岩石圈的流变学分层结构

岩石圈的流变学是根据岩石在脆性域与孔隙压力有关的摩擦破裂和在延性域的幂律稳态蠕变来估计的。根据几种大陆和大洋岩石圈的岩石学模型,考虑地温分布和地壳厚度的变化,我们作出了几种满足不同地球动力学条件的岩石圈流变学模型。岩石圈的流变学性质与深度的关系在不同的构造区是不同的。一般情况下,大陆岩石圈有一层(在地壳的底部)或两层(在地壳的底部和中部)软的延性层夹在脆性层之间。地球物理参数(地震活动性、地震波速度和电导率)的深度变化与流变学模型相当吻合。我们用岩石圈流变学剖面来分析加拿大东南部的科迪勒拉山的变形大陆边缘和大洋地体的构造形式。这一地区的大型构造特征与推测的流变学构造颇为一致。由于宕石圈流变学结构是明显分层的,该地区产生近水平的脱底作用就不奇怪了。     

欧洲岩石层三维密度模型(Ⅰ)

本文由两部分组成.第一部分在地震资料基础上研究建立大陆壳三维密度模型的基本原理,论证用五层模型近似复杂地壳构造的合理性.该模型相当可靠,因为它具备足够的地壳地震信息,地质内容充实,而且易于描述和输入.原苏联欧洲南部地区(高加索和南里海地区例外)的三维模型表明,在沉积盖层和固结地壳中地震速度与密度之间存在着各种关系.本文的第二部分讨论在整个欧洲大陆建立地震密度模型的效果及结论.     

华北、西北一些地区地壳和上地幔内高导层

本文根据大地电磁测深方法的探测,发现地壳和上地幔内存在几—几十欧姆·米的低阻层(高导层)事实,探讨高导层的分布特点与大地构造特征,高导层与其它地球物理场,高导层的成因机制及其与大陆浅源地震之间的关系     

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（V_P为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（V_P为5.2～6.3 km/s）、5 km〗左右的下地壳层（V_P为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（V_P＞7.0 km/s）.V_P＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.     

根据地球物理、地质和岩石物性资料研究Voronezh结晶地块的岩石圈分层

依据11条测线资料的解释,Voronezh大陆克拉通的地壳速度模型显示出三层构造:花岗-片麻岩层(V_p=5.9-6.3km/s);花岗闪长-闪长岩层(V_p=6.4-6.7km/s);基性岩-变质基性岩层(V_p=7.15-7.65km/s)。地幔顶部的速度略高于典型的超镁铁组分岩石的、大约8.0km/s的速度。在太古代构造内,其地壳较薄(43—45km)并偏酸性。元古代的构造-磁演化导致了更大的差异性,其地壳增厚到50-53km。     

青藏高原及其东部邻区的三维地震波速度结构与大陆碰撞模型

自从印度次大陆与欧亚大陆碰撞以来.印度的大量地壳物质向欧亚大陆的地壳和上地幔挤入.寻找这些物质储藏的处所是了解大陆碰撞过程的关键.利用地震波层折成像方法.研究三维地震波速的结构,可为发现青藏及其邻区地壳和上地幔的异常物质提供证据.本文引用并分析地震面波和体波的层析成像结果.提出印度次大陆向欧亚大陆挤入的新模式,它不仅符合地震波速度数据,而且也和地质及地球物理现象相匹配.印度次大陆向欧亚大陆挤入的新模式可归纳如下:(1)印度次大陆的地壳向青藏的下部地壳挤入,而不是向青藏的地壳底部或上地幔的软流层挤入;(2)增多的青藏下地壳物质沿破裂的地壳底面,向东部邻区(青川滇)的上地幔软流层下插;(3)青藏中部及川滇上地幔较轻的热物质分别自地壳底面涌入地壳中;上涌物质可以达到地表附近(青藏中部)或是达到25km 深度的中地壳(川滇).视不同地区条件的不同而异.地表的张性构造和热物质的上升有密切关系.      

利用地震面波研究中国地壳结构

本文利用地震面波频散资料进行反演, 得到了中国各地区地壳结构的层状模型。中国地壳可以划分为青藏、蒙古、华北、华南和塔里木等五个大陆块体, 其频散曲线和地壳层状结构是彼此不同的.一般可以用沉积层、花岗岩层和玄武岩层来代表, 后四个区在上地幔和玄武岩层中的波速值比较接近.青藏和华北地区在地壳中的平均波速值较低, 地壳结构的纵横向变化显著, 康腊面不是稳定而明显的速度间断面, 某些部位上存在着低速层, 这两个地区的地震活动之所以十分强烈, 与上述地壳深部构造有直接关系.其余三个地区的地壳显示了类似稳定地台的某些特征.中国沿海地区的地壳可以大致以长江口为界分成南北两部分, 分属于华北和华南地壳.中国地壳厚度在东部为32——40公里, 青藏高原60——70公里.沉积层在塔里木盆地最厚, 达11公里, 其他地区一般为3——8公里.      

中国地壳与上地幔结构的地球物理研究

地壳与上地幔是人类居住与获取各种资源、能源,改造和利用自然的重要场所,是地球科学的基础与生长点,六十年代以来发展迅猛。中国大陆、海域和过渡带地区的地壳和上地幔物理探索,在全球板块构造和驱动机制的研究具有特殊地位,文中分别就1)青藏高原地区的地壳结构,2)青海、甘肃地区地壳结构和地壳中的高速块层,3)中原地区的地壳与上地幔结构,4)京津及外围地区的地壳结构,5)隋县—南京—启东和隋县—安阳人工地震探测面的观测,6)利用面波和远震P波确定中国地壳和上地幔结构,7)中国地壳结构的基本轮廓等方面进行了讨论。     

大陆下地壳典型岩石的高温高压流变实验

用石英(或花岗岩)和橄榄岩分别代表大陆地壳和上地幔,得到的大陆岩石圈强度轮廓存在多个塑性流变层,类似于"三明治"结构.这种强度模式已经被广泛接受,并成为研究大陆岩石圈动力学不可缺少的手段.例如,采用石英和花岗岩的流变实验结果估计的中上地壳流变结构,与发生在中上地壳的地震及其余震深度分布规律具有很好的对应关系,表明根据实验结果估计的这种流变结构基本反映了大陆中上地壳的真实情况.然而,地壳成分分析表明,对地壳岩石变形机制起制约作用的主要矿物由上地壳、中地壳的石英(或石英-长石组合)、长石(或长石-角闪石组合)转变为下地壳的辉石(或长石-辉石组合).因此,石英(花岗岩)流变不能完全代表大陆地壳的流变特征.     

大陆多震层国际学术讨论会在京举行

大陆多震层国际学术讨论会于1990年4月27—30日在国家地震局地质研究所举行。来自意大利、希腊、日本、苏联和中国的50多名专家学者对大陆地区地震震源集中分布在10—20公里深度的中部及中-上部地壳进行多学科综合性讨论,会议分4个专题进行:①大陆地震活动性和地壳应力场;②大陆地壳的结构和孕震的环境和过程;③浅部构造的活动性与中深构造的关系;④岩石地球化学的理论研究和地壳岩石的实验研究。     

用接收函数方法研究中国境内地壳结构

利用中国数字地震台网30个台站的高质量宽频带远震数据,采用H-k叠加搜索法对中国境内的地壳结构进行研究,获得了研究区内的地壳厚度和v_P/v_S分布特征.结果表明, 中国境内的v_P/v_S值介于1.6—1.9之间,地壳厚度变化剧烈,在29—81 km之间.100°—110°E之间存在一个地壳厚度陡变带, 将中国分为东西两个部分.东部地壳厚度相对均匀,为31—36 km, 西部地区地壳厚度相对较厚且变化较大,中部地区地壳厚度为34—49 km.总的看来,青藏高原地区地壳最厚,可达81 km;天山、准噶尔盆地和内蒙古地区地壳厚度次之;华南地区地壳最薄.另外,中国大陆地壳平均波速比为1.738(σ=0.253),比全球大陆平均波速比1.78(σ=0.269)低.较低的波速比可能暗示中国境内地壳低速层的存在或者铁镁质成分的缺失.      

中国东西剖面的地壳 Q 结构研究

本文利用地震面波和体波的资料推断了一条横跨中国东西部剖面的地壳Q结构,并具体分析了中国大陆地台、山前皱褶带、高原和内陆盆地等几个典型构造单元内介质速度与吸收的特点。指出该剖面地壳的Q结构在深度上基本可以划分成上中下三层,其Q_β值分别为(100—300)、(200—550)和(30—190),它可能反映着地壳由弱固结层到低温低压的脆性层和高温高压的韧性层的变化,在横向构造上,以南北构造带为界分成东西两大部分。青藏高原的Q结构具有一定的特殊性。该东西剖面内中下层地壳Q值系统性偏低,这可能是中国地壳的一个普遍现象,在一定程度上反映着上地慢热活动的直接影响。该区震源深度的分布同地壳Q结构表现有良好的相关性,在东部地区绝大多数的构造地震发生在Q值较大的地壳中部层位内。作者由此推断,地壳中大多数的断层是自地表延续到中地壳附近,并认为温度较低、岩石较硬和岩体内有一定的断裂切割是地震易于发生的深部条件。     

南海北部地震震源深度特征与岩石圈流变结构的关系研究

利用收集的地震深度数据,讨论了南海北部及周缘陆区不同地壳结构地震震源深度的分布特征,结果表明:(1)华南大陆、大陆架、大陆坡区壳内地震分布的下界深度在30km左右,平均深度华南大陆最浅、大陆架区次之,大陆坡区最深;(2)华南沿海大陆型地壳区地震集中分布于5～15km的"优势层"内;大陆架和大陆坡区地震的垂向分布也具有"优势层",但厚度明显增加;而在南海海盆区,地震深度分布范围较大,有相当数量的地震分布于地幔内;(3)地震震源深度的分布特征与岩石圈热-流变结构密切相关,地震主要分布于地壳(岩石圈)的脆性层内.由于南海北部由陆向海脆性层底界深度加深,导致了地震"优势层"厚度加厚.(4)地壳上层的流变结构可能对南海北部及周缘陆区地震的发生有重要影响.     

用地震折射测量资料研究加州大峡谷轴部的地壳结构

1982年,美国地质调查局在加州峡谷区域收集了六个地震折射剖面;三个轴向剖面,最大地检偏移为160km,三个与峡谷轴向垂直的短剖面。这篇文章介绍了中心主轴剖面的二维射线追踪和理论地震图模拟的研究成果。中部大峡谷轴部区域的地壳具有横向不均匀性,但是通常由沉积覆盖和可区分的上、中、下地壳所组成。沿着纵剖面沉积岩厚度为3—5km,速度随深度变化由1.64km/s增至4.0km/s,基底(上地壳)由四部分组成;(1)速度为5.4—5.8km/s的层厚度为1.0—1.5km。(2)速度为6.0—6.3km/s的层厚度为3—4km。(3)速度为6.5—6.6km/s的层厚度为1.5—3.0km。(4)以及一个厚1.5km的横向不均匀层,速度为6.8—7.0km/s。中地壳位于深11—14km处,厚度为5—8km,具有6.6—6.7km/s的速度。此剖面西北部,中地壳存在一个低速带,位于速度为6.8—7.0km/s层之下。下地壳位于深16—19km处,厚度为7—13km,速度是6.9—7.2km/s。在此模型中,由西北至东南,地壳厚度逐步由26km增至29km。     

亚洲大陆地壳厚度分布轮廓及地壳构造特征的探讨

应用亚洲大陆地区的1°×1°平均布格重力场的数据,选择了均质单层地壳模型,对131条重力剖面的10456个重力点计算确定其莫霍界面深度,得到了亚洲大陆部分的地壳厚度分布轮廓图。 并对亚洲大陆的地壳构造轮廓作了分析与探讨,指出了四点构造特征     

地壳滑脱层对大陆裂谷发育演化的影响——基于数值模拟方法

裂谷型大陆边缘是重要的离散型板块边界,其发育演化受控于地壳滑脱层的厚度变化.岩石圈流变性质、温度结构、物质组成等因素决定了地壳滑脱层的厚度.通过地球动力学数值模拟探究地壳滑脱层厚度与裂谷形态间的关系,结果表明,对于强下地壳(湿钙长石)模型来说,滑脱层厚度与裂谷上盘断块(H-block)规模呈反相关关系.且当滑脱层总厚度偏小时,以壳-幔滑脱层对上盘断块规模的影响为主;反之,壳间滑脱层的影响更大.岩石圈,尤其是下地壳强度的减弱使地壳滑脱层厚度不断增加,裂谷形态也随之产生由上盘断块缩小到裂谷轴横向跃迁的转变.弱下地壳(湿石英)模型发育明显更厚的地壳滑脱层,直接导致了裂谷轴的离轴跃迁,且迁移距离随滑脱层厚度的增加而不断增大,指示弱岩石圈更容易产生大尺度变形.基于数值模拟结果,对比位于南大西洋中段的刚果盆地和坎波斯盆地可知,二者下地壳流变性质相似,且强度较大,但上盘断块的规模表现出显著差异,揭示出坎波斯盆地下伏滑脱层的厚度显著大于刚果盆地.由于裂谷期两个盆地距其南侧热点、地幔柱活动的距离不同,可能导致岩石圈温度结构的变化,从而产生地壳滑脱层厚度的差异.     

利用活断层资料模拟中国大陆及其邻区晚第四纪地壳变形场

活动构造是现今大陆地壳变形的重要反映。文中对发育于中国大陆及其邻区的活断层资料进行了系统的收集和分析整理 ,并结合活断层定量研究对主要活断层做出了较为粗略的分类。在此基础上 ,借助改进的Haines方法 (即双三次样条函数 ) ,根据中国大陆及其邻区的主要活断层资料 ,推算得出将地壳变形看作连续变形情况下的中国大陆现今地壳变形的应变率场和速度场模型。模型与现今GPS观测结果可以较好地吻合。文中还针对模型计算结果对中国大陆各区的运动矢量变化特征进行了分析 ,并通过与GPS观测结果的比较 ,定量估算出次级断裂在地壳变形中所产生的影响     

琼东南盆地地壳伸展深度依赖性及其动力学意义

地壳或岩石圈尺度内伸展因子随深度变化特征对于理解岩石圈演化有重要的指示意义.我们利用南海北部大陆边缘琼东南盆地区深反射地震剖面的地壳分层模型,计算了沿剖面上地壳与全地壳的伸展因子.结果表明:琼东南盆地区具有明显的地壳尺度内伸展的深度相关性（上地壳尺度伸展因子变化范围为1.0~2.0,全地壳尺度的伸展因子变化范围为1.2~2.5）;琼东南盆地各构造单元内的上地壳与全地壳伸展具有明显的非均一性(长昌凹陷上地壳尺度伸展最大,乐东—陵水凹陷其次,松南—宝岛凹陷最小;长昌凹陷和松南—宝岛凹陷的地壳尺度伸展因子较乐东—陵水凹陷大) 与各向异性(南东—北西剖面较之北东—南西向剖面地壳伸展因子大).这些结果预示着琼东南盆地区地壳伸展优势方向为北西向,盆地区东西部的伸展过程或伸展机制可能差异较大拟或存在太平洋岩石圈俯冲角空间差异或地幔岩浆产出时空差异.结合研究区相关研究成果,推断地壳伸展因子的深度相关性可能是共轭大陆边缘低角度拆离控制的简单剪切系统内伴随地幔挤出的动力学现象.     

大陆壳新的三层地震模型

本文用大陆壳新的三层地震模型研究了反转层的地质—地球物理特征,并给出其构造物理解释。由于岩石静压力随深度增大,根据不同类型岩石破裂变化的机制可以认为,反转层的形成受地壳构造成层性的制约。本文分析了新地壳地震模型的地质意义。在各向强压缩下,由于构造形变和岩石破裂条件特殊,因而研究区介质自身的物理参数和地球化学特征发生变化的同时,机械能可以转变成其它形式的能。可以认为,能量转换区是地壳最活跃的部分。它可能是构造和矿物再生过程的力源。     

班公—怒江构造带的电性结构特征——大地电磁探测结果

对青藏高原过班公—怒江构造带的三条大地电磁剖面进行探测,获得班公—怒江构造带及其邻区的电性结构模型,研究了班公—怒江构造带的深部结构与构造特征.研究结果表明：构造带及其两侧上地壳内广泛分布不连续高阻体,反映了岩浆岩的空间分布特征,表明构造带南北两侧岩浆的活动规律可能存在较大差别.研究区内的冈底斯及羌塘地体的中、下地壳普遍发育高导层,反映了印度大陆碰撞、俯冲过程的效应与痕迹,而高导层之下的高阻块体则可能是向北俯冲、冷的、刚性的印度大陆地壳.羌塘地体的电性结构模型可以分为南北两个区段,南羌塘块体的壳内高导层与班公—怒江构造带对印度板块俯冲的阻挡作用有关;而北羌塘块体壳内高导层与亚洲大陆对印度板块向北俯冲的“阻挡”与向南“对冲”有关.印度板块向北的俯冲与挤入,受到班公—怒江构造带及亚洲板块的阻挡,可能没有越过班公—怒江构造带,并在班公—怒江构造带附近向下插入软流圈,导致幔源物质上涌,形成壳、幔热交换与物质交换的通道和规模巨大、延伸至上地幔的高导体.班公—怒江构造带的电性结构证明了该构造带是一组产状陡立、巨型的超壳深断裂带.