深源地震机理的新认识──反向裂隙断层作用

高温高压实验究表明，地幔矿物相交与深源地震有着密切的关系。在具有放热效应的橄榄石一尖晶石相变过程中形成的反向裂隙（ａｎｔｉｃｒａｃｈ）是诱发深源地震的主要原因；而发生在下地幔的相变作用（例如钛铁矿－钙钛矿相变）因其具有吸热效应的特征，不形成反向裂隙，从而导致深源地震终止于下地幔顶界。     

深源地震：橄榄石→尖晶石相变诱发断层

７０年代以来，人们已经知道在地球几百公里处有深源地震存在，在这个深处压力和温度不可能使岩石产生脆性剪切断裂，在３００ｋｍ之下，地震出现频率随深度增加而迅速减少，但是在６００ｋｍ处又再次增加，在７００ｋｍ处深源地震停止，五年之前，我们发现这种深源地震与一种新的塑性不稳定性有关。在地球４００ｋｍ处，当上地幔最主要矿物橄榄石（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４发生相变时会导致一种新的断层类型产生。我们首先利用锗橄榄     

深源地震机理的回顾:现状与问题

深源地震(deep earthquakes)对于研究地球内部结构及板块的运动、动力学机制等起着重要的作用。从和达清夫首次发现深源地震至今80多年的时间里深源地震得到了广泛关注,获得大批高质量的成果。但是,其成因机制至今仍然是未解之谜。目前,大家广泛接受以脱水脆裂为中源地震的成因机制,反裂隙断层为深源地震的成因机制。剪切失稳等机制也能对中源与深源地震的成因做出较好的解释,但仍需进一步的实验研究。中国东北珲春等地区位于环太平洋地震带上,也是中国唯一存在的深源地震带。对地表地质构造、矿物岩石物理学、深部探测和高温高压实验及数值模拟分析的综合研究是解决深源地震机制问题的有效途径。加强中国东北深源地震机理与西太平洋板块俯冲的研究,对进一步认识我国东部大地构造格局演化有着重要的深部背景意义。     

中国东北深源地震机理

深源地震机理的研究有助于深入了解板块构造的驱动机制和动力学特征。对中国唯一的深震区--东北深震区的深震分布特征和震源机制解进行了综述和初步研究,初步探索了地震的发震机理、动力源以及地震的空间分布与西北太平洋俯冲板块的关系。分析结果显示：（1）震源深度在SEE NWW方向上有依次加深的趋势,而在SSW NNE方向上却没有明显变化,震源机制解的应力状态以下倾的压缩应力为主,说明中国东北深震的发生与西北太平洋板块向欧亚大陆的俯冲直接相关;（2）从日本海沟到我国东北,震源深度依次加深且几乎是从日本海沟沿直线倾斜下来,说明我国东北深震是日本海深震序列的一部分,同属于环太平洋地震带;（3）通过与东北深震区地球物理资料的对比,发现该区亚稳态橄榄石楔（Metastable Olivine Wedge,MOW）与深源地震的发生存在很好的相关性,由此推断东北深震的发生很可能是由橄榄石的相变引起的。     

断层体系的分形维数及其对深源气运移条件的指示作用

本文根据分形理论计算了松辽盆地北部大庆长垣以东地区T2、T3、T4反射层不同区域内断层体系的计盒维数和信息维数,通过对各区断层体系分维特征的分析,发现断层体系分维高值区域与深源气藏的分布存在较好的对应关系,这不仅表明断层是该区深源气的主要运移通道,同时也表明断层体系分维特征是定量描述深源气运移、聚集条件的一个重要参数。     

汶川Ms8.0级地震断层同震位移特征对断裂构造分析的启示

断裂构造是地壳浅层次最重要的构造现象,也是构造地质学研究的主要领域之一.以稳态区域构造应力作用下的岩石变形破坏过程为基础的断裂构造分析理论和方法,受到强地震过程中断裂构造复杂同震变形的挑战.汶川Hs8.0级地震过程中断层同震变形的几何学、运动学特征及其空间变化,为检验断裂构造的几何学、运动学分析的相关理论和方法提供一个现实的范例.本文通过对汶川Ms8.0级地震断层同震位移的方式、规模和空间变化特征分析,提出沿断层走向的位移方式和位移规模的空间变化是区域构造应力和地震动力复合作用的结果.汶川地震过程中地震断层的位移方式和位移规模的空间变化以及同一构造部位的断层摩擦镜面中却出现了不同运动学指向的擦痕线理等特殊的构造现象,对历史断裂构造变形分析中所遵循的某些原则提出了挑战,需要重新审视和研究.     

关于生命起源中地质作用的几点新看法

通过有机分子合成，矿物特性、相关地质作用的研究，可以认为，矿物质在导致生命演化的基本化学反应过程中起着关键性作用，地幔流体与地壳中的对流热液是生命产出过程的重要舞台，整个岩石圈对生命的产出是个必不可少的因素，在远古地球环境中，适当的水，大气、岩矿及物化组合，一定能够引发高分子化合物的产生甚至是生命的诞生，为了揭开生命起源的奥秘，一方面要对远古环境进行充分的研究，正确了解生命产生的初始环境；另一方面，要通过实验模拟，找出恰当的水、气、岩矿及物化条件组合。     

滇西剑川-大理地区新生代钾玄岩系中深源包体的地质意义

红河-哀牢山大型左旋走滑剪切带剑川-大理段北东侧边缘的早第三纪小型拉张盆地中分布着中性-中酸性的钾玄质浅成侵入岩群（26.3-36.7Ma)，其中有些岩体含有高级或中高级变质的镁铁质包体。依包体的形成温成条件和矿物组合特征可分成三种类型：Ⅰ类包体为石榴透辉石岩，形成于下地壳或壳-幔过渡带部位，变质温度条件为p=10.47-11.51kbar,T=828-901℃；Ⅱ类包体为含石榴透辉角闪岩，形成于中、下地壳部位，变质温压条件为p=6-10kbar,T=760-830℃；Ⅲ类包体为变质辉长岩，形成部位浅于上述两种类型，变质温压条件更低。Ⅰ、Ⅱ类包体经历了由构造抬升机制导致的减压退变质作用，伴随着富硅、钠流体相对岩石的交代作用，抬升后的平衡温度为T=761-778℃。深源包体与寄主岩相似，具有受俯冲带物质影响的EMⅡ源区特征。印度板块和扬子克拉通之间的持续俯冲、挤压以及走滑、剪切作用控制着本地区下部大陆地幔性质、壳-幔相互作用以及钾玄质岩浆的形成和演化。     

5.12汶川地震断层的同震位移构造意义与运动学模型

5.12汶川8.0级地震断层的同震位移方式、大小和空间变化为检验断层几何学、运动学与动力学分析理论与方法提供了一个现实范例。本文通过对汶川8.0级地震断层同震位移的几何学、运动学特征和可能的深部过程分析,并考虑到地震动力作用的影响,探讨了断层同震位移的地质意义和断层运动学模型问题,继而讨论了汶川8.0级地震过程中所呈现出的断层构造变形的现象对断裂构造分析的有关理论和方法的启示。提出了如下初步认识:(1)根据地震破裂面两侧地表高程差确定的断层垂直同震位移,并不完全是深部震源破裂的构造位移扩展到地表所致,而是包含了地震动力作用对断层破裂面两侧深部岩体的结构损伤破坏(膨胀)强烈程度差异所形成的非构造位移;(2)汶川地震的发震断层走滑-逆冲位移大小和方式的空间变化,可以用区域稳态构造应力和地震动力的联合作用给予合理解释,即断层的逆冲位移成分可以归因于为垂直断层的南东向的区域构造挤压应力作用之结果,而水平走滑位移则与震源体破坏过程形成的地震动力作用方向与不同区段断层的交角变化所致,即震源体上方映秀-北川断层南段和彭灌-江油断层,无论是区域构造应力,还是地震动力,都与断层走向近于直交,因此,断层以逆冲为主;而映秀-北川断...     

火山作用—深成作用的相互联系

火山作用－深成作用的相互联系是研究岩浆活动从侵入到喷出，以及演化和发展的重要内容。高位深成岩体是其过渡类型，其中中心式环状杂岩体尤为重要，关键是要识别含棱角状捕掳体及破碎捕掳晶的侵入凝灰岩，包括侵入角砾岩，爆发角砾岩等一系列具侵入特征的火成碎屑岩类；大量的上覆火山岩碎块作为捕掳体出现在充气岩浆中，模糊了深成岩类和火山岩类，但根据产出形态及接触关系等特征仍可加以区别，本文对此问题作了明确的阐明，并以玉华山杂岩体为实例加以简要的论述     

松辽盆地北部石炭—二叠纪地层厚度：来自深反射地震的证据

在松Ⅰ～松Ⅵ6条深反射地震剖面上依据震相特征并结合地质演化过程分析识别石炭—二叠系,分析其层位反射特征及同相轴特征,建立松辽盆地北部地区石炭—二叠系地震震相特征识别标志。主要震相特征为中—强反射能量,局部存在高值,整体同相轴连续—较连续,由南到北、由西向东规律变化。利用已有的钻遇石炭—二叠系的探井资料和地震波传播速度,得到研究区时间-深度转换关系。由研究区石炭—二叠系相位追踪对比后的反射时间分布,计算石炭—二叠纪地层顶界面与底界面在深反射地震时间剖面上的走时之差,通过时深转换得出研究区基底石炭—二叠纪地层厚度和分布。全区地层分布不很均匀,主要在中央隆起带以东地区及西部断陷区出现2个厚度高值区;地层整体由浅到深大致可分为上、中、下3层,且地震震相特征互不相同。松辽盆地北部石炭—二叠系分布对东北地区主力油层之下的深层油气勘探提供了有价值的依据。     

地幔中自然铁-偏离正常矿物化学成分的矿物交生体与深源流-岩作用

报道了金伯利岩的橄榄岩捕虏体中自然铁－偏离正常矿物化学成分的矿物（ＮＳＭ）文象交生体的电子探针分析结果。该交生体可能是含自然铁和偏离正常矿物化学成分的方铁矿组合构成的深源流体作用于岩石圈地幔并经过固溶体分解的产物。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

喜马拉雅造山带东构造结变形—变质作用和深熔作用的研究进展与问题

大陆碰撞造山带的造山过程是通过“变形—变质—深熔”自组织系统的高度耦合和时空上演化来实现的。因此,对经过强烈抬升的造山带核部的变形—变质—深熔作用的“三位一体”研究,为认识碰撞造山带的动力学背景具有重要的科学意义。笔者系统总结了大陆碰撞造山带内的变形和变质作用与深熔作用的研究进展,梳理了喜马拉雅东构造结在变形—变质作用和深熔作用方面的研究现状和存在问题,讨论并展望了未来的研究方向。     

北大别的多期深熔作用及山根垮塌的新证据

大别山是由华南板块在245～210 Ma向华北板块之下俯冲并发生陆陆碰撞形成的。随着南、北板块的汇聚继续,地壳持续加厚。然而,加厚的下地壳岩石（特别是镁铁质下地壳岩石）在重力作用下密度增大、稳定性降低,在145～130 Ma 时发生深熔作用;130 Ma 左右加厚下地壳拆沉,引发软流圈上涌,产生了130～110 Ma的大规模镁铁质和花岗质岩浆作用以及北大别发生强烈的混合岩化作用。其中,北大别混合岩中不同类型浅色体（至少可以分为4种）和碰撞后变质闪长岩的甄别及其岩石地球化学和同位素年代学方面系统研究为大别山印支期深俯冲陆壳的折返以及燕山期镁铁质下地壳岩石拆沉和山根垮塌所引发的多期深熔作用提供了新的关键证据。山根垮塌诱发的地幔对流导致～145 Ma时岩石圈开始减薄,进而导致加厚镁铁质下地壳温度和地壳中下部地热增温率升高,并使其发生部分熔融;加厚下地壳的部分熔融导致造山带下地壳持续弱化,加剧其重力不平衡,从而引发深部俯冲的镁铁质下地壳岩石的大规模拆沉和山根垮塌。     

对扬子克拉通西缘四川康定—冕宁变质基底的新认识——来自Nd同位素的证据

通过对四川冕宁沙坝及康定－泸定地区的斜长角闪岩－TTG片麻岩的系统Sm-Nd同位素的测定，在该区首次获得706Ma的Sm-Nd等时线年龄。据此等时线年龄及其他样品的Nd亏损地幔模式年龄证明长期以来这套被当作太古宙－古元古代的变质岩是新元古代大陆裂解与其后紧接着的地幔柱引起的热变质作用的产物。与已有数据相结合，初步认为扬子克拉通目前所出露的基底没有统一演化历史，对扬子克拉通的基底有待更深入的研究。     

一种非板块深俯冲快折返的柯石英形成新机制——评析“石英—柯石英相变研究中若干问题讨论”一文

本文分析评论了嵇少丞等(2010)发表的"石英—柯石英相变研究中若干问题讨论"一文。指出他们对柯石英非俯冲折返新机制的一些误解,对某些热力学、物理学概念,及其在地学问题中的解释理解的不同。分析了机械球磨的作用机制;论证了机械球磨作用本质与构造挤压剪切作用本质的同一性。分析了岩石糜棱岩化过程的两个阶段;讨论了地震波形成柯石英机制的可能性。围绕比较标准问题,论证了高能机械球磨(预处理)能大大降低α-石英转变成柯石英的压力、温度和合成时间,促进柯石英的形成。用小尺度不均匀局域高压微区模型解释了人工合成柯石英的规律性、南极洲天然矿物的行为,柯石英的寄生矿物、岩石——锆石、榴辉岩包裹体、非包裹体的形成。列举事例澄清了"球磨引进的Fe杂质提高柯石英形成压力迟缓合成"的说法;讨论了第二相存在对石英—柯石英转变的影响和"应变禁区"边界区的应力梯度相变驱动力可以形成柯石英问题。指出了机械球磨石英原料预处理和静高压合成柯石英后处理两步法,是一种实验室研究柯石英形成规律的有效物理方法;小尺度不均匀局域高压微区模型和无需板块深俯冲快折返的柯石英形成机制,是一种有希望的柯石英形成新机制。