青藏高原东南缘中-下地壳地震波各向异性成因——来自云南六合深源包体组构学的约束

本文通过对出露于青藏高原东南缘云南六合地区的新生代深源岩石包体(斜长角闪岩、角闪石岩和石榴石透辉岩)的显微组构和地震波各向异性的研究来约束新生代青藏高原东南缘的地壳各向异性.通过角闪石地质压力计计算得知斜长角闪岩、角闪石岩和石榴石透辉岩包体来源于地壳28～36km,为中-下地壳岩石包体.EBSD测量结果显示包体中角闪石的CPO (晶格优选定向)为Type-IV型和(100)[001]滑移,单斜辉石的CPO为SL型和(100)[001]滑移,暗示中-下地壳为高温强变形的特征.通过CPO数据计算获得斜长角闪岩、角闪石岩和石榴石透辉岩包体全岩VP各向异性为1.9%～13.3%,最大分裂的剪切波各向异性(AVS)为1.17%～8.01%.结合前人的研究结果,该地区的地壳岩石能够解释利用Pms震相测量获得的分裂延迟时间,表明云南西北地区的壳内各向异性源于中-下地壳矿物的定向排列.云南西北地区的Pms快波方向近NW-SE向分布并与SKS的快波方向相近,暗示岩石圈变形是耦合的,受控于青藏高原向东南挤出的构造背景.     

角闪石高温脆-韧性转变变形的显微与亚微构造证据——以滇西点苍山深变质剪切糜棱岩为例

对点苍山地区高温变形角闪质岩石应用光学显微镜和透射电子显微镜侧重开展了显微与亚微构造分析, 同时利用电子探针分析并结合应用角闪石地质压力计和角闪石-斜长石地质温度计, 揭示了中部地壳环境(约637℃和0.653 GPa)角闪石高温脆-韧性转变条件下的变形机制. 结果表明: (1) 中部地壳剪切变形形成的角闪质糜棱岩具有典型的糜棱结构, 由粗大的变形残斑和细小的基质颗粒所组成. 岩石中不同矿物具有截然不同的变形表现, 角闪石和长石表现出强烈的细粒化, 石英以重结晶生长为特点; (2) 角闪石具有典型的脆-韧性转变属性, 糜棱岩中具有不同结晶学方向的角闪石晶体颗粒呈现为"硬(Ⅰ型)"和"软(Ⅱ型)"残斑. "硬"残斑很少有明显的晶内变形, 或局部出现微破裂作用和位错缠结. "软"残斑遭受强烈变形, 初期也以位错缠结(核部为代表)为主, 但随后出现的双晶作用和位错的滑移与攀移(可能是由于水解弱化引起)使之转变形成细小的动态重结晶基质颗粒. 两种类型的残斑和基质的显微与亚微构造特点对于角闪石的脆-韧性转变表现给予了最好的论证; (3) 双晶成核重结晶机制是脆-韧性转变条件下角闪石动态重结晶的一种重要过程. 在双晶成核重结晶机制中, (100)[001]双晶滑移与位错蠕变(滑移与攀移)相互促进、共同作用.     

内蒙古东部早中生代麻粒岩捕掳体的岩石学及其构造意义

内蒙古赤峰和宁城地区早中生代闪长岩中发现了麻粒岩捕虏体,其主要组成矿物为紫苏辉石、透辉石和斜长石,含有少量的黑云母、角闪石及钛铁矿.麻粒岩具粒状变晶结构和弱片麻状构造.有些样品中出现大量由拉长石和蠕虫状紫苏辉石构成的交生结构,并偶见中长石和拉长石颗粒周围发育由倍长石和蠕虫状紫苏辉石构成的环边,指示早期可能存在过石榴石并分解于随后减压作用中.有些样品中出现变余辉长结构以及紫苏辉石内部存在叶片状透辉石,说明其原岩为苏长岩或辉长岩.变质作用研究和温压计算表明该区麻粒岩捕掳体经历了如下变质演化过程：（1）一套侵位于下地壳的辉长苏长岩发生等压冷却形成可能含有石榴石的高压麻粒岩;（2）之后被闪长岩浆捕获并快速上升,发生等温降压变成低压二辉麻粒岩;（3）伴随闪长岩冷却结晶,二辉麻粒岩发生等压降温,发生了不同程度的退变质作用.由基性岩浆底侵作用形成的以辉石岩为主的堆晶岩和由辉长-苏长岩冷却形成的中-高压麻粒岩共同组成了该区早中生代更新的下地壳.     

角闪石高温脆-韧性转变变形的显微与亚微构造证据

对点苍山地区高温变形角闪质岩石应用光学显微镜和透射电子显微镜侧重开展了显微与亚微构造分析, 同时利用电子探针分析并结合应用角闪石地质压力计和角闪石-斜长石地质温度计, 揭示了中部地壳环境(约637℃和0.653 GPa)角闪石高温脆-韧性转变条件下的变形机制. 结果表明: (1) 中部地壳剪切变形形成的角闪质糜棱岩具有典型的糜棱结构, 由粗大的变形残斑和细小的基质颗粒所组成. 岩石中不同矿物具有截然不同的变形表现, 角闪石和长石表现出强烈的细粒化, 石英以重结晶生长为特点; (2) 角闪石具有典型的脆-韧性转变属性, 糜棱岩中具有不同结晶学方向的角闪石晶体颗粒呈现为“硬(Ⅰ型)”和“软(Ⅱ型)”残斑. “硬”残斑很少有明显的晶内变形, 或局部出现微破裂作用和位错缠结. “软”残斑遭受强烈变形, 初期也以位错缠结(核部为代表)为主, 但随后出现的双晶作用和位错的滑移与攀移(可能是由于水解弱化引起)使之转变形成细小的动态重结晶基质颗粒. 两种类型的残斑和基质的显微与亚微构造特点对于角闪石的脆-韧性转变表现给予了最好的论证; (3) 双晶成核重结晶机制是脆-韧性转变条件下角闪石动态重结晶的一种重要过程. 在双晶成核重结晶机制中, (100)[001]双晶滑移与位错蠕变(滑移与攀移)相互促进、共同作用.     

台湾集集地震震源区地壳各向异性初探

利用剪切波分裂可以研究地壳介质的地震各向异性特征.研究表明,复杂地质构造会造成剪切波偏振方向的不同.剪切波分裂特性对地壳应力场的微小变化所引起的地壳岩石裂隙图像的变化非常敏感,由于快剪切波偏振方向反映了地震台站下方地壳的主压应力的方向,因而可以用来研究地壳应力场特征.     

角闪石变形变质过程及其变形机制—以山西恒山地区斜长角闪岩为例

山西恒山变质岩中斜长角闪岩经历了复杂的变质变形过程,为角闪石塑性变形提供了深入研究的契机.本文通过对变形角闪石样品的显微构造观察、电子探针分析和变形条件估算确定恒山地区斜长角闪岩的变质变形过程可分为二个阶段:(1)变质反应(～775℃,0.585GPa),原岩辉长岩中辉石退变为角闪石,形成近等粒状角闪石冠状体;(2)局部韧性剪切变形过程(650～679℃,0.770～0.914GPa),近等粒状新生角闪石和亚颗粒旋转斜长石发生递进变形,形成角闪石集合体残斑结构和强定向排列等变形组构,应变量>1000%.进一步的EBSD组构和TEM亚微构造分析,发现递进变形过程中等粒状角闪石和斜长石颗粒内部位错等亚微构造发育微弱,在组构极密投影图上仅在强变形部位出现{100}<001>滑移系的优选,新生等粒状角闪石集合体由残斑结构变形为强定向排列组构的过程中发生了超塑性流动,其变形机制以颗粒边界滑移为主.     

花岗质岩石在脆塑性转化域的变形机制

地震精定位结果显示,大陆地震多数集中于大陆地壳的多震层内,该多震层向下收敛于中部地壳的脆塑性转化带。地壳脆塑性转化带的主要成分为花岗质岩石,前人通常用石英-斜长石的组合代替花岗岩进行变形研究,反演转化带的深度和变形特征,并且认为花岗岩的变形强度由弱项矿物——石英的塑性变形控制。近年来,实验和野外研究均表明钾长石的变形强度高于石英和斜长石。大应变量变形实验和野外韧性剪切带的研究结果显示,在中地壳脆塑性转化带内,钾长石变形以脆性破裂为主,斜长石和石英通常表现为动态重结晶。因此,用石英和斜长石的组合体代替花岗岩来反演断层的变形特征,无法全面、真实地解释断层深部脆塑性转化带的变形特征。文中总结了花岗岩在野外和实验变形条件下的研究结果,并分析了花岗岩的主要组成矿物——石英、斜长石和钾长石的变形特征以及其温压条件的不同步性,讨论了断层深部脆塑性转化带的失稳条件。     

地壳介质剪切波分裂研究的部分进展

剪切波穿过各向异性介质传播时会发生分裂现象,而在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙。通过剪切波分裂参数可以研究地壳介质的特性、地壳应力状态及应力场的变化,并可用于地震预测。利用地壳介质各向异性特征研究断层性质也是一个新的动向。     

地壳剪切波分裂研究及地震定位误差对剪切波分裂分析的影响

地壳介质的各向异性主要是由大量充满液体的微裂隙的定向排列引起的, 剪切波穿过这种含有微裂隙的介质时会产生分裂。 剪切波分裂参数与地壳介质的物理性质有关, 与区域应力场有关。 在地壳剪切波分裂研究中, 地震的定位误差对剪切波分裂参数有影响。 本文简单介绍了几种影响定位精度的因素; 并对定位误差特别是深度方向的误差所引起的时间延迟变化进行了讨论, 比较了不同大小的深度误差对归一化后的时间延迟的影响, 定量分析结果显示, 深度定位误差对慢剪切波时间延迟影响很大。 剪切波分裂分析方法有多种, 本文还对不同的剪切波分裂分析方法做了简介。     

辽宁地区地壳及上地幔各向异性初步研究

在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙,当剪切波穿过这种各向异性介质传播时会分裂为快剪切波和慢剪切波.快剪切波的优势偏振方向与裂隙走向一致,与原地主压应力方向一致;慢剪切波的时间延迟与介质的各向异性程度有关.     

热水条件下角闪石断层泥的摩擦滑动性质——与斜长石断层泥的对比

基于速率与状态依赖性摩擦本构关系理论框架,在热水条件下研究了角闪石断层泥的摩擦滑动性质并与闪长岩的另一种主要矿物斜长石的摩擦滑动性质进行了对比.摩擦实验是在三轴实验系统上完成,有效正应力200 MPa,孔隙压力30 MPa,并将加载速率在1.22 μm/s和 0.122 μm/s之间实施了切换.结果表明角闪石的摩擦系数均值为0.70±0.01,随着温度增加没有系统性的变化,整体低于斜长石的摩擦系数(0.75±0.01);计算与实验表明,角闪石和斜长石的摩擦系数的体积分数加权平均值与闪长岩的摩擦系数基本一致;角闪石在实验温度范围内(100～614 ℃)显示速率强化(a-b>0),与斜长石在整个温度范围内的速率弱化(a-b<0)正好相反;角闪石的速率依赖性在整个实验温度范围内无系统性的变化.     

日本西南部后续震相剪切波分裂分析：地壳内部线性构造的探测器

尝试用剪切波分裂分析的方法探测地壳内部的线性构造。从地震图上可以看出日本西南部地区存在一些线性构造。在该地区没有发现明显的活断层能证明这些线性构造的存在。我们用两种后续震相，即PpPms和PpSms震相对日本西南部地区的剪切波分裂进行了研究。PpPms是一种后续S波震相，它是P波在地表反射后又入射到地壳中经莫霍面反射转换成的S波。PpSms也是一种后续S波震相，它是P波在地表反射转换成S波后经莫霍面再次反射入射到台站的s波。我们用这两种震相检测了地壳中的线性构造。观测到的快波偏振方向呈现北东东—南西西、北东—南西和南北的横向变化。得到的快波偏振方向与该地区最大主应力方向不一致。最大主应力作用下产生的裂隙引起的各向异性解释不了日本西南部地区的剪切波分裂结果。北东—南西的快波偏振方向与该地区的地质线性构造方向一致。该地区的剪切波分裂有可能是地壳内的线性构造引起的。     

紫坪铺水库水位变化对剪切波分裂参数的影响

本文通过对2006—2009年四川紫坪铺水库库区8个地震台站记录的地震事件,采用剪切波分裂方法获得了水库库区剪切波分裂参数,并结合地震活动性与水库水位之间的变化关系,分析了紫坪铺水库库区地壳应力的变化特征.剪切波分裂结果显示该研究区域快波偏振方向有两个,分别为北东向和北西向,充分体现了紫坪铺水库地区地壳应力是由北西向的区域主压应力与南东走向的龙门山断裂带综合作用的结果.慢波延迟时间平均值为5.8ms·km-1,慢波延迟时间较大的地区位于库坝和库尾,分别是水库蓄水排水引起地壳应力变化最大的区域.对比慢波延迟时间的变化和水库水位的变化显示了慢波延迟时间与水库水位之间的一致变化关系,揭示了水库的蓄水排水对地壳应力的影响.     

青藏高原东北缘上地幔地震各向异性:来自SKS、PKS和SKKS震相分裂的证据

基于青藏高原东北缘甘肃区域台网41个宽频带地震台站的远震记录资料,通过PKS、SKS和SKKS震相的剪切波分裂分析,获取了台站下方介质的各向异性分裂参数,得到该地区上地幔各向异性分布图像,并结合GPS速度场和地壳剪切波各向异性分析青藏高原东北缘各向异性形成机制及壳幔各向异性特征.分析结果认为,在阿尔金断裂带西侧,各向异性快波偏振呈NWW-SEE方向,与断裂带走向有一定夹角,与塔里木盆地向柴达木盆地俯冲方向一致,说明该地区上地幔物质变形主要受古构造运动的影响,属于"化石"各向异性.在祁连山-河西走廊构造区,XKS快波偏振呈NW-SE方向,一致性较好,与区域断层走向方向相同;由区域小震的地壳剪切波分裂分析得到的地壳剪切波快波偏振在该区域呈NE-SW方向,与相对于稳定欧亚大陆GPS运动速率一致,地壳和地幔快波偏振方向的差异表明壳幔变形可能有不同的形变机制.在陇中盆地及其周缘,由于处于活跃青藏地块与稳定鄂尔多斯地块之间的过渡带,相对于其他区域具有更加复杂的构造背景,地壳快波偏振和地幔快波偏振总体上呈NWW-SEE方向,说明壳幔变形机制可能相同;但不同台站结果之间存在一定离散性,推测是由于受局部构造特征差异性造成.     

青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31ms·km-1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.     

天山构造带及邻区地壳各向异性

天山构造带位于中国大陆西北部,是典型的岩石圈陆内缩短造山带.本文利用新疆区域数字地震台网2009年1月至2014年12月的近场小地震波形资料,采用剪切波分裂分析对天山构造带及邻区的地壳各向异性特征进行研究,获得了研究区域内39个台站的快剪切波偏振方向和慢剪切波时间延迟.剪切波分裂参数的空间特征显示,研究区上地壳各向异性具有分区性,各向异性特征与局部构造、地壳介质变形和应力分布有关.天山构造带的快剪切波偏振呈现出两个优势方向的特点,第一优势方向大致平行于台站附近断裂和天山构造带的走向,与断裂构造和应力的综合影响有关,另一个优势方向反映了主压应力的直接作用.北天山山前断裂带东段的断裂弯折部位和南天山局部地区的剪切波分裂参数与东、西两侧不同,与准噶尔盆地、塔里木盆地的南北向挤压作用密切相关.快剪切波偏振优势方向的剧烈变化揭示,在准噶尔盆地和塔里木盆地双向挤压隆起的过程中,天山构造带产生了强烈的局部不均匀变形.塔里木盆地西侧快剪切波偏振具有两个优势方向,一个为NNE方向,与帕米尔高原受到印度一欧亚板块碰撞产生的北向挤压作用有关,另一个为NW方向,指出了塔里木盆地区域主压应力方向.准噶尔盆地北部也存在NE和NW两个快波偏振优势方向,主要与断裂的影响有关.天山构造带区域内的慢剪切波时间延迟总体上低于塔里木盆地西侧和准噶尔盆地北部,同时慢剪切波时间延迟的结果也进一步证实了天山构造带的局部强烈变形.     

长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性

收集了安徽、江西、浙江、江苏、湖北和河南6个省的区域地震台网138个宽频地震台站以及中国地质大学(北京)在长江中下游成矿带布设的19个流动宽频地震台站的三分量背景噪声数据,利用背景噪声面波层析成像方法,获得了长江中下游成矿带及其邻区地壳三维剪切波速度结构和径向各向异性特征.首先获得了5~38s周期的瑞利波和勒夫波相速度,结果显示短周期(16s)的瑞利波和勒夫波相速度与研究区内的主要地质构造单元具有良好的相关性,但在中长周期(20~30s)瑞利波相速度显示大别造山带东部为明显低速特征,而勒夫波相速度并未表现出异常特征.研究区域地壳三维有效剪切波速度和径向各向异性结果显示:苏北盆地和江汉盆地上地壳都表现为低速和正径向各向异性特征,华北克拉通东南部也表现为正径向各向异性,这可能与盆地浅部沉积层的水平层理结构相关.大别造山带中地壳显示为弱的正径向各向异性,同时其东部下地壳显示为低剪切波速度和强的正径向各向特征,可能是由于其在造山后发生了中下地壳的流变变形,引起各向异性矿物近水平排列所导致的.长江中下游成矿带内的鄂东南和安庆—贵池矿集区中地壳弱的负径向各向异性可能是由于深部岩浆向上渗透时所产生的有限应力导致结晶各向异性矿物的垂直排列所引起的.整个长江中下游成矿带下地壳都表现出正径向各向异性特征,可能是由于在伸展拉张的构造作用力下,下地壳矿物的晶格优势水平排列所引起的.     

利用剪切波分裂方法研究玉树和冰岛地区各向异性

正地震波各向异性反映了地球内部的结构、构造变形、应力状态等方面的信息,在岩石圈演化、壳幔耦合变形以及地幔对流等研究中发挥着重要的作用。剪切波分裂现象是地震各向异性最直观的表现形式,在各向异性研究中扮演着重要的角色。本文回顾了地震各向异性研究的进展和意义,特别介绍了剪切波分裂的原理、方法,以及近年来剪切波分裂研究的进展和现状。利用剪切波分裂分析方法,可以获得地壳和上地幔各向异性的空间分布特征,分析各向     

剪切波分裂系统分析方法(SAM)软件系统

穿过地壳介质传播的剪切波发生分裂的特征对地壳应力场的变化极为敏感，因而可以利用剪切波分裂现象监测地震的活动(高原等，1996；Gao，et a1，1998)。剪切波分裂研究是国际地震学的一个前沿课题，目前仍在不断发展之中(Crampin，2001)，但由于它在地震预测     

南极长城站地壳和上地幔各向异性分析

利用我国第24次和第25次南极科学考察队于2008年2月—2010年3月南极长城站记录到的地震事件数据进行剪切波分裂研究. 选取近震事件对Sg波进行剪切波分裂计算,结果表明快波偏振方向有两个,分别为北东向和近南北向; 慢波延迟时间的范围为1.45—5.17 ms/km,平均值为3.54 ms/km.同时选取长城站记录到的远震数据SKS波震相进行剪切波分裂计算,得出上地幔快波偏振方向优势取向为北东向, 慢波延迟时间平均值为1.60 s. 剪切波分裂结果显示长城站地区地壳和上地幔具有明显的各向异性, 并显示长城站地区地壳与上地幔快波偏振方向几乎平行,表明壳幔变形的一致关系.另外,地壳和上地幔各向异性的快波偏振方向不仅与长城站附近的海沟方向平行,同时也与绝对板块的运动方向平行.该结果进一步说明了绝对板块的运动是构成上地幔各向异性的主要原因.