中国大陆中轴构造带及其两侧的现今地壳垂直运动

利用中心年代分别为1964、1979及1993的3期精密水准复测资料研究中轴(构造)带及其两侧(东经90.5°至113.5°,北纬21.5°至42.0°)的现代地壳垂直运动。结果表明中轴带及其两侧近30多年的运动趋势与最近十几年运动趋势十分一致。而且与该地区的地势地貌有良好的相关性,几个垂直形变的高梯度带均分布在本区两个大盆地(四川盆地与柴达木盆地)周边。整个形变态势表现出明显的继承性运动特征。但在70年代,该区的垂直运动经历了一次明显的变化或反向。联系到同一时期中轴带南部的一系列7级以上强震的发生,提示大区域的垂直形变的趋势变化可能是强震活跃的一种指示。文中还利用得到的地壳垂直形变图研究了区内南—北、东—西向穿切几个主要构造单元的9条剖面的地壳垂直运动特征和它们的时空演化,结果进一步证明1969～1979年间,我国中西部比较强烈的地壳垂直运动与我国地震活动高潮期一致。纬向剖面的运动特征清楚地显示出东经100～105度的经向带内,整个研究区可分为地壳垂直运动速率西高东低的东、西两区;而经向剖面又可将这东、西两区分出以某些纬向高变化窄带为界的纬向区块。文中还详细讨论了这些区块所对应的构造单元的现今运动特征。     

中国大陆主要成矿域地壳速度结构与成矿作用

文章汇集了中国11条地球科学断面和数十条人工地震剖面，对中国大陆的地壳结构进行了综合研究。获得了主要成矿域的地壳分层结构模型。根据各层的厚度和地震波速度差异，揭示出主要成矿域地壳速度结构的横向变化，勾绘出壳内低速层的分布特征。文中还探讨了中国大陆主要成矿域岩石圈的现今活动性，以及地壳厚度、壳内低速层、“墙式”地震剪切波垂向低速带和下地壳底部高速层(体)的分布特征以及与成矿作用的关系。     

中国大陆地壳铅同位素演化的动力学模型

根据中国大陆中、新生代花岗岩长铅同位素数据库,沿用“铅构造模型”的基本思想并作部分改进,建立了中国大陆地壳铅同位素的动力学演化模型。与全球平均的铅同位素演化曲线相比,中国大陆地壳的原始物质相对较贫铀富钍,并且中国大陆的上地壳和下地壳在演化过程中分异得更加彻底。将本模型应用于大别地区中生代花岗岩长石铅同位素数据,结果发现它们具有壳幔铅混合的特征,并且以上下地壳物质混合产生的类地幔铅为主,花岗岩源岩中含有较高的富Th下地壳组分。     

中国大陆科学钻探场址区的地壳速度结构特征

为了深入研究大别—苏鲁超高压变质带的深部结构及空间展布特征, 进一步揭示该超高压变质形成的动力学过程, 在中国大陆科学钻探场址区进行了广角反射/折射地震测深调查.根据广角反射/折射地震测深的资料研究, 建立了中国大陆科学钻探场址区的地壳纵波速度结构.从纵向上来看, 研究区域的地壳结构可划分为上、中、下3层: 上地壳的速度小于6.2 0km/s, 厚10余km; 中地壳的速度为6.4 0km/s, 厚亦为10km左右; 下地壳的速度为6.6 0km/s.地壳厚度为31km左右, 且其地壳的平均速度为6.30km/s.上地壳中的速度倒转指示了超高压变质体在地壳内部的空间分布, 且超高压变质体在大陆科学钻探场址及其附近的下部呈现为一隆起形态.      

中国大陆及邻区岩石圈地壳三维结构与动力学型式

通过中国大陆及邻区地震测深剖面的系统构造解析,建立起中国大陆岩石圈地壳厚度与速度结构模型。本文根据地壳厚度与速度结构模型、地壳变形结构样式、地壳地质结构与构造演化、地壳运动学与动力学等四方面标志,将中国大陆岩石圈地壳划分为3类6种地壳结构-动力学型式:克拉通型褶推式结构-挤压动力学型式、克拉通型地垒结构-拉伸动力学型式、增厚型高原扇形结构-碰撞楔入动力学型式、增厚型造山带楔状结构-俯冲楔入动力学型式、减薄型盆岭结构-块体伸展动力学型式和减薄型铲状结构-整体伸展动力学型式。笔者探讨了克拉通型地壳、增厚型地壳和减薄型地壳的基本特征、相互关系及其地质意义。     

中国西部布格重力异常特征和地壳密度结构

本文是以地学断面、反射/折射地震和宽频地震资料为地壳密度模型初始约束条件,沿西藏噶尔-新疆布尔津、西藏亚东-内蒙古额济纳旗、新疆阿尔泰-四川成都等3条剖面做布格重力异常反演计算,模拟出中国西部地壳密度结构.中国西部地壳密度结构特征在南北方向存在巨大差异.以西昆仑-阿尔金-祁连山近EW向重力梯度带为界,地壳密度结构可分为南北两个大的密度结构单元,南部地壳密度结构特征为低密度、厚地壳;北部地壳密度结构特征为高密度、薄地壳;中国西部地壳处于地壳均衡状态.地壳上地幔密度不均匀性特征在纵向和横向上都是很明显的.青藏高原内部软流圈具有低密度特征,低密度软流圈产生向上的浮力是青藏高原重要的隆升机制之一.     

中国大陆科学钻探主孔揭示的大陆地壳生热模型

本文对大陆科学钻探主孔149块岩心样品进行了系统的岩石放射性生热元素U、Th和K的含量测试,同时结合该井浅部井段前人的实测数据,揭示了上地壳5km生热率的垂向分布。结果显示,以1650m为界,上下两段生热率均随深度呈增加趋势,与正常地壳生热率特征不同,显示出超高压变质带独特的生热率垂向变化特征。结合地壳的岩性分布,建立了苏鲁超高压变质带地壳的生热模型。该模型中,地壳厚32km,其中上地壳0-10km,由超高压变质岩片组成,按岩性又详细分为8层,生热率变化在0．49～1．73μWm^-3。中地壳10～20km,由片麻岩组成,生热率为生热率1．51μWm^-3。下地壳20～32km为麻粒岩,生热率0．31μWm^-3。整个地壳热流约31mW／m^2,其中上地壳12mW／m^2。上地壳厚度和热流分别占整个地壳的31％和39％。与华北和下扬子地壳生热模型相比,上地壳热流整个地壳热流的比例最低。这表明,苏鲁超高压变质带,作为中朝与扬子板块俯冲-碰撞的产物,其地壳生率垂向分布与正常大陆地壳（华北、下扬子）相比,具有显著的不同。     

中国近期垂直陆地运动的几个主要特征

本文利用我国三十多年来积累的近三十万公里精密水准复测资料，研究了我国近期垂直陆地运动的主要特征，即：（１）我国陆地构造性垂直运动的主要特征为“南升北降”“东弱西强”；并且与地形地貌具有一定相关性，表现为清晰的继承性运动性质，从运动量值及等值线的展布方向来看，我国大陆明显地受印度板块和太平洋板块的控制，以印度板块的作用为最强烈；（２）内陆地区中强地震（Ｍｓ≥６．０）以上的地震形变的主要特征为，地震形     

大陆下地壳高电导率的起源：矿物中的结构水

大地电磁学的测定结果显示，大陆下地壳可能具有异常高的电导率(10-4~10-2 S/m)。认识这种异常现象的起源，对于更好地理解地球内部的结构和一些典型的地质学过程具有重要的意义。虽然目前有多种机制试图对大陆下地壳高电导率现象进行解释，但是争论依然激烈，已有的模型(含水矿物模型、孔隙流体模型、颗粒边界石墨膜模型和正空穴电子对模型等)都不能提供令人信服的答案。对安徽女山下地壳麻粒岩包体中的主要组成矿物(斜长石、斜方辉石、单斜辉石)的Micro FTIR分析表明：这三种矿物普遍含有结构水，含量分别可以高至~1 700×10-6、~1 600×10-6和~2 400×10-6。麻粒岩中结构水的存在可能会对大陆下地壳的电导率分布产生重要的影响，从而可能为认识其起源提供一个新的解释方法。     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较——对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区1:20万化探成果,总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征.与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示,中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间.华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层,其出露地壳SiO2含量偏低,明显富集CaO和MgO,可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献.相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型,中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W,表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值.华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ(238U/204Pb)值(＜8)特征,但其他地区μ值较高,暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义.鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异,以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表.     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较——对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区1∶20万化探成果,总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征。与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示,中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间。华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层,其出露地壳SiO2含量偏低,明显富集CaO和MgO,可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献。相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型,中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W,表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值。华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ(238U/204Pb)值(<8)特征,但其他地区μ值较高,暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义。鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异,以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表。     

中国大陆部分构造单元出露地壳与全球大陆上地壳化学成分的比较--对地壳演化的制约和思考

根据中国东部上地壳区域元素丰度研究和新疆北部地区120万化探成果,总结了23个二级大地构造单元出露地壳的元素地球化学特征.与全球大陆上地壳元素丰度值的对比显示,中国大陆出露地壳成分演化程度介于岛弧与成熟的加拿大地盾之间.华北、扬子地台由于含大量碳酸盐岩地层,其出露地壳SiO2含量偏低,明显富集CaO和MgO,可见在出露地壳和上地壳元素丰度值研究中不应忽视碳酸盐岩的贡献.相对于最新发表的2种全球大陆上地壳平均成分模型,中国大陆出露地壳系统亏损Au、Hg、Mo、Sn和W,表明现有上地壳模型过高地估计了Au、Hg、Mo、Sn、W等元素丰度值.华北地台及其南缘的秦岭-大别山造山带出露地壳具低μ(238U/204Pb)值(＜8)特征,但其他地区μ值较高,暗示华北地台及其周边地区出露地壳的低μ值特点不具备全球意义.鉴于中国大陆内部各构造单元之间出露地壳成分的显著横向差异,以华北地台为主体的上地壳成分模型目前尚无充分理由作为中国和全球大陆上地壳平均值的可靠代表.     

中国大陆现今构造应变率场及其动力学成因研究

通过分析中国大陆地壳运动GPS速度场得到现今构造应变率场。结果显示在印度板块北向推挤作用下 ,青藏高原内部及其邻域形变场并不局限于少数大型走滑断裂 ,而是在大范围内广泛分布 ,各地区构造运动驱动机制也可能各有不同。藏南地区主应变率场呈均衡的约 2× 10 -8a-1南北向挤压和东西向拉张 ,显示印度板块下插造成的地壳增厚和岩石圈拆离可能形成上地壳与上地幔间形变解耦 ,地壳内部在南北向挤压及重力场作用下产生东向塑性流驱使上地壳产生东西向拉张。西藏中部羌塘地区主应变率场显示均衡的约 2× 10 -8a-1北北东向挤压和北西西向拉张 ,反映本地区一系列走向北东和北西的共轭剪切断裂的活动 ,可能源于南北向挤压和软流层内东向塑性流的驱动。柴达木盆地及周边地区主应变率场呈约 2× 10 -8a-1北东向压缩和约 (0 1)× 10 -8a-1北西向拉张 ,表明地壳增厚造成的地壳温度上升可能还不足以造成上下地壳的充分解耦 ,南北向的消减还未能有效地转换成东西向的拉张 ,形变以褶皱和逆冲断裂运动为主。当今青藏高原形变场的形成应是构造运动从南到北阶段性发展过程中地壳与上地幔介质性质差异造成驱动机制不同的结果。     

中国东部沿海地区的近代地壳垂直运动

对中国东部沿海地区利用50年代至80年代的精密水准复测资料,在均衡基准下研究了近代地壳垂直运动。用速率面拟合法由计算机绘制了速率等值线图,并结合区域地质构造、古海岸变迁,分区讨论了东部沿海地区的近代地壳垂直运动特征。为研究海面变化对中国东部沿海地区的影响提供了依据。     

中国大陆克拉通地体地壳密度结构特征

本文根据重力场小波变换的尺度—源深度转换律,进行地面重力异常场多尺度分解,取得了反映中国地壳不同埋藏深度的小波细节,揭示了克拉通地体地壳的密度结构。中国大陆克拉通地体地壳密度结构的总体特点是:地壳密度总体偏高,尤其是在经历了岩浆底垫作用后,下地壳形成了粗大的和高密度的壳根,而造山带的下地壳通常有低密度的山根。现今的克拉通地体有几个演化的阶段,由陆地核演化为一定规模的克拉通地体可能经历漫长的时间。不同演化的阶段地体的物理性质有明显的变化,要赋予大地构造单元以演化阶段的内涵,才能准确理解它们的行为和属性。同时,根据地壳密度结构成像的结果,可以了解克拉通地体的成熟度。中国大陆克拉通地体或者内部地块的地壳密度结构大致可以分为三类。上中下地壳密度都偏高的属于第一类,称为典型的克拉通,塔里木、阿拉善、华北东部、上中扬子等属于第一类。第二类克拉通地体上地壳密度偏低,而下地壳密度偏高,称为弱结晶基底的克拉通,鄂尔多斯和佳木斯属于第二类。第三类上中地壳密度偏高,而下地壳密度偏低,称为无壳根的克拉通残片,柴达木和准噶尔盆地属于此类,它们可能是古克拉通地体的残片。     

中国大陆造山带地壳密度结构特征

本文探讨中国大陆造山带地壳介质密度的变化特征和不同类型,并用大陆动力学机制解释这些特征产生的原因。根据重力场小波变换的尺度—源深度转换律,进行地面重力异常场多尺度分解,取得了反映中国地壳不同埋藏深度的小波细节,揭示了造山带地壳的密度结构。和克拉通地体不同,中国大陆的造山带下地壳密度都偏低,只有古生代块体弱碰撞形成的摺皱山脉是例外。这些造山带大都与古大洋封闭和俯冲碰撞作用有关。古大洋封闭后在地壳中留下的裂隙和海水,会造成地壳密度降低。中国大陆造山带地壳密度结构大致可以分四类。上中下地壳密度都偏低的属于第一类造山带。第二类造山带上中地壳密度偏低,而下地壳密度偏高。第三类造山带上中地壳密度偏高,而下地壳密度偏低。第四类造山带上中下地壳密度都偏高。通过板块构造原理和岩石物理规律对青藏高原造山带地壳密度结构分类的解释可见,青藏高原南部,中部和北部地壳密度结构分属三类不同的造山带,体现印度次大陆和欧亚板块碰撞不同阶段作用造成的结果。根据地壳密度变低和厚度是否加大,还可以识别板沿和板内造山带。     

芦山地震同震和震后地表形变及重力变化的理论模拟

为了研究芦山地震的孕震过程和震源区的长期构造过程以及解释实测的震后形变和重力资料, 采用分层介质模型, 利用数值模拟的方法, 考虑区域流变系数, 计算了地震引起的地表同震、震后的形变和重力变化以及区域内部分GPS与重力连续观测台站的震后形变和重力变化的时间序列.结果表明: 芦山地震的地表同震形变显示出发震断层明显的逆冲特性; 粘弹性松弛效应引起的震后地表形变和重力变化比同震形变和重力变化的范围明显扩大, 但随着粘滞系数的增加, 变化量明显减小; 观测台站的震后变化时变曲线显示震后形变和重力变化在震后50 a间变化显著, 100 a后基本平缓, 趋于稳定; 模拟计算的GPS台站中除了MEIG台和MYAN台以外, 其余台站的震后观测必须考虑粘弹性松弛的影响.      

应用大地热流和地下流体氦同位素组成资料计算中国大陆地壳生热元素丰度

根据能量守恒原理和中国大陆实测热流数据,给出中国大陆地壳生热率上限值为1.3μWm-3。根据热流值和地下流体氦同位素组成资料,估算出中国大陆地壳生热率为0.58～1.12μWm-3,中位数为0.85μWm-3,相应的铀、钍、钾丰度范围分别是0.83～1.76μg/g、3.16～6.69μg/g和1.0%～2.12%。中国陆壳铀、钍、钾元素整体丰度值明显高于太古宇地壳,反映中国陆壳成分演化程度较高。同时,中国大陆地壳成分具有明显的横向非均匀性特征:东部地壳相对西北部富集铀、钍、钾等强不相容元素,褶皱带相对克拉通地区富集铀、钍、钾元素。基于大陆地壳SiO2含量与地壳生热率之间的正相关关系推断,中国东部地壳较西部富长英质组分,褶皱带地壳成分较克拉通富长英质组分。此区域性变化特征与基于地震波速资料推断的结果相符。基于中国大陆地壳生热率变化范围以及地震波速低于全球平均值的特征,推断Rudnick和Fountain(1995)、Rudnick和Gao(2003)、Weaver和Tarney(1984)、Shaw等(1986)以及Wedepohl(1995)的全球陆壳成分模型均高估了铀、钍、钾等强不相容元素丰度。     

中国东北地壳结构的地震层析成像

中国东北地区自晚古生代晚期以来,受古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋、太平洋构造域的叠加作用,壳幔结构极为复杂。本文收集中国东北地区国家地震台网接收的100 980个P波和91 030个S波到时数据,采用地震走时层析成像方法获得了该地区地壳P波和S波速度结构,进而获得了泊松比结构,用以探讨复杂的地壳结构。成像结果显示：中国东北地区地壳地震波速度结构呈明显的横向不均匀性,不同构造单元和构造单元内部都存在不同程度的不均匀性。松辽盆地整体上浅层地壳以低速异常为主,尤其是S波速度,但部分区域分辨率较低,中下地壳存在较大范围高速异常,推测与太平洋俯冲、后撤导致的岩石圈拆沉和热物质上涌等动力学过程有关;北部的大兴安岭重力梯级带和长白山一线主要表现为低速异常,表明具有大范围的岩浆作用,广泛岩浆作用为固体矿产资源的形成提供热源或物源;长白山、五大连池等近代活动的火山下方部分地壳区域均表现了较强低地震波速度和高泊松比异常结构特征,表明仍存在活动的可能。