根据地球物理资料分析大别——苏鲁超高压变质带演化的运动学与动力学

中国中央造山带东部的大别—苏鲁是全球最大的超高压变质带,本文基于地球物理资料的分析和综合研究,进一步指出这一超高压变质带演化的复杂性.在扬子与中朝克拉通碰撞后大别—苏鲁地体的俯冲产生超高压变质作用.之后由于两个克拉通之间的倾斜碰撞,产生旋转与局部的拉张为岩石折返造成了良好条件.扬子的旋转也形成一对剪切力使俯冲海洋岩石圈断开和陆块反弹.然而由于南北压挤力的继续作用与大别—苏鲁地体的折返,扬子克拉通继续向大别苏鲁地体下方俯冲.这种陆-陆俯冲携带了大量大陆物质进入上地幔,诱发部分熔融和后期的地幔上隆.本文给出了大别—苏鲁演化动力学的修正模型.     

大别-苏鲁超高压变质带P-T-t轨迹的动力学模拟

综合现有的地质、地球化学资料以及同位素年龄等研究成果，同时结合新西兰南岛北端陆壳俯冲的最新发现，提出了超高压变质岩的形成四阶段演化模式：板片俯冲形成增生楔、板片俯冲驱动角落流、板片拆离浮力抬升至Moho深度和后期上地壳伸展阶段.以此为定量模拟的出发点，利用二维有限元对大别-苏鲁超高压变质带的形成演化进行了动力学和热演化模拟，追踪超高压变质岩形成演化过程中的质点路径以及对应的P-T-t轨迹.计算的P-T-t轨迹及其空间分布特征均能与实测结果较好吻合.     

大别—苏鲁超高压变质带P-T-t轨迹的动力学模拟

综合现有的地质、地球化学资料以及同位素年龄等研究成果,同时结合新西兰南岛北端陆壳俯冲的最新发现,提出了超高压变质岩的形成四阶段演化模式：板片俯冲形成增生楔、板片俯冲驱动角落流、板片拆离浮力抬升至Moho深度和后期上地壳伸展阶段.以此为定量模拟的出发点,利用二维有限元对大别—苏鲁超高压变质带的形成演化进行了动力学和热演化模拟,追踪超高压变质岩形成演化过程中的质点路径以及对应的P-T-t轨迹.计算的P-T-t轨迹及其空间分布特征均能与实测结果较好吻合.     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(Ⅱ)——非地震方法

在北苏鲁超高压变质带(UHPM)上开展了深反射地震的同时,进行了大地电磁、地磁、放射性测量和重磁编图.本文介绍用这些方法取得的结果.两条区域性的地球物理剖面总长126km,经过二维反演取得了电阻率和磁性体剖面.结果表明:(1)大地电磁等综合地球物理资料与深反射地震剖面的推断结果基本一致,同样反映了UHPM岩块的俯冲折返与后期的隆升.(2)非地震地球物理资料不仅为地震解释提供约束,还可以提供地热流上涌、断裂和磁性体分布等更多的信息.(3)新发现莒南-海州北北西向断裂,对研究本区构造演化有重要意义.(4)根据地热流上涌、侵入体多和高波速体埋藏较深等特征,认为在本区进行科学钻探不够理想.     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（Ⅱ）──非地震方法

在北苏鲁超高压变质带（UHPM）上开展了深反射地震的同时,进行了大地电磁、地磁、放射性测量和重磁编图．本文介绍用这些方法取得的结果．两条区域性的地球物理剖面总长126km,经过二维反演取得了电阻率和磁性体剖面．结果表明：（1）大地电磁等综合地球物理资料与深反射地震剖面的推断结果基本一致,同样反映了UHPM岩块的俯冲折返与后期的隆升．（2）非地震地球物理资料不仅为地震解释提供约束,还可以提供地热流上涌、断裂和磁性体分布等更多的信息．（3）新发现莒南─海州北北西向断裂,对研究本区构造演化有重要意义．（4）根据地热流上涌、侵入体多和高波速体埋藏较深等特征,认为在本区进行科学钻探不够理想．     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（Ⅱ）—非地震方法

在北苏鲁超高压变质带（ＵＨＰＭ）上开展了深反射地震的同时,进行了大地电磁、地磁、放射性测量和重磁编图。本文介绍用这些方法取得的结果。两条区域性的地球物理剖面总长１２６ｋｍ,经过二维反演取得了电阻率和磁性体剖面。结果表明：（１）大地电磁等综合地球物理资料与深反射地震剖面的推断结果基本一致,同样反映了ＵＨＰＭ岩块的俯冲折返与后期的隆升。（２）非地震地球物理资料不仅为地震解释提供约束,还可以提供地热流上     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查(1)─—深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（1）─—深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

苏鲁超高压变质带北部地球物理调查（1）─-深反射地震

苏鲁超高压变质带是世界上研究陆一陆碰撞俯冲和壳幔作用的最佳地质场所之一．为了解超高压变质带岩石的形成、折返和相应的动力学过程,必须了解该区的地壳和浅地幔构造．本文介绍了该区北部的地质情况和进行深反射地震调查取得的成果,包括（１）在五莲─青岛断裂南侧超高压变质岩片向北倾斜,呈现叠复组构,反映岩片的折返;（２）根据地震资料推测在１４６Ｍａ前后胶南地块的隆升一伸展构造内幕;（３）超高压变质岩片厚约１２ｋｍ,由于含有大量相辉岩透镜体,地震波速高达６．８─７．３ｋｍ／ｓ;（４）莫霍面附近有许多楔形反射体,反映陆一陆碰撞;（５）石门地区７ｋｍ深处存在高波速的强反射体,可作为在该区进行大陆科学钻探的候选场址．     

苏鲁超高压变质带岩石圈的地震组构

苏鲁超高压变质带上地壳以片麻岩为主体, 地表出露超高压变质岩片. 近年来在此带中进行大陆科学钻探, 并进行了以反射地震为主导的地球物理调查. 通过研究地球物理资料和钻孔岩芯等直接证据的相关性, 有可能标定出现在地壳中的地震反射体, 了解它们的内部组构. 同时, 在大陆科学钻探孔区附近有两座第四纪火山, 对其中包体的成分分析和波速计算也提供了中下地壳和岩石圈地幔组构的信息. 经岩心和测井资料标定, 大陆科学钻探孔区的地震反射体可由变质带内岩性变化、韧性剪切复合岩套和现代断裂破碎带引起. 其中, 韧性剪切作用产生的侧向位移与拆离造成了上百米厚的互层带(韧性剪切复合岩套), 它们由糜棱岩化岩石和经剪切错动产生的榴辉岩片互层组成, 形成了产生区域性强反射的主要机制. 苏鲁超高压变质带的上地壳由超高压变质岩片与下方片麻岩层组成. 超高压变质岩片以高波速、高密度和高电阻率为特征, 构造复杂, 厚度一般不超过11 km; 下方片麻岩层波速渐趋于正常. 苏鲁超高压变质带的中下地壳具有正常的波速与泊松比, 由火山岩包体分析可知, 中地壳含有大量的片麻岩, 下地壳主要由酸性麻粒岩和基性麻粒岩组成. 岩石圈地幔主要由尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和二辉岩组成, 具有分层结构, 反映了中国东部中生代岩石圈减薄作用. 不同成因的地震组构可能是不同时代地球动力学作用的产物. 例如, 超高压变质岩片和韧性剪切复合岩套反映了三叠纪的碰撞造山作用及超高压变质作用, 而正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展. 通过反射体的细致标定与火山岩包体验证了的地震组构, 可以找到地震反射体的成因及其与地球动力学作用的关系, 为地球动力学作用过程的恢复提供新的依据.     

科学发展动力学模型与学术带头人培养

本文将物理学上力学系统的运行与科学发展进程对比，提出了科学发展的动力学模型，运用这一模型分析了国家地震局系统的学术带头人队伍现状及进一步发展应解决的问题。科学发展能力可近似为三种基本力。本文针对地震系统的具体情况，定量给出了三种力的作用方式，相应的动力学近似为三种基本力。本文针对地震系统的具体情况，定量给出了三种力的作用方式，相应的动力学模型，并就模型涉及的科学惯性问题、科学能力的有机构成问题，以及系统可控性问题、反馈问题等做了一此讨论，进而指出了如何加速系统、增大产出（科研成果等）、培养创造型人才及学科带头人的可能途径。     

区域高阶重力场模型与青藏地区局部位系数模型

根据当今全球模型研究的Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ理论,推导了相应的区域高阶重力场模型系数修正公式．考虑了球近似边值条件引起的各种偏差,使用了椭球坐标系,按椭球调和展开．并利用中国青藏地区地面重力资料对原始全球模型ＯＳＵ９１Ａ１Ｆ的高阶部分系数进行修正,获得该地区的局部重力场模型ＱＺ９３Ｇ（完整到３６０阶）,它对实测平均重力异常的恢复精度为±１１．８×１０－５ｍ／ｓ２．     

非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究

本文作者承担了国家地震局科技监测司“八五”地震科技信息研究规划：国外非线性科学研究现状与发展专题，现已完成１９９４年度计划内容，取得了初步成果。基于这些成果，本文作者编写了“非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究专辑”，较系统地介绍了前苏联及俄罗斯有关非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究情况，主要内容包括：前苏联及俄罗斯非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究计划，研究进展及深入研究的方向。     

区域高阶重力场模型与青藏地区局部位系数模型

根据当今全球模型研究的Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ理论，推导了相应的区域高阶重力场模型系数修正公式．考虑了球近似边值条件引起的各种偏差，使用了椭球坐标系，按椭球调和展开．并利用中国青藏地区地面重力资料对原始全球模型ＯＳＵ９１Ａ１Ｆ的高阶部分系数进行修正，获得该地区的局部重力场模型ＱＺ９３Ｇ（完整到３６０阶），它对实测平均重力异常的恢复精度为±１１．８×１０^－５ｍ／ｓ^２．     

ESTIMATING THE MAGNITUDE OF TECTONIC STRESS BASED ON THE FRICTION CRITERIA OF FAULT AND ANALYSING THE PARAMETERS' INFLUENCE

Based on Zoback's method for estimating the tectonic stress magnitude and the two assumptions, we consider the conditions that three principal stresses are vertical principal stresses respectively(corresponding to three kinds of tectonic stress types). We deduced the formulae for estimating the tectonic stress magnitude by using the stress form factor and frictional strength of the fault and discussed the correlative influence of friction coefficient, pore pressure parameter and stress form factor on the stress value. When the maximum principal stress is approximately horizontal (when stress regime is strike-slip or reverse), the maximum principal stress (or the slope of stress increasing linearly with depth) is positively related with the friction coefficient and negatively related with the pore pressure coefficient. When the minimum principal stress is approximately horizontal (when stress regime is strike-slip or normal), the minimum principal stress (or the slope with depth) is negatively related to the friction coefficient, and positive to the pore pressure. Besides, these three parameters have great influence on the estimation of the tectonic stress magnitude. If the friction coefficient is too big and the pore pressure is too small, there could be a wide difference between the slope of the maximum principal stress increasing with depth and the slope of the minimum principal stress increasing with depth, which could lead to an unreasonable result. Our method is just an approximate estimation for the tectonic stress magnitude when crustal rocks have undergone brittle rupture or frictional sliding. The estimated results are not the tectonic stress magnitude when crust is in steady state.     

天山中段地区垂直形变特征与地震危险区

本文用动态秩亏自由网平差处理了天山中段地区的大面积水准资料,给出了该区现今垂直形变速率等值线图。分析了天山中段地区的垂直形变概貌及特征。指出博罗霍洛断隆带是现今垂直形变的高速隆起带;北天山构造带的垂直差异运动水平高于南天山构造带:沙湾—巩乃斯以西地段为垂直形变速率的高梯度带展布区,有可能是未来强震活动的危险区段。     

青海地区钻孔应变干扰及异常分析

简要叙述了青海地区6个钻孔应变台站的观测概况,通过分析,认为主要存在观测技术系统和观测环境变化这两类干扰。在排除各类干扰后,发现只有乐都台和湟源台在汶川地震前出现了前兆异常。     

基于地质记录用时域组合模型预测气候变化趋势的初步研究

用时域分析组合模型建立了１００万年来６０°Ｎ６月份太阳辐射量时间序列、宝鸡黄土粒度时间序列、渭南夏季风指数时间序列的动态模型．研究结果表明，时域分析组合模型较好地提取了时间序列的信息，得到的几个显著周期Ｔ＝１３３，１００，８９，４１，２３，１９ｋａ，与地球轨道三要素的变化周期接近．用组合模型拟合实测数据，精度是高的；用其预测未来气候替代性指标时间序列的变化情况，发现未来气候有向干冷方向发展的趋势．时域分析组合模型为研究气候变化趋势提供了一种定量分析、预测的方法．     

基于地质记录用时域组合模型预测气候变化趋势的初步研究

用时域分析组合模型建立了１００万年来６０°Ｎ６月份太阳辐射量时间序列、宝鸡黄土粒度时间序列、渭南夏季风指数时间序列的动态模型．研究结果表明，时域分析组合模型较好地提取了时间序列的信息，得到的几个显著周期Ｔ＝１３３，１００，８９，４１，２３，１９ｋａ，与地球轨道三要素的变化周期接近．用组合模型拟合实测数据，精度是高的；用其预测未来气候替代性指标时间序列的变化情况，发现未来气候有向干冷方向发展的趋势．时域分析组合模型为研究气候变化趋势提供了一种定量分析、预测的方法．