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.     

中国大陆岩石圈有效弹性厚度与强震构造区力学特征研究

研究中国大陆强震区岩石圈力学特性对理解该区强震孕育环境及发生机理具有重要意义。岩石圈有效弹性厚度(T_e)及初始载荷比(F)与大陆岩石圈力学特征紧密相关。本文利用导纳和相关函数联合反演方法以及贝叶斯最优参数估计方法,基于全球最新的WGM2012重力异常数据、 ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型的Moho面深度数据,计算中国大陆岩石圈有效弹性厚度(T_e)和初始载荷比(F)。通过对比分析,探索该地区岩石圈T_e、F、T_e梯度和F梯度对强震孕育环境的影响作用。本文发现,强震构造区岩石圈一般具有较低的T_e值、较高的T_e和F梯度值。结果表明,岩石圈综合力学强度较低且力学强度和内部载荷变化剧烈的地区,往往更有利于强震的孕育。     

南北构造带及邻域地壳、岩石层速度结构特征研究

本文利用重力数据采用Parker-Oldenburg方法反演了南北构造带及邻域地区的地壳厚度,同时采用体波地震层析成像方法反演了研究区的地壳至上地幔的三维速度结构.根据计算结果对研究区的地壳及岩石层结构进行了探讨,力图揭示南北构造带及邻域地壳、岩石层变形特征,并且对青藏高原边缘活动带壳幔构造演化的深部成因、研究区的上地幔流变性及其动力学意义进行了相应的讨论.通过分析研究表明南北构造带地区为地壳厚度剧变区,西侧为地壳增厚区,东侧的鄂尔多斯、四川盆地为地壳稳定区,而再向东为地壳逐渐减薄区.中国岩石层减薄与增厚的边界基本被限定在大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—武陵山一带,这也是东部陆缘带和中部扬子、鄂尔多斯克拉通地区深部构造边界的分界线,其两侧不仅浅层地质构造存在较大的差异,上地幔深部的物性状态和热活动也明显不同,这说明研究区的岩石层和软流层结构以及深部物质的分布存在横向非均匀性.中部地区和青藏高原深部构造边界的分界线位于东经100°—102°左右.     

对黄海—东海研究区深部结构的一些新认识

综合地震层析成像与重磁数据的处理结果,选择26°N～36°N,120°E～130°E的范围作为研究区,讨论了黄、东海研究区的深部结构特点及其与周边各地质单元的相互关系,完成了研究区两条剖面的密度结构反演,认为东海陆架地区地壳厚度变化与大陆地区相比并不明显,显著减薄开始于冲绳海槽地区,中地壳消失;琉球岛弧处地壳厚度明显再度增加,特别是上地壳的厚度增加最大,推断其原因应与俯冲作用及俯冲带附近板块与地幔的运动速率之差有关.地球物理场“东西分带”是黄海—东海地区壳内结构从西向东变化的反映,但随着深度的增加,研究区的岩石层结构出现以近EW向为优势的构造格局.因此推断深部近EW向的异常是三叠纪时期南北板块碰撞、挤压所致,浅部的NE向条带异常是后期构造运动在岩石层较浅部位构造效应的反映.黄海—东海地区岩石层结构存在浅部与深部优势构造方向不协调的现象.层析成像结果证实了南黄海东缘断层的存在,还勾绘出绍兴—十万大山碰撞带为以40°左右的倾角向NW方向倾斜的高速带,另一条倾向基本相同的高速带则是南、北扬子块体结合带在深部的反映.     

中国满洲里──绥芬河地学断面地球物理综合研究

叙述满洲里－绥芬河地学断面的地球物理成果．断面全长１３００ｋｍ,穿越了中国东北的大兴安岭岩浆岩带和张广才岭岩浆岩带,松辽盆地和海拉尔盆地,以及郯庐断裂北延部分的敦化－密山断裂、佳木斯－伊通断裂．结合地质资料,解释了断面多种地球物理方法的资料,包括重力、磁力、大地电磁（ＭＴ）、地震（广角地震测深、垂直反射地震与天然地震）、地热、古地磁以及综合解释,给出了断面岩石层构造的地球物理解释模型．讨论了松辽盆地基底的性质、莫霍界面的性质、大兴安岭重力梯级带的特征与成因,以及断面域地块拼合过程．研究结果认为,东北亚大地是一个拼合的增生大陆,是世界上一种新型的小地块碰撞拼合时受大洋板块俯冲的应力场作用形成的盆、山相间结构．     

长江中下游南京（宁）-芜湖（芜）段深部壳幔电性结构——宽频大地电磁测深研究

为了较全面、客观地认识南京(宁)-芜胡(芜)地区岩石圈深部结构,探讨岩石圈热结构和壳、幔物质状态等重要科学问题,为矿集区成矿作用和成矿规律的研究提供依据,我们完成了6条宽频大地电磁测深剖面。通过分析各剖面电性成像结果,讨论了研究区地壳-上地幔导电性的"拟三维"结构,发现测区普遍存在连续的下地壳-上地幔低阻层,仅在巢湖冲褶体断开。结合区域热流结果,我们认为下地壳-上地幔有较好的导电性,可能存在局部"熔融体"或"含水剪切断裂",其物质状态很可能是热的、软弱的。此外,我们通过物质状态和电性界面推断了上地幔隆起的位置和长江深断裂带的分布范围,认为长江断裂带不但存在,而且由多条北深南浅的断裂组成,较为复杂。     

Mildly incompatible elements in peridotites and the origins of mantle lithosphere

The abundances of the mildly incompatible elements Al, Cr, V, Sc and Yb in more than 1700 mantle peridotite bulk rock analyses are interpreted in the light of a fractional melting model based on experimentally measured partition coefficients (D) and melting reaction stoichiometries. All peridotites examined, irrespective of sample type (abyssal peridotites, orogenic massifs, ophiolites, on/off craton xenoliths), tectonic environment (divergent/convergent/passive margin, intraplate) or the pressure (P) they last equilibrated at in the mantle (plagioclase-, spinel- , or garnet facies), originated as residues at less than 3 GPa, mainly within the spinel-facies. Mantle rocks currently in the garnet facies likely were originally spinel-facies lithosphere underthrust or subducted to greater depths in convergent margins. This view is inescapable even within the widest range of D values employed in the calculations, and is furthermore strengthened when metasomatic effects on the abundances of the mildly incompatible elements in residues are considered. A pressure of origin of below 3 GPa for most mantle lithosphere creates difficulties for any model ascribing a significant volume of deep, cratonic mantle roots to plume sub-cretion or any other vertical tectonic mechanism.     

岩石的脆性-延性转变及塑性流动网络

实验变形研究表明.随着矿物组成.粒度、温度、围压、应变率、液体介质等因素的变化岩石由脆性,半脆性,向半延性.延性转变,其中包括力学行为.微观机制和宏观结构的变化,而决定岩石脆性-延性转变的基本因素在于所含的粘塑性成分及其粘滞性.半延性流动具有共轭网络状的结构特征;延性流动则包括网络状流动和均匀流动两种宏观结构;半延性-延性流动网络以其近似正交性和非牛顿流动特性分别与半脆性破裂网络和均匀延性流动相区别.基于上述研究,可将地壳、上地幔划分为脆性-半脆性的中上地壳,半延性-延性网络状流动的岩石圈下层(含下地壳和岩石圈地幔)和均匀延性流动的软流圈.地壳多震层内的大型地震带及网络是岩石圈下层塑性流动网络的一种响应.     

纳土纳(Natuna)地震台建设及初步结果

简述了在南海纳土纳岛(Natuna Islands)建设地震台站的意义和设备.用获得的首批观测资料,分别采用接收函数方法和ScS波分裂技术反演了纳土纳地震台下面地壳的S波速度结构和各向异性参数.结果表明纳土纳地震台下方地壳厚度约28 km,为典型的陆壳性质,上地幔40～50 km为低速层.纳土纳的地壳快波方向为S62°E,与GPS测量的亚洲南部巽他块体的地壳运动方向一致.     

Seismic waves in 3-D: from mantle asymmetries to reliable seismic hazard assessment

A global cross-section of the Earth parallel to the tectonic equator (TE) path, the great circle representing the equator of net lithosphere rotation, shows a difference in shear wave velocities between the western and eastern flanks of the three major oceanic rift basins. The low-velocity layer in the upper asthenosphere, at a depth range of 120 to 200 km, is assumed to represent the decoupling between the lithosphere and the underlying mantle. Along the TE-perturbed (TE-pert) path, a ubiquitous LVZ, about 1,000-km-wide and 100-km-thick, occurs in the asthenosphere. The existence of the TE-pert is a necessary prerequisite for the existence of a continuous global flow within the Earth. Ground-shaking scenarios were constructed using a scenario-based method for seismic hazard analysis (NDSHA), using realistic and duly validated synthetic time series, and generating a data bank of several thousands of seismograms that account for source, propagation, and site effects. Accordingly, with basic self-organized criticality concepts, NDSHA permits the integration of available information provided by the most updated seismological, geological, geophysical, and geotechnical databases for the site of interest, as well as advanced physical modeling techniques, to provide a reliable and robust background for the development of a design basis for cultural heritage and civil infrastructures. Estimates of seismic hazard obtained using the NDSHA and standard probabilistic approaches are compared for the Italian territory, and a case-study is discussed. In order to enable a reliable estimation of the ground motion response to an earthquake, three-dimensional velocity models have to be considered, resulting in a new, very efficient, analytical procedure for computing the broadband seismic wave-field in a 3-D anelastic Earth model.