大陆下地壳层流作用及其大陆动力学意义

大量的地质和地球物理资料表明 ,年轻的大陆构造活动区的下地壳可能因热软化而出现透入性非地震式顺层韧性流动 ,这种下地壳层流作用驱动大陆上地壳发生地震式脆性断块运动 ,形成盆山格局 ,发生圈层耦合。大陆下地壳低粘度物质顺层流动可能是在地幔岩浆底侵作用为下地壳提供热能和添加幔源物质的基础上 ,并在地幔上升派生的重力和剪切力作用下 ,造成大陆下地壳热软化物质从盆地下部的幔隆区顺层流向相邻造山带之下的幔拗区。在下地壳层流过程中 ,地温场和速度场发生变     

基性岩流变实验揭示出大陆下地壳流变的复杂性

基性麻粒岩流变实验研究对认识大陆下地壳流变、板内构造变形和强震孕育等具有重要意义.大量基性岩流变实验数据表明,基性麻粒岩流变实验研究集中在单相矿物和两相矿物集合体,对天然基性麻粒岩流变研究很有限.基性麻粒岩流变实验结果的影响因素众多,除了实验条件(如温度、压力、应变速率)外,实验样品的矿物组分、样品颗粒粒度、微量水、熔体、矿物反应等都会影响其流变特性,这导致实验结果的复杂性.因此,根据单相或两相矿物集合体流变讨论大陆下地壳流变结构时,存在很多不确定性,不能满足下地壳流变研究的实际需求.而根据端元组分流变参数和经验方程估计由多相矿物组成的麻粒岩的流变强度,只是一种简单近似,无法完全取代麻粒岩流变实验研究.因此,开展多相矿物基性麻粒岩的流变实验,以获得更接近真实大陆下地壳流变的实验数据,并且用于定量研究下地壳流变,是大陆下地壳流变实验未来发展的方向.在基性麻粒岩流变实验研究中存在的科学问题与技术难题是多相矿物流变、高温部分熔融的影响、矿物反应-流变相互作用,这些问题都有待通过高温高压流变实验进行深入研究.     

流体在大陆裂谷附近下地壳地震中的作用

在大陆裂谷附近的下地壳中发生地震一直令人费解,这是因为人们一般认为下地壳太热,不会发生脆性破裂(Ruff,2004;Chen and Molnar,1983)。这类异常事件通常被解释为下地壳温度低于正常值(Doserand Yarwood,1994;Shudofskyet al,1987)。但是如果下地壳温度确实低以致引发地震,那么它下面的上地幔温度也应足够低(Chenand Molnar,1983),然而我们至今尚未观测到上地幔地震(McKenzieet al,2005)。大量下地壳地震发生在新西兰的一个活动大陆裂谷———陶波火山区(TVZ)的西南端附近(Sherburn and White,2005)。在此,我们采用由密集部署的地震…     

冀东太古宙麻粒岩及下地壳分层的讨论

本文提出冀东太古宙麻粒岩可划分为无角闪石或黑云母的辉石亚相和含角闪石或黑云母的角闪石亚相,基于平衡的矿物组合估计的压力和温度,辉石亚相和角闪石亚相分别为800—850℃,9—11kbar,700—750℃,7—9kbar。由麻粒岩亚相推导的冀东下地壳由二层构成,下部层(30—37公里)为辉石亚相,上部层(23—30公里)为角闪石亚相,它与地球物理资料相符合     

华北北部下地壳的流变学特征——河北汉诺坝下地壳包体提供的信息

由玄武岩浆快速带到地表的下地壳包体可以提供有关下地壳的直接信息. 通过对华北汉诺坝玄武岩中下地壳麻粒岩相包体的详细研究探讨该地区下地壳的流变学特征. 采用适宜于麻粒岩包体的温压计计算其平衡温度和压力: 平衡温度在750~900℃之间, 平衡压力在0.8~1.2 GPa之间, 对应的来源深度为28~42 km之间. 这些数据补充和完善了原先所建立的下地壳-上地幔地温线. 采用动态重结晶颗粒粒度应力计计算出包体在下地壳条件下发生变形时的差异应力为14~20 MPa. 在综合对比了当前常用的下地壳岩石高温流变律, 认为Wilks等(1990)提出的麻粒岩流变律符合本区下地壳包体的流变特征, 由此计算的下地壳应变速率为10^-13~10^-11 s^-1, 高于该区上地幔的应变速率(10^-17~10^-13 s^-1); 其对应的等效黏滞度为10¹⁷~10¹⁹ Pa·s, 低于上地幔的等效黏滞度. 由所获数据做出的研究区下地壳流变学剖面表明, 差异应力随深度而变化的趋势不明显, 随深度增加应变速率变大而等效黏滞度变小. 研究结果支持软弱下地壳的观点.     

与大陆裂谷有关的地壳深震

至少有四个大陆裂谷带内部或边缘发生了地壳深震（＞２０ｋｍ）。其中大多数地震（Ｍ≥５．０）为走滑或斜滑机制，它们的Ｔ轴方向接近于一裂谷带浅部正断层作用有关的Ｔ轴方向。多数地壳深震沿具有较冷的且厚度较大的地壳部位的裂谷边缘发生。然而，也有一些地震发生在具有高热流的区。这些地区也表现为高应变区，这可能是影响可观测深度的一个因素。我们认为地壳深震或是代表了裂谷带相对于邻近稳定区的相对运动，或是表明了裂谷作     

冀东陆壳结构的岩石学模型

冀东地区的古老变质岩系是一个出露的大陆地壳断面。根据变质岩系的变质相、亚相的研究和地质温压计计算的结果推定的深度,并结合地球物理测深资料,以及笔者测定和前人的岩石高压下波速实验资料提出了本区大陆地壳结构的岩石学模型。下地壳由麻粒岩相岩石组成,上部为角闪石麻粒岩亚相的中性成分的麻粒岩,下部为辉石麻粒岩亚相的基性成分的麻粒岩构成,底部夹有透镜状蛇纹石化橄榄岩以及紫苏花岗岩。中地壳主要由高角闪岩相的中性-中酸性成分的片麻岩、片岩构成,顶部为低角闪岩相的片麻岩、片岩,广泛发育英云闪长岩和花岗闪长岩岩体,含隙间高温流体相(fluid phase),形成高导-低速层。上地壳主要为绿片岩相(部分低角闪岩相)的板岩、千枚岩、片岩、变粒岩以及花岗岩组成,顶部为沉积盖层     

中下地壳岩石弹性波各向异性的影响因素

地壳岩石成分及其构造的复杂性使得地壳弹性波各向异性的影响因素比较复杂。在地壳浅部,裂隙广泛发育,它们的定向排列对岩石各向异性起到了很重要的作用。在地壳深部,裂隙基本闭合,岩石的各向异性主要是由矿物晶格优选方位(LPO)和形态优选方位(SPO)决定的。云母和(或)角闪石含量较高且定向排列的地壳岩石通常具有较高的各向异性。熔体的定向排列(MPO)可以显著地加强地壳各向异性     

中国大陆震源机制深度变化反映的地壳-地幔流变特征

大陆岩石层流变性质是一个重要而又没有完善解决的问题：既存在支持Moho面附近为强地幔-流动弱地壳模式的实验和观测事实，也存在支持流动弱地幔-强地壳模式的观测事实. 本文利用哈佛震源机制矩张量解及有关震源深度资料，对我国震源机制随深度的变化进行分析，发现虽然表浅地震震源机制主应力轴倾角接近水平或竖直，但中、下地壳和上地幔震源机制主应力轴倾角则多样化. 这与某些存在柔性下地壳软弱层地区具有孕震层下缘震源机制主应力轴也接近水平或竖直的特征明显不同. 它可能表明上述两种壳-幔流变模式在我国均存在，对我国岩石层流变性质还需要分区进行更细致的多方面研究.     

SEISMIC ANISOTROPY IN THE LOWER CRUST INDUCED BY THE LATTICE PREFERRED ORIENTATIONS OF MINERALS

To identify the physical properties responsible for the seismic reflections from the deep ductile shear zones, we have undertaken a study on the effect of lattice preferred orientation (LPO) on the seismic velocity anisotropy. LPO has been quantitatively determined by U-stage measurement for plagioclase (An 49), diopside and hornblende from an extensively deformed basic mylonite from Jotun Nappe, Norway. The typical plagioclase fabrics are produced by plastic flow on (010) [001], and     

基性岩摩擦本构参数与下地壳地震成核的可能性

摩擦滑动的力学行为能够很好地由速率和状态依赖性摩擦本构关系来描述。文中对地壳岩石滑动稳定性的控制因素进行了综述:1)微小扰动对摩擦滑动的影响分析(线性分析)表明,摩擦滑动中不稳定产生的重要条件是速率依赖性参数a-b<0,在这种条件下,地震滑动可以在断层上成核;2)下地壳的水含量测定表明,可能存在“干”、“湿”两种情况,而已有岩石流变实验结果表明稳定大陆内部下地壳在干燥条件下为脆性变形行为;3)近年来发现一部分强震发生在基性的下地壳,使辉长岩高温高压摩擦实验受到重视。干燥条件下辉长岩的摩擦实验研究表明,在420~615℃的温度范围内,速度弱化可能是典型的滑动行为。综合考虑较冷大陆内部下地壳可能出现的“干燥”条件以及在此条件下不大可能发生塑性流动等相关因素,这一结果可能就是在一些地区下地壳发生地震的原因     

华北、西南一些地区地震发生在地壳浅部的证据

依据区域小孔径数字地震台网对河北省唐山、张北、怀来,山西省大同和云南省剑川、禄劝、姚安等７次地震的定位或重定位结果,并结合相应区域个别大震用远场资料反演的震源深度结果,以及山西省临汾遥测地震台网重新测定的震源深度结果,与以往地震目录中给出的震源深度测定结果进行对比分析,发现小孔径台网的震源深度测定结果基本分布在地表至地下十几千米的范围内．而以往给出的测定结果中,震源深度大致分布在地表至地下30ｋｍ 的深度上,与其平均值相差一半至一倍,两者之间的差别非常显著．分析认为,小孔径数字地震台网的测定结果可能更接近震源深度分布的真实情况,即上述地区的地震应是发生在地壳浅层内．对造成上述情况的原因,进行了初步的讨论,并提出改善震源深度测定精度的建议和措施．     

用遗传有限单元法反演川滇下地壳流动对上地壳的拖曳作用

利用震源机制解和地质调查资料,运用伪三维遗传有限单元法反演了中国川滇部分地区（96°E～104°E, 22°N～30°N）受到的边界作用和该地区底部所受的剪切作用力. 对反演方法进行了讨论,获得了稳定的反演结果. 结果显示,该区川滇菱形块体上地壳底部受下地壳南南东向剪切力,与GPS反映的现今地块运动方向大体一致;而研究区域其他地区底部没有受到统一显著的剪切力作用. 结合该地区的研究资料,初步认为青藏高原物质受挤压向东和东南运动过程中,下地壳物质比上地壳更易于流动,从而对川滇菱形块体上地壳有拖曳作用. 从应力场反演的模型位移与GPS实测的现今位移资料也大体吻合,反映结果有合理的物理意义.