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     

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     

浙江省上地幔的热结构及流变学特征

由尖晶石相和石榴石相二辉橄榄岩包体所建立的浙江省上地幔古地温线高于大洋地温线 ,与徐义刚等建立的中国东部地温线以及澳大利亚东南部的地温线较为接近 .由该地温线确定的该区壳幔边界为 34km ,软流圈与岩石圈边界大致在75km .上述结果与该区地球物理资料基本一致 .包体的流变特征研究表明 ,该区的包体至少经历了两期以上的变形事件 .前期可能与上地幔底辟有关 ,后期则可能与上地幔的剪切作用有关     

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     

中国东部地幔岩包体的产出及其与地球内部构造的关系

中国东部橄榄岩和榴辉岩深源包体的地理分布构成了全球环太平洋深源包体分布带的重要组成部分。深源包体的产出与地球内部构造密切相关。尖晶石橄榄岩和镁铝榴石橄榄岩两种包体与上地幔的构造分带相一致,榴辉岩包体代表上地幔中局部的分凝体。碱性玄武岩浆的活动和深源岩石带的形成应为板块构造运动的结果。     

华北第四纪火山作用研究

根据地层与同位素年代确定华北第四纪火山的时代为更新世 (Qp) ,距今 0 4Ma为火山活动高潮期。山西大同火山群东部火山为拉斑玄武岩 ,西部为碱性玄武岩 ;山东火山岩石碱性最强 ,为橄榄玄武岩 ,Sr同位素87Sr- 86Sr为 0 70 347～ 0 70 4 6 1,推测岩浆为地幔部分熔融的原始岩浆。对玄武岩中幔源包体的矿物进行了大量的电子探针分析 ,计算出其平衡温度为 880～ 110 0℃ ,平衡压力为 0 8～ 2 0GPa。由此推导的上地幔地温线低于由第三纪玄武岩中包体推导的地温线。上地幔的差异应力为 13～ 31MPa ,并随温度的升高而降低 ;应变速率为 7 78× 10 - 2 0 ～ 1 2 1× 10 - 14 s- 1,并随温度的升高而增大。研究结果表明 ,第四纪时期仍然存在上地幔底辟上涌 ,但其规模和活动强度均变弱     

我国东北与华北上地幔某些物理状态特征的比较:来自幔源包体的信息

研究由玄武岩岩浆携带到地表的幔源橄榄岩包体可以获得上地幔的许多信息。本文根据对采自我国东北和华北地区的某些幔源橄榄岩包体样品的研究结果,对这两个样品产地地区上地幔的某些物理状态特征,如温度、压力、流动应力、流动速率及等效粘滞度等作了初步比较。资料表明,分属东北与华北两区样品产地的上地幔自新生代(上新世—更新世)以来显示出裂谷的性质,但是,两区上地幔的古地温和其它一些物理状态参数存在一定的差别。     

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     

西秦岭石榴石二辉橄榄岩和石榴石二辉岩包体的温度和压力条件

运用Brey等人和Bertrand等人矿物温压计, 计算了甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩中石榴石二辉橄榄岩和石榴石二辉岩包体的平衡温压条件. 计算结果表明, 石榴石二辉橄榄岩和石榴石二辉岩的稳定温度、压力范围分别为1172~1266℃, 2.9~3.6 GPa和1169 ~1248℃, 2.8~3.2 GPa. 两类包体稳定的压力范围均达到或超出尖晶石相橄榄岩稳定的压力条件(2.0~3.0 GPa), 进入石榴石相橄榄岩的稳定区. 包体的平衡温度达到或超过大洋地温线, 并与实验确定的造山作用后岩石圈伸展条件下钾霞橄黄长岩浆的起源温度一致. 因此, 西秦岭新生代地幔的热状态具有发生钾霞橄黄长岩岩浆作用的条件. 包体的岩石矿物学研究及温压计算显示, 石榴石二辉岩与石榴石二辉橄榄岩同为本区地幔的组成, 因此都可能成为钾霞橄黄长岩的源区岩石.     

中国东部新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素研究

对中国东部黑龙江鹿道，吉林辉南、蛟河，辽宁宽甸，河北汉诺坝，安徽女山和海南岛定安地区新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素进行了初步研究．大部分地区幔源包体和高压巨晶的～３Ｈｅ／～４ＨＥ比值分布在 １×１０～（－５）左右，与ＭＯＲＢ的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值相似，反映了ＭＯＲＢ型亏损地幔的特征．蛟河地区幔源包体的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值为４．８ × １０～（－６）；汉诺坝地区幔源包体的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值为（０．１５～７．４）×１０～（－６）与，较ＭＯＲＢ值明显偏低，甚至低于大气的值，说明该地区曾发生过强烈的地幔交代作用．同一地区幔源包体和高压巨晶的氦同位素组成明显不同，提出幔源包体和高压巨晶不是同源的，两者可能与寄主玄武岩均无必然成因联系．在汉诺坝地区一件石榴石巨晶中发现了异常高的～３Ｈｅ／～４Ｈｅ比值     

腾冲黑空山粗安岩中镁铁质-超镁铁质包体的特征及成因初探

腾冲黑空山粗安岩中含有较多的镁铁质和超镁铁质微型包体,主要为辉长岩类、辉石岩类和极少量的二辉橄榄岩,直径多小于2.5cm.辉长岩类包体具有"开放"结构,常有气孔和基质的贯入,辉石岩类包体以等粒结构和镶嵌结构为特征,它们的矿物成分与熔岩斑晶(斜长石+单斜辉石+斜方辉石)成分相近.辉长岩类和辉石岩类包体平衡温度为1000～1125℃,与熔岩斑晶结晶温度(998～1108℃)基本一致.辉长岩和辉石岩类包体结构和成分均有别于下地壳和幔源包体,应来源于岩浆房内部,其中辉长岩类包体是岩浆上升到岩浆房顶部时结晶作用后形成的晶体-气泡-液体带,而辉石岩类包体则岩浆房底部形成的堆积体.极少量的二辉橄榄岩包体具残斑结构,组成矿物及成分类似于我国东部幔源包体特征,来源于上地幔,由补给岩浆将其带入岩浆房中,并且在岩浆喷发到地表之前可能经受过冷却作用.包体的形成过程反映了岩浆的上升、停留、演化和喷发过程.     

华北北部下地壳的流变学特征——河北汉诺坝下地壳包体提供的信息

由玄武岩浆快速带到地表的下地壳包体可以提供有关下地壳的直接信息. 通过对华北汉诺坝玄武岩中下地壳麻粒岩相包体的详细研究探讨该地区下地壳的流变学特征. 采用适宜于麻粒岩包体的温压计计算其平衡温度和压力: 平衡温度在750~900℃之间, 平衡压力在0.8~1.2 GPa之间, 对应的来源深度为28~42 km之间. 这些数据补充和完善了原先所建立的下地壳-上地幔地温线. 采用动态重结晶颗粒粒度应力计计算出包体在下地壳条件下发生变形时的差异应力为14~20 MPa. 在综合对比了当前常用的下地壳岩石高温流变律, 认为Wilks等(1990)提出的麻粒岩流变律符合本区下地壳包体的流变特征, 由此计算的下地壳应变速率为10^-13~10^-11 s^-1, 高于该区上地幔的应变速率(10^-17~10^-13 s^-1); 其对应的等效黏滞度为10¹⁷~10¹⁹ Pa·s, 低于上地幔的等效黏滞度. 由所获数据做出的研究区下地壳流变学剖面表明, 差异应力随深度而变化的趋势不明显, 随深度增加应变速率变大而等效黏滞度变小. 研究结果支持软弱下地壳的观点.     

云南地壳和上地幔的岩石学结构

通过对地表出露变质岩、深部地震测深资料和高温高压岩石波速测试资料的综合分析，研究了云南地壳和上地幔岩石组成。结果表明，云南上、中、下地壳分别由绿片岩相(顶部为沉积层)、角闪岩相和麻粒岩相变质岩组成或分别由与之相当的花岗岩类、闪长岩类、辉长岩类组成，部分地区地壳底部有镁铁质榴辉岩存在。上地幔由橄榄岩组成，部分地区(兰坪思茅坳陷和滇中坳陷)壳幔过渡带可能由镁铁质榴辉岩和橄榄岩组成。     

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 .     

微量元素在尖晶石相和石榴石相橄榄岩中的分布

根据我国东部两个尖晶石相和石榴石相橄榄岩全岩及主要造岩矿物的微量元素组成,探讨了微量元素在不同深度上地慢的分布特征．得到的数据支持大部分强不相容元素（Ｒｂ,Ｂａ,Ｔｈ,Ｕ,Ｓｒ,Ｎｂ,Ｔａ）主要存在于粒间组分和流体包裹体中的观点;流体包裹体对橄榄石和斜方辉石的ＬＩＬＥ组成影响很大,以致不能用固相矿物之间的分配系数来推导ＬＩＬＥ的矿物／熔体分配系数．尖晶石相和石榴石相橄榄岩中的（Ｏｐｘ／Ｃｐｘ）_ＨＲＥＥ有很大的差别,暗示Ｐ－Ｔ条件对平衡分配系数的控制．     

云南地壳和上地幔的岩石学结构

通过对地表出露变质岩、深部地震测深资料和高温高压岩石波速测试资料的综合分析 ,研究了云南地壳和上地幔岩石组成。结果表明 ,云南上、中、下地壳分别由绿片岩相 (顶部为沉积层 )、角闪岩相和麻粒岩相变质岩组成或分别由与之相当的花岗岩类、闪长岩类、辉长岩类组成 ,部分地区地壳底部有镁铁质榴辉岩存在。上地幔由橄榄岩组成 ,部分地区 (兰坪思茅坳陷和滇中坳陷 )壳幔过渡带可能由镁铁质榴辉岩和橄榄岩组成     

碳酸盐化橄榄岩的电性研究

为进一步探讨上地幔的高导层成因,了解碳酸盐在上地幔电性方面的作用并估算上地幔高导层的碳酸盐含量,本文对不同碳酸盐含量的橄榄岩及玄武岩样品在2~3 GPa、300~1300℃的条件下进行了电性实验研究.研究初步发现:碳酸盐熔体显著增强橄榄岩、玄武岩样品的导电能力;单纯用含硅酸盐熔体的橄榄岩或单纯用含水橄榄岩可能难以解释上地幔某些区域的异常高导现象;同样,单纯用碳酸盐化的橄榄岩可能也难以解释上地幔某些区域的高导现象;上地幔的高导区很可能是碳酸盐熔体、硅酸盐熔体及水的共存区域.     

胶辽渤海地区地壳上地幔结构特征与介质的横向非均匀性

根据地球物理资料的综合研究和地壳上地幔速度地震层析成象结果,系统地阐述了胶辽渤海地区基底厚度、地壳厚度、岩石层厚度和壳－幔结构比Ｒ值分布特征及地壳上地幔介质的横向非均匀性。研究结果表明：胶辽渤海地区是一个以渤海湾为中心的上地幔隆起区、软流层隆起区和壳－幔结构比Ｒ高值分布区;该区地壳上地幔介质在不同深度均存在显著的横向非均匀性,并在海域周围的海城、唐山、朝阳、东沟等陆地地区存在明显的壳内低速逆反层。     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.     

利用接收函数方法研究瑞丽-龙陵断裂两侧S波速度结构

利用研究区(23.9°～25.1°N,97.8°～99.0°E)内瑞丽—龙陵断裂两侧4个流动数字地震台记录到的宽频带远震P波波形数据进行接收函数反演,得到了台站下方0～100km深度范围内地壳、上地幔的S波速度细结构。结果如下:(1)在研究区内,以瑞丽—龙陵断裂为界,其西北侧Moho面深度为38～40km,东南侧Moho面深度约为38km。(2)断裂两侧地壳、上地幔S波速度结构存在显著差异,西北侧台站下方地壳和上地幔均存在大范围低速区;东南侧台站下方上地幔中无明显低速层,地壳内存在低速层,但范围和速度差都较小。(3)断裂两侧台站下方地壳和上地幔S波速度结构的较大差异,证明它们分属不同的构造单元。(4)研究区内的S波速度结构存在明显的横向非均匀性。