喜马拉雅造山带的地壳上地幔结构——近震反射观测结果

2002-2005年完成了穿越喜马拉雅山的宽频地震探测,采用了沿剖面紧密排列的台站布置并获得了近震中的反射波资料,这对地壳和岩石圈内部速度界面的研究有重要意义.地震数据及研究结果表明,青藏高原的地震主要发生于上地壳范围内,高原莫霍面反射波的纵波PmP与横波SmS波至清晰可辨且有很强的能量,在跨越雅鲁藏布江时PmP和SmS均发生了错动,表现为北深南浅.在改则至鲁谷沿线所记录到的发生在拉萨地块的Fw21事件的地震数据中,拉萨地块内部的莫霍面反射波,尤其是SmS波至非常清晰连续,地壳纵波平均速度为Vp=6.3km/s,表明拉萨地块内部Moho面平坦、连续,不存在突起与错位.在此Moho面之前出现壳内较强反射界面,埋深45kin可能正是下地壳的顶界面.P208事件中PmP和SmS均清晰可见,然而在距震中450km及其以远地段存在两个清晰的震相PLt及SLt,并且其能量很强,可能是位于160km深处的岩石圈底界面的反映.根据对近震资料的分析研究,本文建立了该地区的地壳上地幔的结构模型.     

华北克拉通上地幔变形及其动力学意义

华北克拉通从稳定到破坏的演化过程对有关地球动力学的经典理论提出了挑战,研究其独特的演化历史是固体地球科学研究的一项重要内容。上地幔矿物晶体的各向异性记录了上地幔发生构造变形的信息,研究上地幔地震波各向异性能够揭示现今和构造历史时期所发生的构造运动。本文总结了近年来作者在华北克拉通地区所进行的高密度、覆盖广泛的地震波横波分裂观测研究结果。横波分裂的快轴方向与绝对板块运动方向的不一致,以及横波分裂参数快速的空间变化特征表明了华北克拉通的SKS横波分裂主要反映上地幔的变形。观测结果表明：鄂尔多斯块体保留了克拉通较弱的各向异性特征,其西端体现了元古代克拉通拼合的变形特征; 中新生代华北克拉通破坏事件以不同的机制主导了华北克拉通中部和东部的上地幔变形,在东部地区北西—南东向的拉张应力作用使得快轴方向平行于拉张方向,而在中部则因受到较厚岩石圈的阻挡使得地幔流动改变了方向,因此造成了北东和北北东向的岩石圈拉张。     

太行山构造带及其以东地区上地幔地震层析成像

基于首都圈地区及河北邯郸台网共115个台站记录的地方震、近震和远震P波和S波走时,利用地震层析成像技术得到了太行山构造带及其以东地区下方300km深度范围内的P、S波速度结构.结果发现沿太行山构造带速度结构在上地幔中存在明显的横向不均匀性,其南、中、北段显示了各自不同的构造特征.太行山以东盆地区岩石圈厚度较薄,在约80km深度进入地幔软流层,但在160km深度下,P波和S波速度结构呈现较大差异,其中P波在华北东部地区逐渐以高速为主,而S波速度剖面上虽然低速体被切割,但仍然保持了大部分地区的相对低速.深部结构揭示,太行山中段受华北地区岩石圈减薄过程作用最为强烈,其速度结构与盆地区更为相似.而南段构造作用与浅部断裂关系明显,深部可能更多地保留了构造造山带岩石圈厚度大,高速介质多的特征.太行山北段处于多构造交界地区,速度结构比较复杂,部分S波低速区可能与深部地幔物质上涌作用有关.     

上地幔硅酸盐矿物中磷的含量研究

上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响.     

中国海城地震与地壳上地幔异常结构

通过海城及其邻区深部地球物理方法的综合探测,不仅揭示了海城地震区的地壳上地幔结构存在若干引人注目的异常,而且还发现震源分布与这些异常的某些特殊部位密切相关.本文论述了震源与异常的关系,并对其进行了解释.     

中国海城地震区地壳与上地幔构造特征的研究

研究表明,海城地震区地壳与上地幔构造特征可以归纳为如下四点:1.震区所处的辽南地区,其地壳是由高速与低速相间的成层介质组成,地壳与上地幔结构不论纵向和横向都是不均匀的,且被深大断裂切割为若干块体;2.本区地壳按其界面分布特征可分为上层地壳、中层地壳和下层地壳;3.本区地壳介质在纵向及横向上均存在明显的不均一性;4.海城地震震源区位于耿庄——海城上地幔局部隆起东侧的中层地壳上部。     

福建省地壳——上地幔结构及深部构造背景的研究

本文主要根据区域、深部物探资料成果,结合地质特征,综合论述了与福建省地壳—上地幔及深部构造背景有关的重要基础地质问题:本省地壳可分为上、中、下三层,内有七个速度层,壳—幔分为七个电性层,据此建立了地壳—上地幔综合柱状图及圈层结构综合模式;省内断裂分为岩石圈、地壳、基底、盖层四种类型,最重要的断裂有七条,总结出本省构造格架具有东西分带、南北分块的特征;深部构造从东到西地幔具有陡坡带—坳陷带—缓隆带及岩石圈顶面具有深凹陷—狭窄隆起带—隆起的分区特点;提出松溪—长汀、滨海两条古俯冲带,将本省及邻区划分为武夷、戴云、台湾三个古板块及四个相应大地构造单元;提出在同安—莆田—带深凹陷上存在印支期古俯冲事件残迹,并探索了与其有关的四个大型推覆构造、三个环状构造,以及东部火山岩区存在古裂堑构造等;将省内花岗岩类成因划分为 I、S 及过渡型,探讨了它与深部构造及与板块活动关系等;论述了深部构造与内生金属矿床分布的关系,总结出了控制本省矿床形成的七种基本要素,圈出了三条主要成矿远景带及17个远景区,为今后进一步开展地勘工作提供了依据。     

郯庐断裂带新生代的上地幔剪切作用与火山活动

沿郯庐断裂带新生代大规模的幔源玄武岩喷发是伴随着上地幔剪切作用而出现的。古近纪(老第三纪)伸展活动期，断裂带在上地幔的伸展剪切及同时的软流圈上涌、岩石圈拆沉是该阶段玄武岩浆活动的主要原因。断裂带内新近纪(新第三纪)至第四纪玄武岩中的幔源包体，不但指示了土地幔韧性剪切带的存在，也反映了断裂切割深度与详细的流变学特征。在新近纪以来的区域挤压背景下，郯庐断裂带压性或压扭性的上地幔剪切一地幔交代．_‘部分熔融是该期玄武岩喷发的主要机制。     

上地幔不相容元素的显交代作用

通过矿物微区成分和图象分析，研究了在金伯利岩中发现的多种氧化物矿物的成分、结构特点及其相互关系．指出富含硅酸盐不相容元素的地幔流体交代、熔融先期形成的矿物以及充填作用，形成了近年来我国和南非金伯利岩中发现的多种新矿物相，包括沂蒙矿系列、蒙山矿系列、Ｋ－Ｃｒ柱红石、阿玛科矿、Ｚｒ－Ｔｉ氧化物（锆钛矿）、ＲＥＥ－Ｔｉ氧化物（铈钛矿）等．这些新矿物高度富集了Ｋ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＲＥＥ等不相容元素．研究表明不相容元素的显交代作用可分早、中、晚３个阶段，各阶段不相容元素的富集程度、温压条件及流体的动力学特征等既有明显的差异性，又有一定的继承性     

下扬子地区若干上地幔橄榄岩的显微构造研究

本文对下扬子区内２个玄武岩产地（江苏六合瓜埠山、安徽当涂釜山）的幔源包体进行研究,结果表明本区上地幔尖晶石二辉橄榄岩具原生粒状结构、碎斑结构、板状镶嵌等粒结构及部分熔融结构四种类型。在光学岩组图上显示出从原生粒状结构→碎斑结构→板状镶嵌等粒结构,其橄榄石光性方位优选性逐渐增强。变形橄榄石滑移轴为［１００］,滑移面以｛０ｋ１｝为主,（０１０）次之。高温高压人工变形实验证实,这种滑移系形成于高温低应变速率条件下。橄榄石位错类型多样,（１００）、（００１）位错壁分布广泛,位错壁间距显示对数正态分布特征．估算的本区上地幔高温蠕交流动差异应力为（１０．９～１１．５ＭＰａ）。上地幔流变速率、流动应力、等效粘滞度与深度关系指示本区新生代大地构造性质为大陆拉张带或大陆裂谷带。     

山东及邻区上地幔波速各向异性及地球动力学意义

根据1975 年1 月至1993 年12 月发生的3 级以上416 次天然地震近震首波P_n走时数据,分析了山东及邻区上地幔波速各向异性的特征。研究表明上地幔约有8% 的波速各向异性,波速最大方向近NW-SE,最小方向NEE.结合上地幔波速各向异性成因机制的研究,分析了山东及邻区上地幔波速各向异性的地球动力学背景,为揭示中新生代的构造演化提供了可靠的深部构造依据。     

大地电磁测深(MTS)用于研究地壳上地幔的初步成果

地质矿产部物化探研究所自1980年先后完成了青藏、川滇、华南、甘肃、新疆、内蒙、山西、松辽、长江中下游、秦岭等地区的深大地电磁测深剖面约6800km。得出了剖面通过地区地壳、上地幔的电性结构,研究了各电性单元与地质构造单元的关系,对发现的地壳、上地幔内低阻层的成因进行了探讨。根据已掌握的深大地电磁数据编制了中国大陆电性图件,得出中国大陆岩石圈的平均厚度为100～120km,东部地区薄,西部地区厚的结论。利用高温高压岩石电阻率测定结果,粗略地给出了剖面通过地区岩石圈内主要的物质组成。     

挤压域构造变换带内部构造类型研究——以准噶尔盆地南缘中段构造变换带为例

挤压域构造变换带的类型前人有许多分类方法,文章从分析构造变换带的基本特征入手,结合准噶尔盆地南缘中段地区地质构造特点,初步划分出红车—巴音沟传递带、乌鲁木齐—阿克苏传递带、然热克萨依调节带、玛纳斯调节带。     

华北太古宙从地幔柱体制向板块构造体制的转化

通过对原岩建造、变南作用、ｐＴｔ轨迹和εＮｄ（ｔ）值等综合研究，提出迁安和怀安为两个 同时代不同性质的陆壳，遵化和崇礼为两个不同性质的深变质绿岩带，遵化为裂谷型绿岩带而崇礼为岛弧型绿岩带，２，７Ｇａ之前受地幔柱活动的影响，导致了上地幔的不均一性和ＴＨ１和ＴＨ２两类拉斑玄武岩的紧密共存，２．７Ｇａ之后从地幔柱体制向板块体制转化，造成了西北岛弧型壳事件和碰撞变质作用。     

西准噶尔萨尔托海蛇绿岩中尖晶石二辉橄榄岩中橄榄石的位错构造及其意义

西准噶尔萨尔托海蛇绿岩中的尖晶石二辉橄榄岩的形成温度约为1100℃,压力1.6GPa。氧化缀饰和透射电镜观察,揭示了橄榄石的位错密度为2.5×108/cm2,(100)位错壁间距为10μm 左右。计算得到的古应力为115—154MPa,应变速率为2×1011,古生代大洋上地幔粘滞度为2.37×1019P,与新生代大洋上地幔比较,古生代大洋上地幔有低粘滞度和高应变速率的特点。     

上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。