滇西地区深部构造特征及其对成岩-成矿的控制作用

滇西地区地处扬子板块与印度板块之间特殊地带,是西南三江复合造山带的重要组成部分。地球物理资料揭示该区深构造特征复杂:地壳呈相对稳定的三层结构,其内部存在不规则低速透镜体;莫霍面自北而南呈近东西向阶梯式逐渐抬升,形态上隆坳相间;壳-幔界面存在明显的壳-幔过渡带,软流层地幔具有多层次隆起现象。深浅部构造呈现明显的立交桥式多层架结构。深部构造与区域成岩成矿关系密切:空间上,岩体与成矿的集中区分布体现出受由幔坡带所推断的深大断构造所控制,并与壳内低速体和壳-幔混合带存在垂向上的对应关系。岩浆岩岩石组合、岩石学和地球化学特征反映岩浆形成于壳-幔混合带物质的部分熔融,而地幔流体上涌是激发壳-幔混合带发生部分熔融的重要因素。研究认为,滇西地区燕山晚期-喜马拉雅期所处的特殊构造部位及经历的区域构造动力体制时空转换是形成深部特殊地质结构的动力学条件,并是激发强烈壳-幔相互作用的重要前提。在壳幔相互作用过程中,大量地幔流体携带成矿物质经由深大断裂上升至壳-幔混合带,激发其部分熔融,形成原始岩浆;随岩浆上升和分异演化,在构造有利部位成岩成矿,由此形成区域成岩成矿的一体化特点。而软流层幔的多期次脉动式上涌则是导致成矿多期性的内在因素。     

壳─幔相互作用的有关问题

现代地质正从地表向空间．从地球浅部向深部发展。壳幔的相互作用制约着地球的演化及岩石圈的各种作用．幔壳、核之间的界面可能主要是化学界面。壳、幔、核内部的界面可能主要是物理界面。在影响岩石圈地球动力学的诸多因素中．岩石圈的组成与地温状况是起决定作用的因素．造山带所记录的地球内部动力机制及其对外部圈层作用的演化历史可以为建立地球系统演化理论和全球动力学理论提供重要资料．     

中国满州里—绥芬河地学断面地壳—上地幔化学组成及垂向地球化学分带

通过地质、地球物理和地球化学综合研究，建立了断面域兴安、松嫩地块地壳－上地幔结构及岩石组成模型，估算了地壳－上地幔各结构层的元素丰度（地壳５３种，地幔３４种）。根据不同结构层的元素丰度，建立了兴安、松嫩地块地壳－上地幔垂向地球化学分带。兴安、松嫩地块化学组成的横向对比表明每个地块都有其独立演化历史。与华北地台南缘化学组成对比表明两地块与华北地台无明显成因联系。     

华北大陆地壳─上地幔岩石学结构与演化

本文基于出露的前寒武纪变质岩系、中、新生代岩浆活动以及新生代玄武岩中上地幔包体的岩石学与地质压力计研究，结合地球物理测涤资料与高温高压下岩石中地震波传播速度的实验成果，提出了华北大陆三个地区（河北平原、太行－五台、鄂尔多斯）的地壳－上地幔岩石学结构，讨论了界面性质及其演化。在强调ｖ＿ｐ、ｖｂ、σ结构与岩石学结构共同约束的基础上，有效地识别了不同地区硅铝质陆壳在物质组成上的差异和上地幔低速层或矿物相转变等特征。本文提出壳－幔岩石学结构及其演化，密切地与陆壳主要形成时期的太古－早元古构造岩浆事件相关，又与显生宙构造岩浆事件对它的改造程度有关，壳－幔岩石学结构是我们追索大陆的构造性质及其演化的一个重要记录和科学依据。     

华北大陆地壳—上地幔岩石学结构与演化

本文基于出露的前寒武纪变质岩系、中、新生代岩浆活动以及新生代玄武岩中上地幔包体的岩石学与地质压力计研究，结合地球物理测深资料与高温高压下岩石中地震波传播速度的实验成果，提出了华北大陆三个地区(河北平原、太行一五台、鄂尔多斯)的地壳一上地幔岩石学结构，讨论了界面性质及其演化。在强调Vp、 Vs、a结构与岩石学结构共同约束的基础上，有效地识别了不同地区硅铝质陆壳在物质组成上的差异和上地幔低速层或矿物相转变等特征。本文提出壳-幔岩石学结构及其演化，密切地与陆壳主要形成时期的太古一早元古构造岩浆事件相关，又与显生宙构造岩浆事件对它的改造程度有关，壳-幔岩石学结构是我们追索大陆的构造性质及其演化的一个重要记录和科学依据。     

华北地区三类岩石圈的壳幔岩石学结构与化学结构及其大陆动力学意义

根据地质和地球物理特征表现出的岩石圈不连续，华北地区可区分出鄂尔多斯克拉通型、燕山-太行造山带型和华北平原裂谷型三类岩石圈。依据岩石学方法、壳幔演化模型、造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系，建立了华北地区三类型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构，讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义、岩石圈不连续在划分岩石圈单元中的作用及不同类型岩石圈形成的大陆动力学意义。     

新全球动力学理论与壳幔的形成

地壳从地幔中熔融出来是地质学立论的基础 ,也是板块构造运动的基本原因。上述理论阐明不了大陆岩石圈、大陆造山带的组成 ,结构与演化 ,也与当代的基础理论不尽吻合。为此特提出在地球自转速度变化制约下的多层扭动涡旋甩出说———核幔壳“风暴”所引发的热核反应是地球发展与演化的唯一的、统一的“动力”来源 ,也是壳幔形成的根本原因。     

青藏高原壳幔结构构造的基本特征

青藏高原是新生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞而迅速隆起,平均海拔超过4000 m的高原,是研究碰撞过程和形成演化的理想窗口。有关青藏高原的碰撞过程及印度板块岩石圈北缘界线,至今仍然存在较大争议,这可能主要是由于不同研究方法获得认识的差异性和局限性所导致。基于此,本文利用前人深部结构资料,讨论了高原岩石圈的壳幔构造及物质组成等,并从新的地质视角讨论了班怒带的大地构造属性。通过梳理前人的深部结构资料,认为青藏高原的壳幔岩石圈结构较为复杂,如高原内部岩石圈厚度显著大于周缘地区,中下地壳及上地幔广泛分布着低速高导层,这些特殊的地质地球物理结构是印亚板块碰撞的结果。此外,本文进一步对比分析了班怒带的地质与地球物理结构,揭示该构造带两侧存在显著的差异,认为其是印度岩石圈的北缘,这对于认识青藏高原的形成演化具有重要的意义。     

地球的物质运动与地幔热柱多级演化

地球是重力分异和热力对流的对立统一体。重力分异使地内重物质下沉、轻物质上浮，并分划成壳－幔－核结构圈层。核幔间巨大的温度差、压力差、粘度差和速度差的存在，导致源于“超临界层”的热物质流呈柱状上涌形成地幔热柱及其多级演化。由于地球圈层结构及其间的差异，分别在670km、100km深处，即核－幔界面上和岩石圈底部形成地幔亚热柱和幔枝构造。地幔热柱、地幔冷柱共同驱动幔壳运动，并控制着板块运动，形成复杂的大陆（大洋）动力学系统。这种动力学模式越来越得到地球物理学的证实。     

鄂东南成矿区壳幔结构及其特征

鄂东南成矿区壳幔具有典型的层状结构，各层具有鲜明的地质、地球地球化学特征。硅镁层为地球形成时的原始地壳，硅铝层和上构造层为地球形成后膨涨增生而成。建立了壳、幔结构综合理想模式。     

川滇交界地区地壳结构及现代地壳活动模式

根据地球物理异常及大地测深资料探讨川滇交界地区的地壳深部构造背影及地壳结构特征,并综合多方面的研究资料,以两板块碰撞、青藏高原窿升为构造背景,以川滇菱形断块运动为基本模式,全面系统地揭示川滇交界面区的现代地壳活动性。从地壳运动图象中可以清楚地看到断块差异性活动是现代地壳活动主要形式。     

Lithospheric structure and dynamic processes of the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin

Located at the center of the Eurasian continent and accommodating as much as 44% of the present crustal shortening between India and Siberia, the Tianshan orogenic belt (TOB) is one of the youngest (<20 Ma) and highest (elevation>7000 m) orogenic belts in the world. It provides a natural laboratory for examining the processes of intracontinental deformation. In recent years, wide angle seismic reflection/refraction profiling and magnetotelluric sounding surveys have been carried out along a geoscience transect which extends northeastward from Xayar at the northern margin of the Tarim basin (TB), through the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin (JB), to Burjing at the southern piedmont of the Altay Mountain. We have also obtained the 2D density structure of the crust and upper mantle of this area by using the Bouguer anomaly data of Northwestern Xinjiang. With these surveys, we attempt to image the 2D velocity and the 2D electric structure of the crust and upper mantle beneath the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin. In order to obtain the small-scale structure of the crust–mantle transitional zone of the study area, the wavelet transform method is applied to the seismic wide angle reflection/refraction data. Combining our survey results with heat flow and other geological data, we propose a model that interprets the deep processes beneath the Tianshan orogenic belt and the Junggar basin.Located between the Tarim basin and the Junggar basin, the Tianshan orogenic belt is a block with relatively low velocity, low density, and partially high resistivity. It is tectonically a shortening zone under lateral compression. A detachment exists in the upper crust at the northern margin of the Tarim basin. Its lower part of the upper crust intruded into the lower part of the upper and the middle crust of the Tianshan, near the Korla fault; its middle crust intruded into the lower crust of the Tianshan; and its lower crust and lithospheric mantle subducted into the upper mantle of the Tianshan. In these processes, the mass of the lower crust of the Tarim basin was carried down to the upper mantle beneath the Tianshan, forming a 20-km-thick complex crust–mantle transitional zone composed of seven thin layers with a lower than average velocity. The thrusting and folding of the sedimentary cover, the intrusive layer in the upper and middle crust, and the mass added by the subduction of the Tarim basin into the upper mantle of the Tianshan are probably responsible for the crustal thickening of the Tianshan. Due to the important mass deficiency in the crust and the upper mantle of the Tianshan, buoyancy must occur and lead to rapid ascent of the Tianshan.The episodic tectonic uplift of the Tianshan and tectonic subsidence of the Junggar basin are closely related to the evolution of the Paleozoic, Mesozoic, and Cenozoic Tethys.     

再论大陆构造与动力学

采用大陆构造时空动态相关分析法，对大陆构造进行系统的分层，分块，分阶段域构造解析，认为包括隆块，陷块和旋块等基本类型的断块构造具有不同的物质成分，变形强度，流变状态的层状构造是大陆构造的基本型式。在构造活动期间层流隆陷构造系统发生大规模的物质行，构成动态的循环体系，大陆地壳下部层圈以热动力作用为主，造成粘性热流物质和韧性固流物质沿着壳内流层从幔隆区流向拗区；上部层圈以应力作用为主，与下地壳层流相关     

广西地区岩石圈表层与深部构造之关联性:源于岩石圈密度与磁性结构的解读

广西地处华南地块、印支地块与西太平洋板块的汇合部位,因特殊的构造部位,广西区内大地构造单元归属、构造单元边界等许多基础地质问题一直存在争议.自新生代以来的板块构造运动对岩石圈的改造,广西地壳与上地幔在地震波速度及温度结构方面具有显著差异.应用卫星重、磁异常数据以及区域重力和航磁资料对广西地区岩石圈密度和磁化率结构及其与上地壳构造的关系开展了研究,结果显示广西地区地壳密度和上地壳磁性结构与现今地表构造较为契合,但下地壳密度结构与上地幔存在不连续现象;此外,岩石圈磁化率结构指示中下地壳存在不同范围和程度的解耦.对广西岩石圈密度与磁性结构的解读认为,在中生代以来岩石圈被大规模改造的背景下,幔源物质上侵至上地壳的规模和范围都有限,这可能是整个广西地区上地幔结构与地壳构造不对应的主要原因.      

华南壳幔结构与动力学的宽频地震观测研究

了解华南各岩石圈块体壳幔结构和各向异性方面的差异是揭示华南深部构造演化的基础。本文利用布设于华南的两条宽频地震测线观测数据,采用多种地震学方法对华南的地壳上地幔结构和各向异性进行了研究。接收函数结果表明,华南地区地壳厚度和岩石圈厚度都较薄,地壳厚度自东南沿海向西北内陆增厚,扬子克拉通的泊松比(波速比)低于华夏块体,表明扬子克拉通地壳较华夏块体更偏长英质。约北纬29°以北的扬子克拉通地幔转换带厚度明显增厚,可能是由地幔转换带底部停滞的冷的古太平洋板片或中生代克拉通碰撞残留造成的。层析成像结果显示华南上地幔具有很强的横向差异性,上地幔中的强烈低速异常体可能对应了晚中生代发生广泛岩浆作用时的岩浆房和岩浆通道。台湾下方的上地幔存在南北横向差异明显的高速异常,分别对应台湾南部向东俯冲的欧亚板块及台湾北部向北俯冲的菲律宾海板块。俯冲的欧亚板块在台湾南部是连续的,而在台湾中北部,由于与菲律宾海板块的相互作用,俯冲的欧亚板块被折断。剪切波分裂结果显示,以江绍断裂为界,华夏块体与扬子克拉通的岩石圈地幔各向异性存在明显的横向变化,表明两者的构造演化过程有显著差异。     

安庆-贵池矿集区及邻区深部电性结构研究

长江中下游地区经历了多期次的地质构造演化具有丰富的矿产资源,对重要矿集区及其邻区的深部电性结构进行研究具有重要意义。通过对穿过安庆—贵池矿集区的一条宽频带大地电磁测深长剖面数据进行分频段以及分区反演,构建了覆盖大别造山带至下扬子地块东缘的二维电性结构模型。发现矿集区的深部电性结构与邻区的构造单元具有显著差异,大别造山带和江南隆起带与浙赣凹陷之间的地壳整体表现为高阻特征,而下扬子坳陷和江南隆起带之间存在岩石圈上地幔尺度的高导电异常体并且与地壳浅部的高导体相连。安庆—贵池矿集区的成矿机制主要为燕山期陆内俯冲以及早白垩时期的伸展作用,矿集区下地壳加厚、拆沉和上地壳丰富的断裂系统起到了重要的控矿作用。     

中国东北地区地热资源及热结构分析

在我国东北地区，盆地的热流高而在山区和地台区（额尔古纳和佳木斯地台）热流较低，通过对该区的研究发现，在地壳和上地幔中莫霍面埋深，高导层埋深和热流值之间存在着密切的联系，通过对该区热流数据分析我们可以得到这样的结论：该区的地壳和上地幔的热结构引起了热流分布的变化。计算结果还表明，该区地台的地幔热流，地壳中10km以下和10km以上的热流对地表热流的贡献不同。该区松辽盆地中广泛分布着传导型中低温地热资源，对松辽盆地地热资源的开发利用有着广泛的前景。最后结合已有的地质和物探资料，还给出了长白山天池火山地区长白温泉地热系统的概念性模型。     

渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最发育、灾害最严重的地区。基于渭河盆地深部构造模式,采用有限元数值分析方法,分析了上地幔上隆、中地壳流展和上地壳拉张3种深部构造作用下盆地浅表岩土介质的应力和变形响应特征,从而揭示了渭河盆地深部构造活动与该区域地裂缝群发之间的孕育关系。结果表明：上地幔的隆起和中地壳侧向流展形成了浅部拉张应力环境,这种效应与盆地周边块体运动形成的伸展引张构造应力场叠加,再附加断裂伸展倾滑形成的局部拉伸应力场构成了地裂缝形成的主要动力来源。     

1976年唐山大地震的孕震环境:密集地震台阵观测得到的结果

1976-07-28唐山地区发生了震惊中外的7.8级大地震。为什么在华北古老克拉通内部的唐山地区能够发生如此的大地震一直是一个令人费解的问题。是否会在唐山地区再次出现同样的破坏性地震值得认真研究。利用流动地震观测台阵数据和接收函数反演方法,我们研究了唐山地区60 km深度范围内的三维地壳上地幔速度结构。结果表明:(1)由活动断裂切割的唐山断块与周围介质存在明显差异,围限唐山断块的断裂均为超壳的活动断裂;(2)唐山大震区中上地壳具有明显的非均匀壳内低速体;(3)该地区壳幔界面表现为明显的断块式隆升,与两侧相比,唐山菱形地块下方的上地幔顶部异常隆起的高度达到10 km左右,下伏的上地幔具有异常的非均匀结构;(4)唐山大震区可能有幔源物质较大规模的侵入,形成了中、上地壳内的低速体。由于较已往的研究结果有更高的空间分辨率,我们得到了一些以往尚未发现的有关唐山地区深部结构的异常特征;(5)首都圈地区内破坏性地震发生的地点绝非偶然,它们均与其相应的深部构造背景密切有关,这为强震发生地点的预测提供了可能。根据本文结果,我们认为,1976年唐山大地震的主因源于上地幔的垂向运动变形及壳幔之间物质及能量的交换,区域水平向应力场为次要作用。这有助于解释为什么能够在我国华北古老克拉通地区发生7级以上强震,在唐山地区再次发生7级以上大地震的可能性值得给予进一步的研究和关注。     

碰撞造山带地壳上地幔热结构研究——以东南沿海地区石城—惠安剖面为例

由于碰撞造山带具有的地壳结构的复杂性,必须采用新的研究方法来分析其热结构。本文以东南沿海地区为例,根据地震波速与生热率之间的相关性,分析了碰撞造山带的地壳上地幔热结构特征。取得了地壳中的生热率分布状态。在此基础上,讨论了岩石圈热状态与构造发展历史的关系,并进一步揭示了东南沿海地区碰撞造山带的构造热演化历史。