年龄数据表明这些花岗岩于晚古生代到晚中生代期间就位(285~116Ma),花岗岩被分为四期:早二叠世(285±9Ma),早三叠世(224~245Ma),侏罗纪(192~168Ma)和白垩纪(119~116Ma),其中早二叠世(285±9Ma)英云闪长岩、吉林省中部具有同碰撞的地球化学特征大榆树岩体,属于高钾碱性Ⅰ型花岗岩,锆石U-Pb同位素年龄为248±4Ma,可能标志古亚洲洋板块向华北地块之下俯冲,三叠纪同碰撞二长花岗岩反映了碰撞作用发生的时代以及古亚洲洋的最终闭合(李朋武等,2009)。

晚二叠世(255~250Ma,图7.12)在俄罗斯陆块和安哥拉陆块之间的右旋走滑转换为左旋走滑(Seng?r et al.,1993b,1994;Allen,1995),走滑错移主要集中在Gornostaev剪切带,但它不仅影响了整个阿尔泰拼贴,而且波及了满洲里造山带(图7.12)。

7.2.1.2.3 蒙古-鄂霍次克洋张开与闭合

在佳木斯-小兴安岭和汉凯地块晚古生代坳陷(图7.13)分为:乌尔米(Урмий)、马林诺夫(Малинов)和姆拉维耶夫-杜乃(Муравьево-Дунай)。其中,在乌尔米坳陷发育的是下二叠统陆源碳酸盐岩地层(有机质发育),而上二叠-中三叠统是陆源碳酸盐岩地层和陆源海相地层,可能是古亚洲洋晚二叠世封闭后再次张开的记录。

南北向的小金国加里东火山岩带延伸600km,宽30~100km,位于杰里-保常-小金国地区。宾顿海西火山岩带位于哈尔滨东部,覆盖在鄂门勃坳陷和小金国火山岩之上。火山岩带沿着南北走向的正断层伸延。在下-中泥盆统出现火山活动,而在中石炭世开始陆相火山堆积,同位素年龄为305Ma(Rb-Sr);早二叠世沉积近海相碳酸盐岩建造中含有中、酸性火山岩,厚度为3000m,这些钙碱性岩石是陆缘火山岩带的特征;晚二叠世和早三叠世被花岗岩类侵入(石英二长岩、花岗闪长岩、正长花岗岩和碱性花岗岩),构成南北走向的岩基。根据上述资料,结合鄂霍次克洋埃达克岩形成时代245~133Ma,可以推断蒙古-鄂霍次克洋在三叠纪闭合(也有人称为古亚洲洋的最终闭合),也可以认为是印支运动在该区的体现。

张允平等(2010)认为在古亚洲洋大地构造旋回演化中,贝加尔旋回、萨拉伊尔旋回、加里东旋回主要体现了古陆壳不断向外增长和中间地块形成的过程;华力西旋回主要是残余洋盆进一步消亡,弧-陆、陆-陆碰撞的作用过程;晚古生代-早中生代构造岩浆活动广泛叠加在先存的大陆边缘、中间地块和造山带上;晚三叠世-中侏罗世的构造作用,与北美和亚洲板块之间的碰撞作用过程有关。

中生代时期西西伯利亚盆地经历了重要的伸展阶段,体现在下-中三叠统玄武岩产出在大量窄的地堑内(Surkov and Jero,1981;Surkov,1986;Aplonov,1988)。这些伸展构造通常可与经典裂谷相对比,诸如非洲裂谷系(Surkov,1986),异常磁场显示在Yamal半岛和河口之间呈对称的磁异常,这与地磁场的尺度是相关的(Aplonov,1988),尽管没有发现特别令人信服证据支持盆地形成一个正常的洋盆(Aplonov,1988),其以东西向伸展为主要过程。其实,区分洋中脊经典裂谷与西西伯利亚盆伸展构造的区别并不困难,前者伸展主要集中在一个带且被频繁的转换断层中断。在西西伯利亚盆地,三叠纪裂谷跨度很大,它们中最大的Kotlogor-Urengoy裂谷,大致呈直线至少延伸2000km,裂谷链呈现不寻常的几何特征(Seng?r,1995a)。

图7.12 阿尔泰造山带和满洲里造山带晚二叠世古构造重建(255~250Ma)(据Sengǒr,1993,修改)

图7.13 古亚洲洋造山带和太平洋造山带交会地区大地构造示意图(底图转引自Copy editor:Snu Yayun,2008,经修改)区域沉积构造(盆地、凹陷、凹陷群和坳陷)

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