汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与"5.12"汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。     

汶川地震断裂带科学钻一号孔ASR法地应力测量

大地震后发震断裂附近的应力状态是认识和理解地震机理的重要参数.5.12汶川地震后,我国开展了基于地震机理研究的汶川地震断裂带科学钻探项目(Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project,简称WFSD),为研究震后龙门山断裂带附近深部应力状态提供了条件.本文主要介绍适合深部应力测量的非弹性应变恢复法(Anelastic strain recovery method,简称ASR法)的测试设备和流程,并利用ASR法对WFSD-1号钻孔岩心进行了原地应力测量,取得了该钻孔424～1173 m深度范围内7个岩心样品的非弹性应变恢复实测数据,并根据成像测井对岩心进行了定向,确定了原地应力方向,估算了原地应力的大小.WFSD-1钻孔最大主应力的方位为NW69°～NW35°,主应力的大小随深度的增加而增大.     

北京燕山地区薛家石梁杂岩体特征、成因、源区性质及岩石圈减薄方式

薛家石梁杂岩体位于北京北山地区,在平面上呈北西向的椭圆状,主要由辉长岩、二长辉长岩、二长岩、正长岩和花岗岩组成。根据锆石SHRI MP定年结果为132·8~123·3Ma,形成于早白垩世早期。野外地质特征、矿物学特征、岩石学特征及地球化学特征表明,薛家石梁杂岩体中二长岩是二长辉长岩岩浆与正长岩岩浆混合作用的产物,从辉长岩岩浆到二长辉长岩岩浆经历了结晶分异作用。薛家石梁杂岩体中正长岩具高Sr,低Y及Eu正异常特征,推测其可能来源于加厚陆壳的底部。薛家石梁杂岩体中辉长岩中Mg#值为65,w(Nb)/w(U)值为37·8,这些特征暗示其可能为原生岩浆。辉长岩中ε(Nd)值为-6·5,表明其源区岩石不具亏损地幔特征;而辉长岩具富集Pb、Ti、Nb正异常,Hf的负异常,与EMI型富集地幔特征(具Nb、Hf正异常及Pb的负异常)不一致;辉长岩中Rb、Th、Nb、U、La、Ce元素含量比EMI型富集地幔低一个数量级;杂岩体中N(87Sr)/N(86Sr)与N(206Pb)/N(204Pb)值具正相关关系也表明不具交代富集型地幔特征。因此,我们认为辉长岩岩浆源区应为软流圈地幔,而不是富集型地幔(EMI)。辉长岩中ε(Nd)的负值是辉长岩岩浆与太古宙下地壳相互作用的结果。因此,我们认为中国东部岩石圈减薄的主要机制是岩石圈的拆沉作用。     

华北克拉通北缘中段古元古代造山作用的岩浆记录:S型花岗岩地球化学特征及锆石SHRIMP年龄

华北克拉通北缘中段沿集宁-凉城-千里山一带分布着大量S型花岗岩,主要为强过铝花岗岩,少量为偏(亚)铝质花岗岩.S型花岗岩岩石地球化学的特点是SiO2含量较低(大部分＜74%),Al2O3/TiO2比值低(＜100),CaO/Na2O比值高(＞ 0.3),Rb/Sr和Rb/Ba比值较低,稀土元素和微量元素特征复杂,如Eu正异常、Eu负异常和Eu异常不明显均出现,具有中等程度的轻稀土元素富集.这种地球化学特征暗示该区S型花岗岩的源区成分为杂砂岩,形成于主动大陆边缘,且熔融温度较高,来源较深,相当于澳大利亚拉克伦造山带S型花岗岩,为高温型热造山带产物.通过对该区不同岩体锆石SHRIMP测定,该区S型花岗岩形成年代为1904～1921 Ma,该时代代表华北克拉通北缘古元古代一次造山作用的时代.     

青藏高原岩石圈不均一性及其动力学意义

首先论述现今高原岩石圈结构的不均一性现象, 然后通过事件性质及其序列的讨论, 推演印度-亚洲碰撞后造山过程的P-T-t轨迹及其深部过程, 由此提出青藏高原岩石圈三阶段演化的构造相模型: (1) 早期相：帕米尔型岩石圈冷根; (2) 中期相: 念青唐古拉型减薄岩石圈; (3) 晚期相: 羌塘型“热”岩石圈(由软流圈冷却而来). 最后, 讨论了羌塘地区岩石圈是厚、还是薄?     

阿尔金西段榴辉岩岩石学、地球化学和同位素年代学研究及其构造意义

阿尔金西段的榴辉岩呈透镜状产于角闪岩相为特征的长英质片麻岩和泥质片麻岩中,岩相学研究和反应结构显示它经历了峰期的榴辉岩相、减压过程中的高压麻粒岩相和角闪岩相变质作用。峰期榴辉岩相的变质条件为t=710～850℃,p>1.5GPa。在退变质早期,通过绿辉石分解成相对贫钠的单斜辉石及斜长石后成合晶,榴辉岩转变成高压麻粒岩,局部的平衡组合显示其t=700～800℃,p=1.1～1.4GPa。晚期的退变质作用使麻粒岩组合转变成由韭闪石、韭闪石质普通角闪石和斜长石所组成的角闪岩相平衡共生组合,其平衡变质条件为t=620～740℃,p=0.65～0.95GPa。榴辉岩的微量及稀土元素分析显示其原岩主要具有“T”型大洋玄武岩特征,少量具有堆晶岩性质。保存较好榴辉岩的全岩及Sm-Nd矿物等时线测定获得500±10Ma的年龄;其变质锆石的U-Pb年龄为503.9±5.3Ma,两者基本一致的年龄数据反映了榴辉岩的峰期变质时代,从而表明了阿尔金西段加里东期与深俯冲和陆-陆碰撞作用有关的山根的存在。通过与柴达木北缘存在的类似的榴辉岩的对比,估算出阿尔金断裂的左行位移为400km。     

中国大陆地壳和岩石圈化学成分模型可信吗? ——来自大地热流值的检验

大地热流值是大陆地壳和岩石圈U，Th,K丰度的直接约束；根据地球化学元素丰度值推算出的大地构造单元的区域地壳热流值，必定不能大于区域的平均热流值，根据700余个实测大地热流数据，对目前发表的中国大陆地壳和岩石圈的化学成分模型进行了检验，结果表明，多数模型不能满足大地热充约束，如黎彤等的关于中国大陆及其内部构造单元的地壳和岩石圈成分模型，倪守斌等提出的新疆北部地壳生热率模型，以及高山等提出的扬子地台北缘地壳成分模型，这些模型的U，Th,K丰度值不太可靠，其他强不相容元素的丰度值的可信程度亦值得怀疑，而迟清华，鄢明才提出的华北地台地壳成分模型和高山等建立的中国东部及华北地台和秦岭造山带的地壳成分模型通过了区域大地热流的检验。     

三江地区中南部三叠系地层地球化学特征初析

根据三江地区中南部三叠系地层 30 0余件岩石样品分析结果 ,我们对该地区三叠系地层地球化学特征进行了研究。研究表明三江地区中南部三叠系地层明显富集As,Sb和 Ca元素 ,亏损碱金属元素 K,Na,L IL元素 Ba,Th以及相容元素 Co,Cr,Mn,Ni,V ,且轻重稀土元素分异程度较高。在成矿元素方面 ,研究区三叠系地层富集 Pb,Sb,且Cu,Au,Zn的丰度值明显高于华北地台表壳 (出露地壳 )。根据微量元素比值推断 ,三江地区中南部三叠系地层的物源区在地球化学成分方面较典型岛弧造山带上地壳更为成熟     

东昆仑阿其克库勒湖地区的逆冲扩展作用

东昆仑西段是我国西北地区地质研究程度较低的地区之一。通过典型剖面的构造分析，可以得出下列几点重要认识：①东昆仑西段具有十分发育的断裂构造系统，逆冲扩展、正滑作用和拆离作用是该区的主要变形事件。②逆冲断裂起始于晚石炭世和晚三叠世—早侏罗世时期，但强烈活动发生在库木库里盆地强烈坳陷的中新世—第四纪时期。③该区北向逆冲扩展作用和南向正滑作用并存的构造格局，和青藏高原北部的总体构造格局相一致，与青藏高原南缘喜马拉雅地区的的构造格局也十分类似，但逆冲扩展方向相反，强烈逆冲扩展作用都发生在中—上新世至第四纪印度板块与欧亚板块强烈碰撞和青藏高原急剧隆升时期。这种方向相反的逆冲扩展和正滑作用揭示青藏高原深层物质向南、北两侧对称式扩展和表层物质向高原腹地重力滑动的运动学特征。因此该区断裂构造系统的建立对研究青藏高原北部的深部作用过程，建立青藏高原隆升的统一的地球动力学模式提供了一种思路。