由地震探测揭示的青藏高原莫霍面深度

全球最新、规模最大的青藏高原造山带是研究陆陆汇聚、板块俯冲和高原隆升等大陆动力学问题的天然实验室.自20世纪50年代至今,已经积累大量被动源地震观测和主动源地震探测资料用于揭示青藏高原的地壳与上地幔结构,勾勒出青藏高原的壳幔结构的基本特征.本文在汇总前人工作基础上,通过对深地震测深、深地震反射剖面和宽频地震观测三种地震方法资料的梳理,探讨青藏高原的莫霍面深度及其分布特征.结果表明,青藏高原莫霍面形态复杂,深度变化很大,分布总体特征呈现出中间浅,南部较深,北部较浅,西部较深,东部较浅的趋势,最深的和最浅的莫霍面可以相差40 km.这种变化趋势记录了印度板块和欧亚板块的相互作用使高原地壳增厚、减薄过程,并驱使地壳物质由西向东流动.     

深地震探测揭示的华北及东北地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来,在我国华北及东北地区进行了大量的深地震探测研究.本文通过对该地区的深地震探测研究的总结和梳理,探讨了该区的莫霍面深度与变化及其地球动力学意义.结果表明:华北地区最深的莫霍面出现在内蒙褶皱带内,最浅的莫霍面出现在渤海湾盆地.东北地区最深的莫霍面出现在大兴安岭地区,最浅的莫霍面出现在依兰-伊通断裂带...     

深地震探测揭示的西北地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来,在我国西北地区进行了大量的深地震探测研究.本文通过对西北地区的深地震探测研究的总结和梳理,探讨了西北地区的莫霍面深度与变化及其地球动力学意义.结果表明:比起我国其他地区,西北地区莫霍面无论是埋深还是形态均变化最大,反映出受印度板块与欧亚板块碰撞远程效应影响,西北地区地壳整体变形强烈.莫霍面最深(约90 km)位于西昆仑与喀喇昆仑构造结合处,最浅处位于准噶尔盆地西缘的克拉玛依(约35.5 km),最深与最浅相差约55 km.在盆山结合部位及大型走滑断裂,如阿尔金断裂、中天山北缘断裂带等均存在莫霍面错断.天山造山带东西段莫霍面深度变化明显,西段深于东段.这些特征指示了中国西北部盆山之间的构造关系、天山造山带西段和东段不同的深部动力学机制以及古老断裂带的活化.     

陕西省莫霍面特征

依据陕西省最新1／50万区域重力资料，采用不同场的不同计算方法，发现陕西省莫霍面的埋深，自东向西由浅变深，南北向上为南北浅中部深。     

莫霍面地震反射图像揭露出扬子陆块深俯冲过程

近垂直深地震反射剖面对莫霍面变化的观测 ,强有力地说明大陆莫霍面的复杂特征记录了岩石圈的构造历史。横过大别山造山带前陆的深地震反射剖面长约 1 4 0km ,记录时间达 3 0s ,探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。深地震反射剖面揭示出扬子陆块与大别山造山带结合部位的岩石圈精细结构、清晰的莫霍面及其变化特征。作为相关解释的第一步 ,我们将探测到的莫霍面变化特征与其他特殊反映不同地质年代和岩石圈构造历史的深地震反射剖面进行对比 ,以追索扬子陆块与大别山造山带的岩石圈构造过程。总体北倾的莫霍面和同样北倾的下地壳结构记录了中生代扬子陆块的向北俯冲。北倾的莫霍面错断、叠置现象描述出扬子陆块的俯冲过程。大别山前向北和向南倾斜的交叉反射图像 ,反映了扬子陆块与大别山造山带岩石圈尺度的碰撞关系     

东秦岭深地震剖面上莫霍基本特征的研究

东秦岭深地震剖面上反映的华北、秦岭和扬子莫霍地震波组的特征具有明显差异。对莫霍地震波组特征的研究,指出秦岭壳幔过渡带的不均匀程度和厚度大于华北和扬子壳幔过渡带。受地壳均衡作用的影响,已形成的秦岭壳幔过渡带起了通常所说的“山根”作用。     

地震正演技术在深反射地震剖面探测中的应用

地震波正演模拟技术广泛应用于浅层勘探,此方法可以将地质模型和地震模型有机结合起来,验证和指导地震资料的采集、处理和解释。基于石油反射地震技术发展起来的深反射地震剖面探测技术,经过几十年的发展及应用,已经非常成熟,但到目前为止,地震波正演技术在深反射地震剖面探测中的应用却很少。本文利用跨越四川盆地深反射地震剖面来开展正演研究,通过对比拟合正演模拟数据和实际地震数据的层位到时,不断修正速度、层位等参数,建立最终深度域地质模型,为构造剖面提供较为准确的地壳厚度、莫霍面深度等地层信息。通过深度域地质模型,揭示出扬子板块西北缘新元古代古俯冲的角度约30°,俯冲的深度达到60 km。     

南海海盆区莫霍面分布规律及其对深部钻探的意义

钻遇莫霍面是人类一直以来的梦想。深海海底是地球上离莫霍面最近的地方,目前有研究推测南海是世界上莫霍面深度最浅的海域之一,但缺乏足够的直接证据。深反射地震探测可以直接揭示岩石圈的构造形态,是莫霍面探测的重要手段。本文基于长达15000 km的深反射多道地震剖面的解释、处理、制图和分析,结合前人的研究,形成了南海海盆区莫霍面反射特征和空间分布的初步认识。① 南海东部次海盆南部早期经历了较快速扩张,岩浆供应充足,受扩张停止后岩浆活动影响较小,基底平坦,地质构造相对简单,同时洋壳地震速度结构不存在异常,且有较强的广角莫霍面反射波和可识别的地幔顶部折射波,具备莫霍面钻探的基本条件。② 南海海盆不同区域的莫霍面反射强度存在较大差异。其中东部次海盆莫霍面反射最为强烈且清晰,西北次海盆次之,西南次海盆仅有零星出现的清晰莫霍面反射且可信度不高。③ 识别南海海盆区莫霍面地震反射长度超过3500 km,首次形成了海盆区深度域莫霍面地震反射空间分布图。与重力反演的莫霍面深度相比,利用深反射多道地震计算的莫霍面深度细节更为丰富,并且可以在垂向上清晰刻画莫霍面的结构。整体上,南海海盆区莫霍面地震反射强烈和可信度高的区域中,深度较浅的区域之一是东部次海盆南部,最浅处仅约9. 5 km,其中水深4. 01 km,洋壳厚度仅5. 54 km。综合判断,东部次海盆南部是南海重要的莫霍面钻探备选区,这对南海莫霍面钻探选址具有重要意义。     

深反射地震数据揭示的拉萨地体北部到羌塘地体南部地壳厚度的变化

由多个地体拼接而成的青藏高原,有着世界上最厚的地壳。在高原中部,从拉萨地体到羌塘地体,穿过班公湖—怒江缝合带(BNS)的地壳厚度变化长期存在争议。本文主要论述从拉萨地体北端横跨BNS到达羌塘地体的深地震反射剖面探测的结果。探测发现了清晰的Moho反射,揭示了拉萨地体—羌塘地体Moho深度和地壳厚度的变化。探测结果表明,在BNS下方Moho深度由南至北出现了6.2 km的急剧减小,并且与BNS向北28 km处的羌塘地体南部比较,地壳厚度变浅了12.5 km。否定了前人对BNS下方Moho存在20 km显著变化的认识。     

燕山造山带深地震反射剖面启动探测研究

板块构造本质的刚性定义,认为变形只发生在板块的边缘,板块内部不会也不可能发生与板缘相当的造山带[1].     

Moho Depth of Qinghai-Tibet Plateau Revealed by Seismic Probing

The Qinghai (青海)-Tibet plateau is the newest and biggest orogenic belt in the world and a natural laboratory for researching continental geodynamics, such as continent-continent collision, convergence, subduction, and plateau uplift. From the 1950s to the present, there have been many active-source (deep seismic sounding and deep seismic reflection profiling) and passive-source seismic probing (broadband seismic observations) implemented to reveal the crust-mantle structure. In this article, the authors mainly summarize the three seismic probings to discuss the Moho depth of the Qinghai-Tibet plateau based on the previous summaries. The result shows that the Moho of the Qinghai-Tibet plateau is very complex and its depth is very different; the whole outline of it is that the Moho depth is deeper beneath the south than the north and deeper in the west than in the east. In the Qiangtang (羌塘) terrane, the hinterland of the Qinghai-Tibet plateau, the Moho is shallower than both the southern and the northern sides. The deepest Moho is 40 km deeper than the shallowest Moho. This trend records the crustal thickening and thinning caused by the mutual response between the India plate and the Eurasia plate, and the eastward mass flow in the Qinghai-Tibet plateau.     

发育大洋斜长花岗岩的南海管事平顶海山：深部地壳和莫霍面钻探的优选区？

本文紧密围绕IODP“面向2050年大洋钻探科学框架”中的“地球深部探测”旗舰计划和“莫霍面”梦想，研究并总结全球现代洋壳发现的大洋斜长花岗岩的分布规律、岩石组合特征和成因模式，探讨发育大洋斜长花岗岩的南海管事平顶海山是否为深部地壳和莫霍面钻探潜在优选区。统计结果表明大洋斜长花岗岩在多种不同构造背景形成的洋壳上均有发现，包括西南印度洋超慢速扩张构造环境，大西洋、西北太平洋、西印度洋和中印度洋慢速扩张构造环境，东太平洋快速扩张构造环境，南海等边缘海构造环境，伊豆- 小笠原- 马里亚纳(IBM)岛弧、九州- 帕劳海脊、Amami海底高原等洋内俯冲构造环境。多数大洋斜长花岗岩呈脉状零散分布于辉长岩中，意味大洋斜长花岗岩可能形成于洋壳深部，在后期断裂等地质作用下被剥蚀而更容易被发现，成为了解洋壳深部岩浆过程和洋壳结构的一个窗口。管事平顶海山位于南海东部次海盆古扩张脊附近，拖网获得MORB型大洋斜长花岗岩，前人基于地球化学数据认为其可能为辉长岩部分熔融形成。本文推测管事平顶海山大洋斜长花岗岩很可能为洋壳深部物质剥露海底，是南海的一个重要构造窗口，有望成为南海深部地壳和莫霍面钻探的潜在优选区，但需要开展进一步调查研究以验证推测：① 海山大洋斜长花岗岩为拖网所得，位置误差较大，需开展可精确定位的电视抓斗、浅钻或有缆遥控水下机器人(ROV)调查；② 海山目前只发现大洋斜长花岗岩，需调查海山是否发育辉长岩等深部地壳岩石组合；③ 需开展重磁、深反射地震、海底地震仪(OBS)、大地电磁等调查研究，建立管事平顶海山洋壳和上地幔结构模型，查明断裂带分布，揭示莫霍面深度。     

深反射地震成像揭示的班公湖 怒江缝合带中段Moho断阶及其大地构造意义

揭示班公湖- 怒江(班怒)缝合带Moho(莫霍面)结构对于认识中特提斯洋壳俯冲和南羌塘坳陷成因具有重要地球动力学意义。基于横跨班怒缝合带的深反射地震数据(88°30′E),本文采用了中长波长静校正、噪声压制、优化叠加和叠前深度偏移(PSDM)等地震处理技术,获得了深度域地震反射偏移剖面、层速度场和高分辨率Moho结构。由深度域剖面显示,班怒缝合带Moho位于地表以下65～80 km,呈不连续北向抬升趋势,指示在拉萨地块与南羌塘地块之间存在岩石圈上地幔断阶,最大阶步可达15 km。综合分析缝合带两侧的Moho形态认为,这些断阶受南侧拉萨地体的岩石圈上地幔以19. 5°北倾俯冲与北侧南羌塘地块的上地壳抬升驱动,可能与深部存在局部熔融相关。班怒缝合带下的Moho结构表明,随着晚侏罗世—早白垩世中特提斯洋闭合,南羌塘地体由边缘海沉积向前陆盆地转换,形成南羌塘坳陷。     

华南地区典型岩石的地震波性质研究

地震资料的解释具有多解性,为根据地震资料认识华南的地壳结构和物质组成,对江西一福建地区的典型岩石样品进行了岩石波速的实验测量和理论计算.使用美国MTS公司815岩石物理参数测试系统测量了5块典型岩石的物性参数.结果表明,岩石的P波和S波速度随着压力的增加而增加,随着温度的增加而降低;在相同温压下,大理岩化灰岩的波速＞花...     

New Insights into the Mesozoic Large-scale Intra-plate Magmatism and Mineralization in South China from Seismic Tomography

A great amount of new S-wave data has been combined to image the mantle structure down to lower mantle depth near the southeastern margin of Eurasia and understand the tectonics in South China since the Mesozoic. Our results reveal a large-scale structure beneath the South China Sea, with a prominent, broad low-velocity feature of at least 1500-km wide in and below the mantle transition zone(MTZ) and a pronounced low-velocity feature of nearly 500-km wide in the lowermost mantle. Together these ...     

华南地区地壳厚度变化及对成矿类型的制约:来自卫星重力数据的约束

华南地区是中国金属矿产资源的“大粮仓”,分布有多个多金属成矿带。多金属成矿带的形成常伴随着地下特殊的深部背景和过程,通过莫霍面深度的计算,对华南地区的地壳厚薄变化所反映的壳幔耦合关系进行研究,可为探索华南地区地下巨量金属资源的形成与演变过程提供参考。本文首先基于球坐标的重力解算方法对高阶卫星重力场模型EIGEN-6C4的数据进行校正,得到华南地区的卫星布格重力异常。然后采用改进的Parker-Oldenburg方法进行变密度界面反演,获得华南地区莫霍面起伏特征。最后结合区内不同成矿带的范围和前人发表的地质、地球化学等资料,探讨华南地区不同成矿带的成矿物质来源与莫霍面起伏的关系。认为长江中下游和钦杭东段处于莫霍面隆起区域的成矿带,幔源物质对其成矿作用起主导地位,形成以铜、铁为主的多金属矿床;南岭、武夷、钦杭西段及鄂西—湘西位于莫霍面隆-陷交替区域的成矿带,成矿与壳、幔源物质的相互作用密切相关,最终形成钨、锡、金、银、铅锌等多金属矿床。