中国大陆地壳和上地幔三维温度场

根据Goes等发展的方法, 利用层析成像提供的S 波波速计算得到了中国大陆上地幔三维温度场, 所得到的上地幔温度场的1300℃绝热等温温度深度与地震学低速带顶部的深度大体吻合. 用计算的上地幔80 km深度温度和地表温度作为边界约束条件, 利用稳态热传导模型计算得到了中国大陆80 km深度以上(地壳和上地幔)部分的三维温度场. 在大多数有丰富可靠地表热流测量的地区, 这样计算的地表热流与实际观测地表热流的偏差在地表热流观测误差范围之内. 中国大陆地壳的温度在25 km深度呈现明显的东高西低分布. 东部温度约在500~600℃度之间; 西部温度小于500℃, 塔里木克拉通的温度最低、达460℃. 100 km 深度的上地幔温度也呈东高西低分布. 东部和东南部温度普遍高于1300℃绝热等温温度; 西部主体温度低于1300℃绝热等温温度. 塔里木克拉通和四川盆地表现出了明显的低温. 在150 km深度, 华南、扬子克拉通东部和整个华北克拉通高于1300℃绝热等温温度, 羌塘附近地区的温度也达到了1300℃绝热等温温度. 四川盆地附近表现出低温状态, 但塔里木克拉通中心的温度比周围高. 印度次大陆与中国大陆碰撞带附近的温度最低. 200 km 深度的温度分布明显与印度次大陆俯冲相关. 该俯冲带影响强烈地区呈现较冷状态, 其温度低于1300℃的绝热等温温度.     

中国大陆上地幔各向异性和壳幔变形模式

近10年来,中国布设的宽频带地震台站大幅度增加.宽频带地震记录中含有大量的剪切波分裂信息,它在揭示中国大陆上地幔的各向异性特征起重要作用.本文对这些台站的远震SKS和(或)SKKS记录,采用最小切向能量的分析方法,确定各台站剪切波分裂的快波偏振方向和延迟时间.此外,还收集了前人在中国大陆及其周边地区的剪切波分裂研究的部分结果,形成拥有1020个剪切波分裂参数对的数据集.这些分裂参数展示了复杂的上地幔各向异性图像.统计分析表明,中国大陆存在较强的上地幔各向异性,平均的剪切波时间延迟为0.95 s,其中西部地区为1.01 s,东部地区为0.92 s.西部地区的各向异性强度略大于东部地区.在大尺度意义下,青藏高原及天山地区,其SKS波分裂和地表变形数据共同支持岩石圈变形模式,即地壳与岩石圈地幔是连贯变形的;东部地区的平均快波偏振方向近似平行于绝对板块运动方向,上地幔各向异性归因于软流圈流动.中部的鄂尔多斯至四川盆地一带为东、西部两种变形模式的过渡带,各向异性结构较为复杂,表现为"化石"各向异性和(或)双层各向异性.印度板块和欧亚板块的碰撞是中国大陆西部上地幔各向异性的主要影响因素,东部地区则与太平洋板块和菲律宾板块向欧亚板块俯冲有关.     

云南地壳和上地幔的岩石学结构

通过对地表出露变质岩、深部地震测深资料和高温高压岩石波速测试资料的综合分析 ,研究了云南地壳和上地幔岩石组成。结果表明 ,云南上、中、下地壳分别由绿片岩相 (顶部为沉积层 )、角闪岩相和麻粒岩相变质岩组成或分别由与之相当的花岗岩类、闪长岩类、辉长岩类组成 ,部分地区地壳底部有镁铁质榴辉岩存在。上地幔由橄榄岩组成 ,部分地区 (兰坪思茅坳陷和滇中坳陷 )壳幔过渡带可能由镁铁质榴辉岩和橄榄岩组成     

云南地壳和上地幔的岩石学结构

通过对地表出露变质岩、深部地震测深资料和高温高压岩石波速测试资料的综合分析，研究了云南地壳和上地幔岩石组成。结果表明，云南上、中、下地壳分别由绿片岩相(顶部为沉积层)、角闪岩相和麻粒岩相变质岩组成或分别由与之相当的花岗岩类、闪长岩类、辉长岩类组成，部分地区地壳底部有镁铁质榴辉岩存在。上地幔由橄榄岩组成，部分地区(兰坪思茅坳陷和滇中坳陷)壳幔过渡带可能由镁铁质榴辉岩和橄榄岩组成。     

地壳、上地幔变形属性的判别

基于Ｍａｘｗｅｌｌ和Ｋｅｌｖｉｎ流变模型，以延续时间与松弛期的比值，即松弛数，作为衡量指标，对地壳、上地幔不同层次的变形属性进行了判别。结果表明，除软流圈地幔主要为粘性流动外，其上各层的情况是：在漫长的地质过程中，不仅岩石圈地幔和下地壳属于粘性，上地壳也有可能处于粘性流动状态；在延续数十年的情况下，上地壳以及岩石圈地幔都可能呈弹性状态；延续时间介乎二者，通常上地壳为弹性，下地壳和岩石圈地幔为粘性或滞弹粘性。此外，还结合变形属性的判别，就岩石圈地幔的流动和板内的驱动力远程传递等问题进行了讨论     

华北大陆地壳—上地幔波浪断裂型构造的光弹模拟实验

在华北大陆地壳深部探测成果的基础上,进行了二维光弹模拟实验。测定在华北地壳—上地幔波浪断裂型构造背景下地壳的应力状态。实验发现,最大剪应力位于莫氏面伴有间断错动的“拐点”附近。综合华北地区的深部探测成果和上述试验结果,可对华北地区地震括动的某些现象予以解释。     

天山地壳上地幔的S波速度结构

2003年4月—2004年9月，中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室横跨天山布设了由60个观测台站组成的流动宽频带地震台阵。其中，沿奎屯-库车横跨天山的观测剖面共有51个台站，剖面长度近500 km。利用接收函数方法（刘启元等，1996，2005），得到了沿该剖面的接收函数和100 km深度范围内的地壳上地幔Ｓ波速度结构。与前人的探测结果相比，本文的结果进一步揭示了横跨中国境内天山造山带地壳结构的横向变化，给出了天山地壳变形和盆山耦合关系的新证据。结果表明     

利用面波波形模拟探测中国大陆地壳和上地幔波速结构的分区特征

对穿过中国大陆东部、中部、北部和西部4个不同地区的8条地震射线路径的波形进行拟合分析,反演得到了各路径下方的一维平均波速结构.反演得到的地壳和上地幔波速结构表现出明显的分区特征,该特征与已知的大地构造单元和已有的研究成果吻合较好. 表明面波波形拟合方法是一种可靠的探测地壳和上地幔波速结构的方法,且比单纯利用基阶面波频散对上地幔结构探测更具优势.      

中国境内天山地壳上地幔结构的地震层析成像

根据横跨中国境内天山的库车—奎屯宽频带流动地震台阵和区域地震台网记录的近震和远震P波走时数据,利用地震层析成像方法重建了沿该地震台阵剖面下方400 km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构.结果表明：沿新疆库车—奎屯剖面,天山地壳具有明显的横向分块结构,且南、北天山地壳显示了较为强烈的横向变形特征,表明塔里木地块对天山地壳具有强烈的侧向挤压作用;在塔里木和准噶尔地块上地幔顶部有厚度约60～90 km的高速异常体,塔里木—南天山下方的高速异常体产生了较为明显的弯曲变形,而准噶尔—北天山下方的高速异常体向南一直俯冲到中天山南侧边界下方300 km的深度,两者形成了不对称对冲构造;在塔里木和准噶尔地块下方150～400 km深度存在上地幔低速体,其中塔里木地块一侧的上地幔低速物质上涌到南天山地块的下方;在塔里木—南天山200～300 km深度范围的上地幔存在高速异常体,它可能是地幔热物质向上迁移过程融断的塔里木岩石圈的拆离体. 上述结果表明,塔里木地块的俯冲可能涉及整个岩石圈深度,但其前缘仅限于南天山的北缘;青藏高原隆升的远程效应可能不但驱动塔里木岩石圈向北俯冲,同时还造成天山造山带南侧上地幔物质的涌入;天山造山带上地幔广泛存在的低速异常有助于其上地幔的变形,而上地幔物质的强烈非均匀性应有助于推动天山造山带上地幔小尺度地幔对流的形成;根据研究区地壳上地幔速度结构特征推断,新近纪以来天山快速隆升的主要力源来自青藏高原快速隆升的远程效应,相对软弱的上地幔为加速天山造山带的变形和隆升创造了必要条件.     

俯冲带中的洋壳在中国东北上地幔底部分离的地震学证据

中国东北西太平洋俯冲带位于欧亚板块与西太平洋板块的交界部位,西太平洋板块的俯冲运动从日本海沟开始一直延伸到了中国东北地区.层析成像(Gudmundsson & Sambridge,1998;Huang & zhao,2006)结果表明,西太平洋板块和该区域'660'的相互作用,导致了该区域上地幔结构的复杂性.     

中国大陆地壳上地幔电性特征

根据大地电磁测深调查结果，编制了中国大陆３０，９０，１５０ｋｍ三个深度的电阻率图以及壳内低阻层和上地幔低阻层的顶面深度图。在９０ｋｍ深度的电阻率图上发现了一个自松辽盆地直到扬子地台西南缘的北东－南西向巨大低阻异常带．１５０ｋｍ深度的电阻率图上显示出在低阻的背景上镶嵌着一些高阻块体．中国大陆的壳内低阻层深度国基本上反映了地温场的特征，壳内低阻层上隆区基本上对应于高地温区．中国大陆的上地幔低阻层深度变化大．最浅处仅５０－６０ｋｍ，大多位于构造活动地区；最深处达２００ｋｍ以上，大部分对应于稳定地区．中国大陆的上地幔低阻层平均深度为１００－１２０ｋｍ，东部浅，西部深。     

海南地幔柱上地幔结构新的地震学约束

给出了由近震和远震数据确定的海南地幔柱上地幔高分辨率层析成像结果。远震到时数据是由海南岛和雷州半岛9个固定地震台站记录的地震波形中精确提取的。我们的结果显示,在海南热点下方从地表到250km深度,地壳中存在高达-5％而在地幔仅-2％的明显低速异常。海南地幔柱被成像为西北-东南向倾斜的、直径约80km的连续低速柱状异常体。由于较密集数据覆盖和精细模型参数化,我们的结果相对于先前的局部和全球层析成像研究有了明显的改进。海南地幔柱的这种倾斜可以用数值模拟的结果来解释。地幔柱在上地幔中的倾斜可能与海洋板块的俯冲有关,特别是与菲律宾海板块和欧亚板块的挤压有关。但最可能的是,这种倾斜是地幔柱在下地幔扭曲后靠浮力上浮至上地幔形成的。     

华北地壳上地幔结构及其大地震深部构造成因

华北克拉通是中国大陆东部的一个重要的大地构造单元.20世纪60~70年代,华北地区发生了一系列强烈地震.近半个世纪以来,中国地震学家对华北地区地壳上地幔结构开展了大量的探测和研究,在地壳上地幔结构以及与强烈地震相关的深部构造环境等重大地球科学问题上取得了显著的进展.华北大震区的深地震剖面探测显示了地壳上部铲式正断层和低角度的滑脱构造与震源下方贯通下地壳直至莫霍面的高角度深断裂共存的复杂构造图像.地震层析成像揭示,华北大震大多都发生在高速与低速区的过渡带上,而唐山地震区中-下地壳存在明显的低速异常.震源区下方的低速异常带,地壳深浅构造不一致,高角度超壳深断裂,上地幔顶部速度偏低,以及莫霍界面局部隆起等,是华北伸展构造区深部孕震环境的共同特征,表明华北岩石圈结构具有高度不均匀性.华北克拉通现今的强烈地震活动性以及偏低的下地壳速度,显著区别于世界上其他稳定克拉通.所有这些都是华北克拉通破坏的重要证据.尽管深地震探测和地震层析成像研究大大丰富了深部构造和孕震环境的知识,一些深层次的问题需要进一步的研究.     

全球地壳、上地幔电导率经向分布特征

计算了对应于各个ＵＴ小时的２４个经度带的Ｓ_q地下感应场对外部施感场的响应函数，应用Ｓｃｈｍｕｃｋｅｒ＇ｓＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｅＥｕｒｉｓｔｉｃ反演方法，计算了这些经度带的地下等效层及其电导率分布，得到了地壳－上地幔电导率经向分布的大致图案。对该结果的分析研究得出，全球电导率经向分布存在着极大的不均匀性，在０－４００ｋｍ深度范围内，太平洋和大西洋为低导区；欧亚大陆与美洲大陆为高导区。电导率分布特征与岩石层结构有明显的相关性：在俯冲带，低导区由海洋向大陆下插入；在大洋中脊表现为高导电性。反演结果与地震层析成像结果的比较表明，地下高电导区和低电导区的位置分别对应于地震波低速区和高速区。     

中国东部大陆上地幔的基本状况

本文概述了近年来我国在地幔岩石学和地球化学研究中取得的主要结果。重点讨论了地幔流体在地幔过程中的重要作用，特别是地幔流体成矿作用，我国东部陆下地幔化学的区域性特征及其动力学意义。     

全球地壳、上地幔电导率经向分布特征

计算了对应于各个ＵＴ小时的２４个经度带的Ｓq地下感应场对外部施感场的响应函数,应用Ｓｃｈｍｕｃｋｅｒ＇ｓＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｅＥｕｒｉｓｔｉｃ反演方法,计算了这些经度带的地下等效层及其电导率分布,得到了地壳－上地幔电导率经向分布的大致图案。对该结果的分析研究得出,全球电导率经向分布存在着极大的不均匀性,在０－４００ｋｍ深度范围内,太平洋和大西洋为低导区;欧亚大陆与美洲大陆为高导区。电导率分布特征与岩石层结构有明显的相关性：在俯冲带,低导区由海洋向大陆下插入;在大洋中脊表现为高导电性。反演结果与地震层析成像结果的比较表明,地下高电导区和低电导区的位置分别对应于地震波低速区和高速区。     

鄂尔多斯地块西缘定边-景泰地壳和上地幔电性结构分析

给出了定边－景泰大地电磁剖面探测结果并对其进行了分析．鄂尔多斯块体内部电性结构简单,电性界面成层性好,而在其西缘弧形断裂带,电性结构复杂,电导率横向变化较大．在弧形断裂带上地幔低阻层埋藏深度加大,这与北面的银川断陷盆地上地幔结构上隆形成反照,经分析认为银川断陷盆地属于拉张性质,而弧形断裂带属于挤压性质,由于均衡调整作用,造成了两者上地幔结构的反差．深部电性结构在大罗山－惠安堡之间有一局部上隆,经分析认为此处可能为深大断裂,南北构造带仅在此通过．     

日本及其邻区地壳、上地幔近期研究概述

本文概述了日本及其邻区近期有关岩石圈研究的方法与观测结果,包括高温、高压实验,地幔流变学、动板块测量的方法研究,以及古地磁与海洋岩石圈的观测资料分析;还提出了今后日本岩石圈研究规划中亟待探讨的研究课题。     

用天然地震探测青藏高原中部地壳、上地幔结构

从西藏南部的定日、嘎拉至青海铜铁山的天然地震探测剖面，实际路线长约２０００ｋｍ，布设了约１１０台便携地震仪，记录了数百次远震和近震事件，采用多种方法进行了资料处理与解释．依据ＳＫＳ，ＰＫＳ，ｐｓ等横波分裂特征计算的青藏高原中部上地幔的地震各向异性表明：研究区各构造单元内的地震各向异性有明显变化，发现上地幔各向异性快速波的偏振方向与造山带的走向不完全一致．在雅江缝合线、崩错－嘉黎、唐古拉山口、昆仑山口几条断裂带处南、北各向异性出现显著的差异，而金沙江缝合线和班公－怒江缝合线的南、北则没有明显的各向异性变化．由Ｐ波走时残差，利用层析技术反演了４００ｋｍ深度内的速度图像，可以看出近地表１００ｋｍ范围内速度的不均匀变化与地表划分的构造单元很吻合，进一步佐证了青藏高原是由不同时期的微板块拼合而成的认识．在青藏高原中部１５０ｋｍ深度以下发现了多处低速区．在金沙江缝合带下方约２００ｋｍ深度处有一长２５０ｋｍ以上、延伸１５０ｋｍ的低速体，推测可能是一地幔柱．利用ＰＳ转换波划分的界面，显示出青藏高原北部具有低速层和高速层交替出现的地壳结构．     

青藏高原东北缘-鄂尔多斯地壳上地幔地震层析成像研究

根据横跨青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区的流动宽频带地震台阵和区域地震台网的走时数据,利用地震层析成像方法研究了该地区400km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构. 结果表明：青藏高原东北缘—鄂尔多斯地区地壳上地幔结构呈明显的横向不均匀性. 这种不均匀性体现在不同块体之间,同时也存在于块体内部;青藏高原东北缘上地幔P波平均速度低,而鄂尔多斯地块的P波平均速度高,这与两个地块的地质构造活动特征相吻合. 在青藏高原东北缘与鄂尔多斯地块之间的上地幔存在宽约200km的过渡带,该过渡带在地表的界限在兰州—海原之间,在上地幔表现为向东45°左右的倾斜条带,基本结构特征表现为高速与低速物质的混杂;青藏高原内部的柴达木地块平均速度偏低,而祁连地块的上地幔的平均速度偏高,两者相差约8髎;在泽库、兰州和海原地区的上地幔顶部有明显的低速体侵入特征.