岩石圈构造变形的物理模拟实验研究现状

在介绍物理模拟实验研究方法的基础上,系统概括了常规重力模拟实验的主要进展,研究内容以及模型相似性的研究现状。其研究进展 现在驱动自动化和观察,记录,测试系统数字化;模型结构多层化和实验材料多样化;模型相似半定量化。     

华北地台东部古生代与新生代岩石圈地幔特征及其演化

古生代含金刚石及捕虏体的金伯利岩和新生代含捕虏体的玄武岩先后共同侵位于华北地台东部,提供了研究自古生代以来板内岩石圈地幔特征及其演化的深源岩石探针。通过对古生代与新生代,新生代时郯庐断裂带内与带外岩石圈地幔物质之间岩相学,岩石和矿物的主元素,微量元素,地幔热状态的对比研究,结合现代地球物理资料,建立了以新生地幔物质对古老岩石圈置换作用为主的华北地台东部地幔减薄模型。该模型强调,古老岩石圈地幔业已成     

青藏高原岩石圈演化的记录：藏北超钾质及钠质火山岩的岩石学与地球化学特征

藏北鱼鳞山超钾质火山岩为一中等规模的熔岩被, 可分为三期。前两期主要为霞石黝方白榴石响岩、霞石白榴斑岩等, 后期主要为方钠石霓石粗面岩、霓霞粗面岩等。时代为１８～３０ Ｍａ。本区超钾质岩浆 Ｓｉ Ｏ２ 强烈不饱和、强碱性、高度富集 Ｌ Ｒ Ｅ Ｅ及 Ｌ Ｉ Ｌ Ｅ、放射成因 Ｓｒ、 Ｐｂ 及非放射成因 Ｎｄ 同位素 （８６ Ｓｒ／８７ Ｓｒ＝ ０７０８７６６～０７０９１６２, ２０６ Ｐｂ／２０４ Ｐｂ＝ １８８８２８８８～ １９１０４７５１, ２０７ Ｐｂ／２０４ Ｐｂ＝ １５６４２０３７ ～ １５８２８４５８, ２０８ Ｐｂ／２０４ Ｐｂ＝ ３９１３８９２１ ～ ３９６８６８３５ 及１４３ Ｎｄ／１４４ Ｎｄ＝ ０５１２１１６ ～０５１２３４２）,其上述特征指示岩浆源区为受到地壳物质强烈交代的富集 Ｅ Ｍ Ｉ Ｉ型地幔。藏北拉嘎拉钠质碱性橄榄玄武岩为高原面上的剥蚀残丘, 时代为６０ Ｍａ。其岩石学、 Ｒ Ｅ Ｅ、微量元素及 Ｓｒ Ｎｄ Ｐｂ 同位素指示了岩浆源区为受到洋壳俯冲物质交代的轻度富集地幔。本研究结果指示, 羌塘高原南部富集地幔的形成可能是受到印度板块俯冲的影响。     

地球科学的重要进展与南沙岩石圈构造研究

地现代地球科学重要进展的综述,强调南沙岩石圈构造研究应从断裂构造入手,从系统论、层滑论、转换论、多元论等当代先进科学思想出发,重点探讨岩石圈的层块构造特征。     

2018～2022年甘东南地区岩石圈磁场时空变化特征

利用2018～2022年流动地磁场三分量矢量数据,结合甘东南地区活动构造的特征分析了四期岩石圈磁场的年变化特征。研究结果显示：2018～2021年岩石圈磁场水平矢量在华南块体与巴颜喀拉块体和柴达木块体交汇区域以及柴达木块体内部的东昆仑断裂带东段北东向区域有转向、对冲及幅值减小的异常变化,岩石圈磁场磁偏角、总强度、垂直强度也有高梯度带或者明显的正负分区现象;2021～2022年岩石圈磁场模量整体减小,依据磁场与应力的关系可以推断2021～2022年甘东南地区应力处于加载状态,岩石圈磁异常区域迁移至西秦岭北缘断裂带西段至东昆仑断裂带东段之间,该地区地震危险性增强,应重点关注。     

利用S波接收函数研究华南块体的岩石圈结构

本文基于跨越华夏块体至四川盆地西部的130个线性流动地震台站及其附近90个固定台网台站的观测资料,采用S波接收函数波动方程叠后偏移方法,开展了华南大陆岩石圈结构研究.成像结果显示,研究区岩石圈结构复杂,不同构造单元之间差异显著,构造边界带附近小尺度变化强烈.150 km以上的厚岩石圈主要位于四川盆地,不足100 km的薄岩石圈主要分布于川东褶皱带和华夏块体.雪峰山下方岩石圈厚度显著增加,且以雪峰山为界岩石圈结构和性质存在着显著的东西差异.结合其它地球物理观测得到的地壳-上地幔结构信息,我们提出：（1）四川盆地还保留着厚而冷的克拉通岩石圈根,且岩石圈地幔具有结构分层特征;（2）雪峰山可能是扬子克拉通与华夏块体在西南部的边界;（3）雪峰山以东区域可能经历了岩石圈的减薄和改造,且华南岩石圈的减薄与华北相似,都主体发生在东部地区,造成现今南北重力梯度带两侧强烈的结构差异.研究结果为认识华南大陆的构造演化及其深部动力学提供了地震学约束.     

南海北部陆缘珠江口盆地岩石圈热结构

沉积盆地岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.由于海洋勘探难度大、勘探程度低,相对于大陆地区,边缘海盆地比较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文在收集整理珠江口盆地及邻区大地热流数据的基础上,补充收录了自2003年以来发表的新数据,绘制了研究区最新版的大地热流等值线图;基于中美合作双船地震剖面揭示的深部地壳结构计算了研究区的壳-幔热流、深部温度以及"热"岩石圈厚度.研究表明,珠江口盆地地壳热流介于18.7~28.6 mW·m^-2,地幔热流介于36.9~91.4 mW·m^-2,壳幔热流比值0.23~0.75;由陆架、陆坡至中央海盆,在地壳热流逐渐减小的情况下地表热流逐渐递增,说明地表热流分布主要受深部热作用控制;盆地"热"岩石圈厚度介于34.0~87.2 km,平均65.5 km,反映出显著拉张减薄的特征.     

基于滑动窗口导纳技术反演西太平洋中部岩石圈的有效弹性厚度

西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。     

南海西南次海盆岩石圈结构及其地质意义

南海地区岩石圈资料稀少,阻碍了其形成演化过程的研究.为此,本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据,在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设：岩石圈地幔的密度取决于岩石温度;研究区岩石圈处于热稳定状态;研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中,岩石圈底界面从珠江口盆地的105 km迅速抬升到西沙海槽处的50 km,在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大,为50~60 km.在剖面F-I中,岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88 km向海盆逐渐抬升,在西南次海盆处为46~50 km,到郑和隆起再逐渐变深至64 km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型,根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多,说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I,说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸,证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后,我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料,认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂,属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘.     

燕山中部大地热流及岩石圈热结构特征——以承德市七家- 茅荆坝地热田为例

燕山中部地区地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区大地热流测量工作较少,岩石圈热结构研究尚未开展,制约了该地区的地热地质研究与资源勘探开发。本文以该地区的七家-茅荆坝地热田为典型区,结合地温测井、取样测试、数据收集与分析,初步查明燕山中部大地热流特征及浅部-深部岩层热物性特征,填补了大地热流值测量空白区,在此基础上建立了研究区热结构概念模型,估算其深部地温分布。研究得出燕山中部大地热流值变化较大,平均约57 mW/m~2,与周边温泉水温存在较好的相关关系。其中七家-茅荆坝地热田大地热流值较高,为74.9 mW/m~2。通过深部地温分布计算得出七家—茅荆坝地区居里面埋深为21.5～22.8 km,莫霍面温度约815℃,分析结果与前人研究成果较为一致,验证了本文所建立岩石圈热结构模型的准确性。