四川芦山7.0地震和汶川8.0地震震源区地壳岩石圈变形特征分析

地壳和岩石圈变形特征研究对于深入了解中强地震的深部孕震环境具有重要科学意义.本文联合P和S波远震接收函数偏移成像结果,对发生过芦山7.0地震和汶川8.0地震的龙门山断裂带及附近区域地壳和岩石圈结构进行分析.结果揭示出在青藏高原向四川盆地过渡的龙门山断裂带,Moho面和岩石圈底界面(LAB)呈现出强烈变形,特别是芦山地震和汶川地震震源区下方地壳出现了错断、下凹,岩石圈也呈现下凹变形特征.这种地壳及岩石圈变形所代表的高应力的积累可能是汶川和芦山地震发生的重要深部地球动力学背景.     

大兴安岭岩石圈地幔特征——哈拉哈河-绰尔河橄榄岩捕虏体的证据

大兴安岭哈拉哈河-绰尔河第四纪火山岩中含有尖晶石相和石榴石相橄榄岩捕虏体.本文报道的尖晶石相橄榄岩包括方辉橄榄岩和二辉橄榄岩两类,前者分布数量略高于后者.方辉橄榄岩多数具有较高的平衡温度(1072～1193℃),矿物化学成分变化大,含有高Mg橄榄石和高Cr#尖晶石,这些特征一致表明是古老岩石圈地幔残余的样品.而二辉橄榄岩显示相对均一的矿物化学成分和很宽的平衡温度变化范围(636～1178℃),代表了明显受到改造的岩石圈地幔,可能反映岩石圈地幔的不同深度和局部经历了软流圈与岩石圈相互作用.通过与华北克拉通的对比,发现地处兴蒙造山带的大兴安岭岩石圈地幔中仍保留有相当量的古老岩石圈地幔残余,区别于遭受强烈改造和破坏的华北克拉通东部地区的岩石圈地幔.     

新疆尼勒克县圆头山后碰撞花岗斑岩的同位素年代学及地球化学特征

圆头山黑云母花岗斑岩位于尼勒克县城南,岩体普遍发育的铜矿化,以中部碎裂带中矿化最强。岩石具有典型的斑状结构,斑晶由碱性长石和黑云母组成,基质以长石、云母和石英为主,并含有少量的硫化物。圆头山黑云母花岗斑岩的轻重稀土分馏明显,并且明显富集大离子亲石元素(LILE) (除Sr外)和Pb,同时亏损高场强元素(HFSE)和Nb、Ta、P、Ti,显示出弧火山岩的地球化学特征。圆头山黑云母花岗形成年龄为269±3Ma,其源区以具有弧火山岩特征的下地壳为主,同时含有少量的幔源物质,而且在岩体的侵位过程中有高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i (0.706054~0.709228)和高Pb含量(5.05×10^-6~32.5×10^-6)的陆壳物质混染。在下地壳物质熔融过程中,位于下地壳底部的富水和成矿元素的MASH带物质也被圈入,使原始岩浆富水和成矿物质。圆头山黑云母花岗斑形成于碰撞后阶段,岩石的形成主要受岩石圈地幔拆沉作用的控制,而岩石圈地幔的拆沉可能与中亚造山带的垮塌或塔里木地幔柱活动有关。     

南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（V_P为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（V_P为5.2～6.3 km/s）、5 km〗左右的下地壳层（V_P为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（V_P＞7.0 km/s）.V_P＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.     

青藏高原岩石圈多层构造应力场

青藏高原构造应力场可按岩石圈下层、多震层和浅层地壳区分为三层。除了震源机制解方法和井孔原地测量方法可分别用于推测多震层和浅层的应力状况外,还可根据下层塑性流动网络,采用平分网络共轭角的方法估计下层的应力方向。对比岩石圈下层与上层(多震层)的构造应力场,其结果表明: 由于板块边缘驱动力主要通过下层的网络状流动实现其远程传递,故在总体作用趋势上,上层的应力方向受控于下层;又由于高原靠近喜马拉雅驱动边界,部分驱动力直接沿上层传递,致使局部地区上、下层应力方向相差显著。     

岩石圈流变实验研究的进展

岩石高温高压变形实验是了解地球内部物质流动特性的最直接的手段 .本文概述了近年来岩石流变实验研究的一些成果 ,重点总结了水和部分熔融对上地幔顶部橄榄石流变行为的影响 ,以及地壳多相岩石流变实验研究的一些成果 .     

Mesozoic thermal evolution of the southern African mantle lithosphere

The thermal structure of Archean and Proterozoic lithospheric terranes in southern Africa during the Mesozoic was evaluated by thermobarometry of mantle peridotite xenoliths erupted in alkaline magmas between 180 and 60 Ma. For cratonic xenoliths, the presence of a 150–200 °C isobaric temperature range at 5–6 GPa confirms original interpretations of a conductive geotherm, which is perturbed at depth, and therefore does not record steady state lithospheric mantle structure.

Xenoliths from both Archean and Proterozoic terranes record conductive limb temperatures characteristic of a “cratonic” geotherm (40 mW m⁻²), indicating cooling of Proterozoic mantle following the last major tectonothermal event in the region at 1 Ga and the probability of thick off-craton lithosphere capable of hosting diamond. This inference is supported by U–Pb thermochronology of lower crustal xenoliths [Schmitz and Bowring, 2003. Contrib. Mineral. Petrol. 144, 592–618].

The entire region then suffered a protracted regional heating event in the Mesozoic, affecting both mantle and lower crust. In the mantle, the event is recorded at 150 Ma to the southeast of the craton, propagating to the west by 108–74 Ma, the craton interior by 85–90 Ma and the far southwest and northwest by 65–70 Ma. The heating penetrated to shallower levels in the off-craton areas than on the craton, and is more apparent on the southern margin of the craton than in its western interior. The focus and spatial progression mimic inferred patterns of plume activity and supercontinent breakup 30–100 Ma earlier and are probably connected.

Contrasting thermal profiles from Archean and Proterozoic mantle result from penetration to shallower levels of the Proterozoic lithosphere by heat transporting magmas. Extent of penetration is related not to original lithospheric thickness, but to its more fertile character and the presence of structurally weak zones of old tectonism. The present day distribution of surface heat flow in southern Africa is related to this dynamic event and is not a direct reflection of the pre-existing lithospheric architecture.     

以2008年汶川8.0级地震为例研究地震波低频信号及其构造解释

以2008年汶川8.0级地震震中所在区域的9个固定台站的连续地震波形数据及震中区中国地震科学台阵记录的远震事件波形数据为研究对象,在对连续地震波形低频异常信号进行提取的同时,利用远震事件波形中的P波及其尾波数据探测震中区域部分台站地下结构信息,试图对主震发生前后出现的低频异常信号进行构造解释。研究结果显示:(1)9个固定台站提取出的地震波低频信号在2008年4月17日至2008年4月19日同步出现持续约40小时的先升后降异常形态,同时伴有间断性突跳并在震后密集呈现;(2)震中附近研究测线在不同时段内岩石圈结构出现变形,且在震中附近,位于发震断裂上的台站与非发震断裂上的台站相比,其地下结构变化更明显。震中附近研究测线的岩石圈结构在不同时段变形现象是使用与提取低频异常信号相同频段(0～5Hz)的数据所得到的,反映地震连续波形中记录到的低频异常信号与震源区地下结构变形密切相关。     

造山带岩石圈化学结构平面图的编制——以秦岭—大别造山带为例

国内外岩石圈化学组成的编图研究还处于探索阶段。笔者从岩石圈化学结构的思路出发 ,提出了编图的 3个地球化学指标 (铅同位素组成、T2DM 和同位素年代学 )和表示方法。以秦岭—大别造山带为例 ,同位素组成图可以反映构造分区和地壳生长历史 ,对造山过程和深部壳幔相互作用也有明确的显示 ;结合地质年代学的资料 ,化学结构平面图具有反映时空演化四维信息的能力。