地幔流体及其在地震孕育中的作用

依据地球物理宏观资料、行星化学和地球化学微观分析以及高温高压实验结果,阐明了地幔中存在丰富的流体,扼要介绍了若干流体引发地震的假说,简述了隐爆产生地震的机制。地幔矿物流体包裹体、高温高压相含水硅酸盐矿物与地球物理探测资料表明,整个地幔内普遍存在高能密流体,地幔过渡带和D″层是流体富集的地带,地幔中存在的总水量比海水量高出几个数量级。地幔高能密流体流动产生热对流,造成了固体地球内温度、电导率、地震波速度以及地球化学组成的不均一性。高能地幔流体向外逃逸,不仅改变了壳幔岩石的物理和化学性质,且为岩浆形成和地震孕育提供了能量。流体在地震孕育中的作用包括两个方面:降低断层带摩擦力以及岩石强度触发地震和流体爆炸或相变产生地震。流体爆炸产生地震是地核与下地幔流体以“运移—局部聚集—爆炸的幕式循环”反复进行,产生不同震源深度、不同震级的各类地震。然而,地幔流体的组成、行为及其在孕震过程中的作用机制还需深入研究。     

中国大陆东部温泉流体来源解析与地震地球化学异常判识方法

统计分析已有研究中数千组大气化学、温泉流体化学、水-岩反应实验以及地幔包体气体同位素组成等数据,从流体组分来源解析的角度讨论了温泉水和气体的来源,提出了估算深部流体和地幔氦贡献量的模式以及温泉地震流体地球化学异常判识步骤方法。温泉水的δ180和δD数据表明,H2O主要来源于大气降水,少量的（<1%）深部流体对温泉的离子...     

我国地幔流体研究现状与展望

扼要介绍了流体和熔体的含义，流体在地幔中的成分、状态和活动情况，及其对地壳中资源、能源以及环境、灾害等的作用，提出了今后地幔流体研究的发展方向．     

中国东部安徽女山含角闪石地幔橄榄岩的氧化-还原状态及其意义

利用二次尖晶石标样法精确测定了中国东部安徽女山（含角闪石）地幔橄榄岩包体的尖晶石成分，计算了包体记录的地幔氧逸度．结果显示，在安徽女山地区形成角闪石的地幔交代作用使地幔氧化状态降低，这与世界其他地区的研究结果及理论预测相反．结合有关中国东部地幔的研究，对该“新发现”进行了合理的解释，并进一步揭示了中国东部地幔流体的成分和性质．     

板块差异漂移机制分析及其动力学模型

应用质点动力学原理,推导地出地幔流体在径向运移中受地球自旋惯性场作用而西移的速率及位移公式。根据地球自旋惯性系统特点设计地幔流体的２维实验模型,推导赤道面附近地幔流体的运动公式,并推广到３维。最后得出地壳块体被动西漂、地幔软流体环流及地球各层圈差速旋转等结论。     

俯冲带橄榄岩及其记录的壳幔相互作用

俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系.     

大别山双河地区超高压变质岩流体包裹体成分及二氧化碳碳同位素研究

分步加热实验结果表明大别山超高压岩流体包裹体成分 (不计入水 )主要是CO2 ,其次为CO及少量的N2 和CH4;变质高峰期流体CO2 碳同位素值 ( - 2 5‰～- 30‰ )与地幔流体相差较大 ,说明其是原岩自身含碳物质在高温高压之下演化的结果 ,反映了超高压变质岩石虽然可能俯冲到地幔深度 ,但并未受到地幔流体的大规模作用 ,岩石中的流体系统是活动有限的、较为封闭的体系 .这可能与地壳岩石快速插入地幔、并又迅速折返至地表的动力学机制有关     

地震地下流体物理化学动态形成的基础理论问题

本文以８０年代国内外学者在地下流体的流体动力学、热动力学与化学动力学领域的探索中所取得的理论成果为基础，针对地震地下流体的压力、温度与化学组分动态观测与研究现状，从理论上阐述了地下流体物理化学各项动态形成的机制及其内在联系，以促进我国地震地下流体动态的基础理论研究。     

地幔条件下富水流体状态方程

地幔中的富水流体以其独特的物理和化学性质影响着一系列地球化学和地球动力学过程.受制于实验数据的缺乏,人们对地幔中富水流体及其与周围岩石、熔体相互作用的认识仍然非常不足.从热力学平衡计算的角度,富水流体体系的状态方程是推进本领域建模工作的关键.目前能用于地幔温压条件、被公认具有较好准确性和预测性的富水流体高压状态方程并不多见.本文对若干代表性方程进行了介绍与评述,并通过分析指出提高状态方程外延能力的主要途径:借助于高质量分子模拟数据,采用理论基础更好的方程形式,优化方程的拟合过程与参数求取方法等.根据典型富水流体体系的高压实验数据分布现状,含离子成分的水溶液体系是本领域研究的重点与难点,而当前实验与理论模拟工作正取得的重要突破将极大地促进相关研究的进展.     

以新的地球物理信息为基础的天山构造圈结构

根据新的地球物理信息，得到天山及毗邻区地壳参数模型、地幔参数模型、构造圈重力模型和均衡模型，提出地壳和地幔的物质不均匀性深达300km。查明地幔在横向和垂向上的明显的不均匀构造。密度模型参数表明，天山地台后的造山带，是地幔流体质量转换影响地壳和地幔物质密度变化的结果，相变型式为辉长岩石榴岩粒晶榴辉岩。根据实验数据，提出地壳和地幔环流作用新模式，环流取决于深部源于地核的热质流，它是形成构造运动和地幔构造的主要原因。天山构造圈的参数模型几何上符合于地幔内梯级环流圈。     

利用地下流体氦同位素比值估算大陆壳幔热流比例

地下流体中的氦同位素 3He来自地幔的排气作用 ,4He则是铀、钍衰变的产物 .由于铀、钍元素在大陆地壳中富集 ,4He通量与地壳热流呈正相关关系 ;同时 3He通量与地幔热流之间呈正相关 .所以地下流体的氦同位素比值 （3He / 4 He）与大陆壳幔热流比值 （qc/qm）呈反相关关系 .根据欧亚大陆和加拿大地盾的地下流体氦同位素比值数据和相应的壳幔热流比值数据 ,统计出 qc/ qm 与 3He / 4 He之间的回归关系 :qc/ qm =0 81 5- 0 30 0ln（3He / 4 He） ;此处 3He/ 4 He的单位是RA（大气的 3He/ 4 He比值 ） .有了地表热流值和壳幔热流比值即可得到地壳热流和地幔热流 .利用该公式以及热流值估算了中国主要盆地的壳幔热流值 ;根据这些数值得出的热岩石圈厚度和地壳平均生热率结果与地震学研究成果一致 .氦同位素比值是区分大陆热流中地壳热流值和地幔热流值的有用参数 .     

利用地下流体氦同位素比值估算大陆壳幔热流比例

地下流体中的氦同位素 3He来自地幔的排气作用 ,4He则是铀、钍衰变的产物 .由于铀、钍元素在大陆地壳中富集 ,4He通量与地壳热流呈正相关关系 ;同时 3He通量与地幔热流之间呈正相关 .所以地下流体的氦同位素比值 （3He / 4 He）与大陆壳幔热流比值 （qc/qm）呈反相关关系 .根据欧亚大陆和加拿大地盾的地下流体氦同位素比值数据和相应的壳幔热流比值数据 ,统计出 qc/ qm 与 3He / 4 He之间的回归关系 :qc/ qm =0 81 5— 0 30 0ln（3He / 4 He） ;此处 3He/ 4 He的单位是RA（大气的 3He/ 4 He比值 ） .有了地表热流值和壳幔热流比值即可得到地壳热流和地幔热流 .利用该公式以及热流值估算了中国主要盆地的壳幔热流值 ;根据这些数值得出的热岩石圈厚度和地壳平均生热率结果与地震学研究成果一致 .氦同位素比值是区分大陆热流中地壳热流值和地幔热流值的有用参数 .     

地幔的蠕变性质

地幔的蠕变特性是地球物理学中一个普遍关心的问题。本文以地球模型和地球热模型为基础,结合理论导出的蠕变方程和岩石蠕变实验的结果,考虑到温度、压力、晶粒直径及相变过程对地幔流变特性的影响,计算了整个地幔的蠕变性质和等效粘滞性。 结果表明,当晶粒直径d≤1毫米时,扩散蠕变是主要的,地幔行为与牛顿流体相似。当d≥10毫米时,幂函数蠕变成为主要的形变机制,地幔呈非牛顿粘滞性。从得出的结果来看,并不存在高粘的下地幔。     

地幔的蠕变性质

地幔的蠕变特性是地球物理学中一个普遍关心的问题。本文以地球模型和地球热模型为基础,结合理论导出的蠕变方程和岩石蠕变实验的结果,考虑到温度、压力、晶粒直径及相变过程对地幔流变特性的影响,计算了整个地幔的蠕变性质和等效粘滞性。 结果表明,当晶粒直径d≤1毫米时,扩散蠕变是主要的,地幔行为与牛顿流体相似。当d≥10毫米时,幂函数蠕变成为主要的形变机制,地幔呈非牛顿粘滞性。从得出的结果来看,并不存在高粘的下地幔。     

华北东部地区上地幔运动与盆地形成关系的模拟研究

在综合分析华北东部深部构造、盆地构造及其动力学特征等资料的基础上,运用离心技术讨论了该区盆地形成机制与上地幔运动的关系。这种离心技术采用物质密度差代替温度差是一种新的实验方法。 实验结果表明,上地幔对流、上地幔隆起(或底辟)以及重力均衡作用产生了华北地壳的单向引张力,从而导致箕状盆地的形成。 作者认为,华北东部地区盆地形成和发展的动力源与上地幔的运动和重力作用密切相关     

南海深部地球动力学特征及其演化机制

利用地热学、流变学和重力学方法，计算了南海岩石层温度结构、流变特征及地幔对流格局.南海莫霍面温度在600-1000℃之间.岩石层底界面温度在1150-1300℃之间，有效粘滞系数为1020-1021Pa·s，与冰期回弹资料确定的地幔粘度吻合，表明南海深部具备产生地幔热对流的物理条件.研究认为地幔物质由北西向南东方向的运移以及印澳-欧亚板块的碰撞，导致南海北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体.在向洋离散过程中，陆-洋岩石层底部地幔局部对流使中央海盆扩张和北部陆缘发生差异性块断运动.     

南海深部地球动力学特征及其演化机制

利用地热学、流变学和重力学方法,计算了南海岩石层温度结构、流变特征及地幔对流格局.南海莫霍面温度在600—1000℃之间.岩石层底界面温度在1150—1300℃之间,有效粘滞系数为1020—1021Pa·s,与冰期回弹资料确定的地幔粘度吻合,表明南海深部具备产生地幔热对流的物理条件.研究认为地幔物质由北西向南东方向的运移以及印澳-欧亚板块的碰撞,导致南海北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体.在向洋离散过程中,陆-洋岩石层底部地幔局部对流使中央海盆扩张和北部陆缘发生差异性块断运动.     

地震地下流体学科发展现状及展望

该文系统介绍了地下流体学科在观测技术系统、预报方法、前兆机理及流体在孕震过程中所起的作用等方面的研究中所取得的进展,并针对地下流体学科中上述诸方面存在的问题进行了说明,结合我国地下流体学科的现状,提出了今后的发展方向。     

苏北-胶南构造混杂岩带的地质特征和岩性地层柱

本文简要介绍了产于华北板块与扬子板块碰撞带范围内的苏北-胶南构造混杂岩带的地质构造背景,并系统地研究滑移介质、中-浅源和深源构造块的基本特征。在深源构造岩块的研究基础上建立了壳幔过渡带至上地幔段的岩性地层柱,对上地幔可能存在的地质作用类型进行了探讨     

中国大陆和边缘海的上地幔P波速度结构

本文利用P波初至和部分续至震相,研究了华南地区和边缘海的上地幔P波速度结构,并与已经得到的华北地区[1]、南北带、青藏高原的结果[2]加以比较,发现中国境内的地台与构造活动区之间,以及不同的准地台之间的上地幔P波速度结构存在明显的差异.这种明显的横向不均匀性的深度可达700km.作者对这种横向不均匀性,从大地构造演化的角度作出解释.