长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究

长江中下游成矿带位于大别造山带、长江中下游凹陷、江南隆起带等大地构造单元结合部位,通过在研究区内布设两条首尾相接共计150km长的大地电磁剖面,获得了50km以浅岩石圈尺度的电性分布.长江中下游地区中段地下电性结构显示出在地下10km和30km处分别存在明显的圈层结构,以此认为现今横向稳定的"电莫霍"反映了研究区经历燕山期陆内构造-岩浆活动后已基本上完成壳幔重新平衡;而分隔大地构造单元的郯庐断裂带、长江断裂带以及江南断裂带在电性上具有特征的梯度显现,在印支造山期后的引张背景下,断裂带成为强伸展活动带与控制了燕山期大范围的陆内岩浆活动;高导地幔的局域性存在以及从北向南地幔导电性的变化反映了在经受深部动力学过程中处于不同大地构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造以及地幔深部的构造极性.     

联合多源数据反演郯庐断裂带南段地壳三维速度结构

郯庐断裂带南段位于不同块体交汇区,高分辨率的地壳速度结构有助于理解该地区的构造特征及成因.本文基于多源数据,利用2015年安徽实验中气枪的体波和高频面波,2008—2018年区域地震体波信号以及背景噪声面波频散等资料,将不同来源、不同周期的面波频散数据和体波走时进行联合反演,获取了郯庐断裂带南段的高精度地壳速度结构.研究结果表明：(1)加入面波信息进行联合反演后,获取的P波和S波速度模型的分辨能力较单一体波数据反演在中下地壳均有显著提升.(2)郯庐断裂带是控制区域异常的主要因素,两侧具有明显的速度差异.地震主要发生在断层附近,集中分布于高低速交界区.(3)秦岭—大别造山带下方5～10 km深度存在明显的高速异常体,对应于超高压变质岩,是大陆深俯冲经历超高压变质作用后折返上升到中上地壳形成的.(4)长江中下游成矿带的矿集区呈现高的P波和S波速度值,可能是陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和一系列成矿作用共同造就的.     

长江中下游成矿带高分辨地壳三维横波速度结构及其形成的深部动力学背景

长江中下游成矿带是我国重要的矿产资源基地,高分辨的地壳速度模型有助于约束和理解该地区的成岩成矿机制和地球动力学过程.文章利用长江中下游成矿带及其周边的107个固定台和82个流动台连续背景噪声数据,给出了长江中下游成矿带及其周边地区高分辨地壳三维横波速度模型.首先通过计算背景噪声互相关函数提取周期为5～50s的瑞利波相速度频散数据,然后采用面波直接反演方法反演混合路径的频散走时数据得到三维横波速度结构.棋盘检测板实验结果表明,三维横波速度模型的横向分辨率约为0.5°～1.0°,纵向分辨率随着噪声的增强和深度的增加逐渐降低.高分辨三维横波速度模型揭示:(1)研究区下地壳-上地幔顶部存在V形高速异常带,其中V形的西支从南向北依次穿过江汉盆地、秦岭-大别造山带和南镶盆地,东支位于郯庐断裂带和长江断裂附近,与郯庐断裂带近似平行,囊括长江中下游成矿带主体区域.西支和东支所夹的低速异常体位于秦岭-大别造山带;(2)长江中下游成矿带中下地壳普遍存在高速异常体隆起,尤其是在郯庐断裂带、长江断裂以及阳新-常州断裂附近异常突出,并且高速异常体隆起的强度沿成矿带走向从西向东逐渐减弱.下地壳-上地幔顶部的V形高速异常带和成矿带中下地壳的高速异常体隆起可能代表冷却了的燕山期底侵的上地幔侵入岩.印支期华南板块与华北板块的相互汇聚,以及燕山期古太平洋板块的多向漂移及其向欧亚板块的俯冲挤压和后撤拉张,使得长江中下游成矿带区域广泛发育深大断裂系统;冷的俯冲洋壳脱水导致上地幔岩石部分熔融,以及温差导致强烈的上地幔物质对流,使得幔源岩浆底侵下地壳,然后沿广泛发育的深大断裂系统上升至地表,与地壳物质发生同化混染和分离结晶等成岩成矿作用.     

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地电结构及对深部缝合边界的讨论

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞导致古亚洲洋闭合,形成了幅员辽阔的中亚造山带,该带内记录了丰富的板块碰撞信息,揭示深部缝合边界对于研究洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的深部动力学过程具有重要的科学意义.本文对查干敖包—化德410km大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得二维电性结构,为研究西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带深部构造形迹、碰撞边界问题提供地电结构的依据.结合人工反射地震及地质资料获得以下认识:(1)西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地壳存在多组"U"型低阻异常,多对应弧型、倾斜或"鳄鱼嘴"状反射界面.莫霍面存在两处错断现象,并与深部电性梯度带对应.岩石圈地幔除白乃庙岛弧呈低阻块体外,均为高阻块体,这些电性结构特征反映了南北汇聚所形成的构造形迹.(2)碰撞带可分为二连—贺根山和索伦—西拉木伦河两个不同时期的汇聚体系,晚泥盆世—晚石炭世早期形成的二连—贺根山汇聚体系由二连—贺根山增生杂岩带、宝力岛弧地体及断裂带组成,深部缝合边界位于二连浩特.而晚二叠—早三叠的索伦—西拉木伦河汇聚体系由二道井子增生杂岩带和温都尔庙增生杂岩带及断裂带组成,深部缝合边界位于苏尼特右旗.(3)在锡林浩特地区软流圈内部存在高阻异常,可能为俯冲消失的洋壳或碰撞造山后拆离的岩石圈残片.     

长江中下游两个系列铜、金矿床及其成矿流体系统的氢、氧、硫、铅同位素研究

基于长江中下游成矿带铜、金矿床地质特征和氢、氧、硫、铅同位素研究,认 为两个系列铜、金矿床是不同动力学背景、不同时代的两个成矿流体系统演化的产物： 层状矿床组成的系列Ⅰ铜、金矿床形成于海西期拉张构造背景下,由热卤水沿同生断裂上升,经海底喷流（气）和热水沉积作用形成;与中酸性岩浆侵入活动有关的系列Ⅱ铜、金矿床形成于燕山期特提斯构造域和古太平洋构造域复合及与之相关联的地幔隆起和地壳减薄等深部过程耦合作用背景下的造山作用挤压－伸展转变期,是岩浆热液与部分大气降水混合形成的热液流体经复杂的水－岩作用和输运－化学耦合过程形成的．叠加 作用是区内大型矿床的重要形成条件．     

大陆深俯冲带的地壳速度结构——东大别造山带深地震宽角反射/折射研究

在安徽大别山(东大别)进行的深地震宽角反射/折射探测获得6条二维地壳速度结构剖面. 结果显示，东大别造山带地壳为一高速穹隆构造，在其核部中、下地壳变质岩出露于地表，波速高达5.0km/s；在其翼部，上、中地壳发育速度约6.1km/s的壳内低速层(体). 莫霍面的起伏变化较大，中心部位深达41km左右，周边地区则抬升到32～34km. 在晓天—磨子潭断裂一线下方莫霍面垂向错断，断距约4km. 东大别造山带具有大陆深俯冲-碰撞造山带地壳结构的典型式样. 莫霍面错断与扬子陆块深俯冲有关，错断处表征扬子与华北陆块碰撞缝合的深部位置. 高速穹隆构造可能是两陆块碰撞挤压的产物，穹隆翼部上、中地壳发育的低速滑脱带(面)可能在碰撞期之后的地壳伸展、超高压变质岩从中地壳抬升出露于地表过程中起到重要作用.     

长江中下游成矿带三维S波速度结构及对深部过程的约束

利用73个固定台站记录的163个远震事件数据,采用多道互相关技术挑选了5524条S波到时数据,并对S波到时数据进行地壳校正,在此基础上采用天然地震层析成像方法和远震S波到时信息,获得了长江中下游成矿带上地幔的三维S波速度结构模型.研究结果表明:(1)研究区域上地幔存在着明显的低速异常,且走向与成矿带相同,可能为上涌的软流圈热物质;(2)研究区域地幔过渡带和上地幔底部存在着明显的高速异常,可能为俯冲的古太平洋板块和拆沉的岩石圈;(3)成矿带上地幔的低速异常呈现由南向北逐渐变浅的空间分布特征,该特征表明软流圈热物质由南向北上涌.综合分析认为,成矿带中生代大规模岩浆活动和成矿作用的深部过程主要与岩石圈的拆沉密切相关.     

渤海湾盆地区燕山期构造特征与盆地转型

以各种地震资料的分析解释、构造解析为基础,对燕山期渤海湾盆地区构造特征与盆地转型过程进行了研究.结果表明:燕山早期渤海湾盆地区以挤压褶皱及逆冲断裂发育为主,在太行山以东、盐山-歧口-兰聊断裂以西地区主要展布方向为NE和NNE向,整体具有西强东弱的特征,在盐山-歧口-兰聊断裂以东的济阳坳陷区,以NW(W)向的逆冲断层发育为主;燕山中期研究区以伸展构造发育为主,在太行山以东、盐山-歧口-兰聊断裂带以西地区断层展布方向主要为N(N)E向,盐山-歧口-兰聊断裂带以东、郯庐断裂带以西、张家口-蓬莱断裂带以南地区主要发育NW(W)向负反转断层,张家口-蓬莱断裂带以北地区以N(N)E向断裂发育为主;燕山晚期以正反转断层及新生逆冲断层发育为主.燕山期渤海湾盆地区发生了三次重要的盆地转型,燕山早期由印支期的挤压隆升剥蚀转型为山间坳陷盆地,燕山中期由山间坳陷转型为强烈的陆内断陷盆地,燕山晚期由陆内断陷盆地转为隆起区遭受剥蚀.区域构造背景的转变是燕山期渤海湾盆地区转型的主控因素,不同构造期盆地的叠加改造造成了研究区前第三系油气地质条件的复杂性和多样性.     

松辽盆地深部地质特征及其盆地动力学演化

对松辽盆地深反射地震资料的分析表明 ,该盆地地壳不仅具有层圈结构 ,而且具有明显的块断构造 ,这些块断的边界是深部热流体的网络通道。以深反射地震资料研究为基础 ,结合区域地震层析成像、火山岩地球化学等对壳幔相互作用的研究成果 ,通过地壳层圈与块断结构、构造变形史以及盆地构造与深部构造之间的关系研究 ,认为松辽盆地的形成过程是 :库拉 -太平洋板块向欧亚大陆之下俯冲作用导致的地幔隆起促使地壳拆沉减薄、地壳“三明治”结构形成 ,同时导致上地壳伸展沉降及其后期的热沉降。正因如此 ,盆地整体凹陷与地幔凸起成镜像关系 ,而断陷与拆离带凸起成偏镜像关系。强烈的壳幔作用是形成松辽盆地大规模沉降的动力学基础 ,也是盆地油气 (包括无机物质 )富集的重要原因     

长江中下游地区的底侵作用及动力学演化模式: 来自地球物理资料的约束

总结分析了长江中下游地区已完成的深地震资料, 发现下地壳普遍存在似层状强反射, 认为下地壳的强反射为基性或超基性岩浆底侵引起的, 后者可能与岩石圈地幔拆沉有关. 在综合分析该地区区域地球物理、地质资料的基础上, 提出了长江中下游地区的地球动力学演化模式. 该模式认为长江中下游地区自二叠纪末经历了碰撞挤压、拆沉伸展、底侵熔融等重要地球动力学过程, 并最终形成了长江中下游巨型成矿带.     

Crust and upper mantle structure of the Ailao Shan-Red River fault zone and adjacent regions

Using arrival data of the body waves recorded by seismic stations, we reconstructed the velocity structure of the crust and upper mantle beneath the southeastern edge of the Tibetan Plateau and the northwestern continental margin of the South China Sea through a travel time tomography technique. The result revealed the apparent tectonic variation along the Ailao Shan-Red River fault zone and its adjacent regions. High velocities are observed in the upper and middle crust beneath the Ailao Shan-Red River fault zone and they reflect the character of the fast uplifting and cooling of the metamorphic belt after the ductile shearing of the fault zone, while low velocities in the lower crust and near the Moho imply a relatively active crust-mantle boundary beneath the fault zone. On the west of the fault zone, the large-scale low velocities in the uppermost mantle beneath western Yunnan prove the influence of the mantle heat flow on volcano, hot spring and magma activities, however, the upper mantle on the eas     

Crustal thickness beneath the Tanlu fault zone and its tectonic significance based on two-layer H-κ stacking

Tanlu fault zone(TLFZ)is the largest active fault zone in eastern China.It is characterized by complex tectonic evolution and multiple faults and marks the boundary between the North and South China blocks.An in-depth understanding of the distinct crustal structures of both parts of the TLFZ will provide valuable insights into the lithospheric and crustal thinning in eastern China,extensive magmatism since the Mesozoic,and formation mechanisms of metallogenic belts along the Yangtze River.In this study,a two-layer H-κ stacking approach was adopted to estimate the thicknesses of the sediment and crystalline crust as well as the corresponding vp/vs ratios based on high-quality teleseismic P-wave receiver functions recorded by permanent and temporary stations in and around the TLFZ.The geological units in the study region were delineated,especially the crustal structures beneath extensive sedimentary basins on both sides of the TLFZ.The following conclusions can be drawn:(1)The crustal thickness in and around the TLFZ greatly varies depending on the segment.In the northern segment,the crust is relatively thin beneath the eastern part of the Songliao Basin,a broad uplift of the Moho can be observed,and the Moho descends from south to north.The crust below the central and southern segments becomes thinner from west to east.The thickness of the crust is less than 30 km toward the eastern side of the boundary between the Jiangsu and Anhui provinces,that is,significantly thinner than in other areas.In terms of the vp/vs ratios,high anomalies were detected in the central-southern segments of the TLFZ,indicating the upwelling of deep mantle magma via deep faults.(2)Positive isostatic gravity anomalies were observed in the eastern part of the northern segment of the TLFZ and in the eastern part of the Suwan segment.The crustal thickness is smaller than that obtained from the Airy model of isostasy.This suggests that the lower crust in this area may have experienced intensive transformation processes,which may be related to crustal thinning(caused by crustal extension)and the strong uplift of the mantle in eastern China.The isostatic gravity anomalies between the eastern and western parts of the TLFZ indicate that the fault zone plays a dominant role in controlling the development of the deep crustal structure.(3)Significant crustal thinning was observed beneath the eastern part of the boundary between the Jiangsu and Anhui provinces in the southern segment of the TLFZ,suggesting that this area is prone to lithospheric thinning of the North China Craton.Due to the subduction,compression,and retreat of the Paleo-Pacific Plate during the Yanshanian Period as well as the dehydration of subducting oceanic crust(within subduction zones),the asthenosphere and oceanic crust in eastern China partially melted,resulting in mantle enrichment.The basic magma from the mantle is accumulated at the base of the crust,leading to magmatic underplating.In areas with weak topography toward the east of the TLFZ,magma rises to the upper crust and surface,resulting in the enrichment of multiple'metal deposits in this area.     

Frozen subduction in the Yangtze block: insights from the deep seismic profiling and gravity anomaly in east Sichuan fold belt

The Sichuan basin is the main part of the middle-upper Yangtze block, which has been experienced a long-term tectonic evolution since Archean. The Yangtze block was regarded as a stable block until the collision with the Cathaysia block in late Neoproterozoic. A new deep seismic reflection profile conducted in the eastern Sichuan fold belt (ESFB) discovered a serials of south-dipping reflectors shown from lower crust to the mantle imply a frozen subduction zone within the Yangtze block. In order to prove the speculation, we also obtain the middle-lower crustal gravity anomalies by removing the gravity anomalies induced by the sedimentary rocks and the mantle beneath the Moho, which shows the mid-lower crustal structure of the Sichuan basin can be divided into eastern and western parts. Combined with the geochronology and Aeromagnetic anomalies, we speculated the Yangtze block was amalgamated by the West Sichuan and East Sichuan blocks separated by the Huayin-Chongqing line. The frozen subduction zone subsequently shifted to a shear zone accommodated the lower crustal shortening when the decollement at the base of the Nanhua system functioned in the upper plate.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

阿坝—遂宁宽角地震剖面重建藏东缘龙门山地区地壳速度结构

龙门山断裂带位于青藏高原东缘,在中生代和晚新生代经历强烈的构造变形,急剧抬升,是研究青藏高原隆升和扩展动力学过程的重要窗口.本文利用起伏地形下的高精度成像方法,对"阿坝一龙门山一遂宁"宽角反射/折射地震数据重新处理,通过走时反演重建研究区地壳速度结构.剖面自西向东跨越松潘一甘孜块体、龙门山断裂带和四川盆地,不同块体速度结构表现了显著的差异.松潘甘孜块体地表复理石沉积层内有高速岩体侵入,低速层低界面起伏不平反映了该区的逆冲推覆构造.中下地壳速度横向上连续变化,平均速度较低(约6.26 km·s~(-1)).四川盆地沉积层西厚东薄,并在西侧出现与挤压和剥蚀作用相关的压扭形态.中下地壳西薄东厚,平均速度较高(约6.39 km.s~(-1)).龙门山断裂带是地壳速度和厚度的陡变带,Moho面自西向东抬升约13 km.在整个剖面上Moho面表现为韧性挠曲,中下地壳横向上连续变化,推测古扬子块体已到达松潘甘孜块体下方.松潘甘孜块体下方中下地壳韧性变形,并在底部拖曳着被断裂切割的脆性上地壳,应力在不同断裂上积累和释放,诱发大量地震.     

深反射大炮揭示的青藏高原侧向碰撞带地壳骨架结构

青藏高原东南缘处于印度板块与欧亚板块碰撞的侧翼,揭示该地区的岩石圈结构有助于完整理解青藏高原碰撞造山的动力学过程,对构建大陆碰撞成矿理论框架至为关键.本研究对横过青藏高原侧向碰撞带的一条深反射地震剖面的15个大炮资料,进行了针对性静校正、去噪等处理和单次叠加成像,结果剖面显示了侧向碰撞带岩石圈结构的骨架特征:(1)双程走时(TWT)8～10s的强反射(Tc)将地壳分为上、下两层;Tc可能是大型滑脱构造的拆离面,其存在使上地壳的变形与下地壳解耦;(2)Moho间断面反射(Tm)为3～4个同相轴的窄带反射波组,横向不连续,与深大断裂交汇处被错断,但断距不大;(3)在兰坪—思茅地块下方TWT21s和扬子克拉通西缘下方TWT22～24s存在相向倾斜的反射波组(TL);以Tc、Tm和TL构成的骨架结构,定性地描绘出剖面下方岩石圈地幔以汇聚为主、地壳块体以侧向滑移为主和上地壳为薄皮逆冲或滑脱的分层动力学模式.该岩石圈变形样式明显不同于以正向碰撞挤压、地壳缩短垂向增厚为主的"冈底斯模式".     

大别造山带地壳结构反演及其动力学意义

大别造山带是全球最大的碰撞造山带之一,三叠纪时期,扬子板块深俯冲至地幔的200km处,经历了超高压变质作用。白垩纪早期,该造山带发生了强烈的伸展和垮塌,以及大规模的后造山地幔源岩浆侵入和火山活动。本研究收集了大别造山带及其邻区(29°~34°N、114°~119°E)的震相资料,采用双差层析成像技术,对大别造山带地壳结构进行反演,研究地壳结构与后造山地幔源岩浆侵入和火山活动之间的关系。结果显示,大别造山带中上地壳存在低速结构,该低速结构可能是熔融的幔源侵入物质,由于俯冲板片断裂,或下地壳/岩石圈发生拆沉,导致软流圈物质上涌至地壳底部、侵入地壳中,形成大别造山带地壳中的低速结构;同时,合肥盆地显示为低速区,可能是受浅部沉积层影响。研究中横切大别山的4条剖面显示,该地区下方存在北向倾斜高速结构,该高速结构可能是襄樊-广济断层,或者是扬子板块向华北板块下方俯冲的遗迹。     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.     

Deep structures of the east Dabie ultrahigh-pressure metamorphic belt,East China

The Dabie Mountain is one of the best places for geologists to study the ultrahigh-pressure metamorphism (UHPM) because coesite-bearing eclogites and other UHPM rocks are well ex-posed on the surface. The Dabie UHPM belt has been studied by many geoscientists with re-markable results[1—9]. Recent researches show that the host rocks of the coesite-bearing eclogites, such as gneiss and marble, also contain coesites[10—14], thus undergoing ultrahigh-pressure meta-morphism. The idea of con…