动态金幔柱模式──兼论金星上小型冠状构造的浅起源

热和组分密度异常共同驱动的动态金幔柱解析模式给出金幔柱在金幔中上升的历史．当金幔柱到达岩石层底时其头部的特征量是5个独立变量的函数：（1）金幔柱起源的深度;（2）金幔粘性系数;（3）源温度异常值;（4）源组分与热密度异常之比;（5）金幔柱的浮力通量．基于新的Mapellan数据,金星表面上有360多个冠状和类冠状构造已被发现,其中65％直径小于300km．这类小型冠状构造被认为是由具有下述特征的较小的金幔柱所形成：（1）最大直径小于300km;（2）当其头部到达岩石层底时,过剩温度足以产生部分熔融层,应高于150K;（3）被冠状构造下面的金幔柱带上来的总浮力有能力支撑冠状构造隆起的总质量．用这3个条件分析数值结果并约束金幔柱的源参数,根据本文的数值实验结果,金星上的小型冠状构造可能是起源于上金幔小于1000km深度的动态金幔柱形成的．     

动态地幔柱尾管结构

动态地幔柱模式被广泛用于讨论地球科学中的一些重要课题,如巨大火成区的成因,冈瓦纳古陆解体的原因,板块内中小尺度动力过程的驱动因素等．但是这个基于实验研究而建立的模式中,忽略了地幔柱尾管特征及其作用．地幔柱尾管内温度和速度分布是研究地幔柱上升过程的必要条件．本文从控制尾管结构的基本方程出发,给出了一个定常轴对称地幔柱温度和速度分布的近似分析解．从而得到尾管结构的基本特征：影响尾管内温度分布的主导因素是地幔柱的热流通量,而尾管内上涌速度的大小则不仅取决于热流通量,主要是取决于地幔粘度随深度的变化方式．结果表明,对弱地幔柱,尾管的热损失可能是不可忽略的,而对强地幔柱,径向质量传递可能是不可忽略的.     

动态地幔柱尾管结构

动态地幔柱模式被广泛用于讨论地球科学中的一些重要课题,如巨大火成区的成因,冈瓦纳古陆解体的原因,板块内中小尺度动力过程的驱动因素等．但是这个基于实验研究而建立的模式中,忽略了地幔柱尾管特征及其作用．地幔柱尾管内温度和速度分布是研究地幔柱上升过程的必要条件．本文从控制尾管结构的基本方程出发,给出了一个定常轴对称地幔柱温度和速度分布的近似分析解．从而得到尾管结构的基本特征：影响尾管内温度分布的主导因素是地幔柱的热流通量,而尾管内上涌速度的大小则不仅取决于热流通量,主要是取决于地幔粘度随深度的变化方式．结果表明,对弱地幔柱,尾管的热损失可能是不可忽略的,而对强地幔柱,径向质量传递可能是不可忽略的.     

地幔热柱动力学研究的新进展

由于地幔热柱对我们了解地球动力学和地幔动力学过程具有非常重要的科学意义，因此受到国际地学界的广泛关注，近年来，随着一系列国际研究计划的展开和实施，热柱动力学的研究取得了很大的研究。本文拟合“国际热柱－岩石圈相互作用研讨会”的讨论内容，对热柱领域已取得的进展和存在的问题作一简要的回顾，以期待进我国热柱动力学研究的发展有所埤益。     

地幔柱、大火成岩省及大陆裂解-兼论中国东部中、新生代地幔柱问题

根据前人对地幔流体力学数值模拟、全球地震层析成像和火成岩方面的研究成果，详细叙述了地幔柱的基本特征，即:地幔柱具有巨大的球状顶冠和细窄尾管的形态，具备高温、低粘的物理性质，来自2 900 km处核/幔边界附近的D层. 大火成岩省（LIP）是地幔柱到达地表最好的表现形式. 基于地幔柱、大火成岩省的基本特征，以及地幔柱和大陆解体的时空关系，通过对中国东部中、新生代火成岩的岩石学、地球化学和时空分布特征， 以及这些火成岩产生的构造背景等方面的研究，认为中国东南地区中生代火成岩与典型的地幔柱有关的LIP的基本特征并不符合，不能把东南地区中生代火成岩作为典型的与地幔柱活动相关的大火成岩省的实例来看待；东北地区新生代火成岩不具备热点、地幔柱活动的典型特征，新生代火山活动与地幔柱活动可能没有直接关系.      

渤海地球物理场与深部潜在地幔热柱的异常构造背景

渤海是中国东部陆缘的一个裂谷型盆地,通过重力、航磁、古地磁、天然地震、地热、应力场、地壳与上地幔结构及地震层析成像等资料,对渤海湾及其周边地带的深部结构、地球物理场效应和深层物理过程进行了综合研究．这一盆地是由NNE－NE向、近EW向和NW向3组断裂组成,这3组断裂与3组地幔隆起带基本相对应,并在渤中坳陷交汇、渤海内部的现代构造运动以水平构造应力场作用下的走滑运动为主要特征,渤海区内地壳厚度仅28-29km,上地幔向上隆起,等温居里面埋深浅（为12km）,并为较高区热流值区（56-77mW／m2）．该区岩石层厚度变化显著,庙岛西部中地壳中有一近似圆形的低速体,在120km深度仍为低速异常区．深大断裂可为深部热物质与气态物质上涌的通道．通过综合研究,提出渤海湾很可能是一个潜在的、尚在发展中的地幔热柱．     

渤海地球物理场与深部潜在地幔热柱的异常构造背景

渤海是中国东部陆缘的一个裂谷型盆地，通过重力、航磁、古地磁、天然地震、地热、应力场、地壳与上地幔结构及地震层析成像等资料，对渤海湾及其周边地带的深部结构、地球物理场效应和深层物理过程进行了综合研究．这一盆地是由NNE－NE向、近EW向和NW向3组断裂组成，这3组断裂与3组地幔隆起带基本相对应，并在渤中坳陷交汇、渤海内部的现代构造运动以水平构造应力场作用下的走滑运动为主要特征，渤海区内地壳厚度仅28-29km，上地幔向上隆起，等温居里面埋深浅（为12km），并为较高区热流值区（56-77mW／m2）．该区岩石层厚度变化显著，庙岛西部中地壳中有一近似圆形的低速体，在120km深度仍为低速异常区．深大断裂可为深部热物质与气态物质上涌的通道．通过综合研究，提出渤海湾很可能是一个潜在的、尚在发展中的地幔热柱．     

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。     

下扬子江苏地区P_n残差与上地幔波速各向异性

本文搜集江苏台网1982年—1987年2月间发生在江苏及其邻近地区103次地震的1047个P_n数据,经过静校正和质量分类,重新计算了震中距.选择灌云台为参考台,对一次地震的P_n数据,其它台均减去参考台的数据,成功地消除了与震源参数不确定有关的误差.处理中采用质量加权,获得了上地幔平均速度、大部分台P_n残差以及不同方位上P_n视速度估计值. 按Backus给出的波速各向异性的公式,求出江苏地区P_n速度与方位之间有2％左右的速度各向异性,最大方向和对称方向近南北,最小方向为北东东.推断其成因是由于白垩纪至第三纪期间壳下岩石圈北南向流变引起橄榄石晶体从优定向的结果.这为苏北盆地及下扬子碳酸盐岩地区地质构造形成发展动力学的建立提供了有利的深部依据.     

中国大陆地壳上地幔电性特征

根据大地电磁测深调查结果，编制了中国大陆３０，９０，１５０ｋｍ三个深度的电阻率图以及壳内低阻层和上地幔低阻层的顶面深度图。在９０ｋｍ深度的电阻率图上发现了一个自松辽盆地直到扬子地台西南缘的北东－南西向巨大低阻异常带．１５０ｋｍ深度的电阻率图上显示出在低阻的背景上镶嵌着一些高阻块体．中国大陆的壳内低阻层深度国基本上反映了地温场的特征，壳内低阻层上隆区基本上对应于高地温区．中国大陆的上地幔低阻层深度变化大．最浅处仅５０－６０ｋｍ，大多位于构造活动地区；最深处达２００ｋｍ以上，大部分对应于稳定地区．中国大陆的上地幔低阻层平均深度为１００－１２０ｋｍ，东部浅，西部深。