俯冲带主要含水矿物弹性波性质研究现状及展望

俯冲带中的含水矿物对物质循环和水迁移等有着极其重要的作用,同时也是俯冲带中的地震波速异常的主要原因．本文总结了近20年来,国内外对俯冲带三种主要含水硅酸盐矿物（蛇纹石、绿泥石和角闪石）弹性波速研究取得的重要成果：含水矿物普遍具有低波速、高各向异性的特点;压力增加波速增加,但波速各向异性降低．富含水矿物的岩石,波速各向异性随着含水矿物含量的增加而增大,同时受到含水矿物晶格择优取向（LPO）类型以及岩体中裂隙的影响．含水矿物LPO引起的地震波速各向异性特征与俯冲的角度有关,在低角度的俯冲带中会引起垂直于海沟方向的快速传播,而在高角度的俯冲带中引起平行于海沟方向的快速传播．文章最后针对目前俯冲带中含水矿物弹性波速研究中存在的问题,提出了未来需要在三个方面加强研究．     

新西兰南阿尔卑斯山的大陆碰撞研究

新西兰南阿尔卑斯山的大陆碰撞研究亨耶等１９９３年４月５—１０日，在新西兰惠灵顿维多利亚大学召开了一次专题讨论会。会议的中心议题是在新西兰南阿尔卑斯山开展一项地球物理科学研究计划。这是美国与新西兰科学家的合作研究项目。该专题讨论会由新西兰惠灵顿地质和原...     

汤加—克马德克俯冲带现今非均匀应力场特征及其动力学意义

汤加—克马德克俯冲带是太平洋板块向澳大利亚板块俯冲碰撞的动力作用区,是全球俯冲带动力学研究的热点区域.本研究基于EHB地震目录,对汤加—克马德克俯冲带(18.5°S—28.5°S)区域进行平面拟合,得到该范围内俯冲带走向约为196°,倾角约为48°;利用该俯冲带研究区域内Global CMT目录,对不同位置、不同深度进行区域应力张量反演,得到汤加—克马德克俯冲带研究区内精细的应力图像.结果显示:(1)俯冲带浅部(60~300km)应力结构非均匀特征明显,主应力轴倾伏角变化多样,并且最大主压应力轴方位在24°S左右发生明显偏转,我们推测这可能与洋底构造路易斯维尔海链俯冲有关;(2)中部(300~500km)最大主压、主张应力轴由北向南逐渐发生偏转,这可能与由北向南流动的地幔流对俯冲板片产生推挤作用有关,并且这种推挤作用向南逐渐减弱;(3)深部(500~700km)最大主压应力轴沿俯冲方向分布;(4)本文的结果还发现了主俯冲带深部西侧"偏移"板片与主俯冲带应力结构不同,表明"偏移"板片与主俯冲带是分离的.     

三维板块几何形态对大陆深俯冲动力学的制约

大陆深俯冲及超高压变质作用是大陆动力学的重要研究内容,前人进行了系统的地质、地球物理观测以及数值模拟研究.然而,自然界中大陆板块的俯冲、碰撞及造山过程大部分具有明显的沿走向的差异性,这种典型的三维特征可能很大程度上依赖于会聚大陆板块的初始几何学和运动学特征.本文采用三维高分辨率的动力学数值模拟方法,建立了方形大陆板块和楔形大陆板块两种不同的俯冲-碰撞模型,并且俯冲大陆板块侧面与大洋俯冲带相邻.数值模拟结果揭示大洋板块可以持续地俯冲到地幔之中,而大陆板块俯冲到一定深度处,其前端的俯冲板块将发生断离,并进而造成残余的大陆板块俯冲角度的减小.方形大陆俯冲板块的断离深度约为150km,而楔形大陆俯冲板块的断离深度较大,约250~300km,这很大程度上取决于俯冲带中大洋板块的牵引力和大陆板块的负浮力之间的竞争关系.同时,无论方形还是楔形大陆板块俯冲模型中,板块断离后,侧向的大洋俯冲板块仍可以拖曳约60~70km宽的大陆边缘岩石圈持续向下俯冲,揭示了新西兰东部的洋-陆空间转换俯冲带的动力学机制.并且,数值模型与喜马拉雅造山带和秦岭—大别—苏鲁造山带进行了对比,进而对其高压-超高压岩石空间展布沿走向的差异性特征和机制提供了一定的启示.     

俯冲板片形貌特征和活动大陆边缘演化体制的关系

当大洋板块向大陆板块下俯冲时,上覆板块的边缘可以以沟—弧—盆体制发育,也可以不发育弧后拉伸盆地．为什么同属上覆板块边缘但可以这二种完全不同的体制演化是现代地球科学研究的一个热点．本文在查阅大量最新文献的基础上认为造成这二种不同演化体制除了与俯冲作用的年代学特征有关外还可能主要与俯冲板片的形貌不同所导致局部地幔对流方式不一有关．由于俯冲的倾角,俯冲达到的最大深度以及俯冲板片在６７０ｋｍ上下地幔过渡带处保存的形态等因素不同,造成仰冲板块边缘之下软流圈对流方式不一．从而,造成弧体近陆一侧是否将发生岩石圈拉伸的动力学过程．     

东亚大陆的地震迁移(一)——从西太平洋海沟到中国大陆内部的巨震及火山活动迁移ns 100% secura

本研究揭示了一个长达一个多世纪的大震迁移系列————17世纪到18世纪初期，大地震从西太平洋海沟到中国大陆内部的横向迁移，历时约134年，距离约2 600 km，速度约为19 km/a，迁移方向与板块俯冲方向一致，与板块边界走向垂直．迁移有两个分支:一支向西终止于大陆中央经向带(贺兰山——六盘山断裂带)，触发了华北历史上最强大的地震活动幕，构成S形迁移迹线，包括4次M8.0地震；另一支向北经过朝鲜半岛，终止于中国黑龙江省北部，触发了长白山和五大莲池的火山喷发活动．迁移的时-空间线性度良好，速度稳定，并逐渐衰减．推测与海沟板块俯冲突然加速引起软流圈物质的扰动有关．      

九、俯冲带和弧后盆地

九、俯冲带和弧后盆地关于俯冲带和弧后盆地的研究，在本届ＩＡＳＰＥＩ大会上共交流了５２篇研究论文，论述的地区主要是环太平洋带。从阿留申群岛和阿拉斯加，向东包括从北到南的整个美洲大陆；向西则为堪察加、日本、台湾、印度尼西亚以及澳大利亚、新西兰等国家和地区...     

何家庄岩体的年龄和成因及其对南秦岭早三叠世构造演化的制约

何家庄岩体位于勉略带以北的南秦岭构造带北部,主体岩性为花岗闪长岩．LA—ICP-MS锆石u—Pb同位素定年结果揭示这些花岗闪长岩侵位于～248Ma．岩浆锆石的gnf（t）值在-4．8-8．8之间变化,Hf亏损地幔模式年龄（ToM）为537—1061Ma．何家庄岩体花岗闪长岩属于中钾到高钾钙碱性系列,具有与埃达克岩相似的地球化学特征．所有样品均表现为高的Si02（66．6％～70．0％）,A1203（15．04％-16．10％）,Na20（3．74％~4．33％）含量和Mg#（54．2-61．7）值,高的Sr（627-751ppm）,Cr（55-373ppm）和Ni（17．2-182ppm）含量,低的Y（5．42—8．41ppm）和Yb（0．59～0．74ppm）含量,轻重稀土强烈分异（（La／Yb）N：18．9～34．0）,但重稀土相对平坦,明显的正Eu异常（δEu=1．10～2．22）,富集大离子亲石元素,亏损Nb,Ta,P和Ti．岩石成因研究表明这些花岗闪长岩形成于岛弧环境下俯冲洋壳残片和沉积物构成的混合源的部分熔融,其熔体受到了地幔楔物质的污染．何家庄岩体年龄及岩石成因证明勉略洋壳俯冲从-248Ma之前就已经开始,并且南秦岭地区在早三叠世仍处于洋壳俯冲动力学背景．     

对日本俯冲带与IBM俯冲带俯冲特征的地球物理研究:来自重力与震源分布数据的启示

日本俯冲带与IBM俯冲带位于太平洋板块、菲律宾海板块和欧亚板块三者的交汇地带,是典型的"俯冲工厂"地区,具有重要的研究意义.本文利用震源分布资料与卫星重力数据对日本俯冲带与IBM俯冲带进行了研究.通过空间重力异常反映了俯冲带地区的区域构造形态,在此基础上基于艾利模式计算了均衡异常以反映地壳均衡特征.利用震源分布资料,分别从垂直俯冲带走向与沿俯冲带走向划定了横截剖面(cross-sections)进行了地震提取,讨论了俯冲带地区的Wadati-Benioff带形态特征,并借助于俯冲带地震等深线图直观描述了俯冲带的俯冲形态.在日本俯冲带与伊豆—小笠原俯冲带各选取了一条典型剖面进行了重力2.5D反演,研究了俯冲带地区的壳幔结构特征.研究结果表明,九州—帕劳海脊与IBM岛弧在均衡异常上存在差异,前者已逐渐趋向于地壳均衡.IBM的Wadati-Benioff带存在明显的南北差异,反映出伊豆—小笠原俯冲板片停留在了660km转换带中,而马里亚纳俯冲板片很可能垂直穿过了这一转换带,造成这种南北差异的原因与板块相对运动、岩石圈黏性和年龄差异以及俯冲板片的重力效应等因素有关.在IBM的中部和南部存在板片撕裂现象.日本俯冲带的俯冲洋壳密度随俯冲深度变化较小,洋幔存在一定程度的蛇纹岩化,地幔楔蛇纹岩化作用不典型,海沟处有一范围较小的含水畸变带;伊豆—小笠原俯冲带俯冲洋壳密度随深度增大而明显增大,洋幔蛇纹岩化程度较日本俯冲带低,地幔楔蛇纹岩化作用强烈,板块交汇处存在明显的蛇纹岩底辟.日本俯冲带与IBM俯冲带一线自北向南板片俯冲变陡,两侧板块耦合度降低,与俯冲带两侧的板块运动速率差异有关.     

南海海槽西部俯冲带日向滩地区俯冲九州—帕劳洋脊的成像

为了研究九州—帕劳洋脊(KPR)俯冲部分与同震破裂扩展、地震活动性和浅部甚低频地震的关系,对南海海槽西部俯冲带日向滩地区进行了三维地震层析成像。结合岸上和近海记录的主动源和被动源地震数据,成像了从该海槽轴附近到海岸地区的深部板块。我们的结果表明,俯冲的九州—帕劳洋脊为西北—东南向的低速带,向下扩展到约30km的深度。在这个深度,我们认为俯冲的九州—帕劳洋脊与板块分离,成为上覆大陆板块的底座。由于过去大地震的同震滑动地区没有延伸到俯冲的九州—帕劳洋脊,我们认为九州—帕劳洋脊可能阻碍了破裂的扩展。俯冲的九州—帕劳洋脊的内部在很宽的深度上分布有活跃的板内地震活动。浅部甚低频地震在俯冲的九州—帕劳洋脊上部连续发生,而在俯冲的九州—帕劳洋脊的东北部却是间歇地出现。因此,俯冲的九州—帕劳洋脊看来是这个地区同震破裂扩展和地震现象的一个重要因素。     

俯冲带流体反向交代作用

<正>1俯冲带流体交代作用俯冲带是连接地球表生圈层和深部圈层的关键纽带(Zheng和Chen,2016).俯冲带中发生的流体活动与很多关键地质过程密切相关,如火山与地震活动、元素迁移富集成矿、物质迁移与壳幔物质循环,以及地球的表层环境变化.因此,对俯冲带流体来源、性质和地球化学效应的研究具有重要意义(Zheng,2019).     

晚始新世以来台湾-吕宋-民都洛地带的地球动力学演化

本文基于三个主要断面描述了台湾-吕宋-民都洛地带(或称为花彩弧)的构造格局。这三个断面是:(1)俯冲和岛弧均活跃的吕宋断面;(2)以碰撞活动为主的台湾断面;以及(3)以俯冲活动为主和碰撞不活跃的民都洛断面。基于地质研究和可利用的地球物理资料,并通过重建晚始新统和现代沉积层序,提出了菲律宾海和欧亚板块边界地区的地球动力学演化模式。其主要地球动力学事件为:(1)早渐新世时期中国南海(S.C.S)开始扩张,与此同时随Zambales和Angot蛇绿岩间吕宋岛俯冲;(2)自晚渐新世到早中新世,中生界(?)海洋盆地沿原马尼拉海沟俯冲;(3)在中新世中期(14—15×10~6年)南海扩张结束,与主要的运动学重建相关的中国南海海洋地壳向中国和Reed海岸-Calamian不活动边缘俯冲;(4)在晚中新世(～7×10~6年)时期,吕宋微地块与中国南海两个边缘开始碰撞;在上新世时期台湾的碰撞仍然活跃,但在民都洛的碰撞停止了。     

帕米尔—兴都库什深俯冲残留体对410km间断面起伏形态的影响

受俯冲残留体影响的410km间断面起伏形态的研究对于确定地球内部物质构成及地球动力学过程具有重要作用.帕米尔—兴都库什俯冲区域拥有全球少有的中、深源地震,为研究410km间断面起伏提供了良好的资源.利用日本Hi-net地震台网和美国TA台阵记录的帕米尔—兴都库什俯冲区域的6个震源深度为154.0~220.9km、震级为Mb5.6~6.4的中、深源地震的短周期/宽频带波形资料,经过4次根倾斜叠加处理,获得了36组Hi-net子台网和TA记录资料的倾斜叠加灰度图,从中提取了与410km间断面相关的次生转换震相SdP,发现受俯冲残留体影响下的410km间断面的深度位于372~398km.较之持续俯冲的西太平洋地区海洋岩石圈,研究区域俯冲滞留体对于410km间断面的相变线的影响要小得多.     

青藏高原东南缘南段现今变形特征研究

本文以青藏高原东南缘南段1999—2017年的GPS速度场为主,结合小震分布、历史地震和活断层探测等资料,首先,基于Okada断层位错模型反演了研究区域主要活断层的滑动速率;其次,以断层滑动速率和GPS速度场观测资料作为约束,利用DEFNODE负位错方法反演了研究区域的块体内部变形及主要活断层的闭锁程度和滑动亏损;最后,计算研究区域现今应变率场,并结合Pms和XKS剪切波分裂结果,探讨分析了青藏高原东南缘的动力学特征.研究结果表明:(1)红河断裂带现今滑动速率明显低于南华—楚雄—建水断裂和无量山断裂;(2)红河断裂带的元江—元阳段、鹤庆—洱源段和小江断裂带北段处于强闭锁状态,南华—楚雄—建水断裂带和无量山断裂带中—北段的闭锁程度强于南段;(3)青藏高原东南缘南段现今地壳变形表现为近E-W向的拉张和近N-S向的挤压,最大剪切方向与Pms和XKS剪切波分裂的快波方向呈一定角度,表明地壳与地幔处于完全解耦状态,而中-下地壳低速层可能是壳幔解耦的主要原因之一;(4)青藏高原东南缘的整体变形受控于印度板块的推挤、印缅俯冲带的深源俯冲以及缅甸微板块与巽他板块的后撤/回退的共同作用.     

深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例

西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带,是研究地球动力学最重要的区域之一.本文研究根据MIT-P08地震数据,结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等,基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像,对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释.地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个"高速"异常体.早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带,并进入下地幔,最大深度达1600 km.三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度600~800 km处存在断折形变,该俯冲板片去褶皱恢复后,测量其俯冲的最大位移达2600 km.汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30 Ma之前,平均移动速率约为68~104 mm /a.俯冲板片三维构造重建和恢复,可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学,为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束.     

马尼拉俯冲带热结构数值模拟与地震意义

研究马尼拉俯冲带地震分布的成因机制,根据马尼拉俯冲带最新的莫霍面深度和地壳厚度等地质与地球物理资料,选取3条典型剖面,模拟俯冲带热结构。结果表明:1俯冲带热结构主要受俯冲角度、俯冲速度和俯冲板块本身地质条件等因素影响;2 BB′剖面和CC′剖面属于热俯冲;3当洋壳俯冲至软流圈边界时,俯冲板块温度迅速升高,容易形成地震活动。BB′剖面的俯冲角度和俯冲速度比CC′剖面小,使得BB′剖面发生地震的深度更浅。俯冲洋壳底部温度比顶部低,地震活动也持续到更大的深度。     

俯冲带橄榄岩及其记录的壳幔相互作用

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系.     

基于三重震相方法探测日本海俯冲区地幔转换带的速度结构

本文基于中国数字地震台网记录的发生于日本北海道地区的一次中源地震的三重震相资料研究了日本海俯冲区地幔转换带的速度结构．结果表明,该区域P波速度结构与S波速度结构的一致性整体上较强．冷的西太平洋俯冲板块导致410 km间断面出现了10 km的抬升,660 km间断面出现了25 km的下沉;410 km和660 km间断面之上均存在与俯冲板块相关的高速层;660 km间断面下方存在厚度为65 km的低速异常．纵横波波速比vP/vS值在210—400 km深度范围内偏低,约为1.827,体现出海洋板块低泊松比的特征;在560—685 km深度范围内,该值偏高,约为1.831,可能预示地幔转换带底部含有一定量的水．      

卡斯卡迪亚地区地震工作组(CREW)2009—2014战略规划

卡斯卡迪亚(Cascadia)俯冲带是美国西海岸一个著名的俯冲带,同时也是一个地震高发的板块边界。目前,对太平洋西北地区地震灾害性质的认识不断加深,而且公共机构和私营公司在应对地震过程中也需要相互依赖,由此,卡斯卡迪亚地区地震工作组(Cascadia Regional Earthquake Workgroup,简称CREW)于1996年应运而生。CREW2009—2014战略计划(草案)是该组织的第一个规划。在此,我们从战略计划矩阵、计划制定方法、计划执行框架以及计划制定过程等方面对其作一简要介绍。     

西太平洋俯冲带的研究及其动力学意义

讨论了西太平洋俯冲带的分布及特征、西太平洋Ｗａｄａｔｉ－Ｂｅｎｉｏｆｆ带的形态及俯冲带上的应力状态及太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间的相互作用；总结了地震层析成像结果；计算了俯冲板块在地幔中引起的Ｐ波速度异常，提出了俯冲板块与６６０ｋｍ间断面相互作用的４种可能；研究了俯冲板块物理性质的变化、俯冲板块产生的负浮力及其影响因素；提出需要开展俯冲带对东亚大陆构造运动和演化的影响、俯冲带相互关系及演化的研究．