PRESSURE GRADIENT FROM THE CONTRIBUTION OF BOTH GEOTHERMAL AND GRAVITY IN THE LITHOSPHERE

1 Introduction The pressure, a scalar quantity, is defined as P = F/S (F is force, S is the area for F) which can be widely used for both solid and fluid. The formula P = g ρh (g-gravitation acceleration,ρ-density, h-depth) is only used for even density static solid and fluid. The delivery of pressure in the fluid follows the law of Pascal, and the average pressure of uneven density fluid can be calculated with the formula of P = g ρh. The temperature influence on pressure is notHU Ba…     

全国岩石学与地球动力学研讨会在杭州举行

11月15日至20日,由中国科学院地质与地球物理研究所、浙江大学、岩石圈演化国家重点实验室联合主办,内地和港台地区46个单位参与合办的“2005年全国岩石学与地球动力学研讨会”在杭州召开。来自国内外和港台地区的300多位地球科学专家、学者参加了会议。会议开幕式由我所翟明国副所长主持,浙江大学副校长褚健、中国科学院地质与地球物理研究所所长     

东南印度洋中脊澳大利亚-南极洲不整合带地区岩浆供应与构造作用沿洋脊的变化

We analyzed seafloor morphology and geophysical anomalies of the Southeast Indian Ridge(SEIR) to reveal the remarkable changes in magma supply along this intermediate fast-spreading ridge. We found systematic differences of the Australian-Antarctic Discordance(AAD) from adjacent ridge segments with the residual mantle Bouguer gravity anomaly(RMBA) being more positive, seafloor being deeper, morphology being more chaotic, M factors being smaller at the AAD. These systematic anomalies, as well as the observed Na_(8.0) being greater and Fe_(8.0) being smaller at AAD, suggest relatively starved magma supply and relatively thin crust within the AAD.Comparing to the adjacent ridges segments, the calculated average map-view M factors are relatively small for the AAD, where several Oceanic Core Complexes(OCCs) develop. Close to 30 OCCs were found to be distributed asymmetrically along the SEIR with 60% of OCCs at the northern flank. The OCCs are concentrated mainly in Segments B3 and B4 within the AAD at ～124°–126°E, as well as at the eastern end of Zone C at ～115°E. The relatively small map-view M factors within the AAD indicate stronger tectonism than the adjacent SEIR segments.The interaction between the westward migrating Pacific mantle and the relatively cold mantle beneath the AAD may have caused a reduction in magma supply, leading to the development of abundant OCCs.     

华北北缘东段开原地区三叠纪侵入岩年代学及岩石地球化学研究

本文报道了位于华北北缘东段开原地区尖山子岩体、宝兴岩体和树德屯岩体的岩相学、岩石地球化学及年代学特征,探讨了上述岩体的形成时代、岩石成因及其构造环境。锆石U-Pb定年结果表明,尖山子岩体形成于251±1.3Ma,宝兴岩体形成于235±1.3Ma,树德屯岩体形成于224±1.9Ma,说明开原地区三叠纪存在早三叠世、中三叠世和晚三叠世三个时期的岩浆活动。尖山子岩体以二长花岗岩为主,具高硅低镁特征,属钙碱性系列;富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th,相对亏损Ta、Nb、P、Hf、Zr等高强场元素;δEu=0.55~1.87,(La/Yb)N=6.23~47.9,轻重稀土分馏明显,富集轻稀土,亏损重稀土。宝兴岩体以花岗闪长岩为主,Si O2含量变化较大(52.36%~74.06%),Al2O3含量(14.5%~17.34%),Mg O含量(0.61%~3.66%),属钙碱性系列;富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th,相对亏损Ta、Nb、P、Ti等高强场元素;无明显的Eu异常,(La/Yb)N=6.81~25.6,轻重稀土分馏较明显,富集轻稀土,亏损重稀土。树德屯岩体以闪长岩为主,岩石具有低硅高镁特征,K2O/Na2O比值为0.33~0.76,显示富K贫Na特征,属钙碱性系列;富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th,相对亏损Ta、Nb、P、Ti、Hf、Zr等高强场元素;无明显的Eu异常,(La/Yb)N=3.87~10.2,轻重稀土分馏不明显。上述岩石地球化学特征表明,尖山子岩体和宝兴岩体的原始岩浆起源于下地壳基性物质的部分熔融,树德屯岩体的原始岩浆起源于亏损的地幔楔。研究区三叠纪岩浆岩形成于造山阶段挤压环境下。华北北缘东段的挤压碰撞作用一直持续到晚三叠世(224Ma),而造山阶段向造山后阶段的构造转换(挤压地壳加厚向伸展垮塌的环境转换)发生于晚三叠世-早侏罗世(224~180Ma)期间。华北北缘东段中生代岩石圈减薄或破坏始于晚三叠世-早侏罗世(224~180Ma)期间。     

右江盆地晚侏罗世钾玄质高镁安山岩的厘定及其构造意义

右江盆地在大地构造上处于特提斯和滨太平洋构造域的结合部位。本文报道了该盆地东部杨屯安山岩的岩相学、年代学和地球化学特征。杨屯安山岩具斑状结构和气孔状构造,斑晶主要为辉石,基质以针状斜长石微晶为主,含少量辉石。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明杨屯安山岩的喷发时代为159.3±2.8Ma,即晚侏罗世。样品的Si O2含量为53.13%~55.71%,具高MgO(6.74%~8.85%)、Mg#值(63~72)、Cr(416×10~(-6)~565×10~(-6))和Ni(207×10~(-6)~246×10~(-6)),低Fe OT/MgO(0.83~1.23)等特征,与典型高镁安山岩的特征相似。所有样品具高K2O(3.39%~4.77%)和K2O/Na2O(1.31~2.33),同时也具钾玄质岩石的地球化学特征。样品强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素,具较高的Rb/Sr(0.20~0.46)和较低的Ba/Rb(7.17~9.30),富集的Sr-Nd同位素组成((87Sr/86Sr)i=0.70738~0.70739,εNd(t)=-3.6~-3.4)。元素和同位素特征表明杨屯钾玄质高镁安山岩是含金云母的富集岩石圈地幔部分熔融的产物,形成于板内伸展环境而不是岛弧环境。晚侏罗世杨屯钾玄质高镁安山岩的厘定,反映了该时期右江地区处于岩石圈伸展-减薄阶段。     

阿留申俯冲带几何学特征及运动学成因模式

阿留申俯冲带位于环太平洋俯冲带最北端,是东太平洋型俯冲和西太平洋俯冲的过渡区域。该俯冲带火山岛弧距离海沟的距离从东向西逐渐增大,而形成地球上独特的岛弧火山链与海沟V字型斜交的现象。这一现象的运动学成因目前并没有统一的认识。本文通过对阿留申俯冲带几何形态数据、运动学数据进行整理分析,尝试运用构造赤道理论探讨该现象形成的运动学背景。阿留申俯冲带的几何学数据表明:从俯冲带东段(175°E)至俯冲带西段(155°W),火山岛弧距俯冲海沟的距离从80 km增加至250 km。与此同时,俯冲板片的倾角由60°减小至30°。板块的运动学分析表明:相对北美板块,太平洋板块的东段的运动矢量为48 mm/a,向北运动;逐渐转变为西段的78mm/a,向西北方向运动。相对于软流圈,太平洋板块的运动方向没有改变,始终向西北方向运动,速率向西逐渐增加。因此,在俯冲带的东段太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向存在30°左右的夹角,而这个夹角在西段几乎不存在。太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向之间的夹角不同,会导致软流圈对俯冲板片的反作用力差异,从而形成不同的俯冲角度和俯冲带宽度。太平洋板块相对北美板块和相对地幔的速度方向夹角的变化被认为是引起阿留申火山弧与海沟"V"字型斜交的运动学成因。     

岩浆底侵的热-流变学效应及对峨眉山大火成岩省的启示

岩浆底侵在大陆地壳的形成和演化过程中起着非常重要的作用。本文基于二维热传导方程模拟不同规模的地壳底侵产生的热-流变学效应,以及幔源岩浆温度和含水量对底侵厚度的影响;并以现有的岩石地球化学分析、深部地球物理探测结果为约束,模拟了峨眉山大火成岩省内带幔源岩浆底侵对应的地表热流随时间演化,探讨了形成幔源岩浆底侵的潜温和初始熔融的深度制约。结果显示:1)幔源岩浆底侵引起的热扰动的耗散时间取决于岩浆底侵的初始厚度。以幔源岩浆侵入温度为1300℃,20km厚的地壳底侵为例,热扰动完全耗散需经历约150Myr;而5km厚的地壳底侵,只需经历50Myr热扰动已基本耗散殆尽。2)在初始阶段,岩浆底侵会造成岩石圈强度的显著降低;随着热耗散的进行,岩石圈强度会逐渐恢复;在热扰动耗散殆尽之后,岩石圈强度反倒比底侵前的岩石圈强度更大。这表明岩浆底侵不但可以导致地壳增厚,还会最终导致岩石圈的强化。3)温度对地壳底侵厚度的影响比含水量的影响要大得多。将我们的模型应用于峨眉山大火成岩省,结果表明内带地壳底侵的热耗散需持续上百个百万年,岩浆潜温超过1500℃,初始熔融深度超过200km。     

基于深反射地震剖面的沂沭断裂带岩石圈精细结构

为揭示沂沭断裂带深部结构及发生—发展过程,查清断裂切割深度及对岩石圈地幔的破坏,探讨沂沭断裂带的构造组合样式、运动方式、地壳稳定性及其对资源环境的约束作用,研究团队于2019年在沂沭断裂带南段沂南—莒县附近布设了一条长约60 km的深反射地震剖面,系统采集了沂沭断裂带和两侧地块的地震数据,对沂沭断裂带深部岩石圈精细结构进行了解剖.结果显示,该区岩石圈结构在横向上表现为以沂沭断裂带为界的块状结构特征,地壳厚度约30.8～39.5 km;莫霍面总体呈西浅东深态势,并被西倾的沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)错断,垂直落差达10.5 km.与浅部"两堑夹一垒"的构造组合样式不同的是,沂沭断裂带在深部剖面上表现为由沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)向上延伸与分叉散开的多条断裂组成"双枝状"构造组合样式.断裂带内被断层切割的界面反射波多呈向上的拱弧形,其构造形迹具有伸展、挤压和走滑并存的特征,推断这些界面为层间滑脱构造,它们指示了沂沭断裂带"多层滑移"构造运动方式.该断裂带不仅切穿了近地表、壳内地质界面,F2、F4断裂还向下切割莫霍面,深入岩石圈地幔,是深达地幔的深大断裂构造带,为地幔热物质的上涌提供了通道,对中生代的岩浆活动和内生成矿具有控制作用.地震剖面西端的铜井金矿成矿与沿F2断裂上侵的铜井杂岩体关系密切;剖面东端的火山机构保存完整,没有明显构造破坏痕迹,据此认为沂沭断裂带左行走滑主要发生在早白垩世青山期以前,其后水平滑移量应不大.从区域地质分布及地震反演结果看,昌邑—大店断裂(F4)明显将山东省分割为鲁西和鲁东两个地质构造单元,因此将其作为区域地质构造分界线是合理的.本项研究结果进一步加深了沂沭断裂带深、浅部结构的认识,为分析研究沂沭断裂带的深部过程和浅部构造响应及对资源环境的影响提供了资料约束.     

月球岩石圈弹性厚度研究进展

月球热演化研究需要丰富的月表热流数据.当前唯一的月表热流数据不完全可靠,单一数据也不足代表月球全球热流特征,通过月球岩石圈弹性厚度估算月表热流将会是有效的替代方案.针对弹性厚度估算的问题,概要回顾了以往估算的研究方法和成果,并对近年来利用重力地形导纳估算弹性厚度的理论方法进行了详细的介绍.近年来的研究结果表明月球全球岩石圈的Te可能较小,暗示月表地形形成于岩石圈冷却前较长的一段时间.个别研究成功地估算了个别质量瘤盆地的Te ,但大部分质量瘤盆地的较难估算,这不仅与质量瘤盆地复杂物理过程有关,还可能与岩石圈复杂的补偿机制有关.由于Te仅仅是岩石圈强弱的表征,不同研究方法得出的Te值存在差异是可能的.随着后续探月活动的开展,与国际社会合作布设月球热流载荷,结合后续研究对月球内部结构、月壳和月幔流变学特征的丰富认识,有望优化现有Te估算的理论与方法,进而为全球热流估算及热演化研究提供约束.