帕米尔东北侧地壳结构研究

1998年在帕米尔东北侧伽师及其周边地区完成了两条深地震宽角反射/折射剖面. 结果表明,西昆仑、塔里木和天山在地壳速度结构、构造特征上显示出较大差异. 塔里木块体具有稳定地块的地壳结构特征,地壳平均速度较高(6.5km/s). 向南进入西昆仑,地壳明显增厚,厚度可达0km左右,且地壳平均速度偏低(6.0-6.2km/s),偏低的地壳平均速度主要来源于相对低速度的下地壳结构,反映了西昆仑褶皱系下地壳介质的特征. 向北进入天山后,地壳同样明显增厚,但增厚的程度低于西昆仑下,约为50-55km. 天山地壳同样具有明显低的平均速度(6.2km/s),显示了天山地壳相对"软"的特征,但天山地壳偏低的平均速度来源于广泛分布于中地壳的低速度层和速度偏低的下地壳. 在印度块体向北强烈推挤的作用下,该区地壳遭受强烈的不均匀变形,塔里木块体向南插入西昆仑下,向北插入天山下,形成了该区强烈地震频繁发生的深部构造环境.     

塔里木东北缘坡北基性-超基性岩体形成时代及岩浆演化

坡北基性-超基性岩体位于塔里木板块东北缘,出露面积约180 km2,岩浆分异充分,主要岩性包括橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长苏长岩、辉长岩等。锆石U-Pb测年结果显示,辉长岩结晶年龄为277.1±2.2 Ma,辉长苏长岩结晶年龄为273.5±2.9 Ma,橄榄辉长岩结晶年龄为275.5±1.5 Ma,含斜长石橄榄岩结晶年龄为280±2 Ma,不同类型岩石形成年龄集中在270~280 Ma,与塔里木地幔柱在时间和空间上具有一定耦合性。矿物地球化学数据显示,纯橄榄岩中橄榄石Fo(镁铁比值)值最高,达到90.9%;单斜辉石成分在不同类型的岩石中相似,MgO和CaO含量连续变化,且呈负相关关系,指示其具有相似的原始岩浆成分;不同类型岩石的微量元素蛛网图与稀土元素配分图变化一致,表明其为同源岩浆演化;Sr-Nd同位素地球化学图解显示,坡北岩体源自亏损地幔,经历了4%~15%下地壳物质的混染。综合研究认为,坡北基性-超基性杂岩体不同岩相具有过渡或侵入接触关系,形成时代相近,具有同源岩浆演化特征,但是岩浆就位顺序不同,地壳混染程度存在差异。     

埃达克岩研究的几个问题

在简略分析中国埃达克岩研究情况的基础上,讨论了新近在有关埃达克岩研究方面取得的主要进展,探讨了先前埃达克岩研究中很少或者没有注意到的特殊的地球动力学意义。强调O型埃达克岩的出现标志着大洋萎缩消减的开始,C型埃达克岩的出现则暗示地壳在此之前就已经加厚,同时认为要解决埃达克岩研究中存在的一些问题,在很大程度上还有赖于青藏高原的埃达克岩研究。     

华南地区地壳速度结构分析

笔者利用地球物理综合剖面上获取的P波速度值,对岩石圈地壳进行分层研究,划分出上、中、下地壳。按照大地构造单元进行数据的归类总结,计算出地壳各层平均速度和厚度值,以及地壳的平均速度和厚度值,最终通过所取得的数据资料的分析研究,探讨地球内部结构的动力学过程。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

《大地测量与地球动力学》征稿简则

正《大地测量与地球动力学》是由中国地震局研究所、地壳运动监测工程研究中心、地壳应力研究所、第一监测中心、地球物理勘探中心、第二监测中心、中科院测量与地球物理研究所联合主办的地震大地测量     

珠江口外海域滨海断裂带沿构造走向的变化特征

珠江口外海域滨海断裂带是南海北部陆缘重要的控震和发震构造,其研究关系到区域防震抗震、地壳稳定性评价及对南海构造演化的认识.为探明滨海断裂带沿构造走向上的变化特征,对2015年珠江口海陆联测数据进行了处理,使用射线追踪、走时模拟等方法,获得了珠江口西侧的地壳纵波速度结构模型和滨海断裂带在珠江口地区的发育位置和构造形态等信息.结果显示,珠江口西侧滨海断裂带总体倾向SE,向下可能延伸至莫霍面;沉积层在断裂带陆侧较薄,在滨海断裂带处突然增厚;断裂带内地壳速度为5.3~6.7 km/s,相对两侧地壳表现出低速特征;莫霍面的埋深由断裂带陆侧的28.5 km抬升至其海侧的24.5 km;海陆两侧的地壳结构具有明显的非均一性.对比前人在珠江口东侧的研究成果,珠江口外滨海断裂带总体形态特征相似,但也表现出明显的差异,自东向西,断裂带内部的结构形态从简单变得复杂,逐渐发育明显的阶梯状断层;北界断裂从断距很大的陡崖式正断层逐渐转变为断距较小的低角度正断层,且北界断裂的位置向北错动了一段距离,断裂带内的低速异常则逐渐变弱.本研究不但可以加深对滨海断裂带浅、深部结构的认识,而且还能为研究南海北部陆缘的发震构造提供参考.      

藏北羌塘中部日湾茶卡地区晚三叠世安山岩与闪长质包体岩石成因及地质意义

龙木错-双湖-澜沧江缝合带将羌塘板块划分为南、北2个次级板块,在缝合带两侧大规模发育晚三叠世岩浆作用,并伴随大量的高压超高压变质岩。在缝合带以南的日湾茶卡地区识别出一套安山岩,其中发育大量的暗色闪长质捕虏体,锆石U-Pb测年结果在安山岩中获得了364.7±1.9Ma和223.9±1.3Ma两组年龄信息,锆石原位Hf同位素测试结果εHf(t)分别为+7.22~+8.69和-5.94~-4.14。结合羌塘中部已有的研究成果,认为闪长质捕虏体形成于晚泥盆世洋壳俯冲背景,是地幔楔部分熔融底侵至地壳的产物;而安山岩形成于晚三叠世碰撞后伸展背景,是深部板片断离机制下深俯冲陆壳边缘一侧熔体混染晚泥盆世新生地壳的产物。安山岩中闪长质捕虏体的发现支持了俯冲带作为大陆生长的重要场所的观点。     

俄罗斯-蒙古地学断面地壳模型的地质-地球物理资料综合研究

地学断面是指地壳的垂直剖面,主要通过对地质和地球物理资料的综合分析来揭示构造带的性质及其空间关系。横断面的研究所采用的数据基本包括100 km宽区域地质图、上地壳的地质剖面图、重磁图(沿横断面的重磁剖面图)以及地壳的地震波速度、密度和其他地球物理属性的剖面图。这些数据被用于构建综合的数据剖面图(结果图),以展示各种地球动力学条件下(裂谷、海洋、碰撞带、造山盆地、大陆地台和岩浆弧,包括安第斯岛弧、活动大陆边缘、海沟、弧前和弧后盆地)的特定的岩石组构。本项目的研究目标是根据研究区现存的地质和地球物理数据的综合解释,统一图例,建立研究区深部剖面,以确定地体的空间关系及其在板块构造方面的地球动力学性质。 前人已分别对东西伯利亚南部和蒙古境内的多个地体进行了构造划分,并对它们的地球动力学性质和时空关系进行了分析。研究结果显示该系列地体为早古生代、中晚古生代和晚古生代—早中生代的岛弧和微大陆。此外,研究还识别出了中—晚古生代和晚古生代—早中生代安第斯型活动大陆边缘、晚古生代—早中生代被动大陆边缘和早白垩世裂谷。与岛弧和安第斯型活动大陆边缘相关的岩体被推覆至相邻大陆和微陆块上,部分推覆宽度可达150 km。目前已开展泥盆纪到晚侏罗世时期蒙古-鄂霍次克海地区的古地球动力学重建。 “非地槽”型花岗岩类岩浆作用在板块构造方面找到了直接且合理的解释,其中泥盆纪—石炭纪和二叠纪—三叠纪岩浆作用区域对应于安第斯型活动大陆边缘,中—晚侏罗世岩浆作用则与西伯利亚/蒙古-中国大陆板块碰撞有关。碰撞岩浆作用中亚碱性(地幔)元素的存在及其所在的构造区域在很大程度可以说明蒙古-鄂霍次克海闭合后,巨厚大陆岩石圈下曾经发生过持续的大洋裂谷活动(地幔热点)。在早白垩世时期,大陆裂谷活动影响到了同一时期正在发生的大陆汇聚作用。 西伯利亚南部边界大部分具有安第斯型活动大陆边缘性质,这也是蒙古—鄂霍次克缝合线沿线蛇绿岩数量较少的原因。因为当汇聚大陆一个具有安第斯类型的活动边缘,而另一个具有被动边缘时,前者的大陆地壳会最终逆冲到后者之上,并因此破坏掉先前出露的蛇绿杂岩体。部分被破坏的蛇绿岩块是俯冲带保留下来的海山残余,其可能成为增生-俯冲楔体的混沌复合体的一部分。然而,由于快速俯冲作用,这种楔形体在晚二叠世—早侏罗世的积累并不是西伯利亚活动边缘的典型特征。 沿地学断面综合的地质和地球物理资料分析表明,亚洲大陆是在显生宙时期由部分前寒武纪微陆块构造拼贴而成的。前寒武纪地块间存在不同宽度的已变形且剥蚀强烈的显生宙火山弧,它们也被归类为特定地体。     

华北北部不同构造单元地壳速度模型——均匀分层介质反射波走时反演的结果

从广义反演理论出发,对多层反射波的走时联合反演,可以同时获得所有的各层速度及厚度参数。其优点是在不需要把问题线性化过程的同时,统一考虑了各层反射波走时的离散对整个地壳模型的影响,又可兼顾观测数据的不同误差分布。本文将该方法进行了数值模拟并应用于华北北部的几个不同构造单元,反演得出了其反射P波速度结构,并与正演结果进行了对比。