由包体推导的河北汉诺坝下地壳-上地幔地温线及其地质意义

通过对采自河北汉诺坝玄武岩中的下地壳和上地幔包体的详细研究 ,建立了本区下地壳—上地幔地温线。该地温线高于大洋地温线和古老地盾地温线 ,接近克拉通边缘的地温线 ,符合该区的大地构造环境。由该地温线建立的下地壳—上地幔地质结构剖面表明 ,该区下地壳主要由不同类型的麻粒岩相岩石组成 ,其化学成分以镁铁质为主 ,深度范围为 2 5～ 4 2km。上地幔由超镁铁质的二辉橄榄岩组成 ,在尖晶石二辉橄榄岩和石榴石二辉橄榄岩之间有一过渡层。由地温线确定的壳幔边界位于 4 2km附近 ,与地震资料确定的莫霍面一致 ,但在壳幔边界之上的下地壳底部有下地壳麻粒岩和超镁铁质岩的互层。这一现象可以解释在下地壳底部常见的层状反射层。该区岩石圈底界大约在 95km ,其下的软流层仍由石榴石二辉橄榄岩组成     

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

中国大陆壳幔运动耦合作用分析

板块运动是地壳和上地幔变形的主要动力来源之一。因为只有地壳变形能被直接观测到,所以将上地壳变形场与下地壳和上地幔变形场比较是研究壳幔运动耦合作用的主要方法之一。利用中国大陆GPS观测结果,结合第四纪活动断层和由20世纪以来发生的地震资料反演获得的地球表层的水平应变率场,并将相关结果与Pn波各向异性及剪切波分裂的快波方向相比较,探讨中国大陆壳幔运动耦合作用。结果发现,总体来看活动性强的构造单元,其深部上地幔塑性剪切带的展布与上地壳脆性剪切带的方位有较大的差异;反之,活动性弱的构造单元,差异较小。活动构造单元其上地壳与下地壳—上地幔之间构造变形活动差异较大的原因,可能是在这个部位上、下地壳之间构造活动有一定程度的解耦,使下地壳以上部分的活动与其下“大地幔流”的运动趋势发生差异,从而产生构造应变能积累     

川滇地区地壳上地幔三维速度结构研究

根据云南和四川地震台网174个台站记录的4625个区域地震初至Ｐ波和Ｓ波走时资料，并结合其它深部地球物理资料，确定了川滇地区地壳上地幔三维速度结构．在上地壳速度异常分布中，四川盆地为正异常，川西高原为负异常，龙门山断裂带为正、负异常的边界．龙门山断裂、鲜水河断裂以及红河断裂等，在下地壳和上地幔的速度异常中仍显示出构造分界特征，说明它们可能穿透了莫霍界面．腾冲火山区和攀西构造带在50km深度上呈现负速度异常，与上地幔温度和物质组成的差异相联系．川滇地区地壳结构的总体特征是:地壳和上地幔的低平均速度，地壳厚度变化剧烈，地壳和（或）上地幔存在高导层、高热流值．这些同印度板块与欧亚板块碰撞的构造背景有关．川滇菱形块体在地壳内总体上为正常或正异常速度，而其边界的深大走滑断裂存在负速度异常，它有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出．在主要的地震带上，中下地壳的负速度异常与地震活动性相关．多数强烈地震发生在具有正速度异常或正常速度分布的上中地壳深度上，而其下方则通常是负速度异常带．      

用Rayleigh面波方位各向异性研究中国大陆岩石圈形变特征

中国大陆地质构造历史非常复杂,岩石圈长期积累的形变较大,而利用地震面波传播的各向异性是研究岩石圈形变特征的强有力手段. 本文利用双台窄带通滤波-互相关方法与基于图像分析的相速度频散曲线提取技术,提取Rayleigh面波相速度频散资料,进而反演中国大陆及邻区20～120 s周期Rayleigh面波相速度方位各向异性空间分布图像. 检测板测试结果显示：中国大陆大部分区域的方位各向异性横向分辨率在5°左右. 各向异性研究结果表明：中国大陆地壳上地幔方位各向异性特征存在显著的空间差异,反映出形变特征的空间差异;104°E以东地区地壳上地幔各向异性弱于西部地区,表明其构造变形总体弱于西部地区. 青藏地块及其东缘地区地壳与上地幔顶部变形最为强烈. 但东部的局部地区如华南地块与珠江口地区、鄂尔多斯盆地西南缘以及秦岭-大别造山带,较强的各向异性显示这些区域在不同时期也经历了强变形. 青藏地块内中短周期快波方向自西向东顺时针旋转变化可能指示板块碰撞与挤压过程中软弱物质的流变方向. 青藏地块西部中下地壳和上地幔形变模式相似,可能处于壳幔耦合状态;而中东部及东缘地区地壳上地幔形变模式存在明显差异,壳幔似乎不具备垂直连贯的形变特征. 位于青藏地块北部的塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连褶皱带同样经历了强变形. 包括四川盆地在内的上扬子地块快波方向的变化显示中地壳与下地壳上地幔形变模式不同,而形变特征一致的下地壳与上地幔应为强耦合. 大约以103°E为界,龙门山断裂带可分为南西段和北东段,南西段处于低速区,而北东段位于高速区,且方位各向异性强度明显大于南西段;2008年5月12日汶川M_S8.0级地震沿断裂带的单侧破裂模式除与北东段的高应力积累有关外,还可能与北东段地下介质物性存在密切关系,高速坚硬岩体的发育有利于应变能的积累与集中释放.     

天山及其邻区地壳上地幔S波速度结构的接收函数与面波频散联合反演

根据天山及其邻近区域88个宽频带地震台站的接收函数和欧亚大陆的基阶瑞利波群速度图像,联合反演了这些台站下的地壳上地幔一维S波速度结构.在这些速度模型的基础上,利用线性各向同性变差克里金空间插值技术得到了该区域的地壳上地幔三维S波速度模型.通过在垂向不同深度上的切片和横向上剖面投影的方式,显示和分析了天山及其邻区地壳上地幔的剪切波速度特性与构造特性之间的关系.结果表明,天山及其邻区的地壳结构垂向上分为上、中、下3层,每层的界面大致位于20,40和50km,并且这些界面的起伏随不同块体的构造差异而变化.天山地区和塔里木盆地隆起区的上地壳表现为高速特征,而沉积盆地大部分地区和山前坳陷区的上地壳则表现为低速特征.东、西天山之间下地壳存在的近南北向低速带以及上地幔高速盖层在深度上的差异均说明东、西天山在构造活动和形变上有明显的差别,这种差别可能是由于印度板块与欧亚大陆的碰撞对它们产生的不同影响而造成的.     

渤海水域居里面分析

本文用航磁资料根据B.K.Bhattacharyya教授提出的剩余异常谱分析的方法,计算了渤海水域的居里面。结果表明,渤海水域下面,地壳温度很高,有些地方居里等温面的深度只有12公里。这说明,许多学者根据渤海及周围地区的地质及地球物理资料,推测渤海是华北地区上地幔热物质上涌的高点是正确的。渤海凹陷及周边地区的高热流值(1.8—2.36)是有深部背景的。指出,地下热物质上涌及由于地壳不均匀性引起的温度场的水平梯度与华北地区的地震活动有密切的关系     

环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构

利用环渤海地区的天然地震P波到时资料,采用纬度和经度方向分别为05°×06°的网格划分,反演了该地区地壳上地幔的三维P波速度结构.初步结果表明,环渤海地区地壳上地幔的速度结构具有明显的横向不均匀性：京津唐地区地壳中上部的速度异常反映了浅表层的地质构造特征,造山带和隆起区对应于高速异常,坳陷区和沉积盆地对应于低速异常;地壳下部出现大规模的低速异常与华北地区广泛存在的高导层相对应,估计与壳内的滑脱层和局部熔融、岩浆活动有关;莫霍面附近的速度异常反映了地壳厚度的变化及壳幔边界附近热状态的差异;上地幔顶部大范围的低速异常可能是上地幔软流层热物质大规模上涌所致.     

广东大亚湾周围地区地壳和上地幔结构的初步研究

在广东大亚湾周围地区,采用地震转换波法取得了该区地壳和上地幔结构的初步研究结果。在大亚湾地区的地壳中只能分出一个中间界面(界面C)和莫霍界面(M)。本区为两层地壳,地壳厚度为28—30公里。地壳和上地幔界面埋深变化不大,深断裂不发育,本区深部构造特征与地震活动性较高的华北地区相比有较大差别。     

渤海海峡及周边区域地壳结构的层析成像特征

渤海海峡是连接中国东部山东半岛和辽东半岛的重要途径,其跨海通道的地壳稳定性研究受到高度关注.本文利用地震层析成像方法重建三维P波速度模型,揭示了渤海海峡及周边区域地壳和上地幔的构造特征.结果表明,渤海海峡的速度结构存在明显的非均匀性,海峡北部地壳速度较高,结构较为完整,断层活动不明显,与现今较弱的地震活动相吻合,但是地壳底部存在低速薄层,它有可能成为地壳和上地幔之间的滑脱带,需要开展进一步的研究加以确认.相比之下,海峡南部地壳速度偏低,附近区域地震活动频繁,与张家口—蓬莱断裂带通过于此有着密切的联系,该断裂持续不断的地震活动对海峡南部的地壳结构产生了较大的影响.在渤海南部,郯庐断裂带东、西两侧的地壳结构明显不同,西侧速度偏高,东侧至渤海海峡速度偏低,这一特征可能与此地区广泛发育的断层和地震活动有关.另外,受华北克拉通破坏及地幔上涌的影响,渤海地区地壳深部和上地幔速度偏低,郯庐断裂带及渤海海峡附近显示出深部热流的活动迹象,反映了岩石圈减薄和软流圈的局部抬升.     

南北地震带北段地温场的初步探讨

本文利用39个地温梯度值及估算的热流值讨论了本区地温场的分布特征。并求取了居里等温面。结果表明:(1)全区平均地温梯度为3.2℃/100m,平均热流值为1.5HFU;(2)居里面的深度为14—34公里,强震主要发生在居里等温线的梯度带上。最后就地温场与地震的关系做了初步分析。     

云南地区地热基本特征

本文从实测26口井的地热数据中取得14个大地热流值,认为云南地区地热场具有西高东低,并自西往东呈波浪式逐渐变低的趋势,该区具有高地热特征的地质发展历史。由于该区地处世界两大地震带的过渡地区,具有岛弧型的高地热特征,也具有岛弧地带地震活跃的特点,强震多发生在深大断裂带上。该区不同构造单元中的地热场存在的明显不均一性,影响着地震的孕育和地震的发生,地热场、温泉和地震的分布呈良好的对应关系     

北京平原区西北部大地热流与深部地温分布特征

北京平原区蕴藏着丰富的中-低温水热型地热资源,其西北部分布着小汤山地热田和京西北地热田,两大地热田以南口—孙河断裂带为界.地热田及其外围地区基础的地热地质研究工作较少.为给地热学研究和地热资源精细勘探提供科学依据,本文基于前人23眼钻孔的温度测量数据以及近期完成的548件热导率和100件放射性生热率实测数据,研究了区域大地热流和0~4 km深部地温特征.结果表明：（1）研究区现今地温梯度为11.31~94.89℃·km^-1,平均值为31.79℃·km^-1;岩石热导率为0.895~5.111 W·（m·K）^-1,放射性生热率为0.257~2.305 μW·m^-3,大地热流为48.1~99.1 mW·m^-2,平均值为68.3 mW·m^-2,热流的分布受基底形态和断裂构造控制.研究区东部南口—孙河断裂带两侧小汤山和郑各庄地区为高热流异常区,中部马池口地区也存在局部高热流异常区.（2）在南口—孙河断裂带的不同位置,不同深度地层温度差异明显,体现出区域现今地温场不只受控于该活动断裂,更是多期次构造事件复合叠加的结果.（3）南口—孙河断裂带南侧存在两处有意义的较高地温异常区,分别为郑各庄异常区和马池口异常区,其中马池口异常区是未来地热开发利用有一定潜力的地区.     

云南大地热流及地热地质问题

本文报道了云南20多个大地热流测试数据。据热流分布特点并参考前人有关资料,结合地球物理测深资料、岩石热物性与放射性生热率测试数据,对各区地壳深度范围的温度、热流配分组成作了粗略分析,划分出各有特征的若干地质-热流区。云南普遍地热偏高(滇东南小范围除外)的主要原因是新构造运动强烈;怒江以西近代岩浆活动亦强烈,具有典型的板块交汇带的基本地热特点     

河北邢束地区地壳上地幔的热作用

通过研究邢束地区的地温场、大地热流和其它地球物理资料,对该区的地温场分布、深部结构及其相互关系有了较深入的认识。研究证实:该区地温场具有明显的横向不均匀性,并与地壳上地幔结构有较清楚的对应关系。地温场的分布与构造的关系表明,凸起区与凹陷区相比,前者具有较高的热流值和较大的地温梯度。对该区地震分布与地温场的关系分析以及热应力的数学模拟结果说明,热应力在地震发生过程中具有重要作用。     

Studies of oceanic tectonics utilizing detailed surveying and stratigraphy

The sea floor off the coasts of Washington and southern British Columbia consists of two major features: the Cascadia Basin and the chain of seamounts to the west of it, called the Cobb Rise. The Basin is magnetically featureless and appears to be a syncline deeply filled by sediment. Clues to the tectonic history of the region are therefore more likely to be found on and beyond the Cobb Rise, which forms the western boundary of the Basin and interrupts the westward flow of terrigenous sediment. A program of detailed topographic and magnetic surveving, complemented by heat-flow coring and seismic profiling, is underway to attempt to determine the structure and history of the abyssal hills on the seaward side of Cobb Rise. Knowledge of the stratigraphy and the topography of the basement-sediment interface is expected to reveal the approximate age of the sea floor in this area and possibly the nature of the basement itself. The magnetic and geothermal data may provide direct evidence of the subcrustal structure associated with Cobb Rise, particularly if the transition zone between the high heat flow on the rise and the low heat flow west of it can be studied in detail. A small seamount has been discovered at 47°N, 132°W and has been intensively surveyed as the nucleus of the future survey area. It rises 630 meters above the surrounding bumpy plain and has extremely steep faces to the south and east. Heat flow near the seamount is somewhat below the oceanic average and the several long gravity cores obtained in the area show some correlable layering in the pelagic ooze.     

南华北盆地群地温场研究

本文根据在南华北地区收集到的13口井的系统测温资料，结合该地区已公开发表的地热资料，对南华北盆地群的地温梯度分布特征进行了研究；同时依据前人的热导率资料，对南华北盆地群的大地热流分布特征进行了研究.分析结果表明，南华北盆地群现今地温梯度变化范围一般为13.0～39.9℃/km之间,平均25.3℃/km.大地热流值在30～89.6 mW/m2之间,平均热流值为53.7mW/m2.和中国东、西部盆地现今地温相比，整体表现为一温盆.总体而言，坳陷区热流及地温梯度较小，而隆起区相对较高，横向差异明显.地温场平面展布主体为NW—NWW向，与盆地构造格局一致.地温梯度与大地热流的分布受构造格局的控制，新生代构造—热事件决定了盆地群的现今地温场特征.     

云南岩石圈热结构

本文探讨了云南深部热流及岩石圈地温分布的横向变化特征，并将岩石圈热结构概括为３种类型；典型现代构造活动区热结构，中间过渡型地质区热结构和稳定地质区热结构。最后，简单讨论了地热与地震活动的关系。     

Lithospheric Geothermal Structure in Yunnan, China

In this paper,the characteristics of the lateral variations of the deep heat flow and Hthospheric geotemperature distribution in Yunnan have been studied,and the lithospheric geothermal structure has been divided into three types,i.e.the geothermal structure in the typical modern tectonically active region,transitional geological region and stable geological region.Finally,the relationship between the geotherm and seismicitv has been discussed.     

Geothermal control on flow patterns in the Last Glacial Maximum ice sheet of Iceland

Because it is located both on the Mid‐Atlantic Ridge and on a mantle plume, Iceland is a region of intense tectonics and volcanism. During the last glaciation, the island was covered by an ice sheet approximately 1000 m thick. A reconstruction of the ice flow lines, based on glacial directional features, shows that the ice sheet was partly drained through fast‐flowing streams. Fast flow of the ice streams has been recorded in megascale lineations and flutes visible on the currently deglaciated bedrock, and is confirmed by simple mass balance considerations. Locations of the major drainage routes correlate with locations of geothermal anomalies, suggesting that ice stream activity was favoured by lubrication of the bed by meltwater produced in regions of high geothermal heat flux. Similar control of ice flow by geothermal activity is expected in ice sheets currently covering tectonically and volcanically active area such as the West Antarctic ice sheet. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.