加拿大LITHOPROBE地震反射资料显示的大陆地壳结构变化性

岩石圈断面计划（ＬＩＴＨＯＰＲＯＢＥ）是加拿大全国性的多学科合作的地球物理项目，它的目的旨在提高对于北美板块演化的认识，研究范围内的横跨全国和不同地质年代的８个断面均是以地震反射波研究作为前提。这些研究成果与相关其它学科的研究相结合，给我们研究板块形成过程中不同地质构造是如何演化的提供了证据和思路。研究区的太古代Ｋａｐｕｓｋａｓｉｎｇ构造带，主要特征是斜切东西向的苏必利尔省构造带，被认为是位于一个重要的滑脱构造上的低角度推覆构造，沿着该构造带的５０～７０ｍ处发生了地壳缩短（挤压）作用，并且引起了一些地壳中部的岩石上升到地表，挤压作用以脆性断裂和在２０ｋｍ处的岩浆侵入作用及其下部地壳的韧性和流变构造作用而完成。位于Ｈｕｒｏｎ湖的ＧＬＩＭＰＣＥ断面的地震波特征是范围宽、向东倾斜、具地壳规模，该断面与Ｇｒｅｎｖｉｌｌｅ前构造单元的地震波相一致。两阶段模型包括地体在早元古代与克拉通地体边缘的碰撞，随后在中元古Ｇｒｅｎｖｉｌｌｉａｎ造山作用中发生了整个地壳的堆积和倾斜作用。在苏必利尔湖，ＧＩＬＩＭＰＣＥ数据表明，中元古代构造作用造成北美板块的分裂。岩石圈计划的东部断面横跨古生代新大陆阿巴拉契亚山脉，揭示了基于地震反射     

大陆下地壳研究进展评述

近十年来许多国家开展了陆壳深部(地震反射、深部钻探、高压捕虏体、下地壳剖面等方面)的研究.其成果表明,不同构造区的地震反射特征存在差异;显生宙地区普遍存在层纹状强反射性下地壳,其成因与造山带演化晚期的伸展作用有关.以上发现导致对大陆莫霍面及中地壳界面的重新评价.显生宙地区的下地壳广泛发生板底垫托作用,它们代表麻粒岩相变质事件,对于造山带向克拉通方向的转化具有重要意义.     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚和生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞,碰撞如何使大陆变形的过程,是全球关切的科学奥秘。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。20多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho清晰结构的技术瓶颈,揭露了陆陆碰撞过程。本文在探测研究成果基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂而不是龙门山断裂是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho 薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,印度地壳不仅沿雅鲁藏布江缝合带存在由西向东的俯冲角度变化,而且其向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程发生物质的回返与构造叠置,使印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射,以及近于平的Moho都反映出亚洲板块南缘的伸展构造环境。     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚并生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞以及碰撞如何使大陆变形的过程,是对全球关切的科学奥秘的探索。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。二十多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho面信息的技术瓶颈,揭露了陆-陆碰撞过程。本文在探测研究成果的基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂(而不是龙门山断裂)是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho面厚度薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,不仅沿雅鲁藏布江缝合带走向印度地壳俯冲行为存在东西变化,而且印度地壳向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,研究显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程中发生物质的回返与构造叠置,这导致印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射以及近于平的Moho面都反映出亚洲板块南缘处于伸展构造环境。     

深地震反射剖面揭示嫩江断裂带中段的深部几何形态与地壳形变

嫩江断裂带对探讨松辽盆地的演化、 与大兴安岭的盆山耦合关系以及兴安地块与松嫩地块的归属问题具有重要研究意义。本文利用深地震反射剖面, 揭示了嫩江断裂带中段的深部几何形态, 表明它目前呈花状构造样式; 它也并非松辽盆地内部的拆离断层, 而是一条超壳断裂, 控制了大兴安岭的物质东移和松辽盆地的中生代沉积; 现今的嫩江断裂带同晚古生代兴安地块与松嫩地块拼合的嫩江构造拼贴带并没有继承性关系; 莫霍面可能在后期的演化过程中扮演了滑脱层的作用, 致使向西俯冲的地幔体向东位移。     

大陆地壳的组成

按照上地壳：长英质下地壳；铁镁质下地壳为１：０．６：０．４的比例，重新计算了地壳的成分。这一比例源于横穿西欧的一条长３０００ｋｍ的地震折射剖面。西欧的莫霍面深度平均大约４０ｋｍ，该区包括６０％的老地盾区和４０％的年轻褶带区。     

深地震反射剖面揭示的西藏娘热矿集区上地壳结构

深地震反射技术是探测大型成矿带和矿集区深部结构、揭示成矿背景的重要方法。西藏娘热矿集区位于冈底斯成矿带中段,拥有众多铁、铜等多金属矿床。本文通过对其附近的岩浆流体通道等地下结构进行探索,揭示成矿与断裂形成的相辅相成过程。布设了横过矿集区130 km长的深地震反射剖面并进行了层析静校正、去噪、预测反褶积等数据处理,获得了娘热矿集区上地壳结构的反射图像。结合本区地质、地球物理资料,对矿集区上地壳结构进行了研究,指出：区域内存在的7条断裂与冈底斯成矿带矿脉分布具有一定的空间关系;一些如亮点构造的特殊现象控制了岩浆活动的上升通道,与矿床接触关系密切,具有研究价值。     

褶皱的地震波反射响应及其大陆地壳构造地质意义

褶皱是挤压造山带中最普遍的地质构造,但是为什么在地震反射剖面上却极少呈现褶皱呢?本文从一个构造地质学者的角度出发,数值模拟了几种常见褶皱构造的地震波反射响应。结果表明,传统的反射地震技术并不能正确成像闭合褶皱、斜歪或倒转褶皱及二级以上的多级复合褶皱。褶皱陡倾翼的反射消失,而褶皱转折端的反射形成一系列断断续续分布的假水平层理,这些假水平层理在下地壳中极易被错误地解释成由地壳拉张形成的水平构造层理或由底侵作用形成的水平基性岩席。笔者认为,老、中、新褶皱造山带的下地壳中大多数不连续水平反射可能是由褶皱造成的。     

大陆地壳成分

一种新的地壳成分计算是基于上部地壳、长英质下地壳和镁铁质下地壳的比例约１：０．６：０．４。此比例是从通过西欧３０００ｋｍ长的折射地震断面获得的，而此断面包含６０％的古老地盾和４０％的年轻褶皱带，其平均莫霍面深度约为４０ｋｍ。主要成分为花岗闪长质的上部地壳及３２种次要和微量元素是从加拿大地盾数据中计算得出的（Ｓｈａｗ等，１９６７，１９７６）。上地壳中另外３３种微量元素的计算丰度是基于地质图主要岩源的     

中国花岗岩与大陆地壳生长方式初步研究

中国大陆造山带花岗岩可分为东西两个区，西区的中亚造山带、秦祁昆造山带和青藏高原冈底斯造山带为与大洋发育有关的造山带花岗岩，东区主体的东北、华北和华南是形成于中国大陆拼合之后的燕山期造山带花岗岩。根据不同造山带花岗岩的形成背景、地质地球化学特征差异，以阿尔泰、东昆仑、华北燕山、东北和南岭造山带花岗岩为例讨论花岗岩与大陆地壳生长的关系，区分出中国大陆的5种大陆地壳生长方式：阿尔泰式是古亚洲洋背景上形成的古生代对流地幔物质、热输入和上地壳混合为主的方式；东昆仑式是元古代造山带TTG陆壳背景基础上古生代一早中生代对流地幔物质和热输入，改造元古宙造山带基底的方式；东北式是燕山期中亚造山带背景上对流地幔物质和热输入改造显生宙陆壳的生长方式；燕山式是燕山期对流地幔物质和热输入改造太古宙基底的方式；南岭式燕山期对流地幔输入大陆的是以热为主、物质为辅，大陆地壳生长是以陆壳物质再循环为主（零增长）的生长方式。它们构成中国大陆显生宙地壳生长的基本方式。     

庐-枞金属矿集区深地震反射剖面解释结果——揭露地壳精细结构,追踪成矿深部过程

深地震反射剖面揭示了庐枞矿集区全地壳的精细结构,在研究火山岩盆地的深部构造、探讨成矿深部过程等方面取得了新认识。从长江至大别山下,Moho由30km左右加深至33km左右,罗河矿下方Moho错断大约3km。庐枞火山岩盆地是一个沿着罗河断裂向东发育的"耳状"非对称盆地,并不存在另外一半隐伏在红层之下的盆地。罗河铁矿对应Moho错断处,处在构造的转换带上。罗河断裂之下存在近于透明的弱反射区域,可能是地幔流体和岩浆上涌、喷发的通道。郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的三个重要断裂。郯庐断裂带为不对称花束状构造,近于直立,切穿地壳。小岭矿与龙桥矿可能产出在一个隆起的火成岩体的两翼。     

深地震反射剖面揭露大陆岩石圈精细结构

深地震反射技术已被国际地学界公认为是探测岩石圈精细结构、解决深部地质问题的有效技术手段。自上世纪70年代中期以来,以美国为首的等西方国家和中国相继开展了深地震反射探测技术实验,使用该技术揭露盆地、造山带岩石圈的形成和演化、地球动力学过程,并应用于油气资源远景评价、矿产资源勘察等领域,取得了丰硕的成果。本文扼要介绍深地震反射剖面技术的发展及其部分应用实例。     

国外深地震反射研究之现状

本文概括地总结和回顾了深地震反射研究成果,并针对存在的一系列问题进行了讨论。许多国家利用深地震反射法来研究大陆地壳和上地幔的内部结构。研究成果表明,大陆地壳和上地幔的反射特征具有显著的差异,这些差异反映了不同的构造单元和状态。     

制约深部大陆地壳物质成分与构造作用的地质证据

地震反射研究在深部陆构造认识取得了重要突破。区域麻粒岩区常具有下地壳的一般特征，代表上部地壳与最下部地壳之间的过渡区，记录了板垫托作用过程。许多麻粒岩区在深部地壳经历长期近等压冷却，最终上隆至地表常由与麻粒岩相变质无关的构造事件造事件造成，指示下地壳具有稳定性。其中，板底垫托的镁铁质岩浆岩根带可能是其难以出露地表关保持稳定的重要原因。对地表出露的地壳剖面的研究揭示了陆壳具有垂向分带特征，下地壳以麻