玄武岩在研究岩石圈深部过程及构造背景中的应用

玄武岩在反演地幔物质成分、分析构造环境和岩石圈的深部动力学研究中具有重要意义。系统地综述了玄武岩的成因和岩浆源区性质、利用玄武岩判别地幔类型、玄武质岩浆的演化与大陆动力学关系，以及判别构造环境等方面研究的现状。阐述了研究中存在的问题，提出了今后的研究和发展方向，认为玄武岩研究应在大陆动力学研究中扮演重要角色。     

中国地球动力学研究的方向和任务

地球动力学是研究和探索地球内部物质在力源作用下,呈大尺度的运动行为及其在整体运动中物质与能量的交换、深部圈层耦合、介质与结构变异的物理-力学属性、深层过程和动力机制的一门边缘科学。地球动力学集成了当代众多相关学科和学科交叉领域的高、新学科研究成果,它涉及到成山、成盆、成岩、成矿、成灾和深化对地球本体的认识,它在地球科学研究中占有极为重要的地位。本文通过深入研究、综合集成与剖析讨论了该领域四个重要的基本科学问题,即:(1)地球动力学在地球科学研究中的地位和作用;(2)地球动力学研究的趋势和导向;(3)中国地球动力学研究的方向和任务;(4)地球内部物质运移的力源机制和综合研究。     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

深部探测揭示中国地壳结构、深部过程与成矿作用背景

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe;以下简称"专项")是目前中国实施的规模最大的地球科学研究计划之一,涉及从地表到深部的地质、地球物理和地球化学多学科多领域探测实验。专项自2008年实施以来,完成了全国4°×4°、华北和青藏高原1°×1°的大地电磁阵列观测,建立了全国地球化学基准网(单元大小为160km×160km,含78种元素);完成了青藏高原、华南—中央造山带、华北和东北等多条超长深地震反射与折射剖面联合探测、宽频带地震与大地电磁剖面观测,其中深地震反射剖面约6 160km,成功研究、实验了地壳与地幔深部探测的一系列技术方法,积累了丰富经验,极大地加快了中国深部探测的进度,使中国进入国际深部探测大国的行列。专项在中国东部长江中下游和南岭成矿带开展的矿集区立体探测卓有成效,矿集区三维"透明化"技术不断成熟与完善;揭示了中国东部长江中下游和南岭成矿带深部成矿的动力学背景。专项部署了罗布莎、金川、南岭、庐枞和铜陵矿集区和腾冲火山地热构造带等12口大陆科学钻探实验与异常验证钻孔,在西藏罗布莎等地发现一系列深部地幔物质,在南岭于都-赣县和安徽庐枞矿集区发现深部厚大矿体、矿化异常和重要矿化线索。专项开展了青藏高原东南缘和华北地区的地应力监测网建设,有效提高了地应力测量与监测技术水平,深化了地震与地质灾害链成因研究;岩石圈三维结构与地球动力学数值模拟的能力得到不断提高。专项开展的大陆地壳结构与演化综合研究,加深了对中国中生代以来一系列重要地质问题及其深部动力学机制的认识。专项成功研制的中国首台"地壳一号"万米超深科学钻探钻机,在深部探测仪器装备自主研发方面具有里程碑式意义;同时,成功研制了地面电磁探测(SEP)系统、固定翼无人机航磁探测系统、无缆自定位地震勘探系统、移动平台综合地球物理数据处理与集成系统等深部探测关键仪器装备与软硬件系统。专项实现了技术创新与重大科学发现的并举,适应中国地质地貌条件和岩石圈结构特征,初步形成了针对不同层次、不同尺度、不同精度深部探测问题的技术方法体系,建立了一系列探测试验基地,为组织实施中国地壳探测工程奠定了坚实基础。深部探测已经成为我国地学发展的一个重要趋势。     

地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项深部探测技术与实验研究的目标与两网、两区、四带、多点的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。     

地球材料物理性质和大陆深部构造意义

本文着重讨论：（１）当前大陆深部构造研究面临的困惑和挑战；（２）地球材料物理性质研究在深部构造中的意义；（３）对我国开展这个领域研究的希望和建议。文章强调地球材料物理性质不仅是深部构造研究的核心问题之一，同时也是地球物理成果合理解释的重要约束条件。     

中国及相邻区域岩石圈结构及动力学意义

中国大陆及邻近陆域海域是晚古生代以来由多个较小的板块或地块汇聚形成的。中生代亚洲东部岩石圈拉张解体和减薄。古新世印度与欧亚大陆碰撞引起地壳缩短隆升,形成青藏高原和喜马拉雅造山带。根据中国大陆及相邻区域天然地震、人工地震及其他地学资料,采用多学科多手段进行反演。对沉积层、地壳、岩石圈特性及厚度变化进行研究,探讨中国大陆及相邻陆域海域岩石圈结构特征及深部动力学问题。     

青藏高原的现今构造变形与地球动力过程

作为地球陆地上最高、最大、最平坦的地貌单元,青藏高原晚第四纪—现今构造变形的运动学状态是研究其深部地球动力作用的重要基础。全球卫星导航系统能够观测几十年时间尺度的地壳运动定量资料,历史记载和仪器观测获得的历史地震资料提供着数百年时间尺度的构造运动和深部变形数据,而上万年时间尺度的活动断裂定量研究数据则揭示着长期、平均构造变形状态。综合这三类不同时间尺度的地表构造变形定量数据,就能够定性推测或定量模拟驱动地表构造变形的深部地球动力作用。本文综合利用上述三类资料,发现青藏高原晚第四纪—现今的运动状态受控于统一的应变场,地表与深部一致,现今与长期一致。最大剪切应变主要分布在高原周边的主要逆冲断裂带和内部的巨型活动走滑断裂带,产生众多的强震;收缩应变和地壳缩短主要发生在周边山系及其伴随的前陆盆地,形成逆冲断裂和逆冲型强震;面膨胀应变和地壳拉张发生在高海拔的青藏高原内部,形成近南北向正断层和北东/北西向共轭剪切断裂系,并控制着正断层型地震的发生;青藏高原的所谓“向东挤出”,不是刚性岩石圈地块在走滑断裂夹持下的向东滑移,而是高原内部岩石圈物质的向东流动和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转。这种运动状态...     

中国及邻近陆域海域地球内部三维结构及动力学研究

根据国内外最新地球物理和其它地学资料,采用多学科多手段进行综合反演,建立中国及邻区高分辨率地球三维结构模型,为地学各领域提供高精度多参数地球三维模型数据库。对中国及邻近陆域海域岩石圈软流圈结构,过渡带以下直至核幔边界的地幔速度三维分布进行研究。探讨东亚及西太平洋边缘海板块运动、地幔对流、圈层耦合及物质运移等深部动力学问题。对中国大陆及边缘海各地块的结构及相互作用,特别是有关中国东部及边缘海岩石圈拉张减薄、西部岩石圈汇聚增厚的深部动力学过程作了探讨。     

中国东部燕山期火成岩构造组合与造山——深部过程

中国东部燕山期火成岩构造组合可识别出两种类型,大多数的火成人有类似于安第斯和美国西部的大陆边缘弧的岩石学与地球化学性质;南岭地区则发育海西型黑云母、二云母和白云母花岗岩组合。沿岩浆构造带可识别出３个火成岩段。按岩浆－－构造事件序列,北、中、南段分别为反时针、顺时针和反时针＋顺时针的ｐＴｔ轨迹。在中段,玄武岩岩浆底侵作用发生于陆壳增厚之后,即顺时针ｐＴｔ轨迹的造山－－深部过程被认为是钾玄岩组合占优势     

衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系

通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。     

地球系统多圈层构造观

地球系统多圈层构造观的基本理论框架是:①把大地构造学从研究地球表层的地壳构造、岩石圈构造推进到研究地球整体多圈层构造的新阶段.②地球系统和宇宙天体系统共同作用下形成的全球动力学,太阳能、地球系统多圈层相互作用以及宇宙天体运行的联合作用是各种地质作用的动力来源.③洋陆转化论:陆与洋是对立统一、相互转化的.陆与洋都不会永存...     

华北地区两个世代深部构造的识别及其意义——燕山运动与深部过程

通过对华北地区地震层析成像成果的研究，将其深部构造划分为三带：①大型软流圈上涌柱带，主要出现两个大型软流圈上涌柱；②过渡带，呈现4个小型软流圈上涌柱（软块）与岩石圈较厚区（硬块）相间的构造格局；③巨厚岩石圈带，为巨厚岩石圈（鄂尔多斯硬块）稳定区。依据岩石圈热力学衰减原理，一定体积的深部构造可存留200～300Ma之久，而传导人浅表的热量则扩散较快。故以大地热流值为主，结合浅层岩浆活动可将本区中生代与新生代的软流圈上涌柱区分开来：渤海湾柱、大同柱和南阳柱属新生代，邯郸柱、中条柱和吕梁柱则属于中生代燕山期。在此基础上，建立了燕山期深部构造与浅表岩浆构造活动关系的模式：在强大的分散热力作用下，软流圈上涌柱柱头中大量热浮物质向上熔蚀薄的岩石圈及下地壳，混染而主要形成中酸性岩及有关矿产；而在软流圈上涌柱与岩石圈的陡接触处，由于该处热力集中，致使幔源物质底侵下地壳，并再熔融上侵形成偏碱性-碱性杂岩及相应矿产。     

川黔湘构造带构造样式及深部动力学制约

川黔湘构造带可划分为4个不同的构造带,其中雪峰山构造带地理位置特殊,恰位于华南块体南北向重力梯度带上,两侧岩石圈厚度差异显著,其成因机制历来是争论的焦点。雪峰山构造带基底是一个花状结构,与川黔隔槽式褶皱带构成一个整体,为一个厚皮结构。雪峰山基底在沅麻盆地隆升最高,表现为压扭性构造特点。参考深反射剖面,绘制了研究区浅层与深部结构地质剖面。板块受挤压,中、上地壳与下地壳存在不同的耦合方式,对此分析了研究区下地壳的变形过程。雪峰山下地壳向下存在对冲,形成山根,但并没有俯冲至地幔。随地壳加厚,岩石圈发生弯曲,下地壳与上地幔存在瑞利泰勒不稳定性,并下沉至软流圈地幔。晚中生代,伸展背景下的软流圈上涌使雪峰山以东岩石圈发生拆沉,致使两侧岩石圈厚度出现差异。     

Deep Structure and Dynamics of Passive Continental Margin from Shelf to Ocean of the Northern South China Sea

To study the deep dynamic mechanism leading to the difference in rifting pattern and basin structure from shelf to oceanic basin in passive continental margin,we constructed long geological sections across the shelf,slope and oceanic basin using new seismic data.Integrated gravity-magnetic inversion and interpretation of these sections were made with the advanced dissection method.Results show that the basement composition changes from intermediate-acid intrusive rocks in the sheff to intermediate-basic rocks in the slope.The Moho surface shoals gradually from 31 km in the sheff to 22.5 km in the uplift and then 19 km in the slope and finally to 13 km in the oceanic basin.The crust thickness also decreases gradually from 30 km in the northern fault belt to 9 km in the oceanic basin.The crustal stretching factor increases from the shelf toward the oceanic basin,with the strongest extension under the sags and the oceanic basin.The intensity of mantle upwelling controlled the style of basin structures from sheff to oceanic basin.In the Zhu 1 depression on the shelf,the crust is nearly normal,the brittle and cold upper crust mainly controlled the fault development;so the combinative grabens with single symmetric graben are characteristic.In the slope,the crust thinned with a large stretching factor,affected by the mantle upwelling.The ductile deformation controlled the faults,so there developed an asymmetric complex graben in the Baiyun (白云) sag.     

上海某深基坑围护结构深层水平位移测试及分析

深基坑土方开挖过程中,由于外侧水土压力作用,围护结构向坑内产生水平位移,当围护结构水平位移过大时,整个支护体系会产生失稳或破坏。深基坑围护结构深层水平位移测试尤为重要。对上海地区某深基坑围护结构深层水平位移测试成果进行了分析,包括开挖各工况围护位移速率、时间效应影响、不同围护边位移差异原因及监测末期实测最大位移与计算值的比较等,并提出控制其变形的相关措施。     

地球动力系统、地球物质系统与滑坡生成机理研究

我国是地质灾害非常严重的国家之一,长期以来,地质灾害影响了社会的经济建设和发展。由于它具有渐变性、突发性等特点,给国家和人民的生命财产带来了巨大的损失。本文从地球动力系统、地球物质系统的角度对滑坡生成机理进行了研究,并以绵阳市北川县为例,对滑坡形成的主要影响因素进行了探讨。