上地幔橄榄岩流变性研究新进展及其地球动力学意义

本文系深部地幔流性研究进展综述文章之一，重点介绍了近年来国际地球物理学界在涉及橄榄岩上地幔流变性的下述三方面取得的进展：（１）化学环境因素对橄榄石高温塑性的影响；（２）高温高压下水在橄榄石晶体中的溶解度和赋存状态；（３）橄榄石多晶体的变形机制转变，并对由此得出的地球动力学意义作了讨论。     

上地幔铂族元素的分异——吉林汪清橄榄岩包体提供的证据

汪清橄榄岩包体的PGE分布模式不同于世界范围橄榄岩中通常观察到的平坦型或负斜率分布 ,而以Pt Pd之间发生分异为特性 .根据Pt和Pd在合金 /硫化物熔体的分配系数的差异 ,认为部分汪清橄榄岩经历了与一含合金和硫化物的熔体平衡的过程 .由于比重的差异 ,富Pt合金同硫化物熔体发生分异而留在残余橄榄岩中 ,而富Pd的硫化物因未达饱和态而随残余熔体脱离地幔 .     

上地幔的流变学

地球地幔的流变特性对岩石层和软流层的动力学起着重要的作用。然而基本的流动的主导机制问题还未解决。实验研究与地质、地球物理观测的综合实验室研究表明：扩散蠕变与位错蠕变间的转换可能发生在地震的上地幔。热的浅部的上地幔以位错蠕变方式流动，而冷的深部或浅部的上地幔以扩散蠕变方式流动。当应力增加时，晶粒尺度减小，而且在该转换区附近的上地幔变弱。因此，形变是局部的，从力学上说在这些深度附近的上地幔被解耦。     

上地幔各向异性的反演方法

详细推导了弱各向异性介质的地震波速，在此基础上介绍了用Pn震相研究上地幔各向异性的几种具体算法；推导了用SKS震相和ScS震相反学下地幔各向异性的方法、优缺点及几种方法的相互关系。     

云南地区上地幔各向异性研究

对云南23个数字地震台11次地震的SKS记录，采用理论切向分量与实测切向分量拟合的方法，确定了快S波的偏振方向和快、慢波之间的时间延迟．结果表明，除鹤庆台外，在各台都观测到了S波分裂现象；云南地区的快方向总体特征是北北东向，时间延迟变化范围为0.5～2.0ｓ．在地质构造复杂地区断层对分析的影响很大．分析表明，作为青藏高原与华南块体之间的过渡带，云南地区的S波快方向反映了印度板块向欧亚板块俯冲是该地区地球动力学的基本背景，而由于青藏高原隆起造成的康滇菱形块体的南东-南南东向运动是造成复杂构造、应力环境的重要因素．快方向与上地幔运动的方向存在差异，说明在云南地区低速层或者软流层的运动与地壳块体的运动之间存在着复杂的耦合作用，构造驱动力如同向北东方向张开的手掌．从时间延迟出发，推断各向异性层的厚度为60～225ｋｍ．其变化范围与低速层埋深的变化范围（104～260ｋｍ）相当，认为各向异性层顶面可能在地壳底部，也可能在低速层，且在不同地点是不相同的，这与云南及周边地区莫霍面变化剧烈有因果关系．进一步推断出上地幔的各向异性主要存在于岩石圈而不是整个上地幔．      

浙江省上地幔的热结构及流变学特征

由尖晶石相和石榴石相二辉橄榄岩包体所建立的浙江省上地幔古地温线高于大洋地温线 ,与徐义刚等建立的中国东部地温线以及澳大利亚东南部的地温线较为接近 .由该地温线确定的该区壳幔边界为 34km ,软流圈与岩石圈边界大致在75km .上述结果与该区地球物理资料基本一致 .包体的流变特征研究表明 ,该区的包体至少经历了两期以上的变形事件 .前期可能与上地幔底辟有关 ,后期则可能与上地幔的剪切作用有关     

小行星撞击对地球的上地幔对流的影响

本文分别基于数值结果和地质学模型,在假定地球的上地幔存在稳定Rayleigh-Bénard对流的基础上,模拟了直径为10 km（陨石坑直径约180 km,以Chicxulub为例）和直径为100 km（陨石坑直径约1000 km）的小行星撞击对地球的上地幔对流格局的影响.本文将直径10 km小行星的撞击效果等效为热异常,将直径100 km小行星的撞击效果等效为热异常和速度异常（主要指陨石坑底部的回弹）的叠加.计算结果表明,当小行星的直径在10 km左右时,撞击对上地幔对流的影响十分微弱,热扰动时间仅2—3 Ma;而当小行星的直径达到100 km时,撞击就会对上地幔对流产生强烈影响.这时,对流从扰动到新的稳态有一定模式可循（依次为：调整、多个对流环、调整、稳定）,扰动的持续时间受黏度和撞击点位置影响,同时稳定后地幔热柱会向着撞击点的方向产生一定的位移.     

上地幔的地震不均匀性

本文叙述了最近关于上地幔不均匀性的地震学证据。地震学家们在关于上地幔结构低阶球谐展开的看法正逐步趋于一致的同时，关于短和中等波长特征仍存在激烈的争议。     

上地幔的热状态：对地幔柱没有作用

各种地球物理资料表明,软流层内长波长的温度变化偏离平均值士200℃,而不是地幔柱理论家们采用的±20℃。由板块构造过程(俯冲冷却、大陆绝缘和小尺度对流)引起的“正常”温度变化范围涵盖了被认为是由热喷发和热柱引起的盈余温度。地球物理方法给出上地幔可能的平均温度为1400℃。在洋脊、裂谷、破裂带和大陆裂解起始处,软流层内的对流在本质上是三维的,形成了不受深部热不稳定性影响的浅部似柱状结构。深部窄热柱没什么作用,这一看法被隆起和沉降数据所证实。“板块中央”火山活动的位置和体积似乎受岩石层结构、应力和裂纹的控制。     

上地幔顶部高频波的传播

使用北俄罗斯深地震测深剖面上记录到的和平利用核爆炸的地震波场的短周期、三分量记录（Ｑｕａｒｔｚ和Ｒｕｂｙ－Ｉ,分别在１９８４和１９８８收集）,来约束可以被３０００ｋｍ以外的传感 器观测到的高频远震Ｐｎ震相的特征。这个震相是由上地幔内的速度波动造成的,这里的速度波动被看作是散射体,为了检验这个假设和确定上地幔散射体的特征,用弹性反射率法（一维各向同性模型）模拟高频远震Ｐｎ震相的皮。通过细查远震Ｐｎ震     

山西临汾震区地壳上地幔构造的研究

利用郑州－临汾－靖边深地震测深剖面临汾，阳城炮点所获得的太行山至靖边段的观测资料，在以往解释的基础上重新进行了对比解释。研究结果表明：临汾与其东西两侧壳幔结构与构造的差异是极其明显的，其主要特征如下：（１）对仅在临汾以西出现的强震相Ｐ２进行了解释，并在ＰＭ波之前识别出一组来自下地壳的反射波Ｐ５；（２）根据临汾以西Ｐｇ与Ｐ２波的特征，我们确认在临汾盆地下方及其西侧，中地壳的上部８－１２ｋｍ深度内存在     

用地震面波研究上地幔各向异性

本文论述了上地幔各向异性的参数描述和主要证据,以及与地球动力学的关系。并就近几年来国外利用地震面波研究上地幔各向异性的重要成果和主要方法作了综合评述。     

中国东部大陆上地幔的基本状况

本文概述了近年来我国在地幔岩石学和地球化学研究中取得的主要结果。重点讨论了地幔流体在地幔过程中的重要作用，特别是地幔流体成矿作用，我国东部陆下地幔化学的区域性特征及其动力学意义。     

塔里木盆地南部上地幔各向异性研究

塔里木南缘位于塔里木块体同青藏高原碰撞的前缘,是认识青藏高原同周围块体相互作用的重要位置.横波分裂方法可以获得岩石圈及软流圈地幔的介质各向异性特征,进而探讨岩石圈变形和地幔流动.本文利用横波分裂方法对中国科学院地质与地球物理研究所、北京大学和南方科技大学联合布设在塔里木盆地南部的8个宽频带流动地震台站记录的SKS和SKKS震相进行分析,获得了塔里木盆地南部上地幔各向异性参数.分析结果显示,研究区快波偏振方向总体比较一致呈近东西向,但存在盆地边缘到盆地内部变化,而慢波延迟时间分布在0.3~1.5 s,差异较大.综合前人对青藏高原北缘和阿尔金断裂周边的横波分裂研究结果,研究区内大部分地区地幔流动方向和绝对板块运动方向保持一致,推测青藏高原北缘同塔里木盆地接触带,青藏高原北缘软流圈南东东向流动对塔里木块体下方地幔流动造成扰动,随着深入到塔里木块体内部,干扰越来越弱;同时青藏高原北部软流圈物质可能对塔里木盆地岩石圈产生影响,随着地幔软流圈物质持续向北运动逐渐冷却,对盆地内部岩石圈的影响程度减弱.

     

上地幔物质运移与地壳形变

本文据根GEM 10 B地球模型计算得到的卫星自由空间重力异常,分析了上地幔物质流运移的动力学关系。对在青藏高原上地壳的楔入作用影响下,上地幔物质流的运移状态及所造成的地壳形变进行了讨论。并对中国西南部壳体强烈的地壳形变以及频繁的地震活动的力源机制问题进行了探讨。