塔里木地体大地电磁调查和岩石圈三维结构

经过在塔里木盆地内701个大地电磁测站的数据采集、资料处理和三维反演,取得测点分布比较均匀的岩石圈三维电阻率模型,从电性结构角度刻划了塔里木地体三维岩石圈构造。反演取得的电阻率模型表明电性岩石圈厚度为138km,沉积盆地内部的电阻率大都反映为低阻,电阻率小于10Ωm。上地壳结晶基底为高阻,深度12~24km;中下地壳为中低阻层,深度约24~47km。岩石圈地幔上层为低阻,深度约47~88km,电阻率为10Ωm。岩石圈地幔下层高阻,深度约88~138km。软流圈极低阻,电阻率仅为4Ωm。塔里木地体中上地壳高导层不发育(满加尔除外),地壳平均电阻率值偏高,电性莫霍面不清晰,下方有一个厚的高电阻率"根",说明塔里木盆地具有克拉通盆地的属性。同时塔里木地体的四周为高角度岩石圈断裂包围,四缘有高电阻率区存在,深度从15km到90km基本不变,这又说明塔里木盆地为处于造山带之间的大型断陷盆地。塔里木地体为早古生代古特提斯洋中漂移的大陆克拉通地体,以后由于大陆碰撞挤压发生地壳断陷成盆;因此,把它称为断陷型克拉通盆地更为准确。盆地内满加尔和罗布泊低阻区深度从上地壳15km到约90km地幔一直存在,到下地壳之后在北缘打开缺口冲过南天山。推测这一低阻带形成于晚古生代古亚洲洋封闭阶段,是塔里木和哈萨克斯坦地体、西伯利亚克拉通发生碰撞的产物。满加尔坳陷、塔西南的和田坳陷、叶城-莎车坳陷和于田-民丰坳陷、以及唐古孜巴斯坳陷地壳呈现低电阻率,说明这里流体活跃,有利于大型特大型油气成藏。     

主要的大陆裂谷地壳导电带上的磁大地电流测深

由大陆反射剖面法国际联合组织(COCORP)通过新墨西哥的格兰得河裂谷进行了成功的地震测深以后,一九七七年又在这一地区作了8个磁大地电流点。MT 点位的确定是为了全面研究一个很强的反射地震波.地震波与先前用微地震观测结果所解释的20公里深处的岩浆峒有关。将 Rio Grande 裂谷以内的和过渡到裂谷的这些 MT 点引起的结果与在西伯利亚东部的 Baikol 裂谷、东非裂谷和德国的莱茵河地堑所得类似测深结果进行了对比。对比内容包含实际的 MT 测深数据和几个研究人员发表的地电解释,几个裂谷本身内取得的所有解释有一个共同的特征.那就是在不到30公里深处被模拟有一个低电阻率地带(50 ohm—m).该导电层在邻近地区内没有被观察到。经实验室测量证实,当大量汽孔流体以增高的地热梯度存在时,这样一导电带是能形成的.地热梯度是由结晶基底的局部溶化而引起的。考察到所有因素。包括热液交待的成分,在温度低到500℃的潮湿花岗岩中是可能出现大规模的电阻率减小的。Rio Grande 裂谷测深的一维解释在20公里深处没有显示任何不连续。代之的是到导电层位的深度似乎接近或小于10公里。这样一个电介面仍可能是由深处的高温岩浆(～900℃)引起的;只要有温变低到大约600℃局部溶化的很小连接部分和/或温度也较低(～500℃)的导电含水矿(如闪岩)都可以导致较大幅度的导阻率减小。Rio Grande 裂谷火山岩含有被推测为起源于地表较小深度(可能低于10公里)的捕虏包体,它明显地和闪石相连系。Rio Crande 裂谷成果表明裂谷带以内变化相当大并显露出需要进行三维解释。任一广泛的 MT 研究如果缺乏三维条件都将给计算地壳导电带的电阻率绝对值增加一些疑难.     

残留板块及地幔柱:怀俄明克拉通的上地幔地震图像(英文)

介绍了近年来天然地震体波和面波层析成像以及接收函数在怀俄明克拉通地区的应用。怀俄明克拉通地区的地壳和上地幔结构可以归结为克拉通成型时期的残存高速度异常以及进行中Yellowstone低速地幔柱。在克拉通南部边界缝合带地区以及在中部和北部下地壳中保存着一些高速度结构。南部边界缝合带地区的高速度倾斜上地幔结构与人工地震剖面LithoProbe在北美各个克拉通边界所记录的上地幔倾斜反射体一致。作为一个可能的上地幔消减板块残留体,这个倾斜上地幔结构显示出板块叠加可能是一个普遍的克拉通成型过程。在克拉通缝合带的莫霍面和上地幔深度,人工地震的研究结果显示板块叠加过程形成一个楔形体,体现出克拉通上地幔的较高粘度系数。接收函数的转换波共转换点叠加技术显示出这种楔形体存在于整个怀俄明克拉通的南部边界。接收函数和基于噪声的瑞利波层析成像图像显示出在克拉通地壳增厚地区存在下地壳高速体。作为早期岩石圈分裂过程残留的火成岩侵入体,这种下地壳高速体存在于较早成型的克拉通北部和中部地区,显示出南部克拉通地区不同的形成机制。克拉通的西部地区受到Yellowstone地幔柱的影响。层析成像显示低速的地幔柱从黄石地区向下延伸到至少500km。在消蚀岩石圈的同时,岩浆侵入体沿着hotspottrack在中地壳大量的形成,并引起下地壳岩石的横向流动。     

黑龙江五大连池火山群大地电磁探测和研究初步结果

对黑龙江五大连池火山群新近观测的7条大地电磁测深剖面资料进行了处理、解释和分析。研究表明,在地下约几百米深度至15～20 km左右,存在一个上宽下窄似铆钉状的高阻异常体,推测为固结过程中的火山岩浆体。该高阻体一直穿过地壳与上地幔连接,有向深处延伸的通道,并随着深度的加大,其电阻率逐渐减小。该火山群属于岩浆直接来自上地幔的火山类型,在地壳内没有明显的低阻岩浆囊存在。火山区的构造走向为近南北方向。     

华北克拉通古元古代区域构造格架及其板块构造演化探讨

华北克拉通古元古代区域构造至少可以划分出三大构造单元：（１）陆内裂谷带（２．３０～２．６０Ｇａ）;（２）陆缘造山带（２．３０～２．６０Ｇａ）;（３）再造的太古代克拉通区（麻粒岩相带）（大于２．５０Ｇａ）．太古代末—古元古代重要的区域性构造－热事件序列依次为：（１）克拉通中部不同地壳层次伸展及裂谷盆地的发育;（２）克拉通北缘构造活动、增生及陆壳基底再造;（３）与大陆裂谷盆地闭合过程相联系的板内造山－前陆盆地发育．板块构造模式可以很好地解释上述构造作用类型．     

渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构与热-流变学演化

文章主要利用中—新生代热史、地壳分层结构以及流变学参数,模拟计算渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构和热-流变结构演化特征。结果表明,盆地由三叠纪—侏罗纪时期的"冷幔热壳"型岩石圈热结构转变为白垩纪至今的"热幔冷壳"型岩石圈热结构。从济阳坳陷岩石圈热-流变结构演化特征来看,中生代早期上地壳上部、中地壳上部及上地幔顶部表现为厚的脆性层;早白垩世初期中地壳上部及上地幔顶部的脆性层完全转变为韧性层;晚白垩世开始,中地壳上部出现薄层的脆性层;古近纪早期中地壳上部脆性层变薄变浅;现今则除了发育上地壳上部、中地壳上部脆性层外,上地幔顶部开始在浅部发育薄的脆性层。中—新生代岩石圈总强度演化表明在早白垩世晚期和古近纪早期经历了两期减弱,中生代早期岩石圈总强度远大于中侏罗世之后的岩石圈总强度。岩石圈热-流变结构和强度演化与华北克拉通破坏过程中岩石圈厚度的变化具有良好的对应关系,从侧面反映太平洋板块俯冲和回撤导致华北克拉通东部破坏的地球动力学过程。因此,岩石圈热-流变结构可以为盆地形成、大陆边缘和造山带等的动力学演化过程研究提供科学依据。     

从地槽—地台说、板块构造说到地球系统多圈层构造观

从19世纪中叶开始,大地构造理论经历了从地槽—地台说到板块构造说的发展过程。目前,板块构造说虽然仍在盛行,但一个新的大地构造理论——地球系统多圈层构造观(简称多圈层构造观)已在形成中。地槽—地台说,19世纪中叶提出,盛行于20世纪上半叶,是地质学家从理论上研究地壳构造及其演化的开始。地槽—地台说使用的方法是传统的地质学方法;研究领域是大陆地壳,褶皱带(造山带)和克拉通是其研究的核心内容。地槽—地台说大大推动了地质科学的发展,并为地球科学的进一步发展,奠定了良好的基础。板块构造说,起始于20世纪60年代。板块构造使用的方法,除地质学外,加上了地球物理学和地球化学等现代科学和技术手段;研究领域是全球大陆和海洋的岩石圈。板块构造说使大地构造学的研究范围从地球表层扩展到地球内部,从大陆扩展到海洋,极大地推动了地球科学向更高的层次发展。目前,板块构造说虽然仍在盛行,但是不足和缺陷已日益显露出来。地球系统多圈层构造观,孕育于20世纪80年代晚期,目前正在发展中。地球系统多圈层构造观使用的方法更现代化,包括地质学、地球物理学、地球化学以及一切探测地球深部和外层空间的方法、手段;研究领域,已不仅仅是地球表层的地壳或岩石圈,而是地球整体,地球各圈层的相互作用。我们相信,21世纪必将是地球系统多圈层构造观不断发展、不断完善的时代。中国及邻区中、新生代构造演化是全球研究多圈层构造的最理想的切入点之一。我们期待中国地学工作者在新一轮大地构造理论创新中发挥应有的作用。     

名词浅释

地幔地球内部分为三层。最外面的一层叫地壳,地壳平均厚约有三十多公里。大陆下面的地壳比较厚,而海洋下面的地壳平均只有五公里。地壳下面的一层称地幔,地幔的上部简称上地幔。地幔平均厚约二千六百多公里。目前世界上的技术水平还不能达到地幔深部。     

半地堑盆地演化机制的粘弹塑数值模拟

利用新近完成的粘弹塑构造模拟软件包对盆地的动力学演化进行了一系列模拟。文中主要概述不同厚度的上地壳中由高角度平面正断层界定的半地堑盆地的演化模拟。模拟时上地壳被考虑成具有Byerlee型强度包络 ,并且位于无粘性基底之上 ,盆地中由密度比地壳密度小的沉积物充填。计算了以一定增量逐渐拉伸上地壳层时各个阶段的非静岩应力 (Nonlitho staticstress)、塑性破裂 (Plasticfailure)分布及挠曲剖面 (Flexureprofile)。塑性变形使得有效弹性厚度减小。到切穿破裂出现以前 ,断层断距一直增加 ,之后 ,断距基本停止增加。所以 ,地壳强度使沉降量和隆升量均有极限。上地壳层厚度和沉积物密度是控制盆地宽度和极限深度的两个重要因素 ,上地壳层厚度增加或者沉积物密度加大都使盆地宽度和深度增大。模拟结果可以解释一些大陆裂谷盆地的宽度和沉积深度。     

地质学家探测加拿大西部克拉通

前寒武纪克拉通保存了南地演化过程的重要线索,然而,目前对显生宙沉积物之下的广大克拉通地区的未进行过科学探测,加拿大岩石圈探测工程艾伯塔底断面项目（ＡＢＴ）的地质学家们正在研究加拿西部富含石油的沉积盆地（ＷＣＳＢ）的演化。他们通过多种技术手段来分析沉积盆地内的特征,并解释下部前寒武纪地壳和上地幔的成因,这项工作提供了北美克拉通重要的未知部分的新看法。地震波反射测量揭示了由古老侵蚀山带组成的年代为１．     

黑龙江五大连池火山群地壳电性结构

对1997年在黑龙江五大莲池火山群观测的7条大地电磁测深剖面资料进行重新处理，对全部测点的实、虚感应矢量和视电阻率曲线等参数的分布特征进行了详细分析，应用NLCG二维反演方法对3条近东西向剖面数据进行了反演，获得的深部电性结构结果显示：五大莲池火山群中的笔架山-老黑山-火烧山火山链上的火山规模明显大于南、北格拉球火山链和东、西焦得布火山链，该带火山活动有从南西向北东推移的规律；以笔架山-老黑山-火烧山火山链为中心在地下约几百米深度到20km左右，存在一个北北东走向、上宽下窄、北宽南窄似铆钉的状体，该块体随着深度的增加其电阻率值从上千欧姆米逐渐减小到小于1欧姆米；在深度约20km以下铆钉的主体仍然显示有向深处延伸的趋势，推测一直穿过地壳与上地幔连接；在深度4～8km左右火烧山、老黑山和笔架山东、西两侧存在低阻块体；结合S波速度、小震活动以及地热研究结果分析，推测笔架山-老黑山-火烧山火山链在地壳内随着深度增大存在不同凝固程度的岩浆系统。     

淮南-溧阳大地电磁剖面与地质结构分析

研究跨长江中下游成矿带宽频大地电磁测深剖面得出,华北板块与扬子板块的电性差异明显,二者以张八岭隆起为界线,其西侧为合肥沉积盆地,主体电阻率较低。合肥盆地上地壳深度约12km,电阻率约50~500Ω·m,为相对高阻,中下地壳为大片低电阻率,约10~20Ω·m,推测与高温、含盐度、结晶水有关。电性莫霍面深度约34~38km。在张八岭隆起以东,扬子板块导电性较差,电阻率较高,约500~5000Ω·m,主要原因与火山岩侵入活动和中生代灰岩出露地表有关;宁芜盆地和溧阳盆地上地壳电阻率相对较低,中下地壳电阻率较高;溧阳盆地电性莫霍面明显,深度约30~32km;宁芜盆地之下电性莫霍面不明显,可能与岩体侵入有关。宁芜盆地成矿带与燕山期多期次火山侵入活动密切相关,大量富含金属离子的岩浆和热液沿地层界面或断层裂隙上涌,并与沉积围岩发生强烈矿化作用,最终形成了铁、铜、银等多金属矿床。     

略论地台区的海进、海退与相邻地槽区的造盆、造山运动伴生的原因

地台区的海进、海退 ,分别与相邻地槽区的造盆和造山运动伴生这一普遍现象 ,主要是在重力均衡作用下 ,上地幔流变层 (软流层 ,异常地幔 )物质侧向迁移所致。地槽区造盆运动 ,造成该区地壳减薄 ,从而在重力均衡作用下 ,相邻地台区的上地幔流变层物质便向该区顺层流入 ,促使其上地幔隆起。地台区上地幔流变层物质大量他流 ,势必引起地壳沉降 ,产生海进。华北地台中石炭世早二叠世早期整体沉降 ,形成了中国重要的石炭二叠纪聚煤区 ,便与其南北两侧秦岭和中亚蒙古地槽区在该时期的造盆运动有关。地槽区的造山运动 ,造成该区地壳加厚 ,从而在重力均衡作用下 ,该区隆起的上地幔流变层物质 ,又流回相邻地台区 ,促使地台区地壳抬升 ,产生海退。华北地台区晚奥陶世早石炭世的抬升剥蚀和从早二叠世晚期起转入陆相沉积发展阶段 ,便分别与南北两侧的秦岭和中亚蒙古地槽区于加里东早期和华力西晚期的造山运动相联系。     

青藏高原隆升机制新模式

作为创建大陆动力学理论体系的最佳野外实验室的青藏高原, 涉及当代固体地球科学前沿和热点的许多重大科学问题.迄今为止, 包括板块构造在内的众多模式不能合理地解释青藏高原重要的地质和地球物理现象.本文从下地壳与中上地壳、造山带与沉积盆地的耦合作用出发, 对青藏高原及邻区进行分尺度、分层块、分阶段的构造解析, 提出青藏高原隆升的下地壳层流构造模式, 认为青藏高原地壳增厚和构造隆升是晚新生代由于锡瓦利克盆地、塔里木盆地和四川盆地下地壳的热软化岩石大量流向青藏高原造成的.      

略论地台区的海进,海退与相邻地槽区的造盆,造山运动伴山的原因

地台区的海进,海退,分别与相邻地槽区的造盆和造山运动伴生这一普遍现象,主要是在重力均衡作用下,上地幔流变层（软流层,异常地幔）物质侧向迁移所致,地槽区造盆运动,该区地壳减薄,从而在重力均衡作用下,相邻地台区的上地幔流变层物质便向该区顺层主,促使其上地幔隆起,地台区上地幔流变层物质大量他流,势必引起地壳沉降,产生海进,华冱地台中石炭世－早二叠世早期整体沉降,形成了中国重要的石炭－二叠纪聚煤区,便成该区地壳加厚,从而在重力均衡作用下,该区隆起的上地幔流变层物质,又流加相邻地台区,促使地台区地壳抬生,产生海退。华北地台区晚奥陶世－早石炭世的抬升肃蚀和从早二叠世晚期起转入陆相沉积发展阶段,便分别与南北两侧的秦岭和中亚－蒙石地槽区于加里东早期和华力西晚期的造山运动相联系。     

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。     

盆地演化与地球动力学旋回

盆地演化受地球演化节律所制约，节律由多层次构城。地球动力学旋回主要有３个级序：１．超级大陆旋回，主要由羽柱构造的地幔对流动力学所控制，产生超级大陆的裂解和拼合，形成全球性同步隆升与沉降的克拉通盆地；２．地槽旋回或造山旋回，主要由板块构造的岩石圈运动学所控制，按威尔逊旋回进展，发育各类盆地和造山带，形成“区域性”穿时开合与“非对称”互补；３．褶皱幕或裂隙幕，主要由地体构造与拆层作用几何学所控制，产生     

克拉通盆地的演化与成因

对北美古生代克拉通盆地(伊利诺斯盆地,密执安盆地,威利斯顿盆地)构造沉降史的分析表明,它们是由最初的断裂控制、机械沉降、下沉以及随之而来的热沉降作用形成的。热沉降作用在伊利诺斯盆地始于约525～510Ma,密执安盆地约520～410Ma,威利斯顿盆地约530～500Ma。在伊利诺斯盆地,第二期沉降幕(穿越早二叠纪的中晚密西西比期)是随阿伯拉契亚和奥希托褶皱带中的阿莱干尼—海西期造山作用所发生的弯曲前陆沉降形成的。由于时代准确的二叠纪黄长煌斑岩侵入体的产出,推断在伊利诺期盆地存在二叠纪裂谷系,这些部分熔融的火成岩石与纯剪切形成的裂谷系有关。在地壳基底之上的盆地形成作用以及由均衡欠补偿所引起的机械沉降作用导致了火成岩侵入、地幔羽侵入至地壳或区域热变质事件。北美、欧洲、非洲和南美的古生代和中生代克拉通盆地不仅形成时代相同(550～500Ma至220～200Ma),而且有相近的沉积物堆积史、沉积物堆积的暂时体积变化、平行相演化及跨区域不整合时代。它们的形成时代一致,表明它们属于同一成因过程。超大陆的行为可以看作是一个热透镜,它引起了下地壳和上地幔的部分熔融,作为超大陆解体过程中的一部分,这一部分熔融后来在拉张构造时期由纯剪切作用侵入至非造山花岗质地壳。非造山花岗岩及其它部分熔融的侵入作用削弱了大陆岩石圈,从而形成一个固定的区域扩张带。克拉通盆地几乎同时     

接收函数方法获得的和田—拜城剖面壳幔图像

利用一个长750 km的宽频地震台阵所采集到的数据和接收函数方法,获得了横穿塔里木盆地的和田—拜城剖面的壳幔图像。和田凹陷、麦盖提斜坡、巴楚隆起、阿瓦提凹陷、塔北隆起、库车凹陷等地块及其边界断裂有清楚显示,各断裂均切穿岩石圈。地壳分为新近系—第四系沉积层、震旦系—古近系沉积层、上地壳结晶基底、中地壳低密度层、下地壳高密度层、下地壳低密度层等6个层。一般而言,各层的密度随深度增加而增加,但有两个层反常。中地壳的密度低于上地壳结晶基底,下地壳下部的密度低于下地壳上部。中地壳低密度层是一不连续的薄层,厚度3～8 km,深度约25 km。下地壳低密度层是一个连续的薄层,厚度5～10 km,深度约45 km。Moho面的深度在盆地北部为40～50 km,巴楚地块为35～55 km,盆地南部为55～60 km。岩石圈底面的深度为70～80 km。塔里木陆块的岩石圈地幔俯冲到西昆仑之下,但地壳并没有俯冲,地壳与地幔发生解耦。吐木休克断裂北侧的北塔里木地块变形微弱,麻札塔格断裂南侧的南塔里木地块变形强烈,两断裂之间的巴楚地块的变形以地壳的弯曲为特征。和田—麦盖提地块是一个整体但变形强烈。在其中识别出5个大的滑脱-推覆断裂面,造成下地壳地层叠覆和缩短,下地壳低密度层以隧道流的方式挤入中地壳。相比之下,沉积盖层几乎没有变形,说明南塔里木的强烈变形发生在震旦纪之前。     

克拉通盆地的成因

构造沉降曲线表明,伊利诺斯、密执安和威利斯顿(Williston)盆地都由裂谷作用过程中初始断裂控制的机械沉降和随后的热沉降而形成。伊利诺斯盆地的热沉降约开始于525Ma,密执安盆地约520~460Ma,威利斯顿盆地约530~500Ma。在伊利诺斯盆地,与阿勒格尼—海西造山运动对应的前陆挠曲沉降造成了该盆地的第二个沉降幕(中密西西比世至早二叠世)。由于年代明确的二叠纪黄长煌斑岩的侵入,推断伊利诺斯盆地在二叠纪有过再生的裂谷作用,这些侵入岩通常与裂谷作用有关。这些克拉通盆地的形成过程仍有争议。过去的研究者提出,地壳底部的地幔相变、火成侵入后(地壳)均衡的非补偿剩余质量的机械沉降、地幔羽侵入地壳或区域热变质事件是盆地产生的原因。北美、欧洲、非洲和南美的克拉通盆地具有相同的形成时代(约550~500Ma)、沉积物堆积史、沉积充填体积随时间的变化以及区际不整合的时代也是相同的。它们相同的形成时代说明克拉通盆地的产生与晚前寒武纪超级大陆的解体相对应。在与超级大陆解体相应的伸展构造作用期间,该超级大陆象热透镜一样使下地壳和上地幔发生部分熔融并继之以非造山花岗岩的侵位。非造山花岗岩及其它部分熔融侵入岩的侵入使大陆岩石圈变弱。这样就造成了一个局部的区域伸展带,并使这些非造山花岗岩