蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.     

蒙古-贝加尔裂谷区深部结构研究进展综述

针对蒙古-贝加尔裂谷形成的动力机制和演化过程的两种观点,本文整理了近年来蒙古-贝加尔裂谷活动构造、重力异常、层析成像及接受函数等方面的研究成果,分析蒙古-贝加尔地区深层介质尤其是上地幔的各向异性特性,探究深部物质的变形方式和流动模式,探讨了蒙古-贝加尔裂谷形成和演化的条件.结果表明,蒙古-贝加尔地区地幔流场及对流应力场呈现非常复杂的图像,流场及应力场分布与地表构造具有很好的相关性.蒙古-贝加尔裂谷系的形成不是单纯的构造伸展或壳下岩石圈被热的软流圈物质机械代替的过分简单的模式,而是裂谷系的岩石圈强烈地构造热活化,即有软流圈上隆,熔体侵入.在蒙古-贝加尔裂谷形成和演化中地幔柱发挥了重要作用,同时与线性岩石圈年代及其相对于地幔柱位置有关,也与India-Asia碰撞提供的有利的远场力相关,这三者构成了蒙古-贝加尔裂谷形成和演化的三个条件.     

贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法——全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80 s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80 s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26 s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角<90°时,快波偏振方向在N60°E左右,快、慢波分裂时差为1.27 s;当反方位角>90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40 s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.     

贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法——全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80 s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80 s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26 s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40 s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.     

地幔柱在蒙古-贝加尔裂谷起源中的作用

本文通过整理近年来蒙古-贝加尔裂谷有关地幔柱的研究成果,从重力异常、层析成像和接受函数等方面分析贝加尔地区上地幔的各向异性特性,并重点介绍了中蒙合作项目的深部构造研究成果,探究地幔柱在蒙古-贝加尔裂谷形成中的作用.研究发现:贝加尔裂谷区上涌物质来源于410km不连续面之下和660km不连续面之上,低速异常延伸至贝加尔裂谷下的地幔转换地带,可能是地幔柱低速异常的反映.速度异常还可能与应力环境有关,东部Pn速度低值异常与太平洋板块俯冲动力作用引起的地壳的伸展减薄和岩浆活动有关,西部Pn速度高值异常则是India板块强烈碰撞挤压动力作用所形成.蒙古-贝加尔裂谷带起源受岩石圈扩张和岩石圈不均匀性的综合影响,裂谷下的低速区存在偏转的地幔柱,偏转的地幔柱在India-Asia板块碰撞引起形变的远场力的帮助下,成为贝加尔裂谷演化和发展的主要成因之一.     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

华北地区GPS地壳应变能密度变化率场及其构造运动分析

利用GAMIT软件将华北地区GPS地壳形变监测网1995、1996及1999年3期观测数据同全球IGS跟踪站资料进行了统一处理,并采用基线向量单天解及其全协方差矩阵和武汉大学PowerAdj Ver3.0软件在ITRF97框架下进行了GPS网整体平差,得出了相对于欧亚板块的水平运动速度场;进一步利用GPS速度场计算华北地区GPS地壳应变率场及应变能密度变化率场. GPS结果表明:华北地区现以(3-12mm/a)±3.4mm/a速度相对于稳定的欧亚板块向东或东南方向运动;唐山-河间-磁县是一个压缩活动边界,大同-太原则是一拉张活动边界,呈略带右旋的拉张运动;北京-天津-渤海湾地区,以及邢台地区是高剪应变率地区;张家口-北京-天津-渤海湾地区,以及济南地区是高应变能密度变化率地区,地壳积累能量高,且渤海湾地区处于面膨胀变化率正、负值过渡带,那里可能存在与地震危险性有关的应变能积累背景.     

山西裂谷带地壳岩石波速的研究

通过实验建立了岩石成分与波速的关系,波速和岩石的各向异性,矿物相变在波速曲线中的反映以及实验温度和压力对波速的影响,尤其得到了高温下的新资料.用实验数据结合地球物理、地质资料建立了山西裂谷带与相邻太行山隆起区地壳各层圈的物质组成,对比说明,两构造单元下地壳的岩石组成是不同的.最后分析了盆地下地壳中部的组成、水和环境条件,认为低速带是由岩石部分熔融造成的.     

京津唐及邻区地壳结构的中新生代构造运动响应

以华北地块作为实施“国际地壳与上地幔模型计划（IGCP-474）”示范区,我们综合京津唐及邻区的8条宽角反射地震剖面地壳速度结构, 计算了该区域不同构造域上、中及下地壳平均速度和厚度.利用格里金插值技术构建上、中、下地壳平均速度、厚度和底界深度在空间上变化图像.这些图像指示出,京津唐及邻区发育沿近东西和北东两个方向展布的隆起与拗陷,发育受北东向断裂控制的断隆和断坳.这些地质构造的形成与该区域发生在中生代以来的构造运动密切相关,推断京津唐及邻区在中新生代至少发生三期较强烈的构造运动.结合区域构造研究成果得出,近东西向展布的隆起和拗陷形成于三叠纪,北东向展布的隆起和拗陷形成于侏罗纪,受北东向断裂控制的断隆和断坳则形成于白垩纪以来.由于中地壳为壳内低速层,与上、下地壳的变形规律截然不同,以塑性变形为主,造成中地壳在隆起部位厚度大、速度低,拗陷部位厚度小、速度高,其厚度较大的部位地壳强度整体降低,在后期构造运动中易发生断裂变形,进而控制京津唐及邻区现今地震活动.     

地壳的均衡差运动──一种新的地壳构造运动理论模式的简介

本文提出了地壳的构造运动，本质上是地壳与岩层的均衡差运动。它主要由重力作用产生的三种形式的差应力所推动：一是地球整体意义上的真正的重力均衡差应力；二是水平向的均衡差应力；三是垂直向的均衡差应力。本文讨论了这三种差应力产生的机制与规律，三种均衡差运动的规律与地壳实际构造运动普遍存在的对应关系，此外还讨论了地壳构造运动不息的主要原因。     

中国大陆地壳应力场与构造运动区域特征研究

系统研究了1918～2006年间中国大陆及其周缘发生的3115个M4.6以上中、强地震的震源机制解,得到中国大陆地壳区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计结果.探讨了大陆应力场的结构,以及周围板块运动对中国大陆应力场影响作用范围及其界线.结果表明,中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,又受到从贝加尔湖经过大华北直至琉球海沟的广阔范围内存在的方位为170°引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解反映出,该区地震发生为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果.印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力,控制了喜马拉雅、青藏高原、乃至延伸到天山及其以北的广大地区.在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内,压应力P轴水平分量位于20°~40°,形成了近北东方向的挤压应力场,大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区以及天山等地区. 本文结果表明,正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区.证明了青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时,中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动.根据本文最新结果,得到了华北、华南块体之间地壳区域应力场的控制边界线,发现该分界线与大地构造、岩石圈板块构造图等有较大差异,特别是在大别及其以东地区, 该分界线向东南偏转,在沿海的温州附近转向东,最终穿过东海直至琉球海沟.台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界,来自北西西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体,直到中国南北地震带南段东部地域的应力场. 地震震源机制结果还表明,南北地震带南段西侧其P轴大约为NNE方向,与青藏高原的P轴方位一致.南北地震带南段东侧其P轴大约为NWW方向,与华南块体的P轴方位一致.因此,将中〖JP2〗国大陆分成东、西两部分的南北地震带南段是印度洋板块与菲律宾海板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线.     

中国前震旦纪地壳构造运动旋回的划分

本文对我国三大断块(区)的前寒武纪地层的发育、建造类型、不整合及部分同位素年龄值进行了对比,划分出五个地壳构造运动旋回,即桑干旋回(2500—2600百万年前),五台旋回(2000百万年前),中岳旋回(1700百万年前),“阴山旋回”(约1200—1300百万年前)和晋宁旋回(1050—900百万年前)。指出在前震旦纪变质岩系中的不整合具有多次地壳构造运动的集合的性质,相当显生宙的一个构造旋回。同时指出晋宁运动具有明显的穿时性,与板块构造理论相符     

苏联俄文版《贝加尔裂谷带的余震序列和震群》一书简介

本书的原文书名是,由苏联科学院西伯利亚分院地壳研究所的 H.B.素洛年科和 A.B.索洛年科共同编著,由西伯利亚分院科学出版社(新西伯利亚城,1987)出版。本书两位作者曾用较长时间从事贝加尔裂谷带地震活动性的分析研究工作。他们在掌握了丰富的第一手观测资料,取得了一些科研成果并发表了不少有关论文和     

与大陆裂谷有关的地壳深震

至少有四个大陆裂谷带内部或边缘发生了地壳深震（＞２０ｋｍ）。其中大多数地震（Ｍ≥５．０）为走滑或斜滑机制，它们的Ｔ轴方向接近于一裂谷带浅部正断层作用有关的Ｔ轴方向。多数地壳深震沿具有较冷的且厚度较大的地壳部位的裂谷边缘发生。然而，也有一些地震发生在具有高热流的区。这些地区也表现为高应变区，这可能是影响可观测深度的一个因素。我们认为地壳深震或是代表了裂谷带相对于邻近稳定区的相对运动，或是表明了裂谷作     

中国大陆輓近地质时期地壳构造运动动力来源的研究

本文以中国大陆地质构造现象为基础进行研究,认识到輓近时期构造运动的特征是反向运动,其实质是垂直运动。又从地质、古生物以及天文观测资料的研究中,得出輓近时期地球自转速度不是加快而是减慢。利用上述结果进行力学分析和动力源的研究,得出这样的结论:輓近时期中国大陆地壳构造运动的特征是垂直运动。力源来自地球自转速度减慢,应力松弛和均衡调整作用的结果。     

伽师强震群区帕米尔东北侧现代构造运动和地形变的GPS监测研究第2期GPS观测完毕

国家重点科技项目《新疆伽师强震群成因及帕米尔东北侧强震预测研究》第２专题——伽师强震群区及帕米尔东北侧现代构造运动和地形变的ＧＰＳ监测研究第２期观测工作,在新疆地震局流动测量研究队和中国地震局地震研究所二室的密切配合下,于１９９９年８月１９日圆满结束。今年的观测工作量是２２个ＧＰＳ点位的全面观测及３个点位的归心联测。在观测过程中,以“网络工程”中的乌什基准站和喀什基本站为固定观测点,其它站为流动观测点。野外观测时间近１个月。在这次观测过程中,ＧＰＳ观测组同志们遇到了南疆地区特大山洪暴发和公路多处…     

里奥格兰德裂谷南部地壳结构的地球物理约束

里奥格兰德裂谷仍有地质活动发生的证据,主要有第四纪断层作用、地震活动和裂谷低速扩张。利用绘制的地壳厚度与地震波速比所生成的约束地壳模型横剖面,来突出里奥格兰德裂谷南部的区域扩张。计算了147个台站的接收函数和它们的叠加,使用的数据包括地球透镜计划美国台阵移动阵列、以前收集的美国西南部数据,并使用克里金插值方法对地壳和速度结果进行了插值。再将上述接收函数结果作为反演密度剖面的一个约束条件,得到了一个新的、优化的重力反演方法。最终,得到了约束地壳模型。该模型显示里奥格兰德裂谷南部地区存在浅层莫霍面(30km),此结果比前人得到的要厚。在盆岭区,里奥格兰德裂谷西部地壳分层,接近大平原的里奥格兰德裂谷东部存在较厚的地壳,且伴有密度大的低速层。我们也发现特拉华盆地表现出显著的地球物理异常,其原因可能是该盆地存在厚的饱和沉积物。考虑到其他研究中并没有发现该区域有深部地幔异常,本文提出裂谷可能是上地幔小尺度对流的结果,并得出里奥格兰德裂谷处于盆岭区和大平原的最小边界处,也可能是板块俯冲的终点。     

对华北GPS监测区近期地壳应变连续分布的估计

直接利用华北ＧＰＳ监测网各个测点的位移观测值,借助高斯型位移协方差函数通过最小二乘配置建立连续分布的位移函数,并根据应变与位移的偏导关系,对华北ＧＰＳ监测区１９９２￣１９９５年、１９９５￣１９９６年最大剪应变及面膨胀连续分布进行估算,得到其应变场动态图像。