辽东地区和海城地震区的地热观测

1980年至1984年间,在辽东地区和海城地震区,我们利用地质,冶金和化工部门的一批勘探钻孔,观测了这些井孔不同深度的温度,获得了它们沿深度方向的温度梯度,同时,由这些观测孔取得岩样,在实验室中测定它们的岩石热导率,从而得到每个钻孔的热流值这些热流值可粗略地给出海城地震区和辽东地区的热结构。结果表明:平行郯庐断裂的辽阳一熊岳北东条带具有相对高的热流值,平均热流为2.0微卡每平方厘米秒,这个条带恰好是下辽河盆地和辽东山地的交界,它与重力异常梯度带显示的北东向上地慢降起带一致。海城地震区的平均热流值达2.3微卡每平方厘米秒,又是高热流值条带上最高的区域。比较海城地震区已知的其它地球物理资料后,给出了该地区地球物理资料的综合解释剖面。我们推测,海城地震区下地壳中的低速层是由于上地慢物质的大规模侵入产生的。高温和低速意味着该层具有塑性力学性质,海城地震震源区恰好位于这样一个塑性状态的介质层上部。     

辽南地区地壳与上地幔介质温度结构特征与地震

本文应用辽南地区大地热流值观测和闾阳—海城—东沟综合地球物理剖面成果,计算和研究了辽南地区地壳与上地幔介质的温度结构特征,发现海城地震区具有以下主要特点:壳内低速—高导层具有较高的温度值;震区岩石圈温度值最高:震区高热流异常值基本上是由壳内的低速—高导层提供的等。这些重要发现,为解释海城地震的力源及高热流异常从温度结构方面提供了重要依据。     

海城地震区钻孔温度连续观测和前兆性热异常的讨论

本文是辽东地区和海城地震区地热观测和研究工作中关于前兆性热异常现象的初步研究成果.在海城地震区,对固定钻孔进行了实验性的温度连续观测,并对这些资料作了分析研究.在此基础上,结合海城地震和唐山地震震前的各种前兆性热异常资料,我们讨论了引起前兆性热异常的可能原因.我们倾向于这样一种认识:地震区在大地震前出现的显著的大气增温异常与通常被猜测的地壳中某种地热过程无关.     

华县8(1/4)级大地震的深部地球介质背景

从渭河断陷盆地的地壳速度场、介质品质因子等地球物理场的分布探讨了华县大地震的深部地球介质背景。结果表明,华县8(1/4)级大地震震中位于高Q值区和低Q值区的过渡带上,其孕震区是地壳内的高Q值低速区,该地震的孕育与地壳内的低速高导层、地幔上隆、孕震区内的断层及微裂隙中流体的存在与作用是密切相关的。     

海城地震区地壳深部似三维空间结构特征与地震

本文根据对海城地震区三条深地震测深剖面资料的综合解释,获得了该震区似三维空间内的地壳与上地幔分层构造与速度分布特征.特别有意义的是:确定了壳内低速层及局部上地幔隆起的似三维分布形态,进而探讨了它们与地震的相关性.     

气枪探测资料对华北地区地壳低速带的约束

地壳低速带是岩石圈中的力学软弱带,对地震的孕育有重要作用.人工探测和天然地震层析成像资料均表明,华北地区在不同深度上均存在低速带.为进一步对华北地区地壳低速带的特性进行约束,我们分析了在唐山地区进行大容量气枪震源探测所获得的高分辨率观测资料.分析中发现,该地区的地震记录具有如下主要特征:①直达波Pg视速度为6km/s,可以追踪到约70km;②Moho面反射波PmP从50km开始就以强势震相出现;③PmP震相在150km处比Pg震相约滞后2s.本文利用合成地震图,通过波形正演对观测数据进行拟合,结果表明,合成地震图不仅可以解释各种震相的走时,同时也能较好地反映PmP和Pg的相对振幅.模型结果显示:①该地区平均地壳厚度为33km;②在该地区上下地壳各存在一个低速层.通过分析热流和大地电磁测深资料,认为该地区上/下低速层可能分别是流体和热作用的结果.     

壳内部分熔融低速层及其研究意义

实验岩石学,岩石地球物理学,地质学及理论分析均表明,至少在具有高热流值的区段部分熔融作用可能是造成壳内低速带的主要原因,我们将由部分熔融作用所形成的壳内低速层称之为壳内部分熔融低速层,它是许多深部地质作用的发源和汇聚地,并影响和制约着地球物理场特征,因此,研究了壳内部分熔融低速带的形成及其地质意义无颖将深化人们对深部地质作用发生和发展过程的认识。     

内蒙古东乌珠穆沁旗-辽宁东沟地学断面

内蒙古东乌珠穆沁旗-辽宁东沟地学断面位于中国东北地区,全长960 km.从东至西横穿中朝地台的辽东台隆、下辽河断陷、燕山台褶带、内蒙地轴和内蒙古-大兴安岭褶皱系的西拉木伦河加里东褶皱带、贺根山华力西褶皱带和东乌珠穆沁旗加里东褶皱带等构造单元.在断面东南部还穿过海城地震区. 沿断面进行了综合地球物理深部探测、地质调查及综合研究,揭示了该断面地壳与上地幔结构明显地具有纵向分层、横向分区的特点.反映了中朝地台与内蒙古-大兴安岭褶皱系不同的地质构造演化历史、板缘和板内构造及其动力学特征.本文还阐述了海城强震区、朝阳-义县及西拉木伦河地震较活跃地区特殊的深部构造环境.     

中国辽南地区地壳与上地幔介质的横向不均匀性与海城7.3级地震s

近几年来,在辽南地区开展深部地球物理探测的基础上,通过对深地震测深、大地电磁测深、重力、航磁、大地热流等综合地球物理资料对辽南地区地壳与上地幔介质进行不同物性的正、反演计算与研究,获得了辽南地区地壳与上地幔介质的速度结构、电性结构、密度结构和温度结构,揭示了该区介质的横向不均匀性及其重要特征.发现在海城地震区一带,存在壳内低速、高导、低密度、高热流等一系列重大地球物理异常,在空间上与震源区存在相当好的一致关系,对分析大震的震源物理过程提供了重要实际依据.      

海城7.3级地震极震区断层气体的初步研究

本文依据海城7.3级地震原有地震地表破裂带分布资料,选择地表破裂带最发育的孤山—岔沟—水泉—土台子一带,布设21条垂直于该带的测线,进行氡气探测,经探槽验证和对比观测,分析认为氡浓度高值异常是由北西西向断裂引起的,海城极震区内断续存在北西西向断裂带.     

Geothermal observations in east Liaoning and haicheng seismic area

We have obtained altogether heat flux data of 23 drill holes including 2 observational holes of thermal flow in the Haicheng seismic area. These data show roughly thermal structure of the crust in eastern Liaoning and in the Haicheng seismic area. The results indicate that there is higher value of heat flow in the belt north by east from Liaoyang to Xiongyue, the average thermal flux being 8.29× 10⁻²J/m²·s (2.0 hfu). The average thermal fulx in the Haicheng seismic area is 9.22×10²J/m²·s (2.2 hfu). Comparing with other known geophysical data of the Haicheng seismic area, we give a geophysical section of comprehensive interpretation. We suppose the low-velocity layer in the lower crust of the Haicheng seismic area is a result from intrusion of large-scale uper mantle substance. High temperature and low velocity mean that the layer has the nature of plastic mechanics. The focal region of the Haicheng earthquake is situated right in the upper part of that plastic layer. Obviously, this result is significant for studying the seismogenic process of the Haicheng earthquake and other intra-plate earthquakes. We attempt to emphasize that observation of heat flow is necessary for earthquake study. Gu Haoding did the actual writing.     

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。     

海城地震孕育的地球物理环境的讨论

根据海城地震余震的空间分布特征，震后地震裂缝分布和形变测量结果，结合震区的地球物理探测资料，对海城地震孕育的地球物理环境做了讨论。     

Thermal Process in the Crust and Upper Mantle in Xingtai-Shulu area of Hebei Province,China

Study of geothermal field data,terrestrial heat flow values,and other geophysical data from the Xingtai-Shulu area of Hebei Province made us more understanding of the distribution of geothermal fields and deep structures and their interrelation.The study illustrates that the geothermal field has an apparent lateral inhomogeneity and is evidently correlated by the structure of the crust and upper mantle in the area.The relation of the geothermal field distribution to the structure indicates that in comparison with the depression zone,the uplift zone has a higher heat flow value and a larger geothermal gradient.The analysis of the relation between distribution of earthquake epicenters and geothermal field and mathematical simulation of thermal stress in the area suggests that thermal stress plays an important role in the process of earthquake generation.     

青藏高原东南缘热流估算及与地震活动相关性分析

青藏高原东南缘地区内部构造运动强烈,是地热资源发育与地震事件频发的活动地区.大地热流记录了发生在地球深部各种作用过程的热学信息,可以作为地质构造活动和地震活动研究的有效约束,但是大范围的热流数据测量很难实现,因此,本文根据居里面深度结合放射性元素分布等计算了青藏高原东南缘的大地热流分布.首先,通过地表放射性元素的分布计算出地表产热量的分布,然后,利用相关地热参数之间的关系迭代计算出该地区地壳上下层的热导率分布,最终估算出地表热流及地下不同深度处热流值的分布.本文结果表明:(1)青藏高原东南缘的大地热流位于44～108mW·m~(-2)之间,平均75mW·m~(-2),符合研究地区西南高、东北低的背景趋势,地壳内部热流值随深度的增加而降低.大部分地区地表热流异常与实际地热带分布相吻合,如川西、藏东南与滇西地区等地为地热高值区,川东和楚雄等地为热流低值区.(2)结合其他地球物理探测结果,总结了地壳内部热流与地震事件的联系:在地热梯度带地区,当两侧地层在一定深度范围内存在明显物性差异时,地震事件高发.     

A continental crustal model and its geothermal implications

The following crustal model based on realistic estimates of metamorphic rock volumes and H₂O content is proposed as a basis for geothermal calculations: (1) a surface zone of intermediate metamorphic rocks containing granitic intrusions and grading downward into (2) a more felsic migmatite zone, (3) a lower crustal zone of approximately andesitic composition crystallized in granulite or possibly amphibolite facies. Heat production values and thickness for the three zones are 3 HGU, 5 HGU, 0.5–1.5 HGU and 8, 8, and 18 km respectively. If the surface heat flow is 1.2 HFU, the model predicts a temperature of only 407°C at the Moho and an upper mantle heat flow of 0.3–0.5 HFU. The low temperatures resulting from this model rule out a seismic low-velocity zone in the crust produced by thermal effects.     

A heat flow survey on anomaly M0 south of the Bermuda Rise

We have obtained a suite of 42 closely spaced, acoustically navigated, heat flow measurements on well-sedimented crust of anomaly M0 age (109 Ma) in the northwest Atlantic Ocean (25°N, 68°W; 950 km south of Bermuda). The mean and standard deviation of the values obtained are 1.13 HFU (μcal/cm² s) (47.3 mW/m²) and 0.05 HFU (2.1 mW/m²), respectively. Some of the variability is accounted for by refractive effects of the basement topography. Drill core data and our modelling suggest that the thermal conductivity contrast between sediments and basement rocks in this region is less than a factor of 1.6. The mean heat flow is close to the 1.1 HFU (46 mW/m²) predicted by both the plate and boundary layer cooling models of the oceanic lithosphere. This is the first detailed comparison with theoretical cooling models on old Atlantic Ocean crust. Since the difference in surface heat flow (0.15 HFU) predicted by the two cooling models for the oldest observed oceanic lithosphere (180 Ma) is also not much larger than the range of uncertainty in our observations, discrimination between the two models on the basis of surface heat flow data alone may prove difficult.     

辽河裂谷的深部构造与裂谷活动的侧向迁移

对横穿辽河裂谷的闾阳－海城－东沟剖面的深部地震探测、重力测量、大地电磁测深、大地热流测量资料做了进一步分析,发现辽河裂谷地带壳幔间具有多个薄层过渡的特征,与东西两侧的辽东台隆和燕山台褶带明显不同。壳幔过渡带的薄层结构、速度结构、温度结构以及壳内低速层和软流圈顶面构造特点表明辽河裂谷的构造演化过程自西向东侧向迁移,当前上地幔物质运动的前锋不在裂谷之下,而是向东移至金州地震带附近的析木一带,深部物质运动是辽河裂谷形成及其活动性侧向迁移的主要动力学因素