苏鲁大别造山带岩石圈三维P波速度结构特征

本文全面收集整理并解析了地学断面、地震测深、体波和面波层析成像资料,得到了苏鲁大别造山带及其邻区岩石圈1°×1°三维P波速度数据体。研究结果表明,苏鲁与大别造山带高压、超高压变质带的岩石圈速度结构具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等相似的基本特征。苏鲁和大别超高压变质带下的莫霍面比其周围深2～4 km,深度分别达到32～33 km和34～38 km。在大别造山带,有地壳低速体从南向北俯冲到上地幔的迹象,可能显示了扬子地块地壳物质向华北地块俯冲,坠入上地幔的残留体。超高压变质带岩石圈底部的地幔,往往有明显高速层或高速体存在。苏鲁与大别地区的岩石圈速度结构不同特征及其成因在于苏鲁地区上地壳P波速度更高,但是,下地壳下凹没有大别地区明显,而且区域构造较为均一。这可能是受到郯庐断层左行平移的主控影响所致。郯庐断裂带的上、中地壳和上地幔表现为相对低速异常,郯庐断裂及其地下延伸部分将岩石圈地幔浅部低速层和深部高速层切为两段,其影响深达岩石圈底部约90 km处。     

大别山造山带地壳结构和岩石组成模型的研究

大别山造山带地壳具有三个结构层，中地壳以存在地震低速层和电性低阻高导层为特征。大别山区的下地壳由扬子地块基底岩石组成，它呈楔形俯冲于大别板片之下，大别板片的基底又作为俯冲壳楔的前沿构成北淮阳区的中下地壳，形成造山带现代地壳板片叠置式构造形态。     

大别造山带和扬子陆块北缘中生代玄武岩铅同位素组成及构造意义

大别造山带在地球化学分区上属于扬子大板块还是华北大板块一直存在争议。近年来，一些学者根据其显生宙矿石铅和花岗岩长石铅（揭示地壳铅）具有低铅同位素成分特征，将大别造山带整体划归华北大板块。本文对大别造山带南部（黄陂、新洲、大悟地区）、腹地（麻城地区）和扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成（揭示地幔铅）研究表明，大别造山带具有高放射性成因铅同位素特征，与扬子铅同位素省中南扬子亚省基本一致。扬子陆块北缘（黄石地区）晚中生代碱性玄武岩铅同位素组成与扬子铅同位素省中北扬子亚省基本一致。铅同位素组成特征和Th-U-Pb体系变异趋势均表明：（1）大别造山带晚中生代地幔属于扬子地幔，与华北地幔存在明显区别；（2）大别造山带壳、幔铅同位素成分上存在明显的非耦合特征，反映大别造山带壳幔演化历史的复杂性。     

华南壳幔结构与动力学的宽频地震观测研究

了解华南各岩石圈块体壳幔结构和各向异性方面的差异是揭示华南深部构造演化的基础。本文利用布设于华南的两条宽频地震测线观测数据,采用多种地震学方法对华南的地壳上地幔结构和各向异性进行了研究。接收函数结果表明,华南地区地壳厚度和岩石圈厚度都较薄,地壳厚度自东南沿海向西北内陆增厚,扬子克拉通的泊松比(波速比)低于华夏块体,表明扬子克拉通地壳较华夏块体更偏长英质。约北纬29°以北的扬子克拉通地幔转换带厚度明显增厚,可能是由地幔转换带底部停滞的冷的古太平洋板片或中生代克拉通碰撞残留造成的。层析成像结果显示华南上地幔具有很强的横向差异性,上地幔中的强烈低速异常体可能对应了晚中生代发生广泛岩浆作用时的岩浆房和岩浆通道。台湾下方的上地幔存在南北横向差异明显的高速异常,分别对应台湾南部向东俯冲的欧亚板块及台湾北部向北俯冲的菲律宾海板块。俯冲的欧亚板块在台湾南部是连续的,而在台湾中北部,由于与菲律宾海板块的相互作用,俯冲的欧亚板块被折断。剪切波分裂结果显示,以江绍断裂为界,华夏块体与扬子克拉通的岩石圈地幔各向异性存在明显的横向变化,表明两者的构造演化过程有显著差异。     

华南东部地区上地幔P波速度结构研究

基于华南东部宽频地震流动台阵的观测资料,采用三维有限差分走时成像法(FDtomo),开展了华南东部地区地壳-上地幔三维P波速度结构成像研究,结果显示华南东部地区水平面内速度分布差异较大,约163 km以上的地壳到上地幔下扬子地块存在近EW向的相对低速异常,而华夏地块则为高速异常,约163 km以下的上地幔下扬子地块和华夏板块速度异常发生反转,且两者大致以江山—绍兴断裂带为界呈反对称,对比显著。笔者认为该结构特征反映了晚中生代扬子克拉通岩石圈的拆沉过程。这一成果对理解中国东部中生代以来的构造演化以及壳幔的动力学过程提供了新的证据。     

江南造山带中段地壳结构特征——来自武宁—吉安深反射地震随机介质相关长度分析的认识

江南造山带位于扬子和华夏地块中间, 受华南陆块及其周缘多期次的碰撞、裂解及再造过程影响, 经历了复杂的构造运动和变形, 于中生代期间受区域构造-岩浆事件影响, 发生成矿“大爆发”, 是研究陆内深部过程、成矿作用的关键地区。受沉积覆盖、出露较少等因素影响, 江南造山带中段地壳结构、深部过程及其边界范围等还存在争议。为进一步提高对江南造山带中段中生代深部构造背景、动力学过程及成矿作用的认识, 本文利用武宁—吉安深反射地震数据, 进行随机介质参数的计算, 获得了相关长度剖面。结果发现江南造山带中段地壳厚度沿剖面由北向南逐渐减薄, 结合前人研究推测研究区受控于燕山期晚期伸展构造体制, 在伸展构造背景下, 导致地壳减薄, 诱发幔源物质上涌, 受地幔上涌影响由南往北逐渐减弱。同时揭示了宜丰—景德镇断裂深大断裂极性, 进一步证明了萍乡—广丰断裂为江南造山带中段与华夏地块的边界。最后综合分析了中生代区域构造对成矿的影响, 认为在伸展构造背景下, 幔源物质沿断裂上涌控制了该区金、钨等矿床的形成。     

中央造山带东段岩石圈的构造格架

笔者讨论了大别—苏鲁超高压变质带地球物理调查剖面及相关地球物理成果。分析大别—苏鲁地体的深部地质构造与岩石圈主要特征,并与东秦岭地区前人的探测结果进行对比。结果认为,中央造山带东段的地壳构造反映了扬子克拉通向北的陆内深俯冲作用。陆壳俯冲的角度在20°～30°之间,由于角度较缓,中央造山带东段发育了开阔的后陆盆地,其下方基底构造仍保留有造山带板块会聚的特征。造山带核部上中地壳存在着规模很大的岩浆岩体的显示,与造山期后的地质作用有关。大别—苏鲁的早中生代超高压变质带在东秦岭可能仍埋藏在地壳深处,不会出露于地表。     

景德镇-温州大地电磁剖面深部电性结构研究

华南大陆历经长期复杂的构造演化,其浅部复杂而多样的构造形态与深部壳幔结构及其动力学机制有着密切联系,但当前的深部探测资料有限,深部构造并不明确。为了研究华南的深部岩石圈结构状态,布设了多条宽频长周期大地电磁联合探测剖面。通过对景德镇-温州剖面的数据处理,获得了该剖面的岩石圈电性结构模型。分析表明:华夏地块与扬子地块东部的江南造山带以江绍断裂为界;华夏地块整体呈现高阻特征,可能具有深部岩石圈背景的上虞-政和-大浦断裂将其分为华夏褶皱带与东南沿海岩浆岩带;扬子地块东部的江南造山带整体电阻率较低,结构更破碎,受到深部改造明显,岩石圈底界约为110 km;剖面发现3处低阻带通道,可能与软流圈上涌相关;江绍断裂呈喇叭状向深部张开,华夏地块与扬子地块的裂解拼合可能与断裂深部的高导体活动有关。华夏地块与扬子地块的接触状态呈现为双向汇聚,华夏地块在上地幔挤入扬子地块,深部接触边界可能越过江绍断裂带。     

下扬子地区晚中生代花岗质岩石的源区物质组成反演

扬子陆块东段包括两个重要的地质块体,分别是大别造山带和下扬子地区。本研究选择下扬子地区中沿江带内出露 的洪镇、月山岩体和皖南地区的太平-黄山杂岩体为研究对象,根据这些岩浆岩的性质,反演下扬子地区地壳物质组成和 结构,并与大别造山带进行对比。Nd同位素组成是研究地壳组成和结构的重要手段。这些岩体同位素组成有明显差异,洪 镇岩体中除二长岩外,花岗岩的εNd（t ）范围是-11.6~-23.6,Pb同位素组成与大别造山带晚中生代岩浆岩的范围一致 ;月山、 太平岩体的εNd（t ）范围分别是-6.5~-8.2和-6.1~-8.3,黄山岩体的εNd（t ）值较高,为-2.6~-3.3,它们均有较高的放射成因 Pb同位素组成。地球化学性质表明,这些岩浆岩在形成过程中没有地幔物质的贡献,可以用来反演所研究地区的地壳结构。 Nd同位素组成表明,下扬子地区地壳物质组成可能包括晚太古代-古元古代古老地壳、中元古代早期增生陆壳和中元古代 晚期-新元古代新生地壳,与大别造山带地壳增生时代有很好的相似性。但两者间地壳结构存在明显差异,其中,最重要 的差异是下扬子地区中元古代晚期新生地壳物质可能底垫于古老地壳物质之下,不同于大别造山带从下到上由老到新的结 构特征。此外,中元古代早期增生地壳物质在沿江地区可能没有分布。     

郯庐断裂带南段两侧花岗岩地球化学特征:对大别造山带中-下地壳流动的限定

大别造山带形成于印支期华南、华北板块陆-陆碰撞过程中。大别造山带造山后发生了山根减薄,其可能的动力学机制为岩石圈拆沉或中-下地壳的塑性流动。为了检验大别造山带是否在造山后发生过中-下地壳流动,本次工作从对比郯庐断裂带南段两侧大别造山带及洪镇、月山地区花岗岩地球化学特征入手,对同样位于郯庐断裂带南段东侧的徐桥岩体开展地球化学研究,为大别造山带造山后是否经历过中-下地壳流动提供证据。本次工作对徐桥岩体的研究表明,该岩体侵位时间为127Ma左右;具有较高的Si O_2和全碱含量;明显富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE);稀土元素配分图解中表现为轻稀土富集和重稀土亏损的右倾配分模式,具有较弱的Eu负异常。徐桥岩体的地球化学特征与造山带东侧的月山岩体类似,且与下扬子地区沿江地区侵入岩基本一致。但同样位于造山带东侧的洪镇岩体,其地球化学特征与月山、徐桥岩体明显不同,而与大别造山带一致的地球化学特征,说明两者可能具有相似的源区。基于以上分析,笔者推断洪镇花岗岩的物质来源可能为大别造山带加厚的地壳。而大别造山带东侧出现造山带地壳物质的现象表明造山带在造山后发生过地壳的塑形流动。由于大别造山带中-下地壳物质穿过郯庐断裂带南段,表明郯庐断裂带造山后大规模左行平移事件应发生于大别造山带地壳流动变形之前。     

我国中西部前陆盆地的特殊性和多样性及其天然气勘探

通过对我国中西部前陆盆地构造特征、大地构造背景、地球物理特征的理论研究和典型前陆盆地的详细解析,系统分析了我国中西部前陆盆地的发育特征和特殊性。强调晚二叠世以来大小不一、形态各异的多块体小型克拉通的聚合碰撞作用是导致中西部前陆盆地群形成的基本动力学过程：这些小型克拉通的多块体聚合碰撞造就了中西部前陆盆地的特殊性和多样性。同时,明确提出中西部盆地的基本特点是“两期三类前陆盆地”,即海西一印支期前陆盆地和喜山期前陆盆地,三类指海西一印支期的周缘前陆盆地和弧后前陆盆地、喜山期再生前陆盆地。根据前陆盆地的盆地结构和演化特征,又将中西部的前陆盆地划分为4种组合形式,即叠合型组合、改造型组合、早衰型组合和新生型组合。综合论述了不同时期不同类型前陆盆地构造对天然气聚集的五大控制作用。     

铀钍的地球化学及对地壳演化和生物进化的影响

本文论述了在含挥发份和贫挥发份条件下Ｕ、Ｔｈ的迁移行为及其对地球和行星演化的影响,并阐述了造成地球独特地质演化历史的原因。提出了Ｕ、Ｔｈ在地球中的迁移模式以及该模式对地壳形成、演化的控制作用和对生物发展演化的可能影响。     

从榴辉岩与围岩的关系论苏鲁榴辉岩的形成与折返

位于华北和扬子两板块碰撞带中的苏鲁榴辉岩形成的温压条件不但是超高压，而且是高温。榴辉岩的PTt轨迹表明其为陆-陆磁撞俯冲带的产物。榴辉岩的区域性围岩花岗质片麻岩为新元古代同碰撞期花岗岩，榴辉岩及其他直接围岩皆呈包体存在于其中，并见新元古代花岗岩呈脉状侵入榴辉岩包体中。区域性围岩新元古代花岗岩的锆石中发现有柯石英、绿辉石等包裹体，表明新元古代花岗岩的组成物质也经受过超高压变质作用，且榴辉岩与围岩新元古代花岗岩的锆石U-Pb体系同位素年龄基本相同。但新元古代花岗岩所记录的变质作用和变形作用期次（或阶段）却少于榴辉岩。椐上述可得如下推断：超高压榴辉岩与新元古代花岗岩岩浆是同时在碰撞带底部（俯冲板块前部）形成的；榴辉岩的第一折返阶段是由新元古代花岗岩岩浆携带上升的，其第二折返阶段是和新元古代花岗岩一起由逆冲及区域性隆起而上升，遭受剥蚀。     

青藏高原综合观测研究站的回顾与展望

中国科学院青藏高原综合观测研究站从１９８８年建站到１９９８年以来,在各个方面均取得了长足的发展,横向生产性项目的开展和完成不仅解决了部队和地方的实际问题,而且缓和了观测研究站在运行过程中所面临的经费严重不足的问题,同时也为我所冻土专业研究人员提供了在生产中实践的机会,在基础理论研究方面,承担了国家攀登计划项目,国家基金项目,中国科学院重点项目和中国科学院冰冻圈专项项目等的研究工作,在多年冻土变化,     

Wavelets and the Generalization of the Variogram

The experimental variogram computed in the usual way by the method of moments and the Haar wavelet transform are similar in that they filter data and yield informative summaries that may be interpreted. The variogram filters out constant values; wavelets can filter variation at several spatial scales and thereby provide a richer repertoire for analysis and demand no assumptions other than that of finite variance. This paper compares the two functions, identifying that part of the Haar wavelet transform that gives it its advantages. It goes on to show that the generalized variogram of order k=1, 2, and 3 filters linear, quadratic, and cubic polynomials from the data, respectively, which correspond with more complex wavelets in Daubechies's family. The additional filter coefficients of the latter can reveal features of the data that are not evident in its usual form. Three examples in which data recorded at regular intervals on transects are analyzed illustrate the extended form of the variogram. The apparent periodicity of gilgais in Australia seems to be accentuated as filter coefficients are added, but otherwise the analysis provides no new insight. Analysis of hyerpsectral data with a strong linear trend showed that the wavelet-based variograms filtered it out. Adding filter coefficients in the analysis of the topsoil across the Jurassic scarplands of England changed the upper bound of the variogram; it then resembled the within-class variogram computed by the method of moments. To elucidate these results, we simulated several series of data to represent a random process with values fluctuating about a mean, data with long-range linear trend, data with local trend, and data with stepped transitions. The results suggest that the wavelet variogram can filter out the effects of long-range trend, but not local trend, and of transitions from one class to another, as across boundaries.     

东南沿海及南海新生代火山作用与南海的形成演化

中国东南沿海地区和南海海域新生代火山岩系列、类型和SrNd同位素特征十分相似,具有板内玄武岩的特征。根据南海扩张时代,将新生代的火山岩划分为扩张期前、扩张期和扩张期后3大阶段,并利用原生岩浆推导了软流圈岩石圈的一些深部作用特征。扩张期前（接近扩张期）和扩张期软流圈顶部埋深较浅。从扩张期前（接近扩张期）到扩张期软流圈顶部埋深变浅,隙间熔浆增加,原生岩浆的演化具有前进式裂谷火山作用的演化序列,岩石圈扩张速率变大。从扩张期到扩张期后（直至第四纪）,软流圈顶部埋深逐渐变深,隙间熔浆减少,原生岩浆的演化表现出后退式裂谷火山作用的序列,岩石圈扩张速率逐渐变慢。新生代火山作用显示出的深部作用特征与南海的扩张和闭合一致,这为我们提供了南海形成和演化的深部作用证据。     

The variscan front and the midi fault between the channel and the meuse river

The ECORS seismic profile allows a new insight into the deep geology of northern France. Various geological data, such as ancient coal mines, surface mapping and boreholes, are used to interpret the seismic profile. A new cross-section, directly superimposed on the ECORS seismic profile (Cambrai-Dreux), is compared with a previous one, drawn along the Meuse River through the Ardenne Massif. The cylindrism and length-balancing hypotheses are discussed by comparing the two cross-sections. The main geological results are: (a) the emplacement of the Dinant Nappe is later than most of its internal deformation; and (b) major folding and thrusting give an approximate 30–35% shortening, without taking into account the internal deformation (minor folding and cleavage) and the unknown net translation vector of the Dinant Nappe (50 km at least, possibly 150 km).     

论晚期共和古湖时代、演化过程及其与地壳运动和黄河发育的关系

青海共和盆地,是青藏高原东北部晚新生代期间形成的北西西—南东东走向构造盆地,由西北部的茶卡小内流盆地,中部非典型的达连海内流盆地和东南部被黄河及其支流深深切割的外流盆地三部分组成.该盆地中充填了上、下两套厚度普遍均在200～300 m间,而最厚部分可达500～600 m的相互叠置的共和组与曲沟组河湖相地层.由这两套湖相地层所重建的古湖被分别称为早期和晚期共和古湖.本文重点讨论的是基于共和组湖相地层而重建的晚期共和古湖.石英热活化法ESR测年结果表明,湖相共和组地层开始形成于(4.31±0.40)Ma之前,持续到(2.58±0.20)Ma/(2.54±0.20)Ma之后的上新世时期.以尕玛羊曲村附近为顶点的黄河扇三角洲相两套均厚逾200 m砾石层中之上砾石层,形成于(3.15±0.30)—(3.07±0.30)Ma之间,其前缘水下三角洲相砾石层为(2.91±0.25)Ma,而来自北部山前的同期洪积砾石层则为(2.97±0.27)Ma,表明晚期共和古湖在(3.07±0.30)Ma与(2.91±0.15)Ma之间的上新世晚期达到其最盛期.此时,湖面高度达到其最大值海拔(3160±10)m左右,古湖是一个面积近7000 km2、深逾300 m的大型外流的淡水深湖.黄河在尕玛羊曲附近注入古湖,并由盆地东北角的尕海以东流出,经唯一通道古多隆河流入贵德古湖.当古湖面上升到超过共和与贵德两盆地的基岩分水岭时,黄河在现今的龙羊峡位置切割出新的河道——龙羊峡,从而导致了早更新世初古多隆河因"截弯取直"而非"溯源侵蚀"被废弃,开始了黄河逐步下切、T21到T16形成与共和古湖逐渐消亡的过程.共和古湖经历了茶卡盆地开始与古湖主体分离,中部湖区与东南部湖区分离、排干和东南部湖区被完全泄空等3个阶段.这一过程是随着中国区域地壳运动性质发生的根本性变化而发生的.此时,共和盆地及邻近盆地,甚至中国第一、二大地势阶梯上的大多数盆地,除银川—河套盆地与汾渭盆地等个别盆地外,都由差异性升降的盆-山运动转为整体性的隆升运动.发生于共和盆地的这一运动,曾被徐叔鹰等命名为"恰卜恰(共和)运动",只是其所指的时代为中更新世晚期.但这一名称被李吉均等改称为"共和运动",作为青藏运动的延续,意指黄河于10或15万年前因该运动而切穿龙羊峡,溯源至共和盆地.作者建议保留原"恰卜恰(共和)运动"的名称与基本含义,而该运动发生时间的争议仍待今后进一步深入研究解决.