第2章现代地球动力学--地震过程基础及地球构造形成规律

2．1地壳和上地幔形成 地球膨胀的“炽热模型”假设富有物理依据,现已为最新地球物理资料所证实。根据这种模型,内核物质是在重力压缩条件下地球形成过程中得到过热、过压、坚实、高密度的气态物质。地球演化过程中,压缩和过热物质可逆转换成凝聚态,地球消耗积累的能量,这个过程地球密度减少——地球膨胀（图略）。     

中国大陆壳幔结构研究的进展与展望

对地球壳幔结构的研究是地震学的一个经典课题。在所有研究地球内部结构的地球物理方法中，地震波方法是最有效、最精确的一种工具。文章介绍了中国大陆壳幔结构研究的进展和展望。     

现代地球动力学——地震过程基础及地球构造形成规律

2.1地壳和上地幔形成地球膨胀的“炽热模型”假设富有物理依据,现已为最新地球物理资料所证实。根据这种模型,内核物质是在重力压缩条件下地球形成过程中得到过热、过压、坚实、高密度的气态物质。地球演化过程中,压缩和过热物质可逆转换成凝聚态,地球消耗积累的能量,这个过程地球密度减少——地球膨胀(图略)。地球形成于4.5×109年前,其半径小于0.55R3(R3为现代地球半径),地球物质平均温度为5×104K,平均密度约为3.5g/cm3,主要成分为氢、氧、硅。重力能为2×1039erg。地球模型是多圈层:G地核(过热汽)、F层(汽液相变区)、E层(液熔态物质)…     

地球动力学非线性特性的一种物理学解释

在地震发生的时刻,地壳就像一个冰壳一样,遭受着龟裂和移动,这显然是一种非线性的现象。本文的目的在于揭示非线性的地球动力学正在朝向地核流体动力学状态过渡的问题,后者在大时间尺度上是线性的。     

液核地球模型的自由摆动

一、引言 Poincaré模型是一个理想化的地球模型,在刚体外壳（代表地壳和地幔）内装有一个非粘滞性的、不可压缩的、匀质的扁球状液核。刚壳和液核之间是通过惯性耦合扭矩而产生相互作用的。     

二维非线性膨胀模型及壳内膨胀体对地表垂直位移的影响

壳内岩石膨胀可能是形成某些大陆地震前兆的一个重要机制。为了揭示孕震体内岩石膨胀的作用,进行必要的膨胀模型的研究及相应的模拟计算是重要途径之一。在这方面,Nur 已做了开拓性工作。但是,为了更加适合地壳内部的情况,还应考虑某些因素的作用,如围压对膨胀的影响,起始膨胀的应力判别准则等。本文就是在考虑了上述因素的条件下,对Nur提出的膨胀本构关系做了一些必要的扩充。同时,为了模拟实际的孕震过程,将此模型编制成有限元程序,装在IBM-PC机上。最后,利用一个二维剖面模型,对地壳内不同深度产生膨胀的可能性及膨胀后地表垂直位移的变化进行了计算和讨论。     

测量地球的温度

地球内部温度和组分的差异驱动着地球内部物质的缓慢运动,这在地表表现为构造板块运动。在矿坑和钻井中可以直接测量地球内部的温度,但仅限于上地壳(最深能达到10km 左右)。上地幔深层(～200 km)的部分地温信息可以由对火山     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．     

壳内部分熔融低速层及其研究意义

实验岩石学,岩石地球物理学,地质学及理论分析均表明,至少在具有高热流值的区段部分熔融作用可能是造成壳内低速带的主要原因,我们将由部分熔融作用所形成的壳内低速层称之为壳内部分熔融低速层,它是许多深部地质作用的发源和汇聚地,并影响和制约着地球物理场特征,因此,研究了壳内部分熔融低速带的形成及其地质意义无颖将深化人们对深部地质作用发生和发展过程的认识。     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

与地球膨胀有关的数值估计

对与地球膨胀有关的若干问题进行了探讨,认为目前的固体地球的膨胀与早期的固体地球收缩相对应。通过对两种演经过程能量变化的数值计算,分析、讨论了地球在整个演化过程中应该发生的一些地质现象,如岩浆洋的存在,大气圈和地核的快速形成等,从而 步的验证提供理论根据。     

中国地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究的序幕——从1958年柴达木沉积盆地深部地震反射探测看半个世纪来该科学领域的发展导向和启迪

喜马拉雅山系的崛起、青藏高原的隆升以及与成山、成岩、成盆、成矿和成灾相关的深层过程是东亚乃至全球地球动力学研究中最为重要的科学事件.1958年始在柴达木盆地的地震反射探测与地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究开启了青藏高原地球内部研究的先河,半个世纪以来它影响并引导着我国这一科学领域的发展和前进.本文为纪念地壳与上地幔精细结构和大陆动力学在中国的诞生而作.柴达木盆地壳、幔精细结构地震反射探测结果表明:柴达木盆地的沉积层巨厚可达15~19 km,且存在着迴折波和不同类型与路径的多次波.地壳厚达50~52 km,且存在着高速梯度夹层和低速层.Moho界带为由高、低速相间的薄层束组构,且上地幔顶部纵波速度为8.1 km/s.从这一基点出发,对包括柴达木盆地在内的青藏高原地球深部与地球动力学研究中的几个科学问题进行了思考!为今后青藏高原地球物理深化研究的内涵和布局提出了初步的见解.     

强地震前兆异常特征与深部流体作用探讨

根据华北几次强震前后地下流体和重力异常特征,结合大地测深资料探讨了地震发生前后深部介质的变化和地壳浅层应力场变化特征。地震发生前震中区地下水位异常主要表现为下降型,气体异常呈上升型,重力和形变也出现异常;在外围地区地震前地下水位异常以上升型为主。 海城地震和大同–阳高地震前地下水位上升、下降异常有方向性分布的趋势,呈 X 形分布,这意味着地壳浅层应力场是压扭型的,并存在垂向应力的作用。在孕震过程中,地球深部流体向上运移,使得震源区及其附近的岩石膨胀、密度降低,震中区地壳浅层应力场呈拉张型,造成地下水储容积增大,地下水位出现了下降型异常。 在特定的构造单元内,地下流体、重力异常的空间分布特征能较好地反映地球深部物质运动和地壳浅层应力场特征。     

角闪岩脱水特性与壳内低速层的不均一性

引言华北地壳呈现3层结构,在地壳中部存在一个以低波速与电性低阻(高导)而与上、下壳层截然有别的特征层。这一不连续展布的壳内低速(高导)层也较广泛的分布于中国西北与西南以及世界上许多地区。地球科学家对这一低速层的成因提出了诸如矿物脱水、相变等多种解释与假说,Mitehell等(1971)的实验证明,在一定温压条件下,含水矿物的脱水并储存于壳内,形成一个潮湿层位并具有高电导率和低     

寄语《地球》

从哲学上说,世界上应该有至少是可能有无数的人类家园式地球。但到现在为止,科学和经验没有发现另外的一个。《地球》杂志创刊于20世纪80年代,致力于地球科学的研究成果报道、地球科学的科普化和公众化传播,在致力于了解地球,保护地球,进行地球科学文化建设中起着独一无二的作用。     

初生的地球

自古以来,人们对于地球诞生的方式有过种种猜测和推测。中国古代就有著名的盘古开天辟地之神话：在还没有天和地以前,宇宙到处都是一片漆黑,像一个大鸡蛋。在这“鸡蛋”里有个叫盘古的人,他沉睡着,一天天地成长着。有一天,他醒来了,睁开眼一看,什么东西也看不见,就顺手抓起一把大板斧。用力劈去,只听到一声巨响,这个“鸡蛋”壳裂开了。这时,一些轻而清的东西慢慢散开上升。     

南北地震带壳幔结构成像研究

<正>对地壳和上地幔的速度结构进行成像是研究地球深部结构及动力学问题的一个有效途径。南北地震带地区是青藏高原与相邻块体的过渡带,这里的地质构造十分复杂,地震活动频繁。在南北地震带地区进行壳幔结构成像研究,有利于提高对青藏高原及其与相邻块体相     

中国东部地区的壳-幔过渡带结构

莫霍面是地壳和上地幔的边界,但莫霍面并不是一个简单的"面",而是一个反映地壳和地幔物质交换、相互作用等动力学意义的"过渡带".本文综合深地震反射、宽角地震折射和高温高压岩石物理实验结果,确定壳-幔过渡带的地震P波速度变化范围为6.8~7.5 km·s^-1.在克拉通等构造活动稳定地区壳-幔过渡带内的速度梯度强且壳-幔过渡带厚度薄,而在造山带等构造活动区域壳-幔过渡带内的速度梯度弱且壳-幔过渡带厚.中国东部地区的壳-幔过渡带的平均厚度约为5~10 km,在四川盆地下方最薄（<5 km）,而在华北克拉通中部造山带下方的壳-幔过渡带最厚（~30 km）.综合地球化学结果,华北中部巨厚壳-幔过渡带主要是幔源岩浆的底侵作用和堆晶作用而形成.     

从太古代片麻岩系推测地球的成因和发展

古老变质岩系主要由前人称为“片麻岩系”和“结晶片岩系”两大套岩系组成。当地球成球之后,表面首先形成一层“基性焦壳”,在热封闭条件下,壳内产生花岗岩岩浆源,注入此原始地壳,并引起变质作用,形成基性正片麻岩地壳——第一层结晶地壳。然后,固体地壳发生形变和破裂,产生侵蚀、沉积,并伴随着岩浆活动、变质作用形成副片麻岩类——第二层结晶地壳。由此,本文以北京及其外围地区的古老变质岩系为依据,阐述了地球的形成和演化规律     

未被发现的海底震动

据檀香山夏威夷大学的地球物理学家们认为,在世界海洋的海底,地震活动可能远比通常所认为的要活跃得多。这些研究人员说,太平洋发生着地震,而世界地震台网却一直未检测到这些地震。这些地震之所以未被检测到,可能是因为它们未产生正常类型的地震波。夏威夷大学地球物理研究所的沃克(Da-niel Walker)说,“海洋被认为是无震的,但我们相信,如果在深洋盆地放置地震仪器,那么就会出现一个完全不同的图像。”他说,板块运动施加给海洋岩石圈板块的应力远比通常所认为的大得多。岩石圈是地壳的外部刚性部分。沃克和该研究所的另一位地球物理学家克