大陆壳内低速层成因综述

探讨了大陆地壳中出现的低速层的可能成因以及壳内低速层形成的基本条件。大陆壳内低速层的成因复杂多样，主要的成因有：①低速岩性层；②石英的α-β相变；②温度和压力；④流体；⑥矿物和岩石的各向异性。其中浅部地壳的低速层可能主要是含水裂隙带和低速岩性层的反映；发育于高热流地区的低速层最有可能与部分溶融作用有关。各种成因的低速层在深度、规模和连续性方面存在着差异，利用这些特征的差异可以对低速层的成因作出判断。低速层可能对应于壳内力学软弱带，对块体活动与大陆强震关系的研究具有重要意义。实验岩石学、实验岩石物理学和流交学的综合研究能够为壳内低速层的成因分析提供有效的约束。     

中国大陆岩石圈壳幔韧性剪切带系统

众多地震测深剖面的地质构造解析显示,大陆岩石圈存在既有显著差异又有密切联系的两套断裂系统,即以地壳表层脆性剪切带为主的浅层断裂系统和以切割莫霍界面的壳幔韧性剪切带为主的深部断裂系统。根据地震测深速度结构特征,结合深部构造岩石地球化学的综合研究,将切割莫霍界面或壳幔过渡带的壳幔韧性剪切带划分为三类(俯冲带、缝合带和剪切带)五型(大陆岩石圈边缘海沟俯冲带、大陆岩石圈碰撞缝合带、挤压型壳幔韧性剪切带、伸展型壳幔韧性剪切带和走滑型壳幔韧性剪切带)。建立起中国大陆岩石圈构造变形由地壳表层向深部扩展以及由壳幔过渡带向地壳中上部扩展的岩石圈双向扩展模式。壳幔韧性剪切带既是无机成因天然气等深部流体的通道,又是地震活动区的发震构造之一,因此研究大陆岩石圈壳幔韧性剪切带具有重要学术价值和实际意义。     

中国西北大陆岩石圈类型、岩石学结构及其意义

根据西北地区的地质和地球物理特征,区分出中国西北大陆以准噶尔和塔里木为代表的克拉通型岩石圈和造山带型岩石圈,而造山带型岩石圈又可以区分为以额济纳旗为代表的古生代造山带型岩石圈(老物质新结构)和包括天山、阿尔泰山、昆仑山在内的新生代造山型岩石圈(老物质新结构);依据岩石学方法、壳幔演化模型和造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系,建立相应类型岩石圈的壳幔岩石学结,讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义及其找矿意义.     

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。     

岩石圈下层塑性流动与板缘驱动力远程传递

大陆岩石圈和软流圈多层简化模型的分析表明：（１）喜马拉雅碰撞边界的驱动力,主要借助高原重力势的作用,通过岩石圈下层（含下地壳和岩石圈地幔）的塑性流动及其对脆性上层（上部地壳）的曳引,实现其向中东亚大陆的远程传递,控制板内构造变形;（２）上部地壳单独传力时,因底面受下层阻碍,所能达到的最大作用距离仅约２００ｋｍ;（３）上、下层之间非连续分布的壳内软弱层（低速、高导层）和岩石圈之下的软流圈对上述流动传力有着明显的影响;（４）与岩石圈地幔高粘度导致高应力极限的传统观点不同,该层因粘度较高,应变率显著降低,从而并不形成应力峰值。     

大地构造火成岩岩石学研究

大地构造火成岩岩石学是岩石学和大地构造学研究相结合的学科,与传统的研究思路和方法相比,它重视深部地质过程的研究,尤其是大陆动力学的成就。通过深部物质信息（火成岩及包体、中高级变质岩）的研究,反演深部物质组成,为大地构造单元的划分对比提供深部证据;基性超基性构造岩浆带的研究是揭示古构造块体边界、超壳深大断裂的窗口;岩石圈组成的岩石学模型和垂向岩石圈分层界面的研究对于重新认识Ｍｏｈｏ面、低速层和大陆岩石圈结构意义重大。岩石学探针、同位素地球化学示踪和科学深钻、超深钻是现代大地构造火成岩岩石学研究的主要方法和手段。     

华北地区三类岩石圈的壳幔岩石学结构与化学结构及其大陆动力学意义

根据地质和地球物理特征表现出的岩石圈不连续，华北地区可区分出鄂尔多斯克拉通型、燕山-太行造山带型和华北平原裂谷型三类岩石圈。依据岩石学方法、壳幔演化模型、造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系，建立了华北地区三类型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构，讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义、岩石圈不连续在划分岩石圈单元中的作用及不同类型岩石圈形成的大陆动力学意义。     

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根.     

大陆下地壳地球物理异常及其构造意义

下地壳反射层 (或反射下地壳 )、下地壳低速层和低阻层等一系列惊人发现唤醒我们必须重新认识大陆岩石圈 ,研究大陆下地壳。大陆下地壳中的地震反射层、低速层和下地壳低阻层相互伴生 ,在中、新生代伸展构造区和年轻造山带等活动构造区带的发育程度远远高于前寒武纪地盾和克拉通等稳定构造单元 ,其成因可能与层流构造及其相关的热活动、韧性剪切、岩浆作用、部分熔融、变质反应等有关 ,并随着大陆地壳构造 -热演化而变化。     

南北地震带南段震源空间分布特征及其构造意义

大陆浅源地震震源空间分布可以看作是一种地球物理特征,大量震源的空间位置数据可用来刻划大陆地壳结构。通过研究南北地震带南段震源的空间分布特征,发现研究区震源深度分布在横向上的疏密变化与地质构造特征相对应。剖面震源分布等密度图显示,中、下地壳不同深度广泛分布着多震层。多震层的分布与地壳低速、低阻层具有相关性,多震层一般位于低速、低阻层的上方。中地壳层次的低速、低阻层很可能是壳内滑脱层,是韧性下地壳与脆性上地壳发生拆离解耦的构造层次;下地壳低速、低阻层是部分熔融、含流体的韧性流变层;壳内多震层的构造属性应是上地壳硬的脆性层,容易发生突然破裂,产生地震。低速、低阻层是大陆板块内部上地壳脆性层构造过程的主控因素,包括对大陆内部浅源地震的控制;因此,在低速、低阻层之上往往形成多震层,越是活动性强的低速、低阻层,其上多震层震源密度越高。南北地震带南段不同层圈和块体之间的差异运动控制了其地壳层次的构造活动,包括大量地震的发生,其中,下地壳流层与上地壳脆性层的差异运动在中地壳层次发生剪切拆离是最重要的因素。     

On Geophysical Background of Superlarge Deposits in the Chinese Continent

Based on the study of tens of geophysical profiles (seismic, geothermal flow and magnetotelluric sounding profiles) and 3-D shear wave velocity structures of the Chinese continent and its neighbouring regions, this paper describes the 3-D crustal and upper mantle structures and discusses briefly the deep geophysical background of superlarge ore deposits in the Chinese continent. Superlarge deposits are usually very few in number, but they are distributed still in certain forms such as "point", "zone" and "area". Most of the large-, medium- and small-sized deposits occur near the margins of different tectonic units; while the superlarge endogenic polymetallic deposits occur mostly in thinned mantle lithosphere, uplifts of the asthenosphere (vertical low-velocity zones) and the transformation zones of lateral inhomogeneity (weak zones) in the upper mantle. The superlarge endogenic polymetallic deposits are almost unevenly distributed in three major ore zones in China, corresponding to the boundaries of in     

The lithosphere structure of Northeast China

The lithosphere of northeastern China is composed of the Erguna, Xingan, Songnen, Jiamusi blocks and Mesozoic Wandashan accretionary complex from west to east. Nd isotope model ages indicate that the Xingan and Songnen blocks have the same Nd model ages ranging from 500 to 1 000 Ma. These are obviously younger than those of the Jiamusi block (1 500–2 000 Ma) and the Erguna block (1 500–1 700 Ma), reflecting the different evolutions of individual blocks in the early times. Geochemical tracing analysis shows that the Nd model ages of Paleozoic supercrustal rocks in the four blocks are dominantly Mesoproterozoic, while those of Mesozoic granites are mainly Neoproterozoic. It is shown that the crust ages of the region are characterized by being younger in the lower part and older in the upper part. The Os isotope analysis also indicates that the lithosphere mantle of the region is characteristic of a younger age. The P-wave velocities of the region show more complicated structures in lithosphere and asthenosphere. First of all, notably different from traditional concept of the seismic lithosphere, the low velocity zone of the lithosphere beneath the region has no persistent and continuous top interface which is highly varied in depth and intersected with the high velocity layers, forming sharp velocity discontinuities beneath major tectonic belts, even up to the Moho beneath some tectonic units. But the bottom interface of the low velocity zone is relatively persistent, occurring at a depth of 230–240 km. Another feature is that the lithosphere is characterized by an “overpass type” velocity structure vertically, in which the contoured velocity is distributed in the NE trending within the crust, in a nearly NS trending in the lithosphere mantle from a depth of 45 to 90 km, in a nearly EW trending in the upper part of the asthenosphere from 90 to 170 km and in a ring-like distribution with a diameter of about 300 km in the lower part of the asthenosphere from 170 to 240 km. The P-wave velocity is progressively increasing from 240 to 400 km.     

论壳内韧性流层及其构造表现

地球物理探测表明,在上地壳之下有一不均匀分布的壳内低速层,中地壳之中还有一些局部的低速层。现代破坏性地震震源主要集中于10～15km深处,相当于这一低速层之顶部,处于脆韧性过渡带内。从岩石变形的角度看,这个低速层是一个壳内的韧性流变层,以发育近水平的韧性剪切带和褶叠层构造为其特征。它在纵向上和横向上都是不均一的,代表了地壳尺度的韧性剪切带,在地壳构造的演化中起着极重要的作用。     

Geophysical constraints on mesozoic disruption of North China Craton by underplating‐triggered lower‐crust flow of the Archaean lithosphere

The mechanism of the disruption, both lithospheric thinning and oceanization of the commonly accepted long‐term‐stable Archaean craton, is still an open question. The available models, all imply a bottom to top process. With the construction of a 1660‐km‐long transect across the eastern North China Craton (NCC), we demonstrate that both the P‐wave velocity and density in the lowermost crust beneath the central section are significantly higher than in the corresponding parts of the south and north sections on the transect. These features are interpreted as geophysical signature of lower crustal underplating, which supplies sufficiently high gravitational potential energy to trigger lateral flow of the lower crust. This magma underplating‐triggered bilateral lower crust flow may facilitate the lithospheric thinning by means of asthenosphere upwelling and decompression melting, which infill the gap produced by the lower crust flow. The underplating‐triggered lower crustal flow can provide an alternative mechanism to explain the NCC lithosphere disruption, which highlights the crustal feedback to Archaean lithosphere disruption, from top to bottom.     

青藏高原地球物理特征分析

根据区域性航空磁测、重力区测及现代地震活动观察分析表明,青藏高原是一个十分独特和年青的巨大的构造单元。它具有薄的磁性壳层,透镜状的地壳结构,断块镶嵌的构造特征。高的热流和地震活动,以及地磁场的剧烈衰减和大面积分布的均衡重力异常,揭示出青藏高原目前仍然在升温上拱和推覆调整中。青藏高原地壳内部普遍发育低速低阻层,壳下发育壳幔混合层。地壳显示为两类不同特征的结构层:上部地壳以断错叠推增厚为特征,下部地壳因混入大量上地幔及软流圈物质而增生为透镜层。地壳挤压推叠破坏了岩石圆的均衡状态,而地幔混合层的发育则是对壳幔不均衡状态的补偿和调整。由于地壳深部的高温高压环境,古构造岩相痕迹被改造熔蚀,现今观察到的青藏高原地球物理特征主要反映的是新近发育和目前存在的构造特征。青藏高原是由两个不同历史演化的大陆板块碰撞缝合而成。航磁及其它地球物理测量表明,两大板块的结合带发育在金沙江—红河断裂带及南侧的唐古拉—三江构造带。在上述地带两边,区域磁场背景差别十分明显。     

论羌塘地块结构的不均一性和深部信息

根据藏北羌塘地区最新地质、地球物理资料(以MT为主)综合分析，对比西部和东部综合剖面各单元结构特征，发现羌塘地块结构不均一性特征明显。西部隆起区结构独特，浅中部与深部结构有别，存在一南倾低阻异常带。西中部剖面南羌塘坳陷与西部隆起区深部结构相似，壳内低阻层呈双层。其他地段和东部剖面均呈中隆两坳格局，壳内低阻层仅一层。中部隆起带的深部总是对应一直立极低阻异常带。北羌塘坳陷低阻凹陷规模大，基底埋深大，横向分块明显，北中段热力改造较强，深部存在l～2个极低阻异常区带。总体上表现为南北分区带、东西分块段、垂向分圈层，MT显示壳内低阻层顶界面深度不一，横向变化大，低阻层呈①直切式：从深50～60km处呈柱状直接切断两侧高阻体，升达地面；②蘑菇云状：从深100km处呈宽约50km的蘑菇云状升入到地下10km；③上下叠置三明治式：以双层低阻层或多层高阻体上下叠置呈三明治式结构。南部基底电阻率显著高于北部，基底构造分三块：西南部、中东部和东部。这种结构不均一既有其深部构造作用控制，可能存在热异常柱，又有后期改造作用的叠加。     

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。     

Progress in the Study of Deep Profiles of Tibet and the Himalayas (INDEPTH)

This paper introduces 8 major discoveries and new understandings with regard to the deep structure and tectonics of the Himalayas and Tibetan Plateau obtained in Project INDEPTH, They are mainly as follows. (1) The upper crust, lower crust and mantle lithosphere beneath the blocks of the plateau form a "sandwich" structure with a relatively rigid-brittle upper crust, a visco-plastic lower crust and a relatively rigid-ductile mantle lithosphere. This structure is completely different from that of monotonous, cold and more rigid oceanic plates. (2) In the process of north-directed collision-compression of the Indian subcontinent, the upper crust was attached to the foreland in the form of a gigantic foreland accretionary wedge. The interior of the accretionary wedge thickened in such tectonic manners as large-scale thrusting, backthrusting and folding, and magmatic masses and partially molten masses participated in the crustal thickening. Between the upper crust and lower crust lies a large detachment (e.g     

从地壳上地幔构造看大陆岩石圈伸展与裂解

本篇讨论大陆岩石圈拆沉、伸展与裂解作用过程。由于大陆岩石圈厚度大而且很不均匀,产生裂谷的机制比较复杂。大陆碰撞远程效应的触发,岩石圈拆沉,以及板块运动的不规则性和地球应力场方向转折,都可能产生岩石圈断裂和大陆裂谷。岩石圈拆沉为在重力作用下"去陆根"的作用过程,演化过程可分为大陆根拆离、地壳伸展和岩石圈地幔整体破裂三个阶段。大陆碰撞带、俯冲的大陆和大洋板块、克拉通区域岩石圈,都可能产生岩石圈拆沉。大陆岩石圈调查表明,拉张区可见地壳伸展、岩石圈拆离、软流圈上拱和热沉降;它们是大陆岩石圈伸展与裂解早期的主要表现。从初始拉张的盆岭省到成熟的张裂省,拆离后地壳伸展成复式地堑,下地壳幔源玄武岩浆侵位,断裂带贯通并切穿整个岩石圈,表明地壳伸展进入成熟阶段。中国东北松辽盆地和西欧北海盆地曾处于成熟的张裂省。岩石圈破裂为岩浆侵位提供了阻力很小的通道网。岩浆侵位作用伴随岩石圈破裂和热流体上涌,成熟的张裂省可发展成大陆裂谷。多数的大陆裂谷带并没有发展成威尔逊裂谷带和洋中脊,普通的大陆裂谷要演化为威尔逊裂谷带,必须有来自软流圈的长期和持续的热流和玄武质岩浆的供应。威尔逊裂谷带岩石圈地幔和软流圈为地震低速带,其根源可能与来自地幔底部的地幔热羽流有关。