由甘肃宕昌好梯幔源包体推导的上地幔物质组成、热结构和流变学特征

新生代火山岩中的幔源包体可以提供有关上地幔的直接信息。通过对采自甘肃宕昌县好梯乡的幔源橄榄岩包体的详细研究 ,探讨该地区上地幔的热结构和流变学特征 ,并与华北地区进行对比。研究结果表明 ,该区自壳幔边界以下至 75km深处的上地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩组成 ,75km以下则主要由石榴石二辉橄榄岩组成 ,方辉橄榄岩只占少数 ;与华北地区没有明显的差异。由包体平衡温度、压力建立的上地幔地温线低于华北地区地温线 ;确定的壳幔边界在 5 2km左右 ,莫霍界面附近为下地壳物质与尖晶石二辉橄榄岩的过渡带 ;岩石圈底界深度约为 12 0km左右。根据包体的研究结果建立了研究区上地幔的差异应力、应变速率和等效黏滞度剖面。结果表明 ,该区新生代时期存在软流层的底辟 ,以及相应的岩石圈的减薄 ,但其规模明显小于华北地区。这些结果表明该区处在中国东部大陆裂谷带和中国中部克拉通块体群的过渡带     

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。     

郯庐断裂带沿线幔源包体的特征及初步推论

中国东部郯庐断裂带及共东侧6个地点的幔源包体主要为二辉橄榄岩及少量异剥橄榄岩,其结构显示出由残碎斑状、粒状变晶向糜棱结构的过渡,反映了上地幔不同条件下的变形。矿物平衡分析表明这些包体处于平衡状态,用3种不同方法汁算的平衡温度为700～1000℃,平衡压力为1.4～2.5Gpa。本区古地温线高于理论地温线,表明该地区存在有上地幔的底辟,同时推测在40～100km深度范围内存在有活动剪切带     

由包体推导的河北汉诺坝下地壳-上地幔地温线及其地质意义

通过对采自河北汉诺坝玄武岩中的下地壳和上地幔包体的详细研究 ,建立了本区下地壳—上地幔地温线。该地温线高于大洋地温线和古老地盾地温线 ,接近克拉通边缘的地温线 ,符合该区的大地构造环境。由该地温线建立的下地壳—上地幔地质结构剖面表明 ,该区下地壳主要由不同类型的麻粒岩相岩石组成 ,其化学成分以镁铁质为主 ,深度范围为 2 5～ 4 2km。上地幔由超镁铁质的二辉橄榄岩组成 ,在尖晶石二辉橄榄岩和石榴石二辉橄榄岩之间有一过渡层。由地温线确定的壳幔边界位于 4 2km附近 ,与地震资料确定的莫霍面一致 ,但在壳幔边界之上的下地壳底部有下地壳麻粒岩和超镁铁质岩的互层。这一现象可以解释在下地壳底部常见的层状反射层。该区岩石圈底界大约在 95km ,其下的软流层仍由石榴石二辉橄榄岩组成     

伊通地堑上地幔剪切带

通过研究糜棱岩型幔源包体的变形显微构造、位错亚构造及组构特征，确定它是上地幔剪切带的代表物质。该带形成温度为７２９～８２８℃、压力为１．１０～１．３８ＧＰａ、差异应力为９７～１５０ＭＰａ、应变速率为ＩＯ￣（－１４）～１Ｏ￣（－１２）ｓ￣（－１）、等效粘滞度为１０～１０００ＥＰａ·ｓ和深度为３７～４５ｋｍ。这是一种与地幔底辟作用有关的规模较小的缓倾斜剪切带，也是应变集中带，能导致上地幔地震波速各向异性，并与地震活动有关     

河北邢束地区地壳上地幔的热作用

通过研究邢束地区的地温场、大地热流和其它地球物理资料,对该区的地温场分布、深部结构及其相互关系有了较深入的认识。研究证实:该区地温场具有明显的横向不均匀性,并与地壳上地幔结构有较清楚的对应关系。地温场的分布与构造的关系表明,凸起区与凹陷区相比,前者具有较高的热流值和较大的地温梯度。对该区地震分布与地温场的关系分析以及热应力的数学模拟结果说明,热应力在地震发生过程中具有重要作用。     

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。     

山西大同第四纪火山岩中幔源包体的变形特征及其上地幔流变学意义

山西大同第四纪玄武岩中含有少量小型的幔源包体，主要为尖晶石二辉橄榄岩。包体的变形显微构造反映了上地幔条件下至少有两次变形事件；包体的平衡温度为９００～１０５０℃，平衡压力为１．１～１．７ＧＰａ，对应的来源深度为４０～６０ｋｍ。由包体的变形显微构造推导的上地幔流变学参数表明，该地区上地幔符合大陆拉张带上地幔的特征。在第四纪时期，该地区上地幔仍然继续其底辟上涌过程     

熔融流体与上地幔流变强度关系的实验研究

在上地幔温度(1300～1500K)、压力(1.5GPa)和应变速率10~(-4)～10~(-5)/s条件下对合成地幔岩进行了部分熔融变形实验研究.实验结果表明5%左右熔体使地幔岩石力学强度产生明显弱化现象,熔融流体强化了矿物颗粒边界滑移和动态重结晶作用.含少量熔体液-固态双相系统上地幔岩石变形机制以高温位错蠕变为主,应力指数n为2.3,蠕变活化能为270～994kJ/mol.     

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。     

青藏高原上地幔速度结构及其动力学性质

利用地震层析成像结果分析了中国西部地区的上地幔速度结构,发现青藏高原北部至东南边缘上地幔顶部速度普遍偏低;随着深度的增加,低速区主要分布在羌塘、松潘—甘孜和云南西部地区,而印度大陆、塔里木、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地均显示出较高的速度.上述速度分布与青藏高原及周边地区的岩石层结构和深部动力性质密切相关:其中羌塘地区的低速异常反映了青藏北部的地幔上涌和局部熔融,起因于印度大陆岩石层的向北俯冲;松潘—甘孜地区的低速异常与青藏东部的深层物质流动及四川盆地刚性岩石层的阻挡有关;而滇西地区的低速异常可能受到印缅块体向东俯冲作用的影响.以上三个区域构成青藏高原和周边地区的主要地幔异常区.相比之下,印度大陆、塔里木、柴达木、鄂尔多斯和四川盆地的高速异常反映了大陆构造稳定地区的岩石层地幔特点.根据速度变化推测,地幔上涌和韧性变形并非贯穿整个青藏高原,而是主要集中在羌塘、松潘—甘孜和滇西地区,上述构造效应不仅导致岩石层厚度减薄且引发了火山和岩浆活动.     

东北地区上地幔顶部深度及其深部构造特征

利用1/100万布格重力异常图,进行了东北地区上地幔顶部深度及其深部构造特征的研究.依据东北地学大断面深地震测深剖面的成果资料,参考本区及其邻区有关物探成果,结合东北地区复杂的地质构造背景,在东经115°～133°,北纬36°～50°范围内,切割了71条重力计算剖面,取得了10185个重力值。采用多边形线性积分与sinx/x计算方法,求得了东北地区上地幔顶部深度及其深部构造分布特征并对其进行了初步的分析与研究。     

中国中部的地壳及上地幔构造

本文利用中国数字地震台网的资料,对昆仑山—柴达木盆地—秦岭—大别山纬向构造带的地壳及上地幔构造进行了研究。沿这一构造带沉积层平均厚度为8km,剪切波速度β=2.62km/s,壳内平均速度较低,为3.5km/s左右,在下地壳还存在低速层。地壳平均厚度为48km,自东而西相差不很大。上地慢低速层在70—90km深处开始出现。这种构造特征有别于地台和高原,具有块体间的过渡性质,表明这是中国地壳块体中的一个独立构造单元。     

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 .     

宁夏地区上地幔地震各向异性特征

利用宁夏6个三分向宽频带数字地震台记录的震中距在85°—110°,震级大于6级的远震SKS波震相作了偏振分析,采用Silver-Chan方法求得了分裂参数,获得了宁夏地区上地幔各向异性图像.结果表明,宁夏地区上地幔各向异性普遍存在,本区盐池台(YCI)所在的鄂尔多斯块体下方的各向异性可归结为化石各向异性,其它地区的各向异性特征则反映了正在进行的构造运动,由此可为贺兰山脉东西两侧复杂的运动图像提供深部证据.最后推测本区的青藏高原东北缘—阿拉善块体及银川断陷区壳、幔的运动是耦合的,而鄂尔多斯块体地区壳、幔的运动型式尚不明朗.