高压下斜长角闪岩部分熔融对v_p的影响

高温高压下岩石弹性波速原位测量是研究地壳结构和探讨地震波低速层形成机制的重要手段。前人通过高温高压岩石部分熔融条件下的弹性波速原位测量,证实了高温下岩石中发生的矿物脱水和部分熔融是地震波低速层的重要成因之一。然而,目前的研究多集中在高温高压     

济阳坳陷非生物成因气聚储的深层构造因素探讨

通过综合分析深部人工地震探测资料和非生物成因天然气分布特征, 认为超塑性流动变形机制对于济阳坳陷地壳岩石流变和深部结构调整影响深刻.地幔物质上涌, 中、下地壳特别是低速物性体的岩石流变以及表壳伸展破裂, 制约着含气构造按照表壳脆裂与深部流变的组合样式发展.岩浆活动受到韧性地壳分层的阻隔, 通过深熔作用同化岩石圈物质, 通过侵位地壳改造壳层性质.在低速体所在层位, 流体(包括二氧化碳) 在聚集的同时促进了地壳岩层的变质、弱化.整个地壳层次上的深部顺层断裂、构造折离及断裂根部扩容是区内非生物成因气聚储的有利构造因素.      

济阳坳陷非生物成因气聚集的深层构造因素探讨

通过综合分析深部人工地震探测资料和非生物成因天然气分布特征，认为超塑性流动变形机制对于济阳坳陷地壳岩石流变和深部结构调整影响深刻。地幔物质上涌，中、下地壳特别是低速物性体的岩石流变以及表壳伸展破裂，制约着含气构造按照表壳脆裂与深部流变的组合样式发展。岩浆活动受到韧性地壳分层的阻隔，通过深熔作用同化岩石圈物质，通过侵位地壳改造壳层性质。在低速体所在层位，流体（包括二氧化碳）在聚集的同时促进了地壳岩层的变质、弱化。整个地壳层次上的深部顺层断裂、构造折离及断裂根部扩容是区内非生物成因气聚储的有利构造因素。     

南北地震带南段震源空间分布特征及其构造意义

大陆浅源地震震源空间分布可以看作是一种地球物理特征,大量震源的空间位置数据可用来刻划大陆地壳结构。通过研究南北地震带南段震源的空间分布特征,发现研究区震源深度分布在横向上的疏密变化与地质构造特征相对应。剖面震源分布等密度图显示,中、下地壳不同深度广泛分布着多震层。多震层的分布与地壳低速、低阻层具有相关性,多震层一般位于低速、低阻层的上方。中地壳层次的低速、低阻层很可能是壳内滑脱层,是韧性下地壳与脆性上地壳发生拆离解耦的构造层次;下地壳低速、低阻层是部分熔融、含流体的韧性流变层;壳内多震层的构造属性应是上地壳硬的脆性层,容易发生突然破裂,产生地震。低速、低阻层是大陆板块内部上地壳脆性层构造过程的主控因素,包括对大陆内部浅源地震的控制;因此,在低速、低阻层之上往往形成多震层,越是活动性强的低速、低阻层,其上多震层震源密度越高。南北地震带南段不同层圈和块体之间的差异运动控制了其地壳层次的构造活动,包括大量地震的发生,其中,下地壳流层与上地壳脆性层的差异运动在中地壳层次发生剪切拆离是最重要的因素。     

大陆下地壳地球物理异常及其构造意义

下地壳反射层 (或反射下地壳 )、下地壳低速层和低阻层等一系列惊人发现唤醒我们必须重新认识大陆岩石圈 ,研究大陆下地壳。大陆下地壳中的地震反射层、低速层和下地壳低阻层相互伴生 ,在中、新生代伸展构造区和年轻造山带等活动构造区带的发育程度远远高于前寒武纪地盾和克拉通等稳定构造单元 ,其成因可能与层流构造及其相关的热活动、韧性剪切、岩浆作用、部分熔融、变质反应等有关 ,并随着大陆地壳构造 -热演化而变化。     

藏南上地壳低速高导层的性质与分布:来自热水流体活动的证据

沿亚东—谷露裂谷带实施的一系列地球物理探测发现了一组地震亮点。结合其他地球物理探测剖面的资料 ,认为藏南上地壳中存在一个低速高导层 ,这些地震亮点处于这个低速高导层中。人们对这些亮点和低速高导层有两种不同的解释和认识 :一种认为是含盐的超临界流体 ;而另一种认为是地壳中的部分熔融层。由于目前缺少有效的手段和方法 ,对这个低速高导层的性质和分布范围仍只是推测。本文从藏南强烈活动的热水流体系统着手 ,尝试从另一个角度探讨这些地震亮点和低速高导层的性质。通过对热泉气体的 He同位素组成和热水的地球化学特征研究以及前人对温度场的模拟表明 ,该低速高导层的性质为硅酸盐岩浆熔体 ,不是以水为主的流体 ,这就为部分熔融层的存在提供了佐证。本文进一步讨论了该部分熔融层对热泉流体系统的驱动热机作用 ,并根据热泉流体的温度场限定了此部分熔融层的空间分布范围。     

苏南块体的深部构造及其油气前景

苏南块体中地壳存在一低速层,Vp约为5.8～6.0km/s,它与地下高导层相对应,电阻率仅4～20Ω·m,是中地壳塑性层的反映;苏南块体属于太平洋型块体,是有利的油气分布区块;它处在地球化学急变带上,壳幔相互作用比较强烈,故该区的油气受深部因素的影响或控制比较明显,是有利的深部无机成因油气分布区。中地壳低速高导层(蛇纹石化橄榄岩)构成油气“发生器”;上地幔则是“原料库”;沉积盆地是“存储器”。当地幔流体中H2缺失或不足时便没有烃生成,只能形成CO2或以CO2为主的气藏。黄桥CO2气藏已被公认是幔源无机成因气体,实质上是由在中地壳进行的不完整费-托合成反应所致。镇江—常州—无锡—苏州—昆山一带为油气富集带,具有深部成因油气的良好远景。     

大青山太古宙高级变质岩近水平顺层伸展变形——地球上早期的伸展构造

内蒙古大青山—乌拉山位于华北克拉通北缘,是我国高级区发育较好的区域之一。区内高级变质杂岩总体上呈近东西向延伸,经历多期变质变形作用改造。近水平顺层伸展变形是高级变质杂岩中最早的塑性流动变形作用,发生在下地壳麻粒岩相环境下。变形作用伴随麻粒岩相变质作用、深熔作用,形成了顺层滑动韧性变形带、穹隆构造、层内底辟褶皱和L构造岩等构造形迹组合。这期变形作用不仅导致区内的孔兹岩系和麻粒岩系以近水平构造面接触,也造成孔兹岩系中各个地层单位具有以透镜状岩片堆叠的地层结构,并且还伴随有不同类型的深熔片麻岩形成。近水平顺层伸展变形作用的确立,对研究早前寒武纪高级区地壳形成演化和高级变质地层构造格架的建立具有重要的理论意义。     

探测壳内低速层的深地震测深方法及应用

中国及全球大陆不同构造域广泛存在壳内低速层。壳内低速层不仅与地壳表层金属、非金属矿床、油气资源及地壳变形密切相关, 而且也是一些重大地震和活动断裂的发育场所。一般认为,地壳低速层反映了地壳物质的含水、热状态和部分熔融等信息, 其研究对探讨地壳结构及其动力学演化有重要意义。本文总结了利用深地震测深资料的震相走时、振幅、相位信息识别壳内低速层的5种典型方法: 1)Pg震相走时中断;2)低速层顶、底界面反射波走时曲线近似平行;3)30°~60°入射角范围内低速层顶界面反射转换波强于反射纵波;4)低速层底界面反射波强于顶界面;5)低速层顶界面反射波极性反转等。研究实例表明, 以上方法为利用深地震测深资料揭示壳内低速层提供了有效途径。     

中地壳的水-岩作用对相关的地球物理性质影响

对于地壳的地球物理详细探测发现中地壳普遍存在着高导层和低速层.高温高压下的矿物(岩石)-流体反应的化学动力学实验和水的性质研究可以提供我们认识地壳的地球物理探测结果的新信息.通常,中地壳大致位于15至25km的深度范围.高导层和低速层普遍存在于中地壳.各地的地壳厚度不同,但是中地壳和高导-低速层的深度范围十分相似.中地壳的顶界温度处于300℃,底界为450℃～500℃范围.为了认识中地壳的高导低速层的起因,作者重点做了模拟中地壳条件下水-岩相互作用实验,同时,分析了水在近临界区至超临界区的突变性质.矿物(钠长石、透辉石、阳起石)与水,玄武岩与水反应的化学动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的.与水反应的矿物或岩石里的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样.硅酸盐矿物的硅的最大释放速率是在300℃.其它元素,如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在＜300℃时都高于硅的释放速率,在＞300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率.在水中的硅的大释放速率会导致硅酸盐矿物格架解体.作者假定地壳里普遍存在水占1%(体积).这时,地壳里会发生水-岩相互作用.中地壳的流体处于300℃～500℃.在由亚临界态进入超临界区的演化过程中,在跨越临界温度时水的性质发生剧烈变化.如密度、介电常数等热力学参数.这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落,会导致中地壳岩层的硅的淋失,硅酸盐矿物解体,岩石崩塌.同时,在临界区水的性质强烈变化还有水的电导率、迁移性质、等,这会影响中地壳一些物理性质,如中地壳高导层和低速层的出现.     

榴辉岩的地震波性质：对苏鲁超高压变质带地壳成分和折返机制的探讨

本文总结了榴辉岩的高温高压弹性波速测量结果,并将其应用于苏鲁超高压变质带地震资料的解释。由于榴辉岩具有高密度和高波速,它们和长英质片麻岩、大理岩、石英岩、角闪岩、麻粒岩、蛇纹石化橄榄岩的界面可以产生强反射。如果俯冲的陆壳物质以榴辉岩与围岩互层的形式在上地幔保留下来,就可能在造山带的上地幔产生地震反射。根据CCSD孔区地震剖面所建立的地壳成分模型表明:苏鲁超高压带地壳浅部的高速层可归因于夹在花岗质片麻岩、副片麻岩、角闪岩等岩石中的榴辉岩和超基性岩;中地壳主要由中酸性片麻岩、斜长角闪岩和副片麻岩组成;下地壳以中基性麻粒岩为主。在该超高压变质带现今的深部地壳,榴辉岩含量很少或几乎没有。因此,折返的超高压变质岩是以构造岩片的形式沿一系列剪切带逆冲并覆盖在正常的中下地壳之上,深部榴辉岩的缺乏可能与下地壳拆沉作用无关。     

苏鲁大别造山带岩石圈三维P波速度结构特征

本文全面收集整理并解析了地学断面、地震测深、体波和面波层析成像资料,得到了苏鲁大别造山带及其邻区岩石圈1°×1°三维P波速度数据体。研究结果表明,苏鲁与大别造山带高压、超高压变质带的岩石圈速度结构具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等相似的基本特征。苏鲁和大别超高压变质带下的莫霍面比其周围深2～4 km,深度分别达到32～33 km和34～38 km。在大别造山带,有地壳低速体从南向北俯冲到上地幔的迹象,可能显示了扬子地块地壳物质向华北地块俯冲,坠入上地幔的残留体。超高压变质带岩石圈底部的地幔,往往有明显高速层或高速体存在。苏鲁与大别地区的岩石圈速度结构不同特征及其成因在于苏鲁地区上地壳P波速度更高,但是,下地壳下凹没有大别地区明显,而且区域构造较为均一。这可能是受到郯庐断层左行平移的主控影响所致。郯庐断裂带的上、中地壳和上地幔表现为相对低速异常,郯庐断裂及其地下延伸部分将岩石圈地幔浅部低速层和深部高速层切为两段,其影响深达岩石圈底部约90 km处。     

论壳内韧性流层及其构造表现

地球物理探测表明,在上地壳之下有一不均匀分布的壳内低速层,中地壳之中还有一些局部的低速层。现代破坏性地震震源主要集中于10～15km深处,相当于这一低速层之顶部,处于脆韧性过渡带内。从岩石变形的角度看,这个低速层是一个壳内的韧性流变层,以发育近水平的韧性剪切带和褶叠层构造为其特征。它在纵向上和横向上都是不均一的,代表了地壳尺度的韧性剪切带,在地壳构造的演化中起着极重要的作用。     

面波波形反演中的模拟退火法

采用求解非线性全局优化问题的模拟退火法作为反演手段,对面波波形进行反演,研究青藏高原地壳上地幔速度结构。通过青藏高原的面波波形振幔显示出在周期为２０ｓ和４０ｓ时存在两个极小值,这可能是由地壳中存在低速层引起的。而波波形反演得到的速度民证实了青藏高原在２０ｋｍ深度左右普遍存在低速层;喜马拉雅山造山带在６０ｋｍ深度附近了在一低速层,壳内低速层是青藏高原变形及隆升过程最重要的动力学边界条件之一。     

藏北羌塘盆地中部地壳低速层分布与动力学意义

为了调查羌塘盆地中部壳内低速层分布特征,对布设在羌塘盆地的TITAN-I宽频带地震台站所记录的远震波形数据进行接收函数分析,并引入时频域相位滤波技术改善接收函数信噪比,反演得到各台站下方100 km深度范围内的一维S波速度结构.结果表明,时频域相位滤波方法能够显著提高信噪比;羌塘盆地Moho深度为58±6 km,具有较高的泊松比值;中下地壳壳内低速层广泛分布,横向不连续,埋深在20~30 km,层厚6~12 km,剪切波速度为3.4±0.1 km/s;部分地区在埋深为10 km的中上地壳存在一层厚约4 km的低速薄层.羌塘盆地中下地壳壳内低速层是由于上涌的深部软流圈物质与下地壳发生大范围的接触,造成壳内及上地幔部分熔融引起的.     

大陆壳内低速层成因综述

探讨了大陆地壳中出现的低速层的可能成因以及壳内低速层形成的基本条件。大陆壳内低速层的成因复杂多样，主要的成因有：①低速岩性层；②石英的α-β相变；②温度和压力；④流体；⑥矿物和岩石的各向异性。其中浅部地壳的低速层可能主要是含水裂隙带和低速岩性层的反映；发育于高热流地区的低速层最有可能与部分溶融作用有关。各种成因的低速层在深度、规模和连续性方面存在着差异，利用这些特征的差异可以对低速层的成因作出判断。低速层可能对应于壳内力学软弱带，对块体活动与大陆强震关系的研究具有重要意义。实验岩石学、实验岩石物理学和流交学的综合研究能够为壳内低速层的成因分析提供有效的约束。     

变质核杂岩的定义、类型及构造背景

伸展变质核杂岩（mcc）的基本特征包括：（1）缓倾至中等倾角的具有大规模位移的（几十千米）区域信至准区域性延伸的主拆离断层；（2）与断层相关的糜棱片和片麻岩下盘（包括可能出露更深层次的非糜棱化结晶岩）；（3）上盘上地壳基底岩和／或表壳岩层。关键的一点是，所有为质核杂岩是沿地壳深部（大于10－15km）大型拆离断层大规模地壳伸展和地壳切除（缺失）的产物。我们认为，地壳剖面无大规模缺失的以基底为核的穹隆状杂岩不是一般构造定义上公认的变质核杂岩。变质核杂岩形成于同缩短期和缩短期的多种构造环境中。由于前期或同期或缩短的作用，变质杂岩似乎都发育在地壳强烈增厚的区域。绝大多数（但显然并非全部）变质核杂岩都与岩浆作用有密切的时空关系。变质核杂岩起控制作用的拆离断一般生根于中地壳或直接位于石英变为晶质塑性的韧脆性转化带下的深处，但有些拆了断层切穿大部或整个地壳。大多数为质核杂岩总体上具有不对称或简单剪切的构造几何特征，但有些变质核杂岩呈现较为对称的边界拆离断层。     

青藏高原地球物理特征分析

根据区域性航空磁测、重力区测及现代地震活动观察分析表明,青藏高原是一个十分独特和年青的巨大的构造单元。它具有薄的磁性壳层,透镜状的地壳结构,断块镶嵌的构造特征。高的热流和地震活动,以及地磁场的剧烈衰减和大面积分布的均衡重力异常,揭示出青藏高原目前仍然在升温上拱和推覆调整中。青藏高原地壳内部普遍发育低速低阻层,壳下发育壳幔混合层。地壳显示为两类不同特征的结构层:上部地壳以断错叠推增厚为特征,下部地壳因混入大量上地幔及软流圈物质而增生为透镜层。地壳挤压推叠破坏了岩石圆的均衡状态,而地幔混合层的发育则是对壳幔不均衡状态的补偿和调整。由于地壳深部的高温高压环境,古构造岩相痕迹被改造熔蚀,现今观察到的青藏高原地球物理特征主要反映的是新近发育和目前存在的构造特征。青藏高原是由两个不同历史演化的大陆板块碰撞缝合而成。航磁及其它地球物理测量表明,两大板块的结合带发育在金沙江—红河断裂带及南侧的唐古拉—三江构造带。在上述地带两边,区域磁场背景差别十分明显。     

青藏高原东北缘高原盆地地壳结构与增厚机制探测研究

通过人工地震宽角折射方法对青藏高原东北缘松潘-甘孜、柴达木、陇中等高原盆地与外围鄂尔多斯、四川稳定盆地地壳结构的对比分析,探测研究高原盆地地壳结构、岩性变化及地壳隆升增厚机制。结果显示：相对于外围稳定盆地,东北缘高原盆地结晶地壳增厚10-15km,介质速度相对差值降低5%;壳内介质结构的非均匀性显示了脆性形变的上地壳、低速塑性化的下地壳和脆-塑性转化过渡性质的中地壳构造特征,下地壳的大幅增厚(约10km)和介质低速（相对降低达0.7%）塑性流变性揭示了地壳增厚改造主要发生在下地壳,东北缘地壳显示为整体性的块体运动以及块体间相互作用.以地壳缩短为主要变形增厚机制;GPS 结果显示青藏高原地壳增厚与外围构造应力场-印度板块的运动方向密切相关,高原内部各块体运动方式不同与相应块体的地壳增厚差异揭示了沿羌塘块体与巴颜喀拉块体接触边缘玛尼-玉树-鲜水河褶皱带划分了高原中西部、东北缘以及东南侧等不同构造环境和增厚机制。     

大陆中、下地壳电学特征实验研究①

高温高压下地壳物质电导率的实验室测定是研究大陆中、下地壳高导层成因的重要方法之一。研究表明,水、石墨、部分熔融以及矿物脱水都可能形成地壳高导层,在不同构造环境和深度下这些机制起着不同的作用。为解释中地壳高导层,水的存在是必不可少的条件,在下地壳,水、石墨、部分熔融以及矿物脱水、甚至特定的干的下地壳岩石都可解释大地电磁测量结果。