南沙地块内破裂不整合与碰撞不整合的构造分析

廷贾断裂以东的南沙地块与南海北部陆缘共轭,因此其构造过程研究对认识整个南海的构造演化具有重要意义.地震资料和区域构造背景分析揭示,破裂不整合面(BU)和碰撞不整合面(CU)是控制南沙地块内盆地演化的骨架界面;为了揭示南沙地块内的主要构造过程,本文利用地震剖面分析和数值模拟的方法,侧重对两个重要界面开展构造分析.结果显示:南沙地块内的破裂不整合面(BU)存在穿时现象,在地块东侧的礼乐盆地时代为T60(约23.8 Ma),而在地块西侧的北康和南薇西盆地内,BU时代为T40(约16 Ma),与碰撞不整合面重合.碰撞不整合面在南沙地块东部也为16 Ma左右.碰撞之后的几个构造界面时代比较一致,而之前的张裂事件界面可能也有穿时性.深度与空盆构造沉降速率一阶拟合结果显示,南沙地块中西部从Tg以后就表现出伴随前陆作用的岩石圈挠曲,90N09剖面和94N07剖面上,前隆的高度逐渐增高,并在16 Ma的层面上表现出最大的前隆高度,之后减弱;整体上挠曲程度西强东弱,且挠曲形态也存在很大差异,推测与岩石圈强度、俯冲的古南海洋壳宽度和陆陆接触的先后顺序等因素有关.     

地幔热导率的选取对动力学数值模拟的影响——以岩石圈张裂过程为例

目前存在有多种地幔热导率模型,不同模型在数值和随温压变化的特征上有明显的差异.为探究不同热导率模型对动力学数值模拟结果的影响,本文对不同模型下的岩石圈张裂过程进行模拟研究,探讨地幔热导率对岩石圈热传输、变形和熔融过程的影响及其作用机理.结果显示,不同热导率模型下,岩石圈的变形和熔融特征表现出明显差异.高热导率模型下,岩石圈破裂较晚,形成陆缘较为宽阔,地壳熔融强烈而地幔熔融较弱;低热导率模型下,岩石圈破裂较早,形成陆缘较为狭窄,地幔熔融强烈而地壳熔融较弱.这种差异源于不同地幔热导率下岩石圈和地幔热状态的变化及相应力学性质的改变.高热导率下,热传导的增温效应显著,岩石圈呈现较热的状态,其强度整体较低,壳幔耦合减弱;而低热导率下,热对流的增温效应显著,岩石圈呈较冷的状态,其强度整体较高,壳幔耦合增强.基于模拟结果,本文认为地幔热导率的选取对动力学模拟的结果有着较为显著的影响,相对于随温压的变化,热导率数值的差异对动力学数值模拟的结果影响更大,尤其是对于地幔熔融过程的影响.

     

可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔的地震学证据

利用中美德INDEPTH IV合作项目2007—2009年间布置于青藏高原中、北部140个宽频地震台站记录到的天然地震数据,经过接收函数成像处理,获得了3条穿过昆仑—阿尼玛卿缝合带清晰的壳幔结构图像.结果显示柴达木南缘莫霍面位于约50 km深度,羌塘地块、可可西里地块、东昆仑造山带莫霍面位于约65 km深度,昆仑—阿尼玛卿缝合带以北约50 km存在莫霍面深度突变.在可可西里和柴达木岩石圈地幔之间观测到北倾界面,这可能是可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔之下的证据.可可西里地块地壳内宽缓的负转换震相带是低速带的反映,其向北挤入到东昆仑山下发生挤压增厚,可能是东昆仑山隆升的原因;由于刚性柴达木岩石圈的阻挡,物质向东改向,则可能是该地区向东旋转的构造应力场产生的原因.本文研究结果不支持亚洲岩石圈地幔在东昆仑—柴达木交界处向南俯冲,据此,我们提出了新的东昆仑造山模式.

     

华北克拉通北缘中生代花岗岩：从碰撞后到非造山

根据岩石地球化学特征,可以将华北克拉通北缘的中生代花岗岩类划分为钙碱性和高钾钙碱笥花岗岩、强过铝质淡色花岗岩、高锶花岗岩、碱质A型花岗岩和碱性花岗岩五个类型。强过铝质淡色花岗岩起源于泥砂质变沉积岩在地壳加厚和隆升过程中的减压脱水熔融;高锶花岗岩起源于强烈加厚陆壳的下部或壳幔过渡带的中酸性或基性岩石脱水部分熔融;碱质A型花岗岩和碱性花岗岩均为岩石圈伸展背景下的岩浆作用产物,但后者明确指示区域岩石圈已处于板内裂谷状态。在区域地质演化总体框架下,中生代各类型花岗质岩浆活动的时间序列,明确反映出区域地球动力学背景从碰撞后到非造山的演化过程：钙碱性和高钾钙碱性花岗岩＋强过铝质淡色花岗岩＋高锶花岗岩＋碱质A型花岗岩构成碰撞后花岗岩套,而碱性花岗岩＋碱质A型花岗岩则构成板内非造山花岗岩套。区域花岗岩浆活动的演化表明,华北克拉通北缘地区中生代重大构造 转折应发生在160－150Ma之间。在160Ma以前的中生代早中期,区域岩石圈仍处于碰撞后前期的强烈加厚的过程之中,该时期以出现大量的高锶花岗岩和少量过铝质淡色花岗岩为特征;150－110Ma期间为碰撞后晚期的区域岩石圈强烈伸展时期,该时期则以高锶花岗岩侵位事件的急剧减少和碱质A型花岗岩大量出现为特征。在大约110Ma左右,区域岩石圈基本减薄到正常厚度（35－40km）,并进入板内非造山的裂谷阶段,此时以出现碱性花岗岩为特征。研究认为,贯穿整个碰撞后阶段的钙碱性和高钾钙碱性花岗岩之所以具有消减带岩浆的地球化学特征,是因为它们继承了碰撞前西伯利亚板块向华北板块消减阶段及同碰撞阶段已经活化的源区（包括富集的地幔楔及下地壳）性质。     

盆地岩石圈结构与油气成藏及分布

本文综述了大陆岩石圈研究现状和克拉通盆地、裂谷盆地和前陆盆地的岩石圈结构特征,指出在古裂谷、褶皱带或区域性深断裂等陆壳构造薄弱带上发育起来的多期叠合盆地,具有很好的含油气前景。大型含油气盆地往往存在地幔上隆、地壳减薄和地壳内低速层,盆地基底沉降与盖层沉积厚度较大。适度的后期构造活动改造和岩浆活动有利于沉积盆地内油气生成与保存。     

华北克拉通西部临县紫金山碱性岩体地球化学特征及地质意义

山西吕梁地区出露的紫金山岩体为我国著名的碱性岩体之一.为了探讨紫金山碱性岩体的物质来源及地质意义,对该岩体主要岩石进行了岩相学及岩石地球化学研究.结果表明:紫金山岩体各期次岩石具有低硅、富碱、高钾的特点,属钾质碱性岩石;岩石轻重稀土元素分馏较强烈,具有轻稀土相对富集、重稀土相对亏损、无明显Eu异常的特征;微量元素总体表现为大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Sr等)明显富集、高场强元素(Th、Nb、Ta、La、Ce、Nd、P、Ti等)亏损的特征.紫金山岩体岩浆来源较深,与富集地幔关系密切,岩浆演化机制以部分熔融作用为主且存在陆壳物质混染.结合山西境内多处同时期的碱性、偏碱性岩体特征,推断华北中部早白垩世碱性岩浆活动与古太平洋板块俯冲背景下华北克拉通破坏作用关系密切.     

金星的地幔对流、岩石圈演化和表面更新

金星在大小、轨道半径等方面与地球非常接近,但现今的观测显示金星在大气、表面温度、重力与地形特征等方面与地球非常不同.对固体金星而言,最显著特征是有火山活动但没有活动的板块构造运动、表面平均大约500±200 Ma的年龄显示金星发生过全球性表面快速更新、重力与地形强相关.本文在简要介绍已有工作的基础上,主要介绍我们基于这些观测特征开展的金星动力学研究,包括现今地幔的对流模式、相变对表面更新的影响、地壳厚度、岩石圈演化与表面更新等研究工作和取得的初步认识.

     

喜马拉雅东构造结及周边地区地壳各向异性特征

利用喜马拉雅东构造结及周边地区的48个宽频带地震台站记录的远震波形数据,通过Pms波分裂测量得到了295对地壳各向异性横波分裂参数,获得了研究区的地壳各向异性图像.喜马拉雅东构造结的快波偏振方向主要为NE-SW方向,周边地区的快波偏振方向呈现出绕东构造结顺时针旋转的趋势.Pms波分裂的慢波延迟时间范围为0.11~0.30 s,平均值为0.24 s.对比分析研究区内Pms波分裂、近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的结果发现,上地壳各向异性对Pms波分裂影响有限,地壳各向异性主要来自于中下地壳矿物和熔体的定向排列;地壳各向异性对SKS波分裂影响较小,SKS波分裂主要反映了上地幔的各向异性特征;Pms波分裂的快波偏振方向与近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的快波偏振方向表现出较好的一致性,并且与地表构造和变形特征具有较好的相关性,反映了喜马拉雅东构造结及周边地区的岩石圈变形可能为垂直连贯变形模式.

     

大陆岩石圈有效弹性厚度的计算及其地质意义

大陆范围内 T e值有很大的范围,不同构造单元有不同的 T e值.T e值的大小与岩石圈的热结构(热年龄)、壳幔耦合等因素有关.同时 T e值和地壳厚度、地表有关矿产的分布、岩石圈地幔的物质组成等也有一定关系.     

西昆仑及邻区岩石圈结构构造演——塔里木南——西昆仑多学科地学断面简要报道

通过深地震反射剖面,宽频天然深地震探测,广角折射、反射剖面,结合地表地质观察、岩石矿物和地球化学研究,以及弹性模拟计算等,对当前国际上流行的所谓高原北缘向南呈A型俯冲,南缘向北俯冲构成的青藏高原地壳加厚、隆升的“双俯冲”（two-sided subduction）模式提出质疑,认为高原北缘至少在西昆仑与塔里木（欧亚板块）之间不存在长距离的俯冲,在新生代以来的强劲挤压下,塔里木起到了一定的阻挡作用,在这里呈现南北向挤压应力场,因而青藏高原西北缘陆-陆碰撞造山、盆山的形成受到“南北双向挤压模式”所控制,也是造成青藏高原西北缘新生代后期地壳加厚、隆升的重要动力因素。