欧洲岩石层-软流层系统的物理性质

综合各地球物理的研究结果证明,在亚德里亚海—爱奥尼亚海海盆与Tyrrhenian海—西地中海海盆之间构造上存在着明显的区别.前者呈大陆型特征,而后者显示的无疑是与幼年海洋盆地有关的特征. 高速壳下层,也就是“盖层”厚度的横向变化,在整个欧洲地区都很明显.岩石层—软流层系统剪切波的横向交化也是非常显著的.重力数据表明,上地幔相对于几乎无震的高速岩石层根有一个正的密度差(0 .03一0.079/cm3),这似乎是许多造山带的特征.一个沿阿尔卑斯山纵轴方向横切面的分析结果似乎表明,密度的横向变化出现在地慢岩石层部分.     

岩石层,软流层和外围层（三）

5 外围层很明显,岩石层和软流层已经失去了它在现代地质学和地球化学文献中最初确切的地球物理含义。很难讨论OLB,CFB和MORB储层可能位置,因为现在预想它们与岩石层、软流层、上地幔和下地幔有联系。富集的、亏损的和较少亏损的岩浆很可能都起源于上地幔。甚至亏损上地幔的主张也需要热柱头或分层的CL在需要热点岩浆时局部补充软流层,或者用各种构造环境中的岩浆解释CL,热柱或下地幔。有一个时期曾经把大陆玄武岩的全部富集归因于地壳污染。那么在通过地壳之前,浅部地幔需要有一些玄武岩和富集方     

岩石层,软流层和外围层（一）

岩石层是一种包含强度和相对稳定性的力学概念，然而人们又将岩石层这一术语用于界面热边界层（ＴＢＬ）和浅部富集地球化学储层，其性质与强度毫无关系。“坚硬”岩石层的厚约是ＴＢＬ厚度的一半。弹性板块底部、板块中和地震断裂带的最大深度、低速带的顶部都位于相于５５０－７５０°温度范围的深度。这深度也相当于粘合板块的底部。消减板舌的地震被圈定在这个温度间隔的等温线内。高于６５０℃的地幔因不能承受长期应力作用而不     

岩石层,软流层和外围层（续一）

3 富集地幔人们曾经用大陆地壳拼凑和原始的下地幔柱解释所有非大洋中脊玄武岩(即富集玄武岩或来自所谓原生储层的玄武岩)。上地幔被看作是枯竭地幔和洋中脊玄武岩的储层,而仅是洋中脊玄武岩的储藏,它是     

北美东部下方岩石层—软流层边界的清晰成像

板块构造理论关键在于相对坚硬的岩石层在松软的软流层上方运动的概念,但是目前人们对岩石层与软流层边界的性质还知之甚少。在这一边界中地震波速的梯度变化主要反映了造成这两层岩石强度不同的物理和化学特性。比如,如果岩石层仅仅是热边界层,由于其较低温度而比较坚硬,那么地幔对流模型(Kinget al,2000;Zaraneket al,2004)揭示在其底部的波速梯度可能持续数十千米。相反,如果软流层由于内部挥发物富集(Hirth and Kohlstedt,1996;Gahertyet al,1999;Karato and Jung,1998;Hirthet al,2000)或存在部分熔融(Anderson,1989)而变弱,那么岩…     

青藏高原—天山地区岩石层构造运动的地幔动力学机制

利用全球重力大地水准面异常、板块绝对运动及全球地震层析成像数据,计算了青藏高原—天山地区岩石层下部地幔大尺度对流格局以及此种尺度对流驱动下岩石层内应力场分布;同时,利用区域均衡重力异常数据反演青藏高原中、北部到天山地区上地幔小尺度对流模型．结果表明,大尺度的地幔物质运移过程可能驱动着中国大陆岩石层整体从西部以南北方向为主的运动转向东部地区以北东和南东方向的运动;而该区域上地幔小尺度上升流动支持了现代青藏高原和天山地区的抬升运动．提出和讨论了青藏高原隆升的“断离隆升—挤压隆升—对流隆升”三阶段模式,并探讨了大陆岩石层构造运动的地幔深部动力学背景．     

青藏高原-天山地区岩石层构造运动的地幔动力学机制

利用全球重力大地水准面异常、板块绝对运动及全球地震层析成像数据,计算了青藏高原-天山地区岩石层下部地幔大尺度对流格局以及此种尺度对流驱动下岩石层内应力场分布;同时,利用区域均衡重力异常数据反演青藏高原中、北部到天山地区上地幔小尺度对流模型．结果表明,大尺度的地幔物质运移过程可能驱动着中国大陆岩石层整体从西部以南北方向为主的运动转向东部地区以北东和南东方向的运动;而该区域上地幔小尺度上升流动支持了现代青藏高原和天山地区的抬升运动．提出和讨论了青藏高原隆升的“断离隆升-挤压隆升-对流隆升”三阶段模式,并探讨了大陆岩石层构造运动的地幔深部动力学背景．     

亚洲-太平洋活动边缘及亚太毗邻地区的软流层

本文把软流层理解为上地幔中形成的低粘滞性层,它的形成与这部分地幔的温度接近该深度上岩石的固化温度有关。如果内部的温度高于这些岩石的固化温度,该层将会出现部分熔化带。在更大的深度上,流体静压力对粘滞性和熔化温度的影响超过了地幔温度对它的影响,这便导致岩石粘滞性增大及部分熔化带消失。因此,软流层应当有比较明显的顶部和底部。由于温度、压力、岩石成分的不同,软流层的深度、厚度、岩石的物质成分及其物理性质也会随之改变。当粘滞性改变和出现部分熔化带时,不同的物理性质的反应亦不同:密度和速度改变     

北美东部下方岩石层一软流层边界的清晰成像

板块构造理论关键在于相对坚硬的岩石层在松软的软流层上方运动的概念，但是目前人们对岩石层与软流层边界的性质还知之甚少。在这一边界中地震波速的梯度变化主要反映了造成这两层岩石强度不同的物理和化学特性。比如，如果岩石层仅仅是热边界层，由于其较低温度而比较坚硬，那么地幔对流模型（King et al，2000；Zaranek et al，2004）揭示在其底部的波速梯度可能持续数十千米。相反，如果软流层由于内部挥发物富集（Hirth and Kohlstedt，1996；Gaherty et al，1999；Karato and Jung，1998；Hirth et al，2000）或存在部分熔融（Anderson，1989）而变弱，那么岩石层与软流层之间的边界带可能会出现在小得多的深度范围。这里，我们用北美东部地区地震转换波对岩石层底部（或小于90～110km深度）非常急剧的地震波速梯度进行了成像——S波的速度在11km深度范围内下降了3％～11％。这样巨大、急剧的边界带不能仅仅用热梯度来解释，但可以用软流层内包含百分之几的部分熔融体（Anderson，1989）或比岩石层有更富集挥发物（Hirth and Kohlstedt，1996；Gaherty et al，1999；Karato and Jung，1998；Hirth et al，2000）来解释这一现象。     

冲绳海槽地区地壳结构与岩石层性质研究

用冲绳海槽地区地质、地球物理、地球化学数据与资料，对横跨大陆边缘—大洋板块的中国东部—冲绳海槽—琉球岛弧地区进行综合研究. 根据地震体波、面波成像结果，空间与布格重力异常及磁力异常的综合解释等结果，利用调和系数法对该研究区的地壳厚度进行了计算，并对地壳属性进行分析. 同时，选择中国东部东北地区的宽甸、华北地区的汉诺坝、华南的闵溪和台湾海峡的澎湖列岛与冲绳海槽和日本岛弧的新生代玄武岩开展元素—同位素对比研究. 结果认为冲绳海槽岩石层明显减薄，上地幔低速层已达到莫霍面，在地幔中已形成交代软流层. 元素—同位素研究表明：它不同于中国东部，与琉球岛弧地区的特点也不相同. 综合分析认为：冲绳海槽地壳属于过渡型地壳，与大洋地壳的许多特点颇为相似.     

天山地区的深部速度结构

利用区域地震资料的反演结果，分别研究了中国新疆、哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦境内天山的地壳速度结构。结果表明，沿天山一带地壳结构极不均匀，根据不同的性质可分为５个较大的块体；山体两侧的壳内低速带是天山与相邻地块碰撞的深部标志，塔里木、准噶尔和伊犁等地块都有向天山俯冲的痕迹     

鄂霍次克海及邻近地区的软流层

通常认为软流层是一个局部熔融层,它的物理性质与其上覆和下伏物质的性质不同。由于各种物理性质对同一比例的岩浆有不同反应(其中一些变化百分之几十,而另一些则达若干量级),我们特别考虑苏联远东地区、千岛-堪察加和日本岛弧以及太平洋邻近部分软流层的地热、地电、地震(波导)和密度。结果表明,各种软流层的结构彼此是不相同的。最后给出了鄂霍次克海南部和千岛弧软流层的综合模型。     

3 岩石层结构与过程

岩石层结构与过程为第二专题,共收到论文30篇,其中口头报告13篇,张贴报告14篇,内容主要涉及天然地震观测研究,深地震测深及高能量可控震源等内容. 3.1 天然地震观测研究 该部分内容主要有:用现在广泛使用的常规地震资料处理方法,如体波走时反演、面波频散反演、尾波Q值计算、接收函数等方法研究台阵下方局部区域小尺度地壳结构、介质性质及全球范围内大尺度的壳幔P波速度结构.     

中国及邻区岩石层密度三维结构

利用中国及邻区２×２Ｓ波速地震三维层析成像和３０’×３０’重力资料．首先采用密度差与Ｓ波速差的经验关系式,建立起中国及邻区的岩石层密度初始模型,再利用布格重力异常进行阻尼最小二乘法反演,得到该区岩石层三维密度分布结果．反演结果表明：１．中国地区密度异常分布与大地构造分区有着明显的相关性,高密度区对应古老地块,低密度区对应高原及山区,在不同块体边界存在着密度异常梯级带;２．岩石层地幔密度分布与地壳密度分布特征不一致．     

芬诺斯堪的纳维亚区冰川均衡和长期地壳运动与岩石层和软流层的过程和特性间的关系

最近的冰川加载/卸载周期导致今天见到的地壳变形,象芬诺斯堪的纳维亚(波罗的)地盾的椭圆形上升锥,其中央最大上升高度为830m,周围是沉陷槽.在低粘滞性的软流层(约10~(20)泊)发生了质量流,挠性刚度大(约10~(25)Nm).现代的上升速度呈线性规律,可能受下岩石层内低速带的相边界位移和(或)再调整的激励所控制.长期的地壳运动呈现类似的产状和形状的变形,说明来自岩石层形状的强烈影响. EGT剖面提供了新的独立的观测资料,它们与取自地壳运动的资料似乎完全一致.岩石层的凹陷解释了地壳变形的类似产状和形状的重复性,也解释了呈现高挠性刚度的原因.低枯滞度软流层的记录肯定了根据上升区得出的结论.软流层下边界无变形说明:在软流层内加载/御载完全被其水平流动所补偿,因此,确认了M6rner(1 979a,1980a)的冰川均衡变形模型.     

中国边缘海岩石层结构研究

本文以中国边缘海——东海与南海为研究对象，在体波与面波数据层析成像结果基础上，结合重磁及莫霍深度反演结果，对中国边缘海的地壳分布特点、岩石层结构进行了研究．同时对东海从陆区一直到琉球岛弧的地壳变化进行了总结与讨论，并提交了层析成像与位场反演的结果．认为中国东海地区的重力场具有“东西分带”的特点源于深部结构，而冲绳海槽盆地的形成应与大洋板块的俯冲后撤作用有密切关系．同时认为，菲律宾岛弧具有较特殊的结构，莫霍面下凹，上地幔顶部有较低速度的片状体存在，根据判断，南海与太平洋板块沿菲律宾岛弧在这里呈现出对冲的特点。     

球层岩石层模型对表面荷载的响应

本文给出了在球层模型下,地球岩石层对表面荷载响应的解析解。计算了地球岩石层对圆盘形荷载和正弦型荷载的响应,及由此产生的重力异常。结果表明:1.岩石层弯曲不仅与其厚度有密切关系,而且与荷载尺度有关。当岩石层厚度与荷载尺度相比很小时,其弯曲与厚度关系不大,并呈现薄板效应。2.弹性模型岩石层在外加荷载下能承受数千巴的弯曲应力。3.弯曲应力在岩石层中的分布较为规则。由于大尺度荷载下岩石层出现薄板效应,传统的由弯曲刚度估算等效岩石层厚度的部分结果需要重新估价。     

球层岩石层模型对表面荷载的响应

本文给出了在球层模型下,地球岩石层对表面荷载响应的解析解。计算了地球岩石层对圆盘形荷载和正弦型荷载的响应,及由此产生的重力异常。结果表明:1.岩石层弯曲不仅与其厚度有密切关系,而且与荷载尺度有关。当岩石层厚度与荷载尺度相比很小时,其弯曲与厚度关系不大,并呈现薄板效应。2.弹性模型岩石层在外加荷载下能承受数千巴的弯曲应力。3.弯曲应力在岩石层中的分布较为规则。由于大尺度荷载下岩石层出现薄板效应,传统的由弯曲刚度估算等效岩石层厚度的部分结果需要重新估价。     

中国岩石层结构研究的回顾与展望

总结近50年来中国岩石层结构研究的主要成果在全面回顾我国在深部地球物理探测和用天然地震资料进行岩石层结构研究工作的基础上，论述在大陆岩石层结构和地球动力学、强烈地震发生的深部构造环境以及与国民经济有关的深部构造问题等方面的新进展最后，提出这一领域进一步发展的关键问题，并展望前景