标定大陆科学钻探孔区地震反射体

在中国大陆科学钻探孔区 (江苏省东海县南部 )进行了系统的地球物理调查 ,包括二维地震测网和专门的地震剖面 ,大地电磁法和位场方法等 .地震调查表明 ,在超高压变质岩出露区上地壳充满了反射体 ,包括倾斜反射体与上拱的反射弧 .本文介绍大陆科学钻探先行研究中地震调查的成果 .根据大陆科学钻探预先导孔的岩芯和测井资料、井旁VSP和数值模拟结果证实 ,高波速的榴辉岩体、破碎断裂带和大型韧性剪切带都可引起倾斜的地震反射 ,而上拱的弧形反射体则是由近似直立的榴辉岩体和其中的破碎带的综合反映 .由于地壳深部广泛分布着经受变质的岩石 ,上述研究结果对标定地壳中的反射地震信号具有一定意义     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(1)─—深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（1）─-深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

标定大际科学钻探孔区地震反射体

在中国大陆科学钻探孔区（江苏省东海县南部）进行了系统的地球物理调查，包括二维地震测网和专门的地震剖面，大地电磁法和位场方法等，地震调查表明，在超高压变质岩出露区上地壳充满了反射体，包括倾斜反射体与上拱的反射弧，本文介绍了大陆科学钻探先行研究中地震调查的成果，根据在陆科学钻探预先导孔的岩芯和测井资料，井旁VSP和数值模拟结果证实，高波速的榴辉岩体，破碎断裂带和大型韧性剪切带都可引起倾斜的地震反射，而上拱的弧形反射体则是由近似直立的榴辉岩体和其中的破碎带的综合反映，由于地壳深部广泛分布着经受变质的岩石，上述研究结果对标定地壳中的反射地震信号具有一定意义。     

苏鲁-大别山变质带岩石大地构造学

大别山变质带分隔了华北和扬子两个陆块,它们可以分为3个主要的岩石构造单元、分别相当于安第斯岩浆弧根部变质杂岩,碰撞带根部变质杂岩和扬子陆块边缘的变质沉积杂岩,3个岩石构造单元在空间分布上是有规律的,即在大别山区是由北向南逐个排列,在被郊庐断裂破坏的较为严重的苏鲁地区,也大致是从西北到东南依次排列,此外,中生代碰撞型花岗岩和碱性岩墙群在空间上有规律地分布,出露于北大别和南大别变质杂岩中,尤其在北大别更发育,含超高压变质岩的南大别变质杂岩是陆陆碰撞带的根部带,它们代表了两个大陆的缝合线.超高压变质岩石或岩片构造侵位于非高压变质的围岩片麻岩中,是俯冲到深部的岩石在碰撞之后抬升和就位于中、上地壳中的,现在出露于地表的超高压变质岩及其有关的岩石至少经历了两个主要阶段的抬升和折返过程.     

中国大陆科学钻探孔区的垂直地震剖面调查

苏鲁超高压变质带的研究对了解发生在地幔深处的大陆动力学作用具有重要意义.近年来在此带中进行了大陆科学钻探和以深反射地震为主导的详细的综合地球物理调查,为研究超高压变质带地壳上地幔组构提供了难得的基础资料.根据大陆科学钻探工程的安排,在钻探取心,测井和地面三维地震观测的同时,还在5000 m的钻孔中用三分量数字检波器,对地表激发传播到井中的地震波场作垂直地震剖面（VSP）观测,目的是将传感器放在钻孔内,近距离、高精度和高分辨率地观测井周围由于超高压变质带的构造特征和岩石岩性特征引起的波场变化.通过零偏移距和非零偏移距VSP调查,我们首次在超高压变质带取得了深度达5000 m的精细的横波速度和泊松比等地球物理属性数据,作出了钻井岩心柱、测井、VSP纵波速度、横波速度和纵横波速度比、VSP上行波和地面地震资料的桥式综合对比图,使不同尺度的地质和地球物理调查资料互相连接在一起. 零偏和非零偏VSP观测可以标定主孔地质剖面各深度地质体的地震反射特性、井旁地震剖面上各个同相轴的地质属性,并对井旁局部地质构造作精细成像.由此观测取得的横波速度资料,成为建立孔区横波速度模型主要的资料来源,这种模型也是地面多波观测数据处理不可缺少的.因此,建议在进行大陆科学钻探时尽可能安排VSP地震调查.     

大别地块超高压变质期后伸展变形及超高压变质岩石折返过程

详细构造分析证明 ,现今观察到的大别地块内部超高压变质地体的区域构造样式 ,主要是在印支期 ( 2 40～ 2 1 0Ma)扬子与中 朝克拉通陆 陆碰撞及超高压变质作用期后形成的 ,具有变质核杂岩和多层伸展拆离带的组合格局 .通过鉴别挤压和伸展组构可知 ,超高压变质岩石由地幔深处折返和剥露于地表 ,至少经历过 3个不同的减压退变及构造变形阶段 ,其中 ,角闪岩相条件下的中下地壳近水平的伸展流动是一个重要的折返动力学过程 ,而且可能受到增厚的岩石圈地幔的拆沉及岩浆底侵作用的驱动 .     

郯城-涟水综合地球物理剖面

在穿过苏鲁地体的郯城-涟水剖面上进行了深反射地震和大地电磁调查,剖面全长１３９．５ｋｍ,取得了高质量记录,一级品记录高达８５％。结果表明：（１）苏鲁超高压－高压变质岩片向北西倾斜,表现为高速高阻岩片,并受到强烈的变形,反映了超高压岩片的俯冲与折返;（２）杨子克拉通向北俯冲在苏鲁地体之下,表现为常速、中低阻的挠曲板状体,内部有大量反映碰撞的反射楔形体;（３）嘉山-响水断裂带向南陡倾,低阻带直通浅地幔,具有燕山期裂谷的特征,估计有可能是与沂沭断裂带同期的中生代裂谷;（４）印支期俯冲扬子地壳的古Ｍｏｈｏ面与期后形成的新Ｍｏｈｏ面都有强反射,表明中新生代在地壳底部有强烈的岩浆活动与壳幔相互作用,促使新Ｍｏｈｏ面的形成;（５）超高压变质带下方有一组南倾的逆断层,与折返有关,在此处进行科学钻探对了解超高压变质带形成和折返机制很有利。     

上地壳副片麻岩的反射属性

通过对中国大陆科学钻探主孔地质及地震反射资料的综合研究, 发现孔区正、副片麻岩的密度与纵波速度相差无几, 但具有不同的反射特性. 地震强反射集与副片麻岩套的空间分布吻合, 暗示变质岩地壳中副片麻岩也有可能引起骨片状强反射集. 副片麻岩的纵波速度与正片麻岩无明显差别, 但横波速度较低, 速度比V_p/sV_s高. 它部分地继承了沉积岩源岩的分层结构和构造, 因此具有很强的非均质性和各向异性, 可能是引起地壳中强反射集的主要原因. 副片麻岩低横波速度表明抗剪切强度弱, 在构造运动中易形成裂缝而增加其孔隙度和渗透性, 有可能成为低渗的地壳气体储层. 由于地壳变质基底中的副片麻岩可产生地震反射集, 在一定条件下可用反射地震法圈定.     

太行山早前寒武纪杂岩的同位素年代学和地质事件

通过对太行山前寒武纪杂岩地质学和同位素地质年代学研究 ,确定了太行山的地质事件主要有 5期 .新太古代早期玄武质岩浆喷发和石英闪长质 英云闪长质岩浆侵位 ,形成阜平片麻岩的角闪斜长片麻岩和TTG片麻杂岩中变质基性岩包体 .新太古代晚期麻粒岩相变质和黑云斜长片麻岩侵位 .新太古代末期至古元古代早期伸展隆升 ,形成城南庄大型变形带 ,沿着伸展变形带变质基性岩脉侵位 .古元古代晚期 (吕梁期 )太行山前寒武纪杂岩重新活化 ,构造隆升 ,南营片麻岩侵位 ,之后形成龙泉关韧性剪切带 .古元古代末期形成区域性花岗质伟晶岩 ,代表吕梁运动结束     

苏鲁地体副片麻岩锆石微区的矿物包体及其对SHRIMP定年的意义

采用激光拉曼和阴极发光技术, 确认南苏鲁副片麻岩中锆石微区的矿物包体分布特征与阴极发光图像存在完好的对应关系. 在同一副片麻岩锆石样品中, 有的锆石具有继承性(碎屑) 锆石的核部、超高压的幔部和退变边, 其中核部包体矿物为Qtz + Phe + Ap + 杂质和Qtz + Phe + 杂质等, 超高压幔部的矿物包体为Coe和Coe + Phe 等, 表明该类锆石是在继承原岩碎屑锆石的基础上, 于超高压变质阶段开始增生; 而有的锆石则具有超高压变质的核部和幔部以及退变边, 其中核部和幔部超高压矿物包体以Coe, Coe + Ap和Coe + Phe为特征, 而退变边的矿物包体则为Qtz等, 表明该类锆石是在超高压变质阶段开始结晶生长, 并经历了后期退变质作用的改造. 采用SHRIMP离子探针技术, 在上述副片麻岩不同成因类型的锆石微区中进行定年测试, 结果表明继承性 (碎屑) 锆石微区的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为284~754 Ma, 离散性强, 表明片麻岩的原岩继承性碎屑锆石来源的复杂性, 并明显经历了超高压变质事件的改造; 含柯石英锆石微区所记录的超高压变质年龄为238~266 Ma, 平均值为245 ± 14 Ma; 而锆石的退变边所记录的退变质年龄则为213~223 Ma之间, 平均值为217 ± 15 Ma. 这些SHRIMP定年结果表明, 苏鲁超高压变质带在220 Ma左右开始折返抬升.     

晶格优选定向和下地壳地震波速各向异性

本文根据基性糜棱岩中斜长石、透辉石和角闪石矿物组构数据及其单晶体弹性刚度系数,理论计算了纵波、快剪切波和慢剪切波在由斜长石、透辉石和角闪石所组成的单矿岩和复矿岩各个方向上的传播速度,探讨下地壳中地震波速各向异性的成因和借助地震方法了解下地壳韧性剪切带运动学信息的可能性     

江苏及邻区地壳上地幔结构研究

根据江苏及邻区大地构造单元和人工地震研究程度的不同,划分为下扬子地区、郯庐断裂带、大别山东段、苏鲁地块等地区,介绍了利用人工地震、天然地震层析成像及其它地球物理探测等方法对这一地区的深部构造研究结果。其中下扬子地区莫霍面的深度为28~33 km,横向不均匀,由西向东逐渐减薄;大别—苏鲁地区地表超高压变质带地壳波速特征主要表现在上地壳顶部的高速层,其厚度一般小于10 km;苏鲁地块地壳厚度约在32~33 km之间,明显高于周边地区;大别山地区沿造山带方向莫霍面变化平缓,地壳厚度33 km左右;横穿造山带方向起伏变化较大,莫霍面最深达41 km左右。天然层析成像研究范围大,分辨率较低。大别苏鲁地区人工地震测深工作较深入,但调查范围较小,主要在浅层,认识相对局部,有待于面上的大范围深部结构图像研究。     

洪镇变质核杂岩的形成机制及其大地构造意义

位于大别造山带东侧扬子板块上的洪镇变质核杂岩, 其下拆离盘韧性剪切带叠加在元古代董岭群变质杂岩之上. 该韧性剪切带现今剖面上分别呈背形或反“S”形, 但具有一致向南西缓倾的矿物拉伸线理. 露头构造、显微构造及石英C轴组构皆指示该韧性剪切带具有上盘向南西的运动方向. 糜棱岩中石英与长石的动态重结晶型式指示其为角闪岩相韧性剪切带, 原先形成于中地壳环境. 该变质核杂岩形成于早白垩世(白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(124.8±1.2) Ma), 在区域北东-南西向拉伸中沿向南西缓倾的韧性剪切带发生拆离运动. 随后洪镇花岗岩体的侵位(黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为121.7 Ma)使该韧性剪切带弯曲、抬升, 形成变质核杂岩. 洪镇变质核杂岩揭示, 区内早白垩世岩浆活动是发生在区域伸展背景下, 扬子板块东部在晚中生代也经历过岩石圈减薄.     

大陆俯冲碰撞带高温超高压变质岩的多阶段折返与部分熔融

大陆碰撞造山带根部岩石经受高温(850℃)变质作用,特别是俯冲带超高压变质岩受到高温叠加变质,对超高压岩片折返期间的元素和同位素行为、部分熔融作用及其地球动力学效应等具有重要意义.本文简要介绍了世界上5个典型的发育高温超高压变质岩的大陆碰撞带,包括中国大别山、哈萨克斯坦Kokchetav地块、格陵兰东加里东造山带、希腊罗多彼山以及德国厄尔士山,分析了它们的高温超高压变质作用及演化特点,讨论了高温超高压岩石的变质P-T-t轨迹和多阶段折返过程以及折返期间的部分熔融作用、超高压指示性矿物的保存和退变质作用等及其可能的机制.在此基础之上,提出了大陆俯冲隧道内高温超高压变质岩的未来研究方向和重点.     

从太古代片麻岩系推测地球的成因和发展

古老变质岩系主要由前人称为“片麻岩系”和“结晶片岩系”两大套岩系组成。当地球成球之后,表面首先形成一层“基性焦壳”,在热封闭条件下,壳内产生花岗岩岩浆源,注入此原始地壳,并引起变质作用,形成基性正片麻岩地壳——第一层结晶地壳。然后,固体地壳发生形变和破裂,产生侵蚀、沉积,并伴随着岩浆活动、变质作用形成副片麻岩类——第二层结晶地壳。由此,本文以北京及其外围地区的古老变质岩系为依据,阐述了地球的形成和演化规律     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用——以西天山地区为例

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带中的作用和功能．指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律．在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化．磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径．磁组构的Ｌ—Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带的剪切指向．     

浅层次脆性变形域中煤层韧性剪切带微观分析

在研究煤层层间剪切与韧性流变的基础上提出浅层次脆性变形域中的煤层韧性剪切带. 煤层韧性剪切带的宏、微观特征不仅有煤层揉流褶皱、煤层糜棱岩带、煤层韧性面理构造等, 而且微观特征还表现为不同的光性组构与煤镜质组各向异性、煤化学结构的变化和有机地球化学成分的改变等. 分析了煤层韧性剪切带的形成机制, 并探讨了其应变环境: 在地壳浅层次脆性变形域中, 煤层受力后容易变形, 煤层不仅产生脆性变形, 而且也产生韧性剪切变形. 在简单剪切应力作用下煤层及其围岩间发生层间滑动或煤层发生韧性流动. 因此, 地壳浅层(< 5 km)能形成众多的煤层韧性剪切带.     

五莲拆离断层带的结构、应变及运动学涡度特征

五莲拆离断层带发育于胶东半岛,作为五莲变质核杂岩的重要构造单元,分隔了作为下盘的苏鲁造山带超高压变质岩与上盘的早白垩世诸城盆地与盆地基底.断层带走向由南向北总体由NNE转为NE向,倾向W或WNW,平面上具有"波瓦状"延伸特征,主要由断层角砾岩、糜棱岩组成,向下过渡为糜棱岩化片麻岩.拆离断层带总体具有上盘向W或WNW向伸展运动.调和平均值法计算获得断层带中弗林指数K取值范围0.98～2.0,平均值约为1.35.极摩尔圆法、伸展褶劈理法、Rs/θ法、石英光轴法等多种方法获得糜棱岩、初糜棱岩的平均运动学涡度值分别为0.64～0.97、0.76～0.93、0.6～0.92、0.63～0.98,均值分别为0.83、0.80、0.78和0.86;应变测量与运动学涡度估算的结果共同说明五莲拆离断层带是在伸展拉伸条件下形成的一般型韧性剪切带.运动学轨迹显示,从NW向SE方向运动学涡度值总体存在递减的趋势,在剪切带的中上部,简单剪切作用更为明显,表现为较高的涡度值(涡度值>0.75,最大可达0.98)、低的减薄率和较低的K值;向下盘方向,纯剪切应变的成份明显增加,表现为较低的涡度值(涡度值<0.70,最小可达0.64)、相对高的减薄率和较高的K值.结合大地构造背景,五莲拆离断层带的形成与演化是华北克拉通岩石圈减薄与破坏作用在其东部边缘的一种反映.五莲断层带可以被厘定为形成于地壳伸展环境的减薄型一般剪切带,是地壳伸展引起断层带简单剪切、下盘快速抬升及岩浆上涌引起垂向施加在断层带的纯剪切联合作用的结果.     

岩石磁组构在构造混杂岩带和韧性剪切带研究中的应用：以西天山？…

本文以西天山地区为例,讨论了岩石磁组构造混杂岩带和韧性剪切中的作用和功能。指出岩石磁组构的某些参数能反映混杂岩带的变形类型,磁化率椭球体三个轴的方位在混杂岩基质中分布有规律,而在岩块中没有规律。在韧性剪切带中,磁组构的各向异性度Ｐ值绝大部分大于１．１,并有变化。磁面理的产化变化可用来求出韧性剪切带的位移量和变形路径。磁组构的Ｌ－Ｆ参数图可确定韧性剪切带的类型,最小主磁化率的方位可用来确定韧性剪切带