大陆岩石圈的增厚及对流剥离对青藏高原隆升的影响

伴随着印度板块对欧亚板块南缘的碰撞、挤压,青藏高原地壳及下伏地幔岩石圈的厚度增加了１倍。增厚岩石圈热结构的变化可导致高原海拨下降约１５００ｍ。其对流剥离并被较热的软流圈物质替代可用以解释青藏高原自８百万年或３百万年前开始的快速隆升。大陆岩石圈的增厚及热结构变化和对流剥离可能是青藏高原自９百万年前开始的夷平—快速隆升过程的主导控制因素。     

东秦岭火山岩的壳幔热动力状态及造山模式

根据火山岩、沉积岩、变质作用与花岗岩成岩和形成环境的综合研究,本文确认熊耳群玄武粗安岩-英安流纹岩组合、大红口组粗面岩组合具低级壳幔热动力状态,形成于大陆裂谷环境;秦岭群、宽坪群变拉斑玄武岩建造具中级壳幔热动力状态,形成于海槽环境;二郎坪群、丹凤群细碧岩-石英角斑岩建造发育于高级壳幔热动力状态的海盆环境,具有下地幔岩石圈拆离导致的A型俯冲造山模式。     

利用中国GPS站网对地震波引发的大尺度电离层扰动的观测

地震瑞利波在沿地表传输时衰减很慢,其能量在远离震中的区域仍然能够激发大气和电离层扰动.本文利用中国境内的GPS接收机网络观测电离层总电子含量(total electron content,TEC),分析了 2011年日本地震后在中国区域上空产生的电离层扰动.研究发现,瑞利波的能量从地面经大气耦合传输到电离层高度,导致在中国区域上空电离层出现与瑞利波传播同步的TEC扰动.利用中东部的稠密接收机网络,还揭示了扰动的大尺度二维空间结构:瑞利波经过后产生的TEC扰动呈条带状,在中纬度地区沿西北—东南方向排列,而在低纬度大致为东西方向.条带的转向可能与地磁场作用下的中性-离子耦合过程有关,大气波动导致的等离子扰动倾向于沿磁力线方向(向南)传播,从而形成垂直磁力线方向(东西)的波前结构.这是首次在远离震中的区域使用GPS站网研究地震波耦合电离层扰动的大尺度二维空间结构.     

南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45 km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88 km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130 km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.     

中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构

依据地震波速得到的上地幔温度和气象台站记录的地表温度为约束,结合地表热流和热导率观测数据,利用有限元方法计算了中国大陆及邻区岩石圈三维热结构.基于此温度结果和GPS观测得到的应变率数据,以滑动摩擦、脆性破裂和蠕变三种强度机制为约束,计算得到了中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构.结果显示:弱强度和低等效黏滞性系数的下地壳在中国大陆及邻区普遍存在,并且下地壳的流变强度和等效黏滞性系数比上地壳和岩石圈地幔一般要低1~2个数量级;中国大陆范围内青藏高原存在着厚度最大、强度最低的下地壳;青藏高原的岩石圈强度和等效黏滞性系数比华北、华南和印度板块的都要低;岩石圈流变结构的横向分布特征与重力梯度带和地形过渡带比较一致.     

平均热点参考基准的建立和岩石圈西向漂移的研究

对于大地测量应用来说,目前IERS机构在定义地球参考系时推荐采用岩石圈无整体旋转(No-Net-Rotation-NNR)约束条件,然而对于地球物理应用来说,相对于NNR参考基准的绝对板块运动数据可能会对地幔对流等研究结果产生误导.考虑到热点的运动,提出建立平均热点(MHS-Medial HotSpot)参考基准的方法,给出建立该基准的约束准则,分别以地学模型NNR-NUVEL1A和实测模型ITRF2005VEL为基础,建立了平均热点参考基准MHS-NUVEL1A和MHS-ITRF2005,并与其它基于热点的绝对板块运动模型进行了比较和分析;讨论了岩石圈的西向漂移,给出了岩石圈相对于下地幔整体旋转的更精确的定量估计,即基于实测的热点参考架MHS-ITRF2005和地学模型NNR-NUVEL1A之间的整体旋转为0.26°/Ma,旋转极在(50°S, 62°E),这与由板块的受力模型给出的岩石圈的整体旋转的旋转极很接近,旋转速率大致快了10%.     

华南地区岩石圈电性特征及其地球动力学意义

岩石圈-软流圈界面（The Lithosphere-Asthenosphere Boundary,LAB）是地球内部主要界面之一.大地电磁测深（Magnetotelluric,MT）是研究地球壳幔电性结构最有效的方法,利用长周期大地电磁测深数据可以较好地探测LAB.在SinoProbe-01-03课题的资助下,首次获得了华南地区4°×4°网度的高质量大地电磁测深数据.利用一维奥卡姆（Occam）算法反演了MT阻抗的反对角线元素所计算出的平均视电阻率.根据一维地电结构可以将华南地区岩石圈划分为五种类型：以湖南邵阳和贵州施秉为代表的克拉通型,以四川达州和彭州及湖北荆门为代表的构造边界型,以浙江湖州和广东云浮为代表的岩石圈中等改造型,以江西赣州、广东揭阳及福建霞浦为代表的岩石圈强烈改造型,以湖北英山为代表的造山带型.除湖南邵阳、贵州施秉及广东揭阳外,华南地区岩石圈厚度为60~145 km.本文研究表明华南地区岩石圈显示出南北两侧上抬、中部下凹、东部受不均匀改造的趋势,这一结果与之前发表的文献所揭示的华南地区岩石圈东薄西厚的典型特征是不同的.研究结果反映华南地区岩石圈稳定性较好,晚中生代以来的构造伸展作用对岩石圈的改造程度有限,可能主要以不同形式的软流圈底辟为主.     

唐海—商都地震台阵剖面下方岩石圈结构

2006年10月到2009年9月,中国地震局地球物理研究所在华北地区布设了250个流动地震台站,本文选取其中一条从唐海经过唐山、三河、北京、张家口到商都的宽频带地震台阵剖面作为研究对象.利用该剖面49个宽频带台站记录的191个远震数据进行了S波接收函数的计算,通过共转换点叠加成像对剖面下方的岩石圈结构进行研究,获得了剖面下方的岩石圈精细结构.Moho界面和岩石圈-软流圈界面清晰可见,剖面下方地壳厚度从西到东逐渐减薄,从42 km逐渐减薄至30 km左右,西部陆块岩石圈厚度从100 km逐渐减薄至70 km,中部和东部陆块岩石圈厚度变化相对平稳,介于60~80 km,表明剖面下方岩石圈遭受了大规模的明显减薄.结合其他地球物理方法研究结果,我们认为剖面下方华北克拉通东部陆块岩石圈减薄主要是由于热侵蚀作用引起的.     

The dilemma of the Jiaodong gold deposits: Are they unique?

The ca. 126e120 Ma Au deposits of the Jiaodong Peninsula, eastern China, define the country＇s largest gold province with an overall endowment estimated as＆gt;3000 t Au. The vein and disseminated ores are hosted by NE-to NNE-trending brittle normal faults that parallel the margins of ca. 165e150 Ma, deeply emplaced, lower crustal melt granites. The deposits are sited along the faults for many tens of kilometers and the larger orebodies are associated with dilatational jogs. Country rocks to the granites are Pre-cambrian high-grade metamorphic rocks located on both sides of a Triassic suture between the North and South China blocks. During early Mesozoic convergent deformation, the ore-hosting structures developed as ductile thrust faults that were subsequently reactivated during Early Cretaceous ＂Yan-shanian＂intracontinental extensional deformation and associated gold formation. 〈br〉 Classification of the gold deposits remains problematic. Many features resemble those typical of orogenic Au including the linear structural distribution of the deposits, mineralization style, ore and alteration assemblages, and ore fluid chemistry. However, Phanerozoic orogenic Au deposits are formed by prograde metamorphism of accreted oceanic rocks in Cordilleran-style orogens. The Jiaodong de-posits, in contrast, formed within two Precambrian blocks approximately 2 billion years after devolati-lization of the country rocks, and thus require a model that involves alternative fluid and metal sources for the ores. A widespread suite of ca. 130e123 Ma granodiorites overlaps temporally with the ores, but shows a poor spatial association with the deposits. Furthermore, the deposit distribution and mineral-ization style is atypical of ores formed from nearby magmas. The ore concentration requires fluid focusing during some type of sub-crustal thermal event, which could be broadly related to a combination of coeval lithospheric thinning, asthenospheric upwelling, paleo-Pacific plate subduction, and seismicity along the continental-scale Tan-Lu fault. Possible ore genesis scenarios include those where ore fluids were produced directly by the metamorphism of oceanic lithosphere and overlying sediment on the subducting paleo-Pacific slab, or by devolatilization of an enriched mantle wedge above the slab. Both the sulfur and gold could be sourced from either the oceanic sediments or the serpentinized mantle. A better understanding of the architecture of the paleo-Pacific slab during Early Cretaceous below the eastern margin of China is essential to determination of the validity of possible models.     

Guidelines for Authors

正1 AIM AND SCOPE GEOSCIENCE FRONTIERS(GSF)is a bi-monthly international journal that publishes in English high quality original research articles and timely reviews in interdisciplinary fields of Earth and Planetary Sciences.GSF aims to bridge innovative,provocative and challenging concepts and models related to various fields of research including petrology and geochemistry in understanding lithospheric architecture and mantle dynamics,global tectonics,economic geology and fuel exploration,geophysics,stratigraphy and paleontology with new