中国岩石圈物理学研究中的几个重要问题与思考

中国多年来在岩石圈物理学研究中已取得了一系列的重要成果,并促进了中国地球科学的发展。然而在这21世纪之际,基于国家战略需求和自主创新的方针对岩石圈物理学提出了新的挑战。本文在这样的思维前提下对岩石圈物理学的科学内涵和发展导向进行了较全面的分析、研究和思考,并明确指出当今在这一学科领域应该做些什么,核心问题是什么,又存在哪些关键性的科学问题。研究结果提出,高精度的地球物理场观测与岩石圈内壳、幔精细结构(2维和3维)的刻划;在地球内部力系作用下,深部物质和能量的交换;深部物质运移的物理-力学-化学作用过程及深层动力学响应乃是深化对地球本体的认识和揭示成山、成盆、成岩、成矿和成灾的根本机理所在。为此,在本世纪的上、中叶,在地球科学领域中地球物理学研究必为先导。本文最后对岩石圈物理研究中尚存在的一些问题和困惑进行了分析和讨论。     

岩石圈塑性流动波的实验研究(Ⅱ)

岩石圈塑性流动波的物理模拟实验表明 ,在板块边界驱动下 ,模型中除了产生“快波”(波速量级大致相当于原型的 10 0 ～ 10 2 km/a)外 ,还存在着相当于原型波速量级为 10 - 1～ 10 0 m/a的“慢波”。“慢波”也可分解为主波和辅波 ,主波类似于涌波 (孤立波 ) ,辅波则以波群的方式传播 ,二者均系粘性重力波。板块边界的驱动作用通过不同波速的多重塑性流动波向板内传播 ,控制地震能量背景的起伏振荡 ,并导致缓慢构造运动的韵律性变化     

中央造山带东段岩石圈的构造格架

笔者讨论了大别—苏鲁超高压变质带地球物理调查剖面及相关地球物理成果。分析大别—苏鲁地体的深部地质构造与岩石圈主要特征,并与东秦岭地区前人的探测结果进行对比。结果认为,中央造山带东段的地壳构造反映了扬子克拉通向北的陆内深俯冲作用。陆壳俯冲的角度在20°～30°之间,由于角度较缓,中央造山带东段发育了开阔的后陆盆地,其下方基底构造仍保留有造山带板块会聚的特征。造山带核部上中地壳存在着规模很大的岩浆岩体的显示,与造山期后的地质作用有关。大别—苏鲁的早中生代超高压变质带在东秦岭可能仍埋藏在地壳深处,不会出露于地表。     

云南地震活动与岩石圈热结构的关系

利用云南及邻区的大地热流测值和估算值资料仿制了云南大地热流等值线图。大地热流与强震（８８６～１９９８年）震中、地温分布与精度较高的震源深度资料（１９８３～１９９７年）的对比研究表明：云南强震主要发生于热应力集中的地热梯级带;震源一般位于１００～６００℃等温度线间,相当于３～２５ｋｍ深度,并密集分布于２００～４５０℃等温线间,即５～２０ｋｍ深处,震源深度分布范围可能与地温所引起的地壳脆韧性转变有关。     

利用重力资料精化大陆岩石圈热结构的理论模型

由于地表观测大地热流值的精度较低,并且测点分布不均匀,加这对地球内部介质热学参数随深度分布的了解也很模糊,因此,由通常解热传导方程获得的碉石层温度模型比较粗糙。本文提出一种利用重力异常资料精化传统的单纯依赖地热资料确定岩石层温度模型的方法,并对方法的有效性与局限性进行了探讨。     

大陆岩石圈有效弹性厚度研究综述

大陆岩石圈有效弹性厚度（Ｔｅ）是表示岩石圈抵抗挠曲变形能力的参数。通过计算该参数,可以获得不同地区、不同构造省的岩石圈挠曲强度,并可以进行区域的比较。本文详细地介绍了Ｔｅ的计算方法、研究模型和控制因素。由于Ｔｅ与岩石圈热结构、流变结构、力学结构紧密相关,Ｔｅ的研究不仅有助于岩石圈强度的定量认识,而且可以获取岩石圈热结构、力学结构空间变化的信息,以及对地幔对流等动力学问题做出制约。     

保护地质环境保护地球

一、人类活动的最主要场所(岩石圈)——地质环境人类的生存和社会、经济的发展,依赖于良好的自然环境系统的支持.这个自然环境系统包括了大气圈,水圈、生物圈和岩石圈.大气、水、生物圈是人类维持生命的必要条件,岩石圈是人类发展的立足地.与人类社会关系最为密切的岩石圈表     

揭示地质现象的本质与核心

青藏高原的形成与演化是举世瞩目的现代地学前缘 ,岩石圈结构及其演变对于探讨高原隆升及其资源环境效应具有重要意义。多年来 ,对于青藏高原岩石圈结构的认识主要基于地球物理探测结果和地质研究 ,尚未发现深达地幔的物质。我们在西昆仑地区康西瓦新生代火山岩中首次发现了以含金云母方辉橄榄岩为主的深源包体 ,其主要组成矿物为橄榄石和斜方辉石 ,含有少量单斜辉石、尖晶石和金云母。橄榄岩具有平衡粒状变晶结构 ,部分橄榄石颗粒仍保留有扭折带。电子探针分析结果表明 ,尖晶石的x(Cr) /x(Cr +Al)变化为 2 5%～ 8% ,属于尖晶石铬铁矿系列。根据CarrollWebb和Wood(1986 )提出的温压图解 ,橄榄岩形成压力大致为16 0 0MPa ,约相当于深度 56km。据此 ,认为康西瓦新生代玄武岩中产出的橄榄岩包体系岩浆活动过程中从岩石圈地幔携带上来的幔源物质 ,对于探讨青藏高原北部的岩石圈结构及其演化具有重要意义。     

论燕山运动的深部地球动力学本质

对中国东部新生代玄武岩及其包体的矿物学、岩 石学和地球化学研究的总结发现,中国东部在燕山期主要表现为岩石圈的减薄,并在其东部 出现软流圈地幔与地壳直接接触的独特地质现象。早先应该存在的古老岩石圈地幔大多由于 拆沉作用而不复存在,现今岩石圈 地幔主体是在燕山晚期及其以后形成的。因此,中国东部燕山运动的本质就是岩石圈的减薄 乃至岩石圈地幔的消失。研究认为,这种岩石圈减薄的触发因素可能与当时东侧大洋板块的 俯冲有关。软流圈地幔与地壳直接接触的动力学效应是产生强烈的岩浆板底垫托作用及相伴 随的深部地壳的高温变质作用和部分熔融作用,形成巨量岩浆的侵位与喷发,并造成新生地 壳的显著增生和原有地壳的重新调整。同时,这种地球动力学过程将携带大量地幔物质（包 括成矿物质）进入地壳,并形成地壳尺度的大规模流体循环,从而产生大面积、突发性的巨 量成矿作用。