拉萨地体内低速异常成因的探讨--壳内局部熔融的地震层析证据

青藏高原南部天然地震体波的层析反演图像描绘出拉萨地体内在15～90km深度内低速异常的分布特征。在研究速度结构的基础上，根据熔融程度与纵波波速呈倒数衰减的特性，论证了拉萨地体中低速体的出现与壳内的局部熔融有关。壳内局部熔融则来源于板块俯冲、地壳增厚产生的热而非幔源侵入所造成。同时，也发现了在拉萨以东中下地壳低速体有向东发展的趋势。大面积部分熔融层分布的深度范围约在15～35km处。另外，据藏南地区的SKS波分裂时间延迟很小的特点，推测藏南地幔中可能不存在各向异性，也就是没有足够的热源使各向异性矿物的品格重新定位。这从另一方面佐证了部分熔融仅存在于地壳内而不是地幔中。     

西昆仑接收函数反演与构造解析

中法合作布设的青藏高原西昆仑叶城-噶尔(狮泉河)天然地震探测剖面穿越了西昆仑构造的主要构造单元, 通过对36个台站128个远震P波事件的接收函数分析,取得了各台站的接收函数随方位角和震中距变化的趋势, 分析了变化趋势与地壳构造的关系。通过台站平均接收函数的反演拟合,取得了120km深度范围以上的横波速度分布,综合地质构造解释,发现康西瓦断裂地表倾斜渐变为直立并略向南拖曳的现象,塔里木前陆盆地沉积与逆冲构造有比较明显的显示,同时推测了盆地下的滑脱构造。班公湖-怒江断裂也有向北俯冲的显示,得出了印藏碰撞远距离效应在西昆仑受阻,应力通过地表次级断裂释放,同时形成盆地沉积的前陆构造模式。     

祁连山造山作用与岩石圈地幔的特型结构构造

本文探讨了祁连山地壳增厚与造山机制。提出新生代以来,由于印度地块向北推进,其延迟的远程效应使祁连地块内4条断裂再次活动,特别是23 Ma以来,分阶段的活动使上地壳缩短了30%,40 km厚的祁连地壳增加到57km厚;并通过柴达木地块下地壳物质的挤入,使祁连地块地壳厚度增加到现今的60~74 km;地壳质量基本平衡表明其下部地壳物质横向迁移较小,即走滑断裂带走的地壳物质较少。依据INDEPTH-V新的宽频地震调查成果,提出祁连地块下岩石圈地幔的复杂结构,南部来的昆仑岩石圈地幔(双层结构)与北部向南俯冲的阿拉善地块下的亚洲岩石圈地幔在祁连地块深部相碰撞,而柴达木—祁连岩石圈地幔则被保存在昆仑岩石圈与亚洲岩石圈地幔碰撞带之上,共形成一倒三角汇聚区;在柴北缘与中祁连北缘岩石圈地幔各出现一条北倾和南倾的正转换震相,可能是老俯冲带残存岩片的显示;在祁连地块岩石圈地幔的两端地壳底部还出现有"双"莫霍"现象",地表见有多条榴辉岩带。以上结果构成了高原最具特色的构造区。     

藏北低速体存在的地震学证据——INDEPTH4宽频地震结果

位于青藏高原东北部的INDEPTH-IV地震探测剖面,始于柴达木盆地南缘,穿越东昆仑造山带、金沙江缝合线,终止于羌塘地体.本文作者利用天然地震体波完成了该区的三维走时残差反演,勾划出了青藏高原东北部的深部构造格局.研究区最显著的现象则是分布在昆仑地体、可可西里地体、羌塘地体北部下地壳、上地幔中的低速体.对其成因,有可能...     

江苏东海大陆钻址区层析成像

苏鲁大别造山带是出露榴辉岩典型的超高压变质带,大陆科学钻选择东海县榴辉岩大片覆盖区作为址区,对揭示碰撞造山和后期变形及折返等动力学过程有重要意义。但该地区缺少深部地质资料和数据,层析成像作为深部速度扰动分析的主要手段之一,可以作为这个地区的深部探测的先导工作。以钻址为中心布置了N340W和N70E的十字测线。层析反演结果第3层与重力异常变化一致,和Moho面变化有关,高速体和高重力都在中心出现,而郯庐断裂和嘉山-响水断裂均为高低速体变化的界线。NS剖面垂直于构造走向可分为三个部分,可能分别代表扬子板块、苏鲁地体和华北板块及它们之间界线的特征。南部断裂产状较陡,在其北侧隐约有不连续倾斜的高速体,北部断裂的产状比较一致的北倾,受郯庐断裂控制明显。200km深度以上的高速体与低速体发生突变的地带,分别处于30km、80km、130km的深度上,相当于Moho面、岩石圈、软流圈的大致深度。这种格局反映了苏鲁地区在断裂控制下岩石圈活动的特征。     

地震层析对印度板块向北俯冲的认识

通过对中美合作Hi-CLIMB项目在尼泊尔境内及西藏萨嘎以南采集的宽频地震数据的分析研究，笔者用远震层析反演方法对喜马拉雅—西藏碰撞带之下一些关键地段的关键性深部信息进行探讨，进一步证实印度板块在向北俯冲时，引发最剧烈的构造变形发生在其前缘并展示了向北缓倾的主边界断裂（MBT）和3次出现在剖面上的主中央断裂（MCT）的赋存特征；另外，自尼泊尔南缘至雅鲁藏布江断裂处有一条向北缓倾的界面，南端深为10km左右，北端约为25km；由于俯冲、挤压和缩短造成了高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅地壳增厚并由此造成了热地壳以及壳内局部熔融存在的现实。     

穿越冈底斯地体的宽频地震探测研究

青藏高原是大约60 Ma以来印度次大陆与欧亚大陆直接碰撞形成的,是研究大陆碰撞过程和发展板块构造理论的最佳场所。冈底斯构造带位于印度次大陆与欧亚大陆碰撞的前沿地带,对冈底斯构造带的探测结果将直接影响到对大陆碰撞过程和整个青藏高原地壳变形过程的认识。2011年9月至2012年9月一条穿越冈底斯(GDS)地体的地震深部探测剖面始于班公怒江断裂带北缘,向南穿越了崩错—嘉黎断裂带、冈底斯地体、雅鲁藏布缝合线并跨过藏南拆离断层系(STD),终止于喜马拉雅山南坡。本文作者利用天然地震体波完成了该条剖面的二维走时残差反演,展现出了该地段深部构造格局。首先验证了冈底斯地体浅部存在大面积部分熔融层的研究结论;支持甲玛大型斑岩铜矿为大陆碰撞挤压条件下岩浆上侵的成矿模式;PKP曲线描绘出了本次研究区间内Moho界面的形态,确定地壳最厚处在雅江缝合线南北两侧约50 km区间。这些推论和发现为青藏高原深部的结构研究提供了重要信息。     

青藏高原东北部天然地震探测与岩石圈深部特征

为了研究青藏高源东北部块体构造变形的深部驱动机制，笔者对青藏高原东北部的天然地震观测数据进行地震层析反演，并结合同一剖面的接收函数及各向异性结果进行讨论。介绍了ACH方法的基本原理，论述了由于印度板块向北俯冲的强大的持续作用力，造就了NE向俯冲到柴达木盆地之下的昆仑造山带，并发现在巴颜喀拉地体下方壳幔内的仰冲活动。壳幔内的低速体十分显著地出现在阿尼玛卿缝合线以北，深度可达300km。推断该低速体可能与昆仑断裂的深层的剪切作用有关。深部资料显示该区莫霍界面由北向南逐渐加深，这与青藏高原东北部的岩石圈减薄现象一致，而且与印度板块向北运动的远程效应有关。另外，地震层析结果及各向异性分析也支持青藏高原东北部主应力方向转为NE向的观点。     

昆仑山深部结构与造山机制

本文根据INDEPTH-Ⅳ剖面所做的地质?地球物理探测所取得的资料,进行综合研究,提出了一个新的昆仑山造山模式,论述了:(1)在早二叠世松潘—甘孜洋向昆仑—柴达木地块下俯冲使地块南缘形成陆缘弧和弧后拉张区,使昆仑—柴达木地块在持续碰撞挤压过程中,分别形成了造山带与古近—新近纪盆地的不同构造演化特征;(2)昆仑地段老结晶基底在地块对挤中不断向上抬升成山,同时又受到强烈剥蚀,使老结晶基底及深成岩呈现在地表;南昆仑地块则沿昆仑地块中央断裂向北逆冲到北昆仑地块之上,断裂深10 km;昆仑地块没有发生向北逆冲推覆到柴达木地块上;(3)昆仑地块地壳增厚主要发生在中地壳(6.2~6.6 km/s),是中基性岩石层的增厚;(4)柴达木盆地作为昆仑弧弧后拉张地带,随昆仑造山隆升而下沉,新生界陆相沉积达12~14 km厚,由“沉积”与“挤入”两个作用造成了地壳增厚;结晶基底发生断陷形成新裂谷,裂谷宽度约12 km,深度约4 km,导电带显示裂谷通过断裂与深部发生热流体联系;(5)再次确定了,柴达木盆地莫霍界面深52 km,昆仑山的莫霍界面深65~70 km,莫霍界面台阶位于格尔木附近(185 km距离处);(6)松潘—甘孜地体复理石层厚度为10~14 km,其下面的6.2~6.3 km/s 均匀速度层(同时有高导电性显示)是本地块所特有,推测为残留洋壳的堆积,约15 km厚;浅层通过古近—新近系风火山推覆系增厚,另在中地壳部位挤入了15 km厚岩层;(7)否定了亚洲岩石圈地幔向柴达木地块地幔岩石圈之下俯冲的模式,提出印度大陆地幔岩石圈从高喜马拉雅下拆离成两层,并沿高原地壳底部向北伸展,直到中祁连山之下,成为高原南北对挤过程中岩石圈地幔长度调节的新方式?     

昆仑山深部结构与造山机制

本文根据INDEPTH-Ⅳ剖面所做的地质、地球物理探测所取得的资料,进行综合研究,提出了一个新的昆仑山造山模式,论述了:(1)在早二叠世松潘—甘孜洋向昆仑—柴达木地块下俯冲使地块南缘形成陆缘弧和弧后拉张区,使昆仑—柴达木地块在持续碰撞挤压过程中,分别形成了造山带与古近—新近纪盆地的不同构造演化特征;(2)昆仑地段老结晶基底在地块对挤中不断向上抬升成山,同时又受到强烈剥蚀,使老结晶基底及深成岩呈现在地表;南昆仑地块则沿昆仑地块中央断裂向北逆冲到北昆仑地块之上,断裂深10 km;昆仑地块没有发生向北逆冲推覆到柴达木地块上;(3)昆仑地块地壳增厚主要发生在中地壳(6.2~6.6 km/s),是中基性岩石层的增厚;(4)柴达木盆地作为昆仑弧弧后拉张地带,随昆仑造山隆升而下沉,新生界陆相沉积达12~14 km厚,由"沉积"与"挤入"两个作用造成了地壳增厚;结晶基底发生断陷形成新裂谷,裂谷宽度约12 km,深度约4 km,导电带显示裂谷通过断裂与深部发生热流体联系;(5)再次确定了,柴达木盆地莫霍界面深52 km,昆仑山的莫霍界面深65~70 km,莫霍界面台阶位于格尔木附近(185 km距离处);(6)松潘—甘孜地体复理石层厚度为10~14 km,其下面的6.2~6.3 km/s均匀速度层(同时有高导电性显示)是本地块所特有,推测为残留洋壳的堆积,约15 km厚;浅层通过古近—新近系风火山推覆系增厚,另在中地壳部位挤入了15 km厚岩层;(7)否定了亚洲岩石圈地幔向柴达木地块地幔岩石圈之下俯冲的模式,提出印度大陆地幔岩石圈从高喜马拉雅下拆离成两层,并沿高原地壳底部向北伸展,直到中祁连山之下,成为高原南北对挤过程中岩石圈地幔长度调节的新方式。