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变质岩是组成硅酸盐地球的三大岩石之一,对了解深部地壳的组成和地壳演化、研究地壳热结构历史记录、恢复变质岩原岩建造和指导找矿都具有重要意义.本文综述了近十年来我国变质岩学科在超高压/高温变质作用、相平衡、变质流体以及变质岩地球化学等几方面的研究进展.在已有研究基础上,近十年来我国学者又相继在柴北缘野马滩、南阿尔金、东昆仑、北秦岭及西南天山的不同类型岩石中发现了柯石英、斯石英假象(副象)以及其他一些特征的超高压变质指示矿物和结构,确定了这些超高压变质带的野外分布特征.在超高温变质作用研究方面,识别并确定了华北克拉通孔兹岩带超高温变质岩石的出露规模,准确的变质时代和时间尺度的限定以及P-T-t轨迹的构建,尤其是在进变质阶段的确定方面取得了一系列进展.在变质相平衡研究方面,在热力学数据库和矿物相及熔体活度模型进一步完善的基础上,开发了新的模拟计算软件GeoPS,建立了基于ACF组分分析的变质基性岩完整相平衡关系;同时在深熔作用与花岗质岩石成因的定量模拟方面也有重要进展.在矿物温压计研究方面,首次建立了与斜长石无关的GBAQ压力计、二云母压力计和白云母Ti温度计.在元素地球化学方面,高场强元素(如Ti、Nb、Ta、Zr、Hf等)和卤族元素(如F、Cl、Br和I)在变质脱水过程中的迁移和分异,以及变价元素(如V、Fe、W和Mo等)对指示氧逸度的变化研究方面都取得了一系列进展.在变质流体研究方面,对俯冲带高压-超高压流体活动的证据、流体成分的确定及流体活动时限等方面的研究也取得了明显进展.     

感应测井响应的非正交计算方法

由于在正交坐标系中斜度井边界处理的复杂性,提出一种非正交计算方法,即在非正交坐标系计算了斜度井中感应测井的响应.首先,利用Maxwell方程组和逐次逼近法推导出矢量电位在非正交坐标系下的解析解;然后,通过有限差分法计算接收线圈处的感应电动势,得到视电导率的值;最后,计算了无井无侵地层模型在不同厚度和倾斜角度影响下的响应,计算结果与理论解及前人结果具有很好的一致性.结果表明,该方法具有数值网格与边界吻合的特点,而且只要较少的离散网格就可以达到较高的精度,计算速度快,是求解斜度井中感应响应的有效方法.     

火山岩地区勘探地下水过程中自然电位异常的解释

当利用自然电位法（ＳＰ法）在火山岩地区勘探地下水时，发现负的自电异常大小与地下非饱和区厚度之间存在一个线性关系，从理论上对该经验关系进行了探讨，并提出对这一水文地质问题的自电测量解释方法，最后给出法国中央高原ＬａＣｈａｉｎｅｄｅｓＰｕｙｓ地区的勘探结果。     

日本列岛下太平洋俯冲板块的精细结构

尽管许多学者对日本列岛下的太平洋俯冲板块做了大量的研究,但板块内部的结构(比如板块厚度,板块内地震波速度随深度的变化以及洋壳的俯冲情况等)仍然不太清楚。利用日本地区密集台网收集到的中深和深发地震到时数据来探讨上述问题。采用三维射线追踪正演模拟法,首先利用333个远震计算得到了日本地区太平洋板块的厚度为85km;然后利用3283个地震(震源深度大于40km)的130227条P波到时进一步研究板块内部的精细结构。结果显示,沿深度方向6个地层段(间隔100km)内的速度扰动值分别为5.5%,4.0%,3.5%,2.5%,2.0%和6.0%,在40～500km范围内速度扰动随深度的增加而减小,这与温度随深度的变化情况相一致。当深度大于500km时,速度扰动突然增大到6.0%,分析认为该异常可能由发生在东亚大陆边缘下方的深发地震无法精确定位导致的。最后利用40～500km深度范围内的近震测试得到日本东北和北海道地区下方洋壳俯冲的深度均为110km,平均厚度分别为7.5km和5km,相对于一维模型的速度扰动分别为1%和-3%。这说明洋壳在俯冲到110km以深时,由于受温度和压力的影响,逐渐脱水、变质,直至与板块融合。通过分析震源与洋壳的位置关系,本研究认为北海道地区比东北地区下方的俯冲洋壳可能含有更多的流体(比如水),导致两地区洋壳内的速度相差如此之大。此外,因为日本南部与洋壳对应的区域多为海洋,观测台站较少,所以本研究无法测试得到该区域内的洋壳俯冲情况。     

过汶川地震主断裂科学钻WFSD-1反射地震采集方法研究

横穿龙门山地震反射剖面系列探测是WFSD工程中的一项重要研究内容.通过WFSD-1先导孔区二维反射地震的观测方法研究和试验,实现了预期目标:(1)在震后恶劣的天气、陡峭地形和地表严重破裂、破碎、滑塌等困难条件下,获得了WFSD工程首条分辨率较高的二维反射地震剖面;(2)从地学研究目的出发,结合龙门山地区的复杂地震地质条件,提出了以浅、中、深部复杂反射体探测为目标的高密度时间、空间采样的数据采集方法,为后续剖面的实施提供了方法依据;(3)发现了映秀—北川断裂带地表出露位置以西5 km范围内垂向上的多层次地质体的反射; 1.2 s以下的中深部反射体明显具有层状沉积岩或变质岩的特征;推断认为测线上彭灌杂岩最大厚度约3 km;(4)灌县—安县断裂带呈明显的双层结构,山前隐蔽带沉积体系完整;(5)在孔区附近800m范围内,进行了20~30 m激发点距、10 m道距的密集观测,为WFSD-1孔完钻深度以浅反射体的高精度标定提供了可靠的原始数据.     

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5~38 s周期的瑞利波和勒夫波相速度,结果显示短周期( < 16 s)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(20~30 s)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.     

中国东北地区太平洋板块精细俯冲特征

中国东北地区的火山较为活跃。一些学者认为这些火山的起源与西太平洋板块的俯冲和软流圈物质的上涌存在密切联系。尽管天然地震层析成像结果明显地显示出火山区下方存在着太平洋板块,但板块的厚度、存在范围等俯冲特征仍然不是特别清晰。为此,采用远震层析成像和走时拟合相结合的方法深入研究了中国东北地区的壳幔速度结构,特别是太平洋俯冲板块的精细结构。研究结果表明:(1)板块的平均厚度和速度异常分别为85 km和1%,而且与日本海地区结果进行对比可推测板块并未增厚;(2)板块以低角度俯冲进入地幔过渡带,到达过渡带底部后弯曲成水平状,向西延伸至东经127°而停止;(3)水平延伸的板块恰好位于火山区的下方。这些俯冲特征有助于人们更好地理解陆内火山的起源及地球深部动力学过程。     

球谐、频谱分析在雅鲁藏布江大拐弯地区地磁研究中的应用

本文利用科学院地球物理研究所的绝对地磁图(1970,1980)数据,采用球谱分析原理提取区域场,以频谱分析原理计算居理面深度,对西藏雅江大拐弯地区25万Km²范围的地磁场进行了数据处理。结合该区的地质、地热、地震等方面的资料,综合分析了该区地磁场及磁性基底的变化规律,推断了该区内深大断裂构造线的位置、走向、倾向等。这些结果对了解该区深部地质情况提供了参考信息。     

LA-MC-ICPMS电气石及白云母原位硼同位素测试方法及应用

多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)与激光剥蚀系统(laser ablation)的联用,为通过单矿物微米尺度的信息示踪地质过程提供了有利工具。作为非传统稳定同位素之一,硼同位素的应用受到地学界日益广泛的关注。本文利用LA-MC-ICPMS的分析优势建立了原位高精度分析高硼矿物电气石和低硼矿物白云母硼同位素的方法,分别使用电气石标准样品和玻璃标准样品对未知样品的测试结果进行了质量歧视校正,并对2个西南天山的实际地质样品进行了微区硼同位素测试应用。测试结果表明,仪器状态可以保持长期稳定,可以采用最小10μm的束斑对实际地质样品中电气石的硼同位素组成进行准确测定,也可对硼含量高于20×10-6的白云母进行原位硼同位素的准确测定;标定的实验室内部电气石标准样品T-PKU的推荐值为-13. 07‰±0. 42‰(2SD,n=66)。天山泥质片岩及脉体中的电气石和白云母的原位硼同位素特征为示踪与矿物平衡共生的流体来源提供了有效信息。     

羌塘盆地中部中上地壳三维密度和磁性结构及构造意义

羌塘盆地位于青藏高原中部,经历了多期复杂构造运动,是研究青藏高原演化的良好窗口.本文利用1 ∶ 20万重力和磁力数据,基于1 ∶ 50万地表地质信息约束,反演获得了羌塘盆地中部区域中上地壳的三维密度和磁性结构,揭示了南、北羌塘坳陷、班公湖—怒江缝合带、可可西里—金沙江缝合带和龙木错—双湖缝合带的密度和磁性特征.根据反演结果,认为：主要构造单元与密度和磁化率异常有良好的对应关系,下地壳和上地幔是羌塘盆地大范围低值重力异常的重要来源;可可西里—金沙江缝合带向下切割较深,引起磁异常的岩浆岩大量存在于中地壳;双湖至唐古拉山一线不存在贯穿羌塘盆地的“中央隆起带”;北羌塘广泛分布的火山岩主要存在于上地壳,来源可能是下地壳和上地幔的低密度岩浆岩体;印度板块俯冲的前缘可能影响到了羌塘盆地下方.