拉萨地块中部晚白垩世火山岩Ar-Ar年代学和古地磁研究结果及其构造意义

为进一步确定拉萨地块白垩纪-古近纪的古地理位置,我们对青藏高原拉萨地块措勤地区林子宗火山岩18个采点进行了古地磁研究.结果表明高温(高场)特征剩磁分量主要为亚铁磁性的磁铁矿所携带,特征剩磁分量在95%置信水平下通过了褶皱检验. 倾斜校正后采点平均的特征剩磁方向为D/I=16.2°/17.7°, α95=5.6°,对应古地磁极位置为63.1°N,224.6°E,A95=5.1°. 另一方面,Ar-Ar年代学结果表明采样剖面的林子宗火山岩形成年龄为~99-93 Ma, 与拉萨地块林周盆地的林子宗群火山岩的形成年龄存在较大差异.由此我们得到晚白垩世拉萨地块中部措勤地区的古纬度为8.5°±6.9°N,与林周盆地古近纪林子宗群典中组和年波组所揭示出的古纬度相当,进一步表明亚洲大陆最南缘的拉萨地块在晚白垩世-古近世期间位于北半球~10°N的低纬度地区.结合最新的特提斯海相地层古地磁结果,晚白垩世-古近世拉萨地块的古地理位置限定了印度与欧亚大陆的初始碰撞时间不晚于60.5 Ma;~93 Ma以来,拉萨地块和单一刚性欧亚大陆之间存在~1900 km的构造缩短.     

青藏高原拉萨地块中部上三叠统多布日组沉积岩古地磁研究及其构造意义

拉萨地块晚古生代至早新生代期间的演化历史对理解青藏高原的形成和演化至关重要.本文报道了青藏高原中部申扎地区上三叠统多布日组沉积岩的古地磁学、岩石磁学和岩相学分析结果.岩石磁学结果显示红层、灰岩和灰绿色砂岩分别以赤铁矿,赤铁矿与磁铁矿,以及磁铁矿为主要载磁矿物.岩相学结果表明红层、灰岩和灰绿色砂岩中的磁性矿物主要为自生成因.对60个采点（602块样品）进行系统热退磁实验,结果揭示出多布日组沉积岩的特征剩磁方向在地理坐标系下为D_g=13.9°,I_g=38.9°（α_95g=0.9°）,在地层坐标系下为D_s=16.7°,I_s=8.4°（α_95s=1.5°）.进一步对其特征剩磁方向进行逐步褶皱展平检验,结果显示精度参数k的极大值在9.9%展平状态下最大,对应的特征剩磁方向为D=14.4°,I=35.9°（α₉₅=0.9°）,古地磁极为72.9°N,216.2°E（dp=0.6°,dm=1°）.这一古地磁极与拉萨地块54~47 Ma的古地磁极接近,表明其重磁化时间可能发生在54~47 Ma期间.结合前人获得的拉萨地块新生代早期古地磁数据以及同期的欧亚大陆古纬度数据,我们推断拉萨地块在56~44 Ma时相对欧亚大陆发生了1676±577 km的南北向构造缩短.

     

Group velocity distribution of Rayleigh waves and crustal and upper mantle velocity structure of the Chinese mainland and its vicinity

Introduction A lot of results have been achieved on the study of crust and upper mantle structure in Chinese mainland by the surface wave dispersion. The seismometer can be classified into three types based on the development from the analog to digital instrument. FENG, et al (1981) measured the dispersion curves of group and phase velocity along 28 paths, with 19 earthquakes recorded by 15 base analog seismic stations, subdivided the Chinese mainland into 5 blocks and obtained the average c…     

印度板块岩石圈地幔向北俯冲到羌塘地体之下的远震P波层析成像证据

利用PASSCAL、INDEPTH-Ⅱ、INDEPTH-Ⅲ、HIMNT等研究计划,及中国新疆地学断面和国家973项目在青藏高原布设的流动台站记录的到时数据,以及自1990年1月到2004年2月全球地震事件的震相报告,作者对覆盖印度大陆的恒河平原和整个青藏高原的305个地震台站记录的9649个远震事件,共139021条P波初至到时资料进行了层析成像反演．结果表明：印度岩石圈地幔在不同的位置向北俯冲的形态不同,但俯冲前缘都到达羌塘地体之下．沿88°E剖面显示,厚约100 km的印度岩石圈地幔从南部的恒河平原向北一直俯冲到青藏高原之下．在主边界逆冲断裂之下100 km深度处以约22°角度开始向北俯冲,俯冲最前缘到达羌塘地体的中部地区约34°N,之后进入上地幔深处．而沿北东方向的剖面则显示,印度岩石圈地幔以近水平的角度俯冲到青藏高原之下,向北越过班公－怒江缝合带,到达33°N附近,然后以大角度近乎垂直地向下俯冲断离,并引起地幔热物质的上涌,形成羌塘地体之下大规模的低速带．     

Are the crustal and mantle conductive zones isotropic or anisotropic?

One of the significant problems of modern deep magnetotellurics is the recognition of anisotropy in the crustal and mantle conductive zones. In the paper we perform numerical experiment comparing several 2D models of crustal and mantle isotropic and anisotropic prismatic conductors. Anisotropy is modeled by alternating horizontal or vertical thin layers of different resistivities (the vertical layers are parallel to the prism strike). Using these models, we examine conditions under which the magnetotelluric and magnetovariational response functions distinguish between isotropy and anisotropy. The resolution of MT and MV studies depends on the sediments conductance, lithosphere resistance and deep conductor width. Calculations show that the most favorable conditions for anisotropy studies are observed in the active regions characterized by small sediments conductance (10–20 S) and moderate lithosphere resistance (10⁸ Ohm·m²). However, in the stable regions, where sediments conductance exceeds 50–100 S and the lithosphere resistance comes up to 10⁹ Ohm·m², the crustal and mantle anisotropic and isotropic conductors manifest themselves in the equivalent magnetotelluric and magnetovariational functions, which cannot distinguish between anisotropy and isotropy and admit both the interpretations.     

Crustal and upper mantle structures of the brazilian coast

The Rayleigh wave phase and group velocities in the period range of 24–39 sec, obtained from two earthquakes which occurred in northeastern brazil and which were recorded by the Brazilian seismological station RDJ (Rio de Janeiro), have been used to study crustal and upper mantle structures of the Brazilian coastal region. Three crustal and upper mantle models have been tried out to explain crustal and upper mantle structures of the region. The upper crust has not been resolved, due basically to the narrow period range of the phase and group velocities data. The phase velocity inversions have exhibited good resolutions for both lower crust and upper mantle, with shear wave velocities characteristic of these regions. The group velocity data inversions for these models have showed good results only for the lower crust. The shear wave velocities of the lower crust (3.86 and 3.89 km/sec), obtained with phase velocity inversions, are similar to that (=3.89 km/sec) found byHwang (1985) to the eastern South American region, while group velocity inversions have presented shear velocity (=3.75 km/sec) similar to that (=3.78 km/sec) found byLazcano (1972) to the Brazilian shield. It was not possible to define sharply the crust-mantle transition, but an analysis of the phase and group velocity inversions results has indicated that the total thickness of the crust should be between 30 and 39 km. The crustal and upper mantle model, obtained with phase velocity inversion, can be used as a preliminary model for the Brazilian coast.     

Surface wave tomography of the crust and upper mantle of Chinese mainland and its neighboring region

Introduction The three-dimensional S wave velocity of Chinese mainland and its neighboring region in-verted by surface wave dispersion data plays an important role in studying the lateral variation of lithosphere and geodynamic process, and understanding the forming and evolution of Chinese mainland and the relationship between shallow and deep structures. The three-dimensional veloc-ity structures of China and its major tectonic blocks were respectively studied by SONG, et al (1993), ZHOU…     

呼包盆地周缘壳、幔结构研究

对呼包盆地周边七个台站的远震接收函数研究表明：研究区地壳厚度为43～46 km,地壳速度比和S波速度结构均无异常;阴山造山带岩石圈埋深为65～85 km,且上地幔S波平均速度偏低,是典型的异常地幔区.根据S波速度结构和地壳厚度随地形高程反比的变化关系,以及地表广泛出露的幔源玄武岩分布,推测该区地幔深部热物质上涌是阴山造山带隆升的原因之一.上升的软流层物质与地幔发生交代、侵蚀作用导致岩石圈减薄,S波速度降低.呼包盆地的形成可能与深部物质上涌造成的拉张效应有关.     

华北克拉通东部地壳和上地幔结构的接收函数研究

利用北京大学和早期中国科学院地质与地球物理研究所在华北克拉通东部地区布设的共34台宽频带地震仪记录的远震体波资料,获取P波接收函数和S波接收函数,再分别通过偏移成像和共转换点叠加(CCP)和倾斜叠加得到了华北克拉通东部横跨郯庐断裂带地区沿剖面的地壳和上地幔速度间断面分布.研究结果表明,鲁西隆起下方的莫霍面的深度要比华北盆地和青岛地区浅约5 km,形成类似屋顶状的莫霍面隆起.郯庐断裂带和聊考断裂带下方的莫霍面有明显的错断.岩石圈与软流圈的分界面(以下简称LAB)的深度从太行山山前的约100 km深度上升到鲁西隆起下方约60 km深,向东在青岛地区下方LAB深度进一步变浅.我们利用倾斜叠加计算台站下方波速比得到地壳内的泊松比变化,结果显示鲁西隆起泊松比值分布相对均匀,而青岛地区内泊松比变化剧烈,可能反应了该地区作为苏鲁大别超高压变质带的北缘经历了较为复杂的地质演化过程.     

Velocity structure of the crust and upper mantle in Xingtai earthquake region and its adjacent area

ＶｅｌｏｃｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔａｎｄｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｉｎＸｉｎｇｔａｉｅａｒｔｈｑｕａｋｅｒｅｇｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａＺｈｉ－ＰｉｎｇＺＨＵ；（祝治平）Ｘｉａｎ－ＫａｎｇＺＨＡＮＧ；（张称康）Ｙｕ...     

3-D seismic tomography for velocity and interface structure of the crust and upper mantle (theoretical part)

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ３－Ｄｓｅｉｓｍｉｃｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｖａｒｉｏｕｓｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ．ＡｋｉａｎｄＬｅｅ（１９７６）ａｎｄＨａｗｌｅｙｅｔａｌ．（１９８１）ｉｎｖｅｒｔｅｄ３－Ｄｍｏｄｅ...     

山东地区地壳速度与中强地震的关系

利用山东区域地震数字台网提供的数据,通过三维层析成像方法结合山东地质构造实际情况,对山东区域进行联合走时反演地壳速度结构,获得该区分辨率较高的三维速度结构图像。结果表明：不同深度上的速度分布反映出山东地区深部构造的某些重要信息,为进一步研究该区的活动构造及地震参数计算提供科学依据。在地壳速度结构与中强地震活动的关系上,再次显示出中强震多发生在速度结构高速单元与低速单元的过渡带附近,说明中强震的孕育与震源区周围介质的不均匀性有关。     

中国地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究的序幕——从1958年柴达木沉积盆地深部地震反射探测看半个世纪来该科学领域的发展导向和启迪

喜马拉雅山系的崛起、青藏高原的隆升以及与成山、成岩、成盆、成矿和成灾相关的深层过程是东亚乃至全球地球动力学研究中最为重要的科学事件.1958年始在柴达木盆地的地震反射探测与地壳、上地幔精细结构和大陆动力学研究开启了青藏高原地球内部研究的先河,半个世纪以来它影响并引导着我国这一科学领域的发展和前进.本文为纪念地壳与上地幔精细结构和大陆动力学在中国的诞生而作.柴达木盆地壳、幔精细结构地震反射探测结果表明:柴达木盆地的沉积层巨厚可达15~19 km,且存在着迴折波和不同类型与路径的多次波.地壳厚达50~52 km,且存在着高速梯度夹层和低速层.Moho界带为由高、低速相间的薄层束组构,且上地幔顶部纵波速度为8.1 km/s.从这一基点出发,对包括柴达木盆地在内的青藏高原地球深部与地球动力学研究中的几个科学问题进行了思考!为今后青藏高原地球物理深化研究的内涵和布局提出了初步的见解.     

秦岭造山带与邻域华北克拉通和扬子克拉通的壳、幔精细速度结构与深层过程

秦岭造山带与其南北两侧华北克拉通和扬子克拉通属三大构造单元,不论其各构造单元体还是其界带构造均甚为复杂,并受到多期次构造运动的制约,形成了大陆内部特异的造山过程.尽管在这一地域曾做过大量的地表地质工作和一些相关的地球物理工作,但对其壳、幔精细结构、深层动力过程,特别是同步穿越华北克拉通、秦岭-大巴造山带和扬子克拉通系统的耦合研究甚少.为了研究和探索该地域的壳、幔精细速度结构和其形成的深层过程,专门布置了一条北起榆林,向南经咸阳、宁陕直抵涪陵长达1000 km的高精度地震宽角反射、折射波场探测剖面.通过剖面辖区高分辨率的数据采集,数据处理、反演和壳、幔层、块精细速度结构,发现剖面辖区深部壳、幔结构存在特异的速度和结构变化,并厘定了一系列的新认识.研究结果表明:(1)秦岭—大巴造山带具有同一基底,其形成乃为结晶基底隆升所致,即它的形成仅涉及到上地壳的受力变形和空间状态.造山带与其南、北两侧的前陆盆地为陆内造山过程中同一深层过程的产物,但其沉积速率和形态却不相同.华北克拉通与秦岭造山带之间前陆盆地Bfc拉张为该区Moho界面的局部隆升所致.(2)首次提出了沿1000 km长剖面连续的沉积建造、结晶基底、上地壳、下地壳和上地幔顶部的层、块速度结构和各界面的起伏变化与空间状态.基于地震波边界场响应厘定了华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通的分区界带.论述了三大构造单元各自的内部结构和其相邻界域的速度变化特征.(3)该区大陆内部速度结构和不同类型断裂分布及层序在华北克拉通、秦岭—大巴造山带、扬子克拉通三大块体地域存在显著差异.不同规模、层次与产状的断裂分布反映出它们在变形行为和机制上及所受构造运动的制约上均存在明显的差异.     

地球内部壳幔介质地震各向异性与动力学响应

实际的地球介质十分复杂,远非当今人们所采用的理想模型可以概括,因为其属性和结构的变异是非均匀、非线性和各向异性的.在研究地球内部壳幔介质与结构、构造与属性差异、金属矿产资源和油、气、煤能源的勘查中,无论是区域构造格局、岩相和结构特征(如裂缝、破碎带、不同尺度的洞穴以及一些不规则几何体)均十分复杂.近年来基于成山、成盆、成矿、成岩和成灾研究的不断深化,对地下介质各向异性的研究受到广泛的关注.地震波动传播理论和介质与结构的物理属性研究结果表明:地震各向异性在成因上主要是由岩石、矿物和晶体的晶格优势取向、应力场异常变异和构造裂缝与深部物质运移造成的.为此,本文对14次地震各向异性会议的主体内涵进行分析,在此基础上,指出了在各向异性研究的发展进程中、特别是在应用中尚存在着的一些问题.在深化认识地球内部物质物理属性的基础上,探讨了S波分裂和偏振效应与地震各向异性与介质结构分区、构造活动,油气田勘探与岩相特征,裂隙与构造精细刻划和地震活动区(带)深部介质与构造环境的深层过程和动力学响应的关系.最后提出了地震各向异性在地球物理学发展中的作用和今后的任务.     

青藏高原中部地壳和上地幔各向异性分析

对布设于青藏高原中部INDEPTH-III宽频带数字地震台阵的41个台站记录的远震体波资料所提取出的P波接收函数和SKS波形资料做偏振分析,并采用以误差为权的叠加分析方法求得每一个台站的Pms和SKS快波偏振方向和快慢波的时间延迟,获得了从拉萨块体中部,经喀喇昆仑—嘉黎断裂系和班公湖—怒江缝合带,到羌塘块体中部的地壳和岩石圈地幔的地震波各向异性图像.从各向异性分析结果可以看到:Pms快慢波的时间延迟为0.3~0.5 s,在拉萨块体,快波方向主要为NE-SW向,在羌塘块体,快波方向为近E-W向.SKS快慢波的时间延迟为1~2 s,主要分布在拉萨块体的北端和羌塘块体,并且向靠近班公湖—怒江缝合带和昆仑—嘉黎断裂带的方向时差增大,快波方向基本与Pms快波方向一致.在喀喇昆仑—嘉黎断裂带以南的拉萨块体中部没有测量到明显的SKS分裂,这可能与该区存在双层快轴方向近垂直的各向异性层有关.结合研究区已有的研究成果可以推测:拉萨块体地壳各向异性层的快轴方向与印度—欧亚板块汇聚方向一致,可能与地壳较强刚性有关,其在板块汇聚过程中不易发生流展变形;而羌塘块体地壳和岩石圈中各向异性层的快轴方向与青藏高原物质逃逸方向一致,表明这一块体流变性均较强,在板块汇聚挤压力的作用下发生了侧向流变变形.     

横过青藏高原羌塘地体中央隆起区的深反射地震试验剖面

跨越中央隆起区的深反射地震探测试验剖面,初步揭露出青藏高原羌塘地体中央隆起区的地壳结构.探测剖面表明,羌塘地体可能具有古老的结晶基底;中央隆起区上地壳变形主要以逆冲、褶皱为主,下地壳出现北倾与南倾“对冲”的反射,揭示出印度和欧亚两大板块前缘汇聚的深部过程.     

根据接收函数反演得到的首都圈地壳上地幔三维S波速度结构

利用2002~2003年中国地震局地质研究所台阵实验室以唐山大震区为中心布设的40个流动宽频带地震台站和首都圈数字台网的33个宽频带台站的远震数据,采用接收函数非线性反演方法得到其中72个宽频带台站下方60 km深度范围内的S波速度结构.根据得到的各台站下方地壳上地幔的S波速度结构,并综合刘启元等（1997）用接收函数非线性反演方法得到的延怀盆地15个宽频带流动台站下方的地壳上地幔S波速度结构模型,给出了39°N～41°N,114°E~119.5°E区域内沿不同走向、不同深度S波速度分布.由于综合了利用首都圈数字地震台网的宽频带台站以及流动地震台阵的观测数据,本文给出了较前人同类研究空间分辨率更好的结果.结果表明: (1)研究区的速度结构,特别是怀来以东的速度结构十分复杂.在10~20 km深度范围内,研究区地壳具有高速和低速异常块体的交错结构.研究区中上地壳速度结构主要被与张渤地震带大体重合的NW向高速条带和穿越唐山大震区的NE向高速条带所控制,而其中下地壳的速度结构主要为延怀—三河—唐山地区上地幔隆起所控制.(2)研究区内存在若干壳内S波低速体,它们主要分布在唐山,三河及延怀盆地等地区.在这些地区,壳内低速体伴随着壳幔界面的隆起和上地幔顶部速度结构的横向变化.(3)地表断层分布与地壳速度结构分区有较好的相关性,表明断层对不同块体有明显的控制作用.其中,宝坻断裂,香河断裂和唐山断裂均为超壳断裂.(4)首都圈内大地震的分布与壳内低速体及上地幔顶部的速度结构有密切关系.对于唐山大地震的成因,仅考虑板块作用引起的水平应力场是不够的,有必要充分重视由于上地幔变形引起的地壳垂直变形和上地幔物质侵入造成的热效应.     

Seismic tomography of the crust and upper mantle in the Bohai Bay Basin and its adjacent regions

In the Bohai Bay Basin and its adjacent regions(112°―124°E,34°―42°N),there exists abundant gas-petroleum while modern inter-plate seismic activity is robust.Although the tectonic structure of this region is very complicated,plenty of geological,geophysical and geochemical data and results are obtained through previous researches.On the basis of absorbing previous results,especially various kinds of geological and geophysical results,we collect and process the arrival time of P-wave phases of local events and tele-seismic events recorded by the station within this region from 1978 to 2004,build the responding initial model,and image the velocity structure of the crust and upper mantle of this region via tomography.The perturbation images of various depths and velocity profiles imply that the velocity structure of the crust and upper mantle in the Bohai Bay Basin and its adjacent regions is mainly influenced by the surface tectonic units,and is characterized by "Stripped along east-west,and zoned along south-north";some large-scaled faults penetrate Moho and lithosphere,and provide the channels for the basic lava or hot mass upwelling from the mantle.     

巴颜喀拉块体地壳结构多样性探测

青藏高原内部地壳岩性的改造、岩性随深度变化及形变构造是探索研究地壳增厚、物质运动问题的关键.巴颜喀拉块体位于青藏高原中北部,地域广袤,通过对块体内中、东部不同区域的深地震广角反射/折射震相的综合分析,利用反射率理论地震图方法对不同性质震相走时及振幅特征进行细致的模拟计算,进一步研究巴颜喀拉块体内部不同区域地壳精细结构.结果显示：巴颜喀拉块体地壳厚度50~60 km、整体向西逐渐增厚,结晶地壳平均速度6.07~6.18 km·s-1、岩层速度大幅降低,壳内多强反射界面结构、但不同区域差异明显;东部若尔盖盆地地壳介质速度整体低速、壳幔边界较为清晰;中部玉树—玛多段下部地壳发现约6.8 km·s-1的"高速度"介质结构,壳幔边界不清、被改造为2~4 km厚的高速度梯度层,显示了巴颜喀拉块体内部地壳增厚、介质岩性结构被改造的差异性.地壳内部多组强反射、低视速度走时震相揭示了介质岩性的低速破碎、弱化蠕变以及可能的壳内解耦构造.局部地区下地壳的高视速度震相特征显示了青藏高原地壳改造增厚大背景下可能存在稳定的"原始地壳"结构残留或是与上地幔物质的浸入交流.巴颜喀拉块体内不同区域地壳增厚、岩性结构、结晶基底及壳幔边界性质被改造的多样性为深入认识青藏高原地壳形变及动力学过程带来新的启迪.