青藏高原东北缘岩石圈变形方式的动力学模拟研究

青藏高原东北缘是青藏高原横向扩展的前缘位置,其岩石圈变形方式和动力学机制是理解青藏高原横向扩展模式的关键.本研究利用数值模拟方法,以地表地形、岩石圈结构和地表热流等观测为约束,重点讨论了流变强度差异对青藏高原东北缘岩石圈变形方式的影响.结果表明:当青藏高原周缘地块岩石圈地幔强度相对较高,地壳强度相对较低的情况下,在不断扩展的青藏高原挤压作用下,周缘地块地壳增厚,增厚的地壳在重力作用下使得下覆岩石圈地幔俯冲下插;而当周缘地块岩石圈地幔强度非常高,则有限的地壳增厚不能使其俯冲下插,只能在地壳部分形成有限的缩短变形;低黏滞性、高速流动的下地壳使得下地壳整体增厚,从而对青藏高原地表的整体抬升有重要贡献,而对岩石圈地幔的变形方式影响有限.     

唐山7.8级地震的震前趋势异常变化为什么加速

唐山7.8级地震震中区的观测资料表明,1976年5月初,地壳岩层中发生了重要的事件,它使地形变、地下水位,重力、地电阻率等方面的异常突然地加速。从构造塌陷的角度看,这些异常加速都可以用唐山7.8级地震主断裂上出现了大量张裂隙来解释,这种张裂隙发生在地表附近,其延伸方向与断裂平行,是岩层局部向上凸起造成的。地应力方面的资料与此相符     

黑水─泉州地学断面的重磁解释

讨论华南黑水─泉州地学断面的重磁解释。在解释中除应用常规的２．５维重磁异常反演外，还采用等密度线算法构制梯度层密度模型，用于分辨地壳密度细结构，以及计算自由地幔而深度用于分析上地幔密度的横向不均匀性。重磁模拟结果揭示了１０ｋｍ深度内的上地壳构造以及地壳与上地幔密度的分布。提出华南造山带以低密度上地幔为特征，它可能与上地幔的改造有关；四川盆地具有较高的上地幔密度，为未经改造的原始地幔。扬子克拉通与华南造山带的分界线与上地幔密度的分界线一致。根据布格异常、地表岩石密度和地形资料的综合分析，圈定出反映内生成矿作用深部标志的密度倒转区，可作为进一步找矿的远景区。     

金星的重力场与地壳厚度

利用Megellan号探测器确定的重力场和地形模型资料,进一步分析了金星重力场特征,并利用金星地幔对流模型建立了动力学模型的大地水准面地形比,即动力学模型导纳.然后利用该动力学模型导纳,基于2~40阶大地水准面是由与动力学过程相联系的岩石圈下密度异常产生的假定,在扣除重力场和地形的动力学影响的基础上,利用球面Parker公式反演了金星地壳的厚度.结果显示:金星重力场和地形受到金星地幔动力学过程的强烈影响;金星地壳也对地形产生显著影响;金星地壳厚度变化范围主要集中在28~70 km,Ishtar高原以及Aphrodite高原西部的Ovda和Thetis区域是金星地壳最厚的区域(大于50 km),该区的高地形主要与地壳均衡相关,这与其是古老陆地残留的推测一致.在Beta,Themis,Dione,Eistla,Bell和Lada区域地壳厚度较薄,且与地形无明显相关.特别是在Aphrodite高原东部的Atla和Imdr区域,地壳厚度与周围区域地壳厚度基本一致.这种特征与这些区域的高地形主要是由热柱的动力学过程引起的假定相一致.与包含动力学影响得到的金星地壳厚度相比,扣除动力学影响后得到的金星地壳厚度能更好地反映金星地壳的演化和内部动力学过程.     

黑水─泉州地学断面的重磁解释

讨论华南黑水─泉州地学断面的重磁解释。在解释中除应用常规的２．５维重磁异常反演外，还采用等密度线算法构制梯度层密度模型，用于分辨地壳密度细结构，以及计算自由地幔而深度用于分析上地幔密度的横向不均匀性。重磁模拟结果揭示了１０ｋｍ深度内的上地壳构造以及地壳与上地幔密度的分布。提出华南造山带以低密度上地幔为特征，它可能与上地幔的改造有关；四川盆地具有较高的上地幔密度，为未经改造的原始地幔。扬子克拉通与华南造山带的分界线与上地幔密度的分界线一致。根据布格异常、地表岩石密度和地形资料的综合分析，圈定出反映内生成矿作用深部标志的密度倒转区，可作为进一步找矿的远景区。     

塔里木盆地中部地震转换波测深及其解释

沿塔里木盆地中部的库车—塔中—塔南测线,首次进行了地震转换波测深。探测结果表明,本区岩石圈具有明显的层状－块体结构,地壳厚度４０～５０ｋｍ,隆起区约为４０ｋｍ,凹陷区约为５０ｋｍ。上地壳的厚度在盆地中部明显减薄,中地壳波速相对偏高（ＶＰ＝６．４～６．５ｋｍ／ｓ）,下地壳上部普遍存在低速薄层,结晶地壳的速度高于周围青藏高原和天山地区的波速,波速结构表明地壳具有陆壳性质,地壳内存在具有逆冲性质的深部断裂。综合解释认为,自新生代以来,在印度－欧亚板块边界的强大挤压力作用下,岩石圈内包括结晶基底面和莫霍面在内的各深部界面（岩层）的准同步挠曲变形和地壳刚性块体沿深部逆冲断裂的调整运动,是塔里木盆地岩石圈中主要的深部动力学过程     

青藏高原地壳高导层的成因及动力学意义探讨——大地电磁探测提供的证据

大地电磁探测结果显示,青藏高原的中下地壳普遍存在大规模的高导层,其电阻率低于10 Ωm,远低于稳定构造区地壳的平均电阻率值.通过对可能形成地壳内大规模低阻异常地质原因的分析认为,青藏高原地壳中的高导层不可能是由金属矿、石墨层或者单纯的含盐水流体引起的,而很可能是由于地壳岩石的部分熔融或者是部分熔融与含盐水流体共同导致的.这些高导层的形成是与板块运动等动力学过程密切相关的.地壳内的高导层可能是印度板块和亚洲板块俯冲的电性痕迹,其成因与板块俯冲过程中由于摩擦生热导致的岩石部分熔融和脱水作用有关,也可能与岩石圈拆沉造成幔源物质上涌有关.沿高原内主要缝合带均存在东西向连续分布的大规模高导体,有可能是青藏高原下地壳物质向东"逃逸"的证据;其中班公-怒江缝合带可能是最重要的物质运移"通道".     

新疆二台断裂带断层岩及古震源体特征

新疆二台断裂带是在早期的韧性剪切带（糜棱岩带）的基础上发展起来的．糜棱岩形成于地壳中１０～１２ｋｍ的岩石韧－脆性转换带．此后发生了岩石变形过程为韧性变形—韧性失稳—脆性断裂的地震活动，形成了二台断裂带，并伴有假玄武玻璃的产生．假玄武玻璃的分布范围长约６０ｋｍ、宽约３００ｍ，代表了古震源体的规模，其环境条件与糜棱岩的形成环境相同     

夏威夷冒纳罗亚和基拉韦厄火山下地壳岩浆源在成像

使用三维地震Ｐ波走时层析成像技术对夏威夷冒纳罗亚和基拉韦厄火山下地壳岩浆源进行了成像,火山山顶和裂缝带下面地壳上部９ｋｍ的高波速体与高磁强度带相关,可以解释为固结辉长岩－超铁镁质堆积岩。从此堆积岩而推导出地表的火山作用,具有高波速特征的地区靠近裂缝带,这与火山侧翼的仍扩张模型相一致。     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９-７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

秦岭─大别造山带及其南北缘地震层析成像

利用秦岭─大别造山带及其毗邻地区３１０个地震台站记录到的区域地震２３６００条Ｐ波到时数据，重建了该区地壳和上地幔三维速度图像。结果表明：１．秦岭─大别造山带及其毗邻地区地壳和上地幔存在显著的横向不均匀性，直至１１０ｋｍ深度处依然明显。２．地壳上部的速度图像与地表地质构造密切相关：造山带隆起区显著高速；盆地及坳陷区明显低速。由速度鲜明对比勾勒出的秦岭─大别造山带南界基本上位于扬子北缘主边断裂带上。３．中地壳的速度图像表明，造山带内部的一些低速区对应于一些大型推覆构造。４．４０＋０ｋｍ深度处的速度图像反映了该区莫霍界面深度的起伏。大致以１０７°Ｅ为界，以东地区地壳厚度小于４０ｋｍ，以西地区大于４０ｋｍ，且呈现出往西地壳逐渐加厚的趋势。５．位于滦川、商县、丹凤的北秦岭构造带，上地幔顶部出现低速异常，异常速度值约为７．３９—７．５５ｋｍ／ｓ。结合地球物理测深的结果，可能是由下地壳、上地幔顶部的热过程所致。     

青藏高原东缘岩石圈结构对现今地表垂向运动影响的数值分析

参考青藏高原东缘松潘-甘孜地块至四川盆地陡变地形起伏和地壳密度结构的横向差异,本文建立了二维牛顿黏性流体有限元模型,计算分析构造加载、陡变地形和重力效应控制下青藏高原东缘岩石圈变形特征,探讨横向不均匀的地壳密度结构、陡变地形和岩石圈流变性质对区域现今垂向运动的影响.计算结果显示：在构造加载作用下,松潘-甘孜地块至四川盆地地表抬升微弱.区域横向不均匀的地壳密度结构驱使松潘-甘孜地块地壳整体抬升,速率高达2 mm·a^-1,四川盆地整体下沉,速率约1 mm·a^-1,与龙门山两侧现今观测到的地表垂向变形模式相近.龙门山地区陡变地形驱使柔性地壳流动,调整区域地壳局部变形;岩石圈流变结构影响重力驱动作用下的模型变形量值和岩石圈变形耦合程度,松潘-甘孜地块较低的中地壳黏滞系数引起上、下地壳的变形解耦;模型较高的岩石圈地幔黏滞系数使重力驱动作用下区域垂向变形量降低.因此,青藏高原东缘地壳密度结构差异、地形起伏和岩石圈流变性质是现今区域垂向变形的重要动力学控制因素.     

上通流对大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式的潜在影响

本文以多孔介质中大尺度传热问题为基础,结合热平衡理论分析与数值计算,探讨了上通流对大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式的潜在影响.根据大陆岩石圈中孔隙波传热概念模型的初步理论分析结果,指出了采用理论分析和数值模拟相结合的方法在研究大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式时的重要性.理论分析方法可用来确定岩石圈尺度范围内大陆岩石圈的厚度和大陆地壳相关的边界条件,从而为地壳范围内数值模型的建立提供一些重要信息.数值模拟方法可以用来模拟地壳尺度范围内地壳的详细结构和复杂几何形状.如果地壳内的热分布是所考虑的主要因素,采用具有地壳尺度的合理数值模型可以有效减少计算机工作量.利用理论分析方法求出的岩石圈尺度范围内大陆岩石圈厚度与地幔传导热流之间关系的理论解,不仅可以用来验证模拟大陆岩石圈内传热问题所采用的数值方法, 而且可以用来初步研究大陆岩石圈内热分布的基本规律,为研究岩石圈地幔热事件中大陆岩石圈热减薄过程提供相应的边界条件.本文从理论分析的观点初步探讨了中国大陆不同构造背景下大陆岩石圈的热结构模式,其结果与从地球物理和地质资料中获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合.研究结果表明由大陆岩石圈中孔隙波传播所导致的上通流是影响大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式及大陆岩石圈地幔与地壳之间物质和能量交换的可能机制之一.     

山体轰然倒塌

正大地震可以产生造山作用,但是也可以触发滑坡从而消磨自然景观。根据2008年汶川地震的分析表明,滑坡毁坏了更多的地形,高于地壳抬升的方量。多山地带的地形演化被最简单地看作地形建造的构造过程与地形破坏并带走沉积物的侵蚀过程之间的竞争。在构造活动的山脉,这些侵蚀过程主要包括陡峭河流的下切和物质输送、以滑坡和冰川磨损形式的大规模物质输送。每种作用的贡献随时间而变化,受气候的变化而不同。当构造抬升的过程超过侵蚀过程时,造山带生长;当两者平衡时,造山带保持稳定;而当侵蚀超过抬升     

闪速加热导致以地震速率滑动的地壳岩石摩擦强度降低

地震期间断层的抗滑阻力是地震物理学中的一个关键未知数.实验室中慢滑速率下岩石的摩擦系数为0.6～0.8,与地壳内高应力测量结果一致.我们的研究结果表明,在很高的、地震滑移速率下,地壳硅酸盐岩石摩擦系数的明显降低缘于微观粗糙接触体的强烈“闪速”加热以及由此引起的抗剪强度的衰减.由闪速加热产生的摩擦系数值可以解释沿某些活断...     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１—９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖｐ／Ｖｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县—卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

用天然地震探测青藏高原中部地壳、上地幔结构

从西藏南部的定日、嘎拉至青海铜铁山的天然地震探测剖面，实际路线长约２０００ｋｍ，布设了约１１０台便携地震仪，记录了数百次远震和近震事件，采用多种方法进行了资料处理与解释．依据ＳＫＳ，ＰＫＳ，ｐｓ等横波分裂特征计算的青藏高原中部上地幔的地震各向异性表明：研究区各构造单元内的地震各向异性有明显变化，发现上地幔各向异性快速波的偏振方向与造山带的走向不完全一致．在雅江缝合线、崩错－嘉黎、唐古拉山口、昆仑山口几条断裂带处南、北各向异性出现显著的差异，而金沙江缝合线和班公－怒江缝合线的南、北则没有明显的各向异性变化．由Ｐ波走时残差，利用层析技术反演了４００ｋｍ深度内的速度图像，可以看出近地表１００ｋｍ范围内速度的不均匀变化与地表划分的构造单元很吻合，进一步佐证了青藏高原是由不同时期的微板块拼合而成的认识．在青藏高原中部１５０ｋｍ深度以下发现了多处低速区．在金沙江缝合带下方约２００ｋｍ深度处有一长２５０ｋｍ以上、延伸１５０ｋｍ的低速体，推测可能是一地幔柱．利用ＰＳ转换波划分的界面，显示出青藏高原北部具有低速层和高速层交替出现的地壳结构．     

渤海地震是一次地幔地震

１９６９年７月的１８日１３时２４分５０秒，渤海发生了一次７．４级地震，震源深度３５ｋｍ，从地壳厚度分布来看，震中区地壳厚度为２９ｋｍ。所以渤海地震很可能是一次地幔地震。本文从地震活动性、宏观特征分析开始，结合地壳厚度、居里等温面起伏以及地壳上地幔的电性结构和岩石实验材料，对这次地震的深部构造做了论述。     

唐山滦县震区的三维地震透射研究──中、上地壳速度层析成像

利用布设在唐山滦县震区３０ｋｍ×４０ｋｍ范围内的由８８台数字和模拟地震仪组成的临时台阵，接收来自不同方向６个炮点激发产生的莫霍界面反射波走时，重建了台阵下１-９ｋｍ深度的Ｐ，Ｓ波速度和Ｖ_ｐ／Ｖ_ｓ图像．结果表明。中、上地壳结构存在明显的横向不均匀性．北北东走向的滦县-卢龙断裂自地表向下至少延伸到８ｋｍ深度处，并向北西方向倾斜．中、上地壳存在着近东西向的低速异常条带．这两组构造控制着该区的地震活动．     

AN EXPERIMENTAL STUDY ON WAVE VELOCITIES IN ROCKS FROM THE YANHUAI BASIN AND ITS GEOLOGICAL IMPLICATIONS

依据延怀盆地深部的地温地压条件，用模拟实验方法测定了该区代表性岩石的纵波和横波速度以及石英、角闪石在一定深度相变引起的波速变化，提出在中地壳同时具备低速高导的物质可能不是含石英多的岩石而可能是含水矿物多的岩石；讨论了研究区的地壳组成，认为上地壳的上部可能是由泥质灰岩一类的岩石组成，下部可能是由花岗闪长岩一类的岩石组成，没有低速高导层的地区可能是由花岗闪长岩和石英岩等组成，有低速高导层的地区可能由角闪岩相的岩石组成，下地壳可能由角闪片麻岩、中长麻粒岩、辉石麻粒岩等组成