裂谷盆地下的壳-幔结构及其成因机制讨论——以由近垂直反射地震剖面揭示的松辽盆地下的壳一幔结构为例

详细研究了七段、约130km长的近垂直反射地震剖面所揭示的松辽盆地下的壳一幔结构。松辽盆地之下壳一幔之间为相对厚的Moho过渡带。可分为薄Moho和透镜状Moho以及过渡型Moho，与之对应的壳一幔结构也有差异。松辽盆地的发育阶段明显地可分为断陷期、拗陷期以及夭折期，不同的壳一幔结构可能与松辽盆地不同的发育期存在密切联系。此外，通过对比，认为裂谷盆地区具有类似的特殊壳一幔结构。在裂谷区，壳一幔之间强烈相互作用，不同的地壳组成和裂谷形成的不同阶段是形成不同壳一幔结构的主要原因，而且它们之间具有成因上的联系，并与裂谷的形成阶段相一致。     

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.     

青藏高原羌塘盆地基底结构与南北向变化——基于一条270km反射地震剖面的认识

通过收集并重新处理已有的反射地震剖面,获得了一条南北向横贯羌塘盆地主体的270km长反射地震剖面.剖面显示;羌塘盆地可能具有元古代的基底并且南羌塘盆地较北羌塘盆地深.在南、北羌塘地壳浅部(约0～3s)变形差异较大,北羌塘褶皱变形强烈,呈现出隆凹变形相间的格局,南羌塘则相对较平缓.羌塘中央隆起之下为连贯的弧形反射,其北侧发育一个深度达8km的半地堑构造,规模较大,可为油气资源储存提供有利空间.     

中亚造山带东段深地震反射剖面大炮揭露下地壳与Moho结构——数据处理与初步解释

深地震反射大炮数据能够准确地获得下地壳和Moho的精细结构及其横向变化信息,揭露岩石圈尺度的构造样式与深部过程。中亚造山带东段位于古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域的叠合区域,其岩石圈结构记录了大洋,特别是古亚洲洋消亡方式和大陆增生的深部过程。本文选用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗,长约400 km）深地震反射剖面中的24个大炮数据和2个中炮数据,通过数据处理获得了近垂直反射的大炮单次剖面,揭露出中亚造山带东段下地壳及Moho的精细结构,刻画出古亚洲洋消亡极性与中亚造山带增生造山的深部过程：西拉木伦缝合带与贺根山缝合带构成古亚洲洋消亡的双缝合带,西拉木伦缝合带下方古亚洲洋板块以向南消亡为主,贺根山缝合带下方古亚洲洋板块以向北消亡为主,后者规模大于前者。在两个缝合带之间下地壳呈现出几个大规模的块状弧状反射体,推测是大洋中的残余微地块,在古亚洲洋消亡过程中拼接在一起,成为中亚造山带增生造山的一部分,并遭受了碰撞挤压和后造山伸展作用。Moho位于双程走时12 s附近（厚度约36 km）,近于水平展布,沿整条剖面起伏不大。平缓的Moho成因与造山后的地壳伸展作用相关。     

阿尔巴尼亚布尔齐泽壳-幔过渡带豆荚状铬铁矿成因及其对富Ti熔体交代作用的记录

豆荚状铬铁矿是关键金属铬的重要来源之一,尽管豆荚状铬铁矿的研究取得了诸多进展,但对于发育于蛇绿岩壳-幔过渡带的铬铁矿成因却涉及较少。阿尔巴尼亚布尔齐泽岩体壳-幔过渡带中产出的Cerruja豆荚状铬铁矿矿床,其矿体及纯橄岩围岩普遍被辉石岩脉穿切,辉石岩脉与矿体接触带以及辉石岩脉中的铬尖晶石强烈破碎,在铬尖晶石的裂隙和包裹体中发育大量富Ti矿物相,如金红石、钛铁矿和榍石等,是研究壳-幔过渡带铬铁矿成因的理想对象。Cerruja豆荚状铬铁矿及纯橄岩围岩中铬尖晶石Cr#分别为0.56~0.58和0.52~0.55,属于高铝型铬铁矿。接触带及辉石岩脉中的铬尖晶石Cr#明显升高（分别为0.57~0.67和0.72~0.83）,且Ti、V、Mn、Sc、Co、Zn和Ga含量也升高。本文依据铬尖晶石的结构及矿物化学成分变化特征,提出布尔齐泽壳-幔过渡带铬铁矿经历多阶段演化叠加：首先,Mirdita-Pindos洋盆在侏罗纪（约165 Ma）发生洋内初始俯冲,软流圈物质上涌生成的MORB-like弧前玄武质熔体随着俯冲的进行逐渐向玻安质熔体演变,期间产生的过渡型熔体与地幔橄榄岩反应生成高铝型铬铁矿;然后,部分MORB-like弧前玄武质熔体随着堆晶间隙分离结晶往富Fe和Ti的方向演化,改造早期形成的高铝型铬铁矿并结晶高铬型铬铁矿,同时生成金红石、钛铁矿和榍石等富Ti矿物相。     

银川盆地构造发展——深地震反射剖面揭示浅部地质与深部构造的联系

横跨银川盆地北西西向的深地震反射剖面,清晰揭示了银川盆地边界断裂以及整个地壳的结构构造特征,这对研究具活动大陆裂谷性质的银川盆地浅-深构造关系具有重大的意义。贺兰山东麓山前断裂、黄河断裂作为银川盆地的西、东边界断裂,前者为一条缓倾斜、延伸至上、下地壳边界的犁式断裂,而后者则为一条切穿地壳并延伸进入上地幔的深大断裂。根据深地震反射剖面揭示的地壳结构特征,银川盆地浅部结构并非前人认为的"堑中堑"结构,而是表现为由一系列东倾犁式正断层控制的新生代断陷。略微下凹的Moho面几何形态以及厚2~3.2 km的层状强反射带为下地壳最显著的反射特征。Moho面深度与强反射带厚度变化趋势与银川盆地沉积厚度变化趋势几乎一致。本文认为,强反射带的成因可能是由源自地幔的基性岩浆以岩席状的形式底侵进入地壳底部造成的,而这部分形成强反射带的物质可能补偿了因银川盆地断陷而造成的地壳减薄,最终导致银川盆地之下Moho面并未像之前所认为的那样隆起。     

多金属成矿区深地震反射剖面数据处理技术实验研究——以庐枞矿集区为例

针对庐枞多金属矿集区地震资料特点及浅、深多重探测目标,对深地震反射数据进行了处理技术实验研究。在区域长剖面上,为了获得矿集区地壳与上地幔结构的精细图像,解释成矿深部过程,开展了循序渐进的常规处理技术实验和精细处理技术实验。在矿区剖面,为了获得了浅层精细结构,针对变观测系统接收等特点,进一步开展了特殊处理实验。经过区域剖面与矿区剖面的多重处理实验,集成了一套矿集区深地震反射剖面数据处理方法与处理技术流程,为我国进一步的深部探测积累了技术与经验。     

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑-塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑-塔里木结合地带的深地震反射剖面, 首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构, 发现了塔里木岩石圈下部南倾、西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征,它们相向倾斜、相互交织,构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下,与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据.深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈"V"型的盆山耦合关系, 这种"V"型的耦合关系代表了陆内陆-陆碰撞变形过程的一种样式.     

中亚造山带东段浅表构造速度结构——深地震反射剖面初至波层析成像的揭露

为揭示中亚造山带浅表结构,对地壳演化与深部过程提供浅部精准约束,利用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗）长达400 km的深地震反射剖面共2 186炮的初至波走时数据,运用初至波层析成像方法获得了自地表向下约3 km厚度的浅表速度结构精细模型。通过模型计算了沉积厚度变化与基岩起伏特征,并在贺根山和西拉木伦缝合带附近获得了呈低速特征的弧前沉积盆地规模与沉积厚度变化特征;在此基础上,综合速度模型与深地震反射剖面的强振幅反射信息,建立了符合剖面南北两侧的古亚洲洋双向俯冲并与中部的残存微陆块发生拼合的构造模型。结果表明：研究区的沉积厚度在0.3~3.0 km范围内变化,区内存在多期岩浆活动及活动构造,林西地区隐伏连续分布的高速结构多为造山花岗岩所导致;古亚洲洋消亡过程在经数亿年演变后仍能在大陆边缘的浅表构造中有迹可循。     

伸展构造盆地的平衡剖面及其构造意义——以松辽盆地南部为例

挤压构造的平衡地质剖面分析已经广泛应用于造山带构造分析, 但伸展构造区的平衡地质剖面分析实例仍然很少.运用盆地分析的技术与方法, 分层序或阶段将地质构造依次恢复、地层逐层回剥, 并通过在松辽盆地南部吉林两井油田扶余油层4条剖面的实践, 复原出不同时代盆地构造与地层发育的连续剖面, 揭示出松辽盆地南部主要构造样式是以浅表构造层次的负花状构造及深层剥离断层发育为特征; 断层生长指数、盆地的伸展史和伸展量等参数显示, 晚白垩世是构造转型的重要阶段, 此前主要为走滑构造样式形成阶段, 此后则主要为伸展滑脱构造发育阶段.在此基础上, 提出松辽盆地具有伸展-走滑双重力学构造性质, 可能是一个弧后构造盆地.      

西秦岭深部结构构造特征:对中-晚新生代壳—幔变形机制的启示

西秦岭中-晚新生代发育强烈的与青藏高原扩展有关的构造活动,其壳—幔变形机制对揭示整个青藏高原东北缘扩展变形方式具有很好的启示意义。本文系统收集并分析了西秦岭浅表地质、地壳—上地幔三维结构与深部变形资料。结果显示：西秦岭中-晚新生代地表构造活动呈弥散式分布。西秦岭岩石圈总体表现为低速异常,结合偏低的重力值、较浅的居里面与中-下地壳低阻层,指示该区岩石圈整体较塑性。西秦岭岩石圈广泛发育较强的地震波各向异性,是弱化的岩石圈受青藏高原北东向扩展挤压变形所致。上述变形特征与“块体挤出”模型强调的应力应变集中于深大断裂的特征不符。地震波各向异性揭示的岩石圈地幔和中-下地壳中-晚新生代主体变形方向为NWW-SEE向,与地表构造走向和地表位移方向一致,“垂直连贯变形”模型可以较好地解释该区中-晚新生代耦合的壳—幔变形特征。此外,部分研究发现西秦岭局部地区中-下地壳存在NE-SW向的各向异性,被认为是中-下地壳发生NE向塑性流动导致矿物定向排列造成的,指示了非耦合的壳—幔变形样式,用“中-下地壳流”模型解释似乎更合理。但是目前关于中-下地壳塑性流动是否存在及其分布规模和范围仍存在较大争议。因此,要确定西...     

“壳-幔”混合成因高Ba-Sr花岗质岩浆演化——以华北克拉通中部带老山和狐偃山岩体为例

锆石U-Pb年龄显示华北克拉通中部带西缘老山杂岩体和狐偃山正长岩形成时间接近(128.7～125.4Ma),代表华北克拉通中部带早白垩世岩浆活动。系统的地球化学研究显示两岩体具有如下特征:(1)SiO_2含量中等(57.3%～69.8%),高K_2O(3.0%～8.2%)和Na_2O(4.3%～6.4%)含量,低MgO(0.2%～1.4%)、CaO、TiO_2和P_2O_5含量;(2)富集大离子亲石元素(Ba、Sr、K)和LREEs,亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)和HREEs。全岩地球化学特征(如高Ba、Sr含量和K/Rb比值,低Rb、Y含量)与高Ba-Sr花岗岩相符;(3)根据主量元素,相容元素(Cr、Co、Ni、V)和微量元素(Ba、Sr)特征,研究样品可分为2组:组1具有高Ba特征,Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(t)=0.7049～0.7053)和Nd(ε_(Nd)(t)=-11.5～-9.7)同位素组成均一,经历了以黑云母为主的分离结晶作用;组2具有低Ba特征,Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(t)=0.7051～0.7070)和Nd(ε_(Nd)(t)=-18.7～-14.8)同位素组成更加富集且分散,经历了角闪石,斜长石及磷灰石、磁铁矿和榍石等矿物分离结晶。2组样品不同的源区组分和分离结晶组合会显著改变岩浆中特征微量元素(Ba、Sr、Rb)含量和比值(Sr/Y、Nb/Ta、Dy/Yb)。本文研究表明华北克拉通中部带岩石圈地幔富集机制主要与元古代东、西陆块向中部带碰撞拼合时俯冲板块派生流体交代作用有关,该区中生代破坏机制为古太平洋板块俯冲所引起的碰撞后伸展背景下富集岩石圈地幔减压熔融、底侵至下地壳并引起"壳-幔"岩浆相互作用所形成的大规模深部岩浆抽取。     

三门峡断陷盆地及邻区深部结构及成因——来自深地震反射与大地电磁测深的证据

近年来,围绕三门峡断陷盆地中的油气、地热资源做了大量的工作,成因机制研究较少,严重制约了矿产资源的勘探开发。本文在前人研究工作基础上,结合野外地质调查并利用高精度深反射地震剖面、大地电磁（MT）、重磁等地球物理探测技术,对三门峡盆地进行综合研究。发现三门峡盆地主要由东、西2个负花状构造构成,西花状构造体大于东花状构造体;盆地东部边缘以观音堂隆起与洛阳凹陷相邻,观音堂隆起发育有壳内透镜状低速体,其东、西两侧均发育有规模较大的隐伏逆断层。研究区内莫霍面为大约5 km厚度滑脱层,在深反射地震剖面上表现为蚯蚓状反射特征,指示滑脱层为西向运动。莫霍面滑脱层上部与下部新发现多条弧形断层。地质与地球物理资料综合研究表明,莫霍面滑脱层的解耦作用是三门峡断陷盆地花状构造形成的主因;在不同时空构造力系作用下,形成研究区新生代全地壳旋转花状构造盆地。     

壳幔混染成矿机制的稀有气体同位素及硅同位素证据——以滇西富碱斑岩型多金属矿区为例

滇西富碱斑岩型多金属矿区黄铁矿和石英脉流体包裹体中R/Ra值主要为0.160 8~3.470 0,远高于地壳特征值,而整体略低于地幔特征值;20 Ne/22 Ne和21 Ne/22 Ne平均值分别为11.271 0和0.032 2,接近地幔同位素组成;40 Ar/36 Ar和38 Ar/36 Ar平均值分别为395.510 0和0.197 6,均高于大气比值,而低于MORB比值;与大气相比,128 Xe/130 Xe、129 Xe/130 Xe、131 Xe/130 Xe、132 Xe/130 Xe、134 Xe/130 Xe、136 Xe/130 Xe值均表现出过剩的特征;富硅成矿流体的δ30Si值为-2.4‰~-0.1‰,表现出几乎未经动力分馏的原始地幔流体性质,而富碱岩浆的δ30Si值为0.0‰~0.4‰,表现出历经强烈动力分馏的交代富集地幔流体性质。综合研究表明:滇西地区硅同位素组成与包裹体稀有气体同位素组成在显示含矿流体的幔源特征的同时,又表现出强烈的地壳特征;成矿物质主要来自地幔交代作用形成的富集地幔分异产物,即富碱岩浆和与之伴随的富硅成矿流体,二者携带成矿物质沿断裂进入地壳,伴随富硅成矿流体在富碱岩浆的成岩过程中对富碱斑岩与地层岩石的交代蚀变,从而引发壳幔物质叠加混染。正是这种流体作用构成了滇西新生代富碱斑岩多金属成矿的内在统一制约因素。     

藏南新生代火山-地热区温室气体的释放通量与成因——以谷露-亚东裂谷为例

印度-亚洲大陆俯冲带是地球深部碳循环的重要场所,在全球气候变化研究中占有至关重要的地位。谷露-亚东裂谷是青藏高原南部规模最大、延伸最长的近NS向拉张性裂谷,裂谷内出露新生代火山岩和多处大规模地热区,正在向大气圈释放巨量的温室气体。利用密闭气室法测量并计算得出的谷露和羊应火山-地热区的土壤微渗漏CO_2的平均释放通量分别为436.8g·m~(-2)·day~(-1)和99.0g·m~(-2)·day~(-1),接近具有潜在喷发危险的美国黄石公园火山-地热区(410g·m~(-2)·day~(-1))和加利福尼亚州Mammoth Mountain火山区(107.9g·m~(-2)·day~(-1))的CO_2平均释放通量,表明谷露-亚东裂谷的深部地热流体活动异常强烈。此外,在野外考察的基础上,通过实验室测试和理论计算估算了谷露-亚东裂谷每年以土壤微渗漏的形式向当今大气圈释放的CO_2总量约为1.76×107t,与西特提斯俯冲带前缘的意大利Apennine火山区CO_2的释放总量(1.32×10~7t·a~(-1))属于同一个数量级。因此,印度-亚洲大陆俯冲带是全球地质碳脱气的重要场所。气体地球化学特征显示,谷露-亚东裂谷内火山-地热气体的He同位素比值(0.10~0.29RA,RA为大气3He/4He比值)和δ~(13)CCO_2值(-7.20‰~-0.78‰)在空间分布上表现为,从南至北呈逐渐递增的变化特征,显示裂谷内火山-地热区气体在南北方向上可能具有不同的动力学成因机制。具体来讲,δ~(13)CCO_2值自南向北递增的趋势,可能与裂谷南北方向地层岩性存在差异有关;裂谷内火山-地热气体的He同位素比值高于0.1RA,揭示"重要的地幔组分",同时裂谷内地幔来源的流体组分从南向北逐渐递增的趋势表明,印度大陆岩石圈的向北俯冲作用是导致谷露-亚东裂谷内剧烈的水热活动和大规模温室气体释放最终的动力来源和成因机制。     

基于沉积模式的地震多属性量化沉积微相解释方法——以松辽盆地北部高台子地区泉头组三-四段为例

本文针对松辽盆地北部扶杨油层赋存的泉头组三.四段河道砂体地震识别问题开展了地震地质综合研究.以高分辨率层序地层学原理和沉积岩石学理论为指导,识别了沉积微相和河道砂体沉积特征,用钻井和地震联合分层对比的方法建立层序地层格架和区域沉积微相展布模式,确定了地震剖面上具有可对比追踪性的四级层序界面.通过地震多属性多元回归与聚类分析拟合含砂率,在沉积模式的指导下对含砂率平面图进行沉积微相解释,确定河道砂体的宅间展布和有利区,经钻探验证说明取得了较好的预测效果.     

孔隙结构对低渗-特低渗砂岩储层渗流特征的影响段储层为例——以鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段储层为例

通过铸体薄片显微镜下观察、孔喉图像、毛细管压力、恒速压汞、气水相对渗透率、核磁共振等多种分析实验手段,研究了鄂尔多斯盆地东部上古生界盒8段低孔、低渗-特低渗砂岩储层的微观孔隙结构和渗流特征,探讨了孔隙结构对储层渗流特征的影响。结果表明,孔隙结构特征是影响低孔、低渗-特低渗砂岩储集性能与渗流特征的主要因素。而砂岩的孔隙结构特征主要受砂岩原生矿物组合与成岩演化过程及其产物的控制,盒8段各砂岩类型由于其矿物成分不同导致孔隙结构的差异,也是各砂岩类型储集性能与渗流能力存在差别的直接原因。在孔隙结构参数中,喉道的大小、有效孔隙与喉道的体积及其连通性是决定储层储集与渗流能力的关键。大孔喉对储层渗流能力的贡献更大,中-小孔喉则对储集能力的贡献相对较高。微裂缝是除孔隙结构以外影响砂岩储集性能与渗流特征的重要因素。