峨眉山地幔柱上升的沉积响应及其地质意义

研究表明西南地区峨眉山玄武岩下伏茅口组的部分缺失是峨眉山地幔柱的快速上升及其所形成的地壳穹状隆起造成的。对该地区中、晚二叠世沉积记录的研究也支持上述结论。通过野外实地地质考察和室内综合研究发现,西南地区峨眉山玄武岩之下零星发育一套碎屑岩系,其主要分布在穹状隆起的边缘。在隆起西缘盐源平川一带,为一岩性以砾岩、砂岩为主的低位水下扇;在隆起的东北缘普格、巧家、武定一带,峨眉山玄武岩之下发育一层砾石,主要为茅口组灰岩的灰岩质砾岩;昆明西山地区的灰岩质砾岩中灰岩砾石的磨圆较好,可能代表古河谷沉积。在茅口组顶部古剥蚀面上还零星可见一层厚几米至十几米残积相碎屑岩或底砾岩。上述碎屑岩系的厘定及对其空间分布和沉积环境的研究表明,上扬子西缘峨眉山玄武岩喷发前地壳发生快速穹状抬升,碎屑岩是峨眉山地幔柱上升造成的沉积响应;地幔柱的上升还造成上扬子中、晚二叠世区域岩相古地理的突变和隆起区古喀斯特的形成。这些为峨眉山大火成岩省地幔柱形成机制提供了进一步佐证,同时深化了对晚古生代上扬子西缘构造的认识。     

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明：与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

中国大陆及邻区上地幔各向异性研究

为了深化对中国大陆及邻区上地幔介质形变强度和方向的空间变化图象、各向异性和剪切波分裂、各向异性以及应变、应变和构造过程关系的认识，我们以剪切波在分层各向异性介质中的传播理论为指导，以分裂剪切波观测为基础，借助数字化地震资料和高分辨率的信号处理技术，给出了对136次地震的分析结果，得到了20个台站下面的上地幔各向异性介质的变形强度和方向的空间变化图象；并结合已有研究结果，对中国大陆及邻区上地幔各向异性特性及其起源问题进行了讨论．      

中国青藏高原深部地球物理探测与地球动力学研究(1958-2004)

经过半个多世纪的努力,中国学者在青藏高原进行的地壳上地幔地球物理探测工作取得了巨大进展. 累计完成长约45000km的深部地球物理探测工作,取得了许多科学数据,为探讨高原地壳上地幔结构、隆升机制和动力学研究奠定了基础. 为比较全面反映中国学者多年来的工作成果,作者广泛收集资料,总结了中国学者在青藏高原地壳上地幔地球物理探测工作程度,并按照方法分类绘制了系列工作程度图. 文中分别对地壳结构、上地幔的横向不均匀性、岩石圈的电性结构、青藏高原隆升机制、青藏高原地球动力学模型等几个方面所取得的主要成果做了概略的评述. 已有资料表明：青藏高原的莫霍面埋深变化较大,且在几条重要缝合带莫霍面两侧都有断错;根据目前的探测结果,高原在20±5km埋深范围内普遍存在壳内低速高导层,速度一般为56～58km/s,电阻率约为1～10Ω·m,厚度一般为5～10km,但横向分布不连续. 低速层与高导层的深度、厚度在趋势上一致,但不十分吻合.天然地震的研究结果表明,组成高原各个地块内部的地震各向异性方向大致相同,各地块的分界处各向异性方向往往有明显的变化;虽然对高原隆升机制还存在不同的看法,但至少认为高原是多期隆升、多种机制共同作用的结果这一点已达成共识. 综合已有的地球物理调查成果,结合地质地球化学资料建立的高原地球动力学模型,形象地表达出青藏高原岩石圈的双向挤压变形模式. 这些工作为研究青藏高原隆升和变形机制提供有价值的信息.     

琼州7.5级地震区深部电性异常及地震活动性研究

通过对1605年琼州7.5级大地震震中区及邻近地区大地电磁探测,发现震中区地壳深部存在一低阻体.该低阻体自约13 km以下一直延伸到上地幔,推测其为正在上升的地幔柱,并由此认为地幔柱的存在及其热物质的上涌,使上部地壳产生断裂和粘滑活动,是产生琼州7.5级大地震的重要原因. 这次大地震后断裂活动表现为以蠕滑为主.推测未来再发生同等强度大地震的危险性将大大降低.      

欧亚地区均衡残差大地水准面和上地幔强度

首先计算了欧亚地区均衡残差大地水准面．基于地幔热对流的内负荷理论和最新全球层析成像结果，探讨了欧亚地区中波长均衡残差大地水准面的地球动力学意义．研究结果表明，中波长均衡残差大地水准面主要受上地幔粘滞度和岩石层强度的影响，进而得出欧亚地区一些古老地盾和构造稳定地区的上地幔与年轻山脉及构造活动地区的上地幔结构存在着差异．这个差异主要是占老地盾和构造稳定地区，如波罗的海地盾、中西伯利亚地台、东欧等区域，冷却的上地幔已穿透地幔较深，上地幔与岩石层之间耦合较好;而年轻山脉和构造活动区，如帕米尔、天山、贝加尔活动带、青藏高原、日本海周围地区，在上地幔可能存在着热物质即粘滞度很低的软流层，上地幔与岩石层耦合程度较差，甚至有可能解耦．从欧亚地区上地幔属性的差异，可以解释该地区的一些地球动力学问题．     

新疆双亚幔柱模式及其控矿机制

文章简述了新疆地区的地质理论研究成果、矿产地质特征,认为准噶尔、塔里木双亚幔柱是新疆金属矿产呈现"8"字型分布的主要控制因素;双亚幔拉主体形成时期分别为石炭纪和二叠纪。准噶尔亚幔柱斜向天山造山带,塔里木亚幔柱近垂直,前者作用强烈、短暂,后者温和而漫长。准噶尔、塔里木盆地周缘薄弱带与内部构造体制为地幔深源岩浆及后碰撞造山岩浆的上侵提供了通道。天山造山带形成于晚石炭世,它受双亚幔柱挤压隆起作用有限,成矿局部叠加;二叠纪以来,以相对南北向挤压为主,是能源矿产主要形成时期;阿尔金、昆仑等山脉在新近纪快速隆升。基于幔枝构造启示,建议金属矿产地质找矿勘查与石油、煤炭及铀矿地质勘查展开合作,在准噶尔、塔里木两盆地内进行金属矿产综合找矿。     

藏南特提斯喜马拉雅带内江孜-康马地区白垩纪多期基性岩浆作用

在特提斯喜马拉雅带东部江孜-康马一带发育大量近东西向展布的辉绿岩体/墙,研究表明这些基性岩至少可分为三期:(1)形成于~140Ma的辉绿岩具有OIB型地球化学特征,部分样品Sr-Nd同位素组成与其东部~132Ma错美-班布里大火成岩省中基性岩相当,部分高镁样品具有Nb-Ta负异常和Pb正异常,εNd(t)值小于0;(2)形成于~120Ma的辉绿岩显示N-MORB型地球化学特征;(3)形成于~90Ma的辉绿岩显示E-MORB型地球化学特征。后两期基性岩的Sr-Nd同位素组成均显示与印度洋MORB相关。结合同时期的Kerguelen地幔柱活动轨迹及东冈瓦纳大陆裂解事件,本文认为江孜-康马地区~140Ma基性岩代表Kerguelen地幔柱及其与上覆东冈瓦纳大陆岩石圈地幔相互作用产物,是Kerguelen地幔柱长期潜伏于东冈瓦纳大陆下的证据,在前人研究基础上将该地幔柱影响的范围从错美向西拓展了约200km;之后随着东冈瓦纳大陆裂解和印度洋的开启及扩张,印度板块逐渐北移并远离Kerguelen地幔柱,江孜-康马地区~120Ma和~90Ma两期基性岩代表新生印度洋软流圈部分熔融的产物,与Kerguelen地幔柱无关。该区识别出的三期基性岩浆活动表明:特提斯喜马拉雅带的东部在白垩纪经历了与东冈瓦纳大陆裂解、印度洋的开启和扩张相关的多期基性岩浆活动。这些基性岩为深入了解和限定特提斯喜马拉雅带自140Ma以来的古地理位置和构造演化过程提供了新的岩石记录和时间坐标。     

Bulk-rock Major and Trace Element Compositions of Abyssal Peridotites: Implications for Mantle Melting, Melt Extraction and Post-melting Processes Beneath Mid-Ocean Ridges

This paper presents the first comprehensive major and traceelement data for 130 abyssal peridotite samples from the Pacificand Indian ocean ridge–transform systems. The data revealimportant features about the petrogenesis of these rocks, mantlemelting and melt extraction processes beneath ocean ridges,and elemental behaviours. Although abyssal peridotites are serpentinized,and have also experienced seafloor weathering, magmatic signaturesremain well preserved in the bulk-rock compositions. The betterinverse correlation of MgO with progressively heavier rare earthelements (REE) reflects varying amounts of melt depletion. Thismelt depletion may result from recent sub-ridge mantle melting,but could also be inherited from previous melt extraction eventsfrom the fertile mantle source. Light REE (LREE) in bulk-rocksamples are more enriched, not more depleted, than in the constituentclinopyroxenes (cpx) of the same sample suites. If the cpx LREErecord sub-ridge mantle melting processes, then the bulk-rockLREE must reflect post-melting refertilization. The significantcorrelations of LREE (e.g. La, Ce, Pr, Nd) with immobile highfield strength elements (HFSE, e.g. Nb and Zr) suggest thatenrichments of both LREE and HFSE resulted from a common magmaticprocess. The refertilization takes place in the ‘cold’thermal boundary layer (TBL) beneath ridges through which theascending melts migrate and interact with the advanced residues.The refertilization apparently did not affect the cpx relicsanalyzed for trace elements. This observation suggests grain-boundaryporous melt migration in the TBL. The ascending melts may notbe thermally ‘reactive’, and thus may have affectedonly cpx rims, which, together with precipitated olivine, entrappedmelt, and the rest of the rock, were subsequently serpentinized.Very large variations in bulk-rock Zr/Hf and Nb/Ta ratios areobserved, which are unexpected. The correlation between thetwo ratios is consistent with observations on basalts that D_Zr/D_Hf< 1 and D_Nb/D_Ta < 1. Given the identical charges (5⁺ forNb and Ta; 4⁺ for Zr and Hf) and essentially the same ionicradii (R_Nb/R_Ta = 1·000 and R_Zr/R_Hf = 1·006–1·026),yet a factor of 2 mass differences (M_Zr/M_Hf = 0·511 andM_Nb/M_Ta = 0·513), it is hypothesized that mass-dependentD values, or diffusion or mass-transfer rates may be importantin causing elemental fractionations during porous melt migrationin the TBL. It is also possible that some ‘exotic’phases with highly fractionated Zr/Hf and Nb/Ta ratios may existin these rocks, thus having ‘nugget’ effects onthe bulk-rock analyses. All these hypotheses need testing byconstraining the storage and distribution of all the incompatibletrace elements in mantle peridotite. As serpentine containsup to 13 wt % H₂O, and is stable up to 7 GPa before it is transformedto dense hydrous magnesium silicate phases that are stable atpressures of 5–50 GPa, it is possible that the serpentinizedperidotites may survive, at least partly, subduction-zone dehydration,and transport large amounts of H₂O (also Ba, Rb, Cs, K, U, Sr,Pb, etc. with elevated U/Pb ratios) into the deep mantle. Thelatter may contribute to the HIMU component in the source regionsof some oceanic basalts. KEY WORDS: abyssal peridotites; serpentinization; seafloor weathering; bulk-rock major and trace element compositions; mantle melting; melt extraction; melt–residue interaction; porous flows; Nb/Ta and Zr/Hf fractionations; HIMU mantle sources     

上地幔熔体-岩石相互作用与大陆地幔演化

根据实验岩石学、幔源岩石的岩石地球化学资料以及微量元素地球化学理论模拟等,评述了上地幔熔体岩石相互作用研究领域的最新进展,指出熔体岩石相互作用不仅深刻地制约了岩石圈地幔的矿物学、地球化学和物理性质的变化以及地幔不均一性的形成及演化,而且也会最终控制各种构造环境下喷出岩浆的地球化学特征,以及深部岩浆的分离机制。