大陆岩石圈有效弹性厚度研究综述

大陆岩石圈有效弹性厚度（Ｔｅ）是表示岩石圈抵抗挠曲变形能力的参数。通过计算该参数,可以获得不同地区、不同构造省的岩石圈挠曲强度,并可以进行区域的比较。本文详细地介绍了Ｔｅ的计算方法、研究模型和控制因素。由于Ｔｅ与岩石圈热结构、流变结构、力学结构紧密相关,Ｔｅ的研究不仅有助于岩石圈强度的定量认识,而且可以获取岩石圈热结构、力学结构空间变化的信息,以及对地幔对流等动力学问题做出制约。     

大陆岩石圈有效弹性厚度的计算及其地质意义

大陆范围内 T e值有很大的范围,不同构造单元有不同的 T e值.T e值的大小与岩石圈的热结构(热年龄)、壳幔耦合等因素有关.同时 T e值和地壳厚度、地表有关矿产的分布、岩石圈地幔的物质组成等也有一定关系.     

中国西部大陆岩石圈的有效弹性厚度研究

中国西部是地球上陆地隆升最显著的地区, 有世界上新构造运动最强烈的青藏高原、规模巨大的左行走滑位移的阿尔金断裂系和中亚地区最大的板块内部造山带———天山褶皱造山带.作为印度板块与欧亚板块相互碰撞的会聚带, 本区是研究岩石圈动力学的有利场所.主要运用重力资料和地形资料来研究中国西部地区显著上地壳结构和其上地幔变形之间的关系.依据岩石圈流变学的理论, 在空间域采用垂直和水平受力的多个变刚度的三维有限差分方法来计算弹性板的有效弹性厚度.模拟结果显示中国西部地区的岩石圈有效弹性厚度存在明显的横向不均匀性, 从6~10 km的造山带区域的有效弹性厚度变到大于60 km的古陆区域的有效弹性厚度.青藏高原地区的岩石圈有效弹性厚度平均为30 km, 塔里木盆地的有效弹性厚度为40~50 km, 南、北天山的岩石圈有效弹性厚度分别为10~15 km和30 km左右, 阿尔金断裂在东经90°以西部分的岩石圈有效弹性厚度要小于90°以东部分.      

华北地区三类岩石圈的壳幔岩石学结构与化学结构及其大陆动力学意义

根据地质和地球物理特征表现出的岩石圈不连续，华北地区可区分出鄂尔多斯克拉通型、燕山-太行造山带型和华北平原裂谷型三类岩石圈。依据岩石学方法、壳幔演化模型、造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系，建立了华北地区三类型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构，讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义、岩石圈不连续在划分岩石圈单元中的作用及不同类型岩石圈形成的大陆动力学意义。     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解,碰撞、陆内造山,及伸展等作用影响,造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标,可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算,获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域,而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系,本文得到如下认识:(1)Te与地热场参数具有较好的相关性,但受浅部地壳被破坏,深部仍为克拉通地壳影响,导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂,Te较薄区域并不代表着地震频发区域,地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用,致使应力和能量积累较强;华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈...     

大陆岩石圈的热结构及其意义

从国内外地热状态的观测研究方法及其进展入手,论述了岩石圈热结构的分布特点与板快的关系,区域性构造过程的复杂热效应,水文地质过程及其热效应,岩石圈的热状态及其决定的岩石圈的流变性,地球的热历史及其早期热结构。同时对加强我国大陆岩石圈热结构研究提出了具体建议。     

台湾海峡及邻区剖面岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

台湾海峡及邻区地处欧亚板块与菲律宾海板块相互作用的构造前锋部位,经历了挤压、剪切和伸展交替或并重的构造作用,这种复杂应力环境下岩石圈的均衡调整对台湾地区的构造演化具有深远影响.通过采用均衡响应函数法计算穿越台湾海峡及邻区剖面岩石圈的有效弹性厚度,利用剥离法消除台湾海峡及东邻岛区较厚沉积层的影响,得到了穿越台湾海峡地区剖面岩石圈弹性厚度的变化.结合反演的莫霍面和居里面深度对剖面有效弹性厚度的构造意义进行了综合分析.结果表明:台湾海峡及邻区岩石圈有效弹性厚度变化范围为22~8 km,剖面有效弹性厚度整体上自西往东呈楔形递减趋势,反映中国东部大陆岩石圈往东伸展减薄;台湾岛附近有效弹性厚度出现局部向东倾斜增大的趋势,可能与东侧菲律宾海板块的仰冲挤压有关.有效弹性厚度与居里面具有较高相关性,反映了有效弹性厚度受岩石圈热结构的影响.      

中国西北大陆岩石圈类型、岩石学结构及其意义

根据西北地区的地质和地球物理特征,区分出中国西北大陆以准噶尔和塔里木为代表的克拉通型岩石圈和造山带型岩石圈,而造山带型岩石圈又可以区分为以额济纳旗为代表的古生代造山带型岩石圈(老物质新结构)和包括天山、阿尔泰山、昆仑山在内的新生代造山型岩石圈(老物质新结构);依据岩石学方法、壳幔演化模型和造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系,建立相应类型岩石圈的壳幔岩石学结构,讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义及其找矿意义.     

北冰洋-欧亚大陆-太平洋地学断面东南段岩石圈有效弹性厚度

大陆岩石圈有效弹性厚度（Te）是表示岩石圈强度的参数，计算该参数对研究岩石圈大规模构造，分析大陆板块内的均衡补偿机制有一定意义。利用Forsyth提出的相关技术计算的北冰洋－欧亚大陆－太平洋地学断面东南段自黑水到泉州的Te值，并分析了重力和地形波长的相关性特征，初步认为：计算Te值所选的每个数据块在短波长（6.6-100km)内岩石圈板块的强度足以平衡地形负载，重力和地形不相关；在长波长（100－250km)内，地形及地下负载由弯曲模型补偿，岩石圈板块在地形及地下负载作用下而挠曲。断面通过地段具有较低热流密度值的陆核有较高的Te值，具有较高热流密度值的宁化，大田地区有较低的Te值，反映了较高的热流密度值对应较低的Te值，较低的热流密度值对应较高Te 值的关系，Te可分为南东低值段和北西高值段，地壳厚度大体上与Te值呈正相关关系。     

大陆岩石圈流变动力学研究进展

综述了近年来宏观尺度上大陆岩石圈在流变结构、运动学和动力学研究方面的进展 ,简要介绍了INDEPTH ,KTB等科学工程的最新成果。固体地球科学的发展趋势表明 :查明岩石圈的物质组成和岩石圈的热结构是建立岩石圈流变结构模型的基础 ,高分辨率地球物理方法、大陆科学深钻和岩石学探针是研究岩石圈流变结构的重要途径 ;大地测量是研究岩石圈运动学的主要手段 ;定量计算岩石圈的流变学参数和模拟动力学演化过程是动力学研究的基本内容。     

南海高分辨率岩石圈有效弹性厚度及其影响因素分析

南海构造环境复杂,海盆内海山规模不一,为了探究南海岩石圈强度的影响因素及其与海山演化的联系,本文利用Parker-Oldenburg法计算得到地壳密度分布并结合基于小波变换的导纳法计算南海岩石圈有效弹性厚度(简称T_e),提高了计算结果的准确度和分辨率。南海大洋岩石圈T_e整体较小,分布在0～16 km范围内。南海T_e与居里点深度和热流点相关性高,说明岩石圈强度受温度结构影响强烈,海山T_e值与海山加载时岩石圈年龄未表现出相关性,表明岩浆活动等热异常会削弱岩石圈强度。     

关于岩石圈有效弹性厚度的地质理解

简要回顾了岩石圈均衡理论的发展及岩石圈区域均衡和挠曲理论在岩石圈动力学研究中起的作用,阐述岩石圈有效弹性厚度(Te)的概念和特征。强调Te的研究是地质学和地球物理学的紧密结合,即通过岩石圈挠曲理论和区域均衡原理,对地形和重力资料进行谱分析计算,来获取岩石圈的物理性质信息。计算的Te(和相应的挠曲刚度)是岩石圈等效的强度,与爆破地震、地震层析成像和大地电磁测深等方法观测到的岩石圈和地壳厚度不同,它们之间只有通过岩石圈的屈服刚度包络面(YSE)才能比较。大洋和大陆岩石圈YSE的理论计算,表明Te值显著小于地震学的地壳和岩石圈厚度。尤其对于大陆岩石圈,地壳厚度、热年龄和应变率均可显著影响岩石圈的强度。本文还以滇西为实例介绍了对相干值曲线计算的新认识和当前岩石圈Te研究的最新趋势。     

岩石圈热—流变结构与大陆动力学

由于大陆内部存在上千公里宽的弥散边界变形带，板块构造理论用于解释新生代大陆内部的显著的构造变形遇到了困难。因此，探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学的热点研究领域---大陆动力学。大量的地震测深、地震层析成像技术的应用对岩石圈的精细结构研究，已揭示岩石圈结构和物质组成存在显著的横向非均质性。这种横向非均质性是地质时期内大陆岩石圈经历多期次构造-热事件叠加与改造所形成的。同时，也决定了岩石圈热-流变学结构的横向分块、纵向分层的特性。大陆岩石圈热-流变学结构非均质性及其构造继承性对大陆内部构造变形起控制作用。所以，大陆动力学应注重开展大陆变形的运动学、大陆岩石圈的热-流变学结构和大陆变形的地球动力学数值模拟研究。     

中国大陆岩石圈厚度分布研究

利用不同物理性质所估计的岩石圈厚度可能具有不同的地球动力学意义。大陆岩石圈等效弹性厚度往往只与岩石圈内部的某些岩层相关,因此它可能不代表一般意义上的岩石圈厚度。地震学岩石圈厚度虽然有较高的精度,但依赖于人为地对岩石圈的定义;并且其具有的短时间尺度效应决定了它与长时间尺度的岩石圈概念不一致。热学岩石圈厚度体现了长时间尺度上的岩石圈热学作用,因此其厚度定义的标准是较合理的。地震-热学岩石圈厚度研究利用地震波速反演得到的温度数据按照热学岩石圈标准来对岩石圈厚度进行研究,具有地震学和热学岩石圈厚度两者的优点,是较合理的对岩石圈厚度的估计。中国大陆地震-热学岩石圈厚度分布有如下特点:(1)中国东部岩石圈较薄,厚度约100 km,其中包括中国东北、中朝克拉通、扬子克拉通东部和华南造山带;(2)青藏高原和塔里木克拉通以南地区的厚度变化较大,厚度约在160~220 km;(3)三大克拉通的岩石圈厚度有较大区别,扬子克拉通的核心最厚达约170 km,塔里木克拉通的核心厚度约140 km,中朝克拉通的厚度约100 km;(4)昆仑秦岭造山带的岩石圈上地幔内部较复杂,可能有大面积的部分熔融;(5)整个大陆岩石圈厚度分布并没有显示出与地壳年龄的线性相关关系,却表现出了与大地构造格局的直接关系。受板块碰撞强烈影响的地区,岩石圈较厚;受大洋俯冲带影响较强的地区,岩石圈较薄。     

壳幔过渡层及其大陆动力学意义

根据地震测量结果,造山带常见一个P波传播速度介于典型地壳和典型地幔之间的圈层,称为壳幔过渡层。这个圈层在地球物质科学领域常常被解释为壳幔混合层,形成机制不十分明确。提供了另一种选择,认为壳幔过渡层实际上可能是幔源岩浆底侵作用和地壳分异作用的产物,其密度随压力的逐渐变化是其波速特征的主要原因,是区域岩石圈重力不稳定的标志;也可能是软流圈物质岩石圈化的结果,是区域岩石圈逐渐冷却的象征。这个模型可以更好地解释造山带岩石圈拆沉作用、壳幔物质交换和岩浆活动,因而壳幔过渡层的查明具有重要的大陆动力学意义。     

中西太平洋海山区的岩石圈有效弹性厚度及其地质意义

中西太平洋海山区是太平洋板块上洋壳年龄最老、磁条带异常最复杂、海山分布最密集、地质构造最独特、构造活动最强烈的一个区域, 为探讨区内众多海山的构造成因, 以板块构造理论为指导运用弹性板挠曲理论计算了中西太平洋海山区岩石圈的有效弹性厚度.结果显示, 研究区的有效弹性厚度总体上表现为北西高南东低的趋势, 西边的麦哲伦海山链表现出南北低中间高的趋势, 东边的中太平洋海山群呈现出由西往东厚度递减的现象, 且这2个典型区域的岩石圈有效弹性厚度与现今法属玻利尼西亚群岛处的比较接近.据此推测它们是在白垩纪期间(约130~90 Ma)形成于现今法属玻利尼西亚群岛处的大规模热点群附近, 且受到了后期火山岩浆活动的改造作用.      

欧洲大陆岩石圈动力学研究现状与进展

通过对ＥＵＲＯＰＲＯＢＥ计划中５个关键项目的主要研究目标和主要成果的介绍,简述了欧洲大陆岩石圈动力学研究现状及进展。通过研究,人们已以轾芬诺斯堪的亚地盾古元古代、太古代岩石圈演化特征有明显不同;横跨欧洲的缝合带既是前寒武纪地壳显一宙重新活动的结果,也是加里东和华力西地体增生作用的结果,乌拉尔造山带是古生代微大陆碎块进一步裂解、崩解、增生到东欧在陆边缘的结果;侏罗纪到现代的非洲－－阿拉伯板块及其间的     

曾母盆地西部岩石圈特性与有效弹性厚度: 来自构造模拟的约束

曾母盆地是南海南部最大的新生代沉积盆地,保留了南海新生代共轭边缘演化历史以及性质的重要信息。岩石圈有效弹性厚度Te是了解大陆地壳张裂时岩石圈强度的一个关键指标。本文选取曾母盆地西部的三条典型地震剖面,在构造解释的基础上,按照挠曲均衡原理,通过对三条剖面的反演模拟,对Te进行了敏感性测试。在此基础上利用弹性梁模型对三条剖面进行了正演模拟,来模拟盆地的形态以及主要地层单元的展布。模拟结果与实测剖面的对比表明,Te值取3～5km较为合理,盆地西部的脆性/韧性地壳转换深度为15km。正演和反演模拟中的拉张因子β具有不同的构造含义,正演模拟拉张因子β代表了脆性上地壳的拉伸程度,反演模拟的拉张因子则表示整个岩石圈的拉张作用,拉张因子同时呈向北增大的趋势。     

南海北部典型区块岩石圈有效弹性厚度分析

有效弹性厚度(Te)是刻画岩石圈弹性性质的重要参数,通过分析有效弹性厚度值,可以获得与区域构造相关的信息,为后续解释工作提供一些依据。基于均衡响应函数法,选取南海北部区域4个典型区块的数据,计算均衡响应函数值,并根据公式推算得到各区块的Te值,通过分析Te值对研究区地质构造有所了解。     

大陆岩石圈流变学研究及其在伸展盆地动力学中的应用

大陆岩石圈流变性是伸展盆地动力学研究中的一个重要方面。大陆岩石圈具有多种流变学特征,控制着不同的岩石圈变形样式以及盆地形态、沉降/上隆、沉积样式和岩浆岩分布等岩石圈变形在伸展盆地中的表现形式。大陆岩石圈流变学研究在伸展盆地运动学和动力学模拟中的应用现状和最新进展表明,尽管大陆岩石圈的流变性非常复杂,其在伸展盆地动力学分析中起到了非常重要的作用,应该加以足够重视和深入研究。