大陆岩石圈有效弹性厚度与有关地球物理参数的关系--以泉州-黑水地学断面为例

大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)是反映岩石圈综合强度的参数,它反映了岩石圈的整体特征。分析岩石圈有效样性厚度与反映深部地质特征的有关地球物理参数之间的关系,对研究控制Te的因素、各因素之间的关系以及探索大陆构造与大陆动力学等具有重要意义。泉州一黑水地学断面Te与地壳厚度、热岩石圈厚度、均衡重力异常、磁性构造层底面深度、上地幔低速层顶界面深度、上地幔低阻层顶面深度之间的关系研究表明：Te与大地热流关系密切的“热”地球物理参数磁性构造层底面深度、热岩石圈厚度相关性好;与地壳厚度有一定的相关性;上地幔低速层顶界面深度和上地幔低阻层顶面深度与大陆岩石圈Te相关性均较差。     

月球岩石圈弹性厚度研究进展

月球热演化研究需要丰富的月表热流数据.当前唯一的月表热流数据不完全可靠,单一数据也不足代表月球全球热流特征,通过月球岩石圈弹性厚度估算月表热流将会是有效的替代方案.针对弹性厚度估算的问题,概要回顾了以往估算的研究方法和成果,并对近年来利用重力地形导纳估算弹性厚度的理论方法进行了详细的介绍.近年来的研究结果表明月球全球岩石圈的Te可能较小,暗示月表地形形成于岩石圈冷却前较长的一段时间.个别研究成功地估算了个别质量瘤盆地的Te ,但大部分质量瘤盆地的较难估算,这不仅与质量瘤盆地复杂物理过程有关,还可能与岩石圈复杂的补偿机制有关.由于Te仅仅是岩石圈强弱的表征,不同研究方法得出的Te值存在差异是可能的.随着后续探月活动的开展,与国际社会合作布设月球热流载荷,结合后续研究对月球内部结构、月壳和月幔流变学特征的丰富认识,有望优化现有Te估算的理论与方法,进而为全球热流估算及热演化研究提供约束.     

大陆岩石圈有效弹性厚度研究及其动力学意义

介绍了大陆岩石圈有效弹性厚度（Te）的概念及研究状况，并对其动力学意义作了探讨。大陆岩石圈有效弹性厚度不仅受板块热结构（热年龄）的控制，同样也受壳幔边界性质（拆离或耦合）、力学地壳厚度及其与地幔厚度比等因素控制，Te反映了地形、板块边力及岩石圈结构之间的动态平衡。     

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解, 碰撞、陆内造山, 及伸展等作用影响, 造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标, 可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算, 获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域, 而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系, 本文得到如下认识: (1)Te与地热场参数具有较好的相关性, 但受浅部地壳被破坏, 深部仍为克拉通地壳影响, 导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂, Te较薄区域并不代表着地震频发区域, 地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用, 致使应力和能量积累较强; 华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈改造, 且地壳中存在横向不均匀分布的软弱地层对应力吸收, 造成能量和应力不易积累; 扬子地块的岩石圈力学强度较强是该区较少发生地震的重要原因。     

岩石圈和上地幔的热—化学结构概率反演——以LitMod1D为例

本文介绍了一种一维联合多种地球物理数据的概率反演方法 Lit Mod1D的基本原理及应用。该联合反演方法结合了地球物理学与岩石学的正演模拟,将岩石学、矿物物理学、地球化学、以及地球物理学等观测数据限定在一个自适应的热—动力学框架下,通过解热传导、热力学、重力势、流变学和地壳均衡等方程,获得岩石圈及上地幔深部(地表到410 km不连续面)的热、组分及地震波速度等结构。Lit Mod1D基于贝叶斯框架进行反演,使用马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)随机搜索方法,最终得到的岩石圈及上地幔深部的热—化学结构不仅能够很好的拟合各种地球物理数据,同时,由于不同的地球物理观测数据对于不同深度的组分或/和热结构异常有着不同的敏感度,因此相比于单独反演降低了反演的不确定性。我们选取了华北克拉通的阳原和狼山测点作为介绍该方法的应用实例,其中克拉通东部的阳原测点之下显示了一个热的、薄的岩石圈地幔,而西部的狼山测点则显示了一个冷的、相对较厚的岩石圈地幔,对应了华北克拉通岩石圈地幔减薄的空间变化。反演的Mg#值与相应地区的捕虏体有很好的一致性,两处均不存在亏损岩石圈地幔,说明其岩石圈地幔已被新生饱满地幔置换了。     

峨眉火成岩省成矿效应初探

峨眉地幔柱活动是扬子地台西南缘最大的一次构造岩浆热事件,峨眉火成岩省也是一个大的成矿省,对该区的成矿起着非常重要的控制作用,除形成著名的Fe-Ti-V(PGE)等亲地幔元素的岩浆-热液矿床外,更重要的是引起了强烈的壳幔相互作用,造成大区域尺度的异常高热流场,对地壳成矿流体的形成、循环、演化起了重要的促进作用,形成遍布扬子地台西南缘及邻区的Au,Ag,Pb,Zn,Hg,Te,Sb,Se等热液一热液改造型矿床。不同岩相有不同的成矿专属性,由于不同的构造背景对不同岩区玄武岩的形成演化和地质地球化学特征及其成矿作用的影响．成矿总体显示出明显的分带性。     

试论幔柱构造与成矿系统——以三江特提斯成矿域为例

以三江特提斯成矿域为例,简述了幔柱构造特征,提出了“幔柱构造成矿体系”新观点。研究表明,热幔柱发育演化,导致大陆岩石圈向大洋岩石圈构造体制转化,伴随大陆活化、减薄、去根、张裂、解体和成洋诸事件;冷幔柱形成演变,导致大洋岩石圈向大陆岩石圈构造体制转变,并引发俯冲造山→碰撞造山→陆内造山过程。在幔柱构造制约下,一系列形成于不同构造背景、产出不同地质环境、具有不同成矿体制、不同序次组合和不同成矿类型的矿床成矿系列组合和矿床成矿谱系,共同构成统一的成矿体系。热幔柱成矿体系包括热幔柱热点和热幔柱－扩张脊２大次级成矿系统,冷幔柱成矿体系包括冷幔柱－俯冲造山、冷幔柱－碰撞造山和冷幔柱－陆内造山３大次级成矿系统。最后,按成矿体系,成矿系列和矿床三级体制对三江特提斯成矿域主要矿床形成条件和成矿规律进行了全新分析。     

北冰洋-欧亚大陆-太平洋地学断面东南段岩石圈有效弹性厚度

大陆岩石圈有效弹性厚度（Te）是表示岩石圈强度的参数，计算该参数对研究岩石圈大规模构造，分析大陆板块内的均衡补偿机制有一定意义。利用Forsyth提出的相关技术计算的北冰洋－欧亚大陆－太平洋地学断面东南段自黑水到泉州的Te值，并分析了重力和地形波长的相关性特征，初步认为：计算Te值所选的每个数据块在短波长（6.6-100km)内岩石圈板块的强度足以平衡地形负载，重力和地形不相关；在长波长（100－250km)内，地形及地下负载由弯曲模型补偿，岩石圈板块在地形及地下负载作用下而挠曲。断面通过地段具有较低热流密度值的陆核有较高的Te值，具有较高热流密度值的宁化，大田地区有较低的Te值，反映了较高的热流密度值对应较低的Te值，较低的热流密度值对应较高Te 值的关系，Te可分为南东低值段和北西高值段，地壳厚度大体上与Te值呈正相关关系。     

辽西中生代陆内底侵作用背景下形成的安山岩

本文选择了辽西地区中生代230Ma、190Ma、159Ma、123Ma、116Ma等不同时期的安山岩及其所含的辉石,通过岩石学、岩相学、地球化学和同位素的研究,发现它们同时具有壳源和幔源的特征,而且大多数单斜辉石记录了两种或多种熔体的相互作用。据此作者认为安山岩是壳幔岩浆混熔成因的,而如此长期的热演化与大陆内部伸展背景下的底侵作用有关。     

地幔柱稀有气体同位素示踪研究的进展及其意义

利用地幔柱、上地幔和地壳在稀有气体同位素组成方面的明显差异,国际上在对地幔柱进行示踪和判识方面已取得了良好的效果。地幔柱的3He/4He值大于8～8.5Ra(Ra=1.4×10-6),且高于上地幔和地壳值;地幔柱的20Ne/22Ne值大于等于10.8,与上地幔值接近,但地幔柱的21Ne/22Ne值低于上地幔值;地幔柱的40Ar/36Ar值一般明显低于上地幔值;地幔柱的129Xe/130Xe和136Xe/130Xe值普遍高于上地幔和地壳值,且高于上地幔值约10%以上。中国东部新生代地幔岩的3He/4He值总体在上地幔3He/4He端员值(8±1Ra)的上下变化,与地幔柱的3He/4He值差异较大。大火成岩省(LIP)的形成与深部地幔柱的活动有关,峨眉山玄武岩是中国目前唯一被学术界普遍认可的LIP。开展包括峨眉山玄武岩在内的有关地幔柱稀有气体同位素示踪方面的研究,对于深化中国地幔柱领域的研究和推动大陆动力学研究的进程具有重要意义。     

初论胶东地区金矿成矿模式

对胶东金矿集中区成矿规律和地球物理信息的综合研究,提出了胶东地区可能存在一个规模较大的中生代地幔热柱－幔枝热构造。从区域构造背景出发,深入讨论了胶东地区的变质作用、岩浆作用、成矿作用的相互关系及其时空规律,初步建立了地幔热柱构造体系的壳－幔成矿模式。     

On Deep Structures of the Xikang-Yunnan Axis

Through recent study, the author considers that the north-south-trending Kangding-Honghe tectonic belt is not a marginal uplift zone of the Yangtze Platform but a Tethyan-type collisional tectonic belt of which the crust-upper mantle can be structurally divided into three layers. The upper layer is the brittle upper crust, dominated by overthrusting and imbrication; the middle layer is the plastic lower crust and part of the upper mantle, represented by compression and shortening; and the lower layer is the upper mantle, probably belonging to the Yangtze Platform in light of the thickness of the lithosphere.     

Thermal structure of the crust and upper mantle of Romania

A synthesis of the heat-flow data for Romania enabled a study of the thermal regime of the crust and upper mantle to be made. This showed lateral thermal differences between various tectonic units. The thermal structure of the crust and upper mantle appears to be mainly the result of mantle convection and plate interaction in the studied area.     

关于岩石圈有效弹性厚度的地质理解

简要回顾了岩石圈均衡理论的发展及岩石圈区域均衡和挠曲理论在岩石圈动力学研究中起的作用,阐述岩石圈有效弹性厚度(Te)的概念和特征。强调Te的研究是地质学和地球物理学的紧密结合,即通过岩石圈挠曲理论和区域均衡原理,对地形和重力资料进行谱分析计算,来获取岩石圈的物理性质信息。计算的Te(和相应的挠曲刚度)是岩石圈等效的强度,与爆破地震、地震层析成像和大地电磁测深等方法观测到的岩石圈和地壳厚度不同,它们之间只有通过岩石圈的屈服刚度包络面(YSE)才能比较。大洋和大陆岩石圈YSE的理论计算,表明Te值显著小于地震学的地壳和岩石圈厚度。尤其对于大陆岩石圈,地壳厚度、热年龄和应变率均可显著影响岩石圈的强度。本文还以滇西为实例介绍了对相干值曲线计算的新认识和当前岩石圈Te研究的最新趋势。     

南海西南次海盆扩张期热液循环与洋壳增生的数值模拟

洋壳厚度受多方面因素的影响，前人大多关注地幔温度、地幔源成分等岩石圈深部因素，很少关注岩石圈浅层的热液循环对洋壳厚度的影响。利用基于有限元的数值模拟手段，对扩张期不同背景(洋中脊、拆离断层)、不同扩张速率的热液循环与洋壳增生的关系进行研究。结果表明：洋壳增生达到稳定前，热液循环导致理论洋壳厚度发生阶段性减薄，减薄量随时间改变，并且推迟了上地幔中熔融体出现的时间；当洋壳增生达到稳定后，热液循环下产生的理论洋壳厚度反而比无热液循环的更厚。结合洋壳增生过程中对流热通量的变化分析，在洋壳增生前期的上地幔温度低，驱动热液循环的热源小，产生的对流热通量相对较小且不稳定，热液循环缓慢冷却上地幔顶部的温度，进而推迟上地幔初始熔融的时间，减弱上地幔的熔融，并造成一定时间阶段内的生成理论洋壳比正常理论洋壳厚度更薄；当洋壳增生达到稳定后，对流热通量达到最大并稳定，热液循环持续快速的冷却上地幔顶部温度，导致上地幔深部的热向上地幔顶部补给，反而增大了上地幔顶部的温度和熔融量，进而增大了理论洋壳厚度。随着扩张速率的增大，理论洋壳厚度增大，对流热通量增大，热液循环导致的洋壳阶段性减薄的最大减薄量也增大，阶段性减薄的时间缩短。结合南海西南次海盆的洋壳结构特征分析：两条横跨南海西南次海盆的地震剖面显示，海盆内存在异常薄的洋壳区域，并且两条地震剖面的最薄洋壳厚度相差0. 85 km,推测海盆内异常薄洋壳和不同扩张时期的最薄洋壳厚度差异受到扩张期热液循环阶段性减薄洋壳作用的影响。     

白银厂铜多金属矿床——壳幔交代中的地幔流体成矿探讨

依据深部构造、火山岩建造与基性和钙碱性、中酸性、酸性火山岩的双峰式火山作用，确定白银厂矿田、矿床形成于切割硅铝层的古裂谷构造环境。其中小铁山、铜厂沟等矿床和折腰山、火焰山矿床两次成矿事件与双峰式火山活动同时发生，成矿作用与酸性火山岩具有时空上的一致性。矿石中CO2流体包裹体除H2O含量高外，与上地幔CO2流体包裹体成分一致；矿石富含大离子亲石元素和具富Mg、K的成矿蚀变元素组合，硫和铅来自下地壳或上地幔。喷气硅质岩锶同位素初始值表明，矿质来源于不均一地幔，S/Se、Co/Ni、Se/Te值亦指示矿质来源于深部。 本文提出矿床形成于强烈扩张的裂谷期，断裂的延深生长使地幔深部产生去挥发作用，释放大量CO2和含金属元素的地幔流体与上地幔基性岩浆向地壳侵入，导致下地壳熔融，形成酸性岩浆。与酸性岩浆喷发的同时，富含挥发份和金属元素的高盐度热卤水，沿断裂上升流入海底沉积成矿。     

High-T, low-P metamorphism in the Palaeoproterozoic Halls Creek Orogen, northern Australia: the middle crustal response to a mantle-related transient thermal pulse

High‐T, low‐P metamorphic rocks of the Palaeoproterozoic central Halls Creek Orogen in northern Australia are characterised by low radiogenic heat production, high upper crustal thermal gradients (locally exceeding 40 °C km^?1) sustained for over 30 Myr, and a large number of layered mafic‐ultramafic intrusions with mantle‐related geochemical signatures. In order to account for this combination of geological and thermal characteristics, we model the middle crustal response to a transient mantle‐related heat pulse resulting from a temporary reduction in the thickness of the mantle lithosphere. This mechanism has the potential to raise mid‐crustal temperatures by 150–400 °C within 10–20 Myr following initiation of the mantle temperature anomaly, via conductive dissipation through the crust. The magnitude and timing of maximum temperatures attained depend strongly on the proximity, duration and lateral extent of the thermal anomaly in the mantle lithosphere, and decrease sharply in response to anomalies that are seated deeper than 50–60 km, maintained for <5 Myr in duration and/or have half‐widths <100 km. Maximum temperatures are also intimately linked to the thermal properties of the model crust, primarily due to their influence on the steady‐state (background) thermal gradient. The amplitudes of temperature increases in the crust are principally a function of depth, and are broadly independent of crustal thermal parameters. Mid‐crustal felsic and mafic plutonism is a predictable consequence of perturbed thermal regimes in the mantle and the lowermost crust, and the advection of voluminous magmas has the potential to raise temperatures in the middle crust very quickly. Although pluton‐related thermal signatures significantly dissipate within <10 Myr (even for very large, high‐temperature intrusive bodies), the interaction of pluton‐ and mantle‐related thermal effects has the potential to maintain host rock temperatures in excess of 400–450 °C for up to 30 Myr in some parts of the mid‐crust. The numerical models presented here support the notion that transient mantle‐related heat sources have the capacity to contribute significantly to the thermal budget of metamorphism in high‐T, low‐P metamorphic belts, especially in those characterised by low surface heat flow, very high peak metamorphic geothermal gradients and abundant mafic intrusions.     

Meso–Cenozoic thermal regime in the Bohai Bay Basin,eastern North China Craton

This article discusses the Meso–Cenozoic thermal history, thermal lithospheric thinning, and thermal structure of the lithosphere of the Bohai Bay Basin, North China. The present-day thermal regime of the basin features an average heat flow of 64.5 ± 8.1 mW m^–2, a lithospheric thickness of 76–102 km, and a ‘hot mantle but cold crust’-type lithospheric thermal structure. The Meso–Cenozoic thermal history experienced two heat flow peaks in the late Early Cretaceous and in the middle to late Palaeogene, with heat flow values of 82–86 mW m^?2 and 81–88 mW m^?2, respectively. Corresponding to these peaks, the thermal lithosphere experienced two thinning stages during the Cretaceous and Palaeogene, reaching a minimum thickness of 43–61 km. The lithospheric thermal structure transformed from the ‘hot crust but cold mantle’ type in the Triassic–Jurassic to the ‘cold crust but hot mantle’ type in the Cretaceous–Cenozoic, according to the ratio of mantle to surface heat flow (q_m/q_s). The research on the thermal history and lithospheric thermal structure of sedimentary basins can effectively reveal the thermal regime at depth in the sedimentary basins and provide significance for the study of the basin dynamics during the Meso–Cenozoic.