新疆可可托海—四川简阳地学断面岩石圈与软流圈结构

运用现代构造解析理论和方法,对新疆可可托海—四川简阳人工地震测深剖面与天然地震面波层析成像进行构造解析基础上,综合地质学、深源岩石包体构造岩石学和地球化学以及其他地球物理学标志等多学科综合研究显示,高速块体或幔块构造的几何结构型式是控制该区岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形基本条件之一。本文建立起该地学断面地壳及岩石圈与软流圈速度结构模型和物质组成结构模型,划分出岩石圈3种几何结构模式:克拉通陆根状结构、造山带楔状结构和高原陆根状结构,以及岩石圈二类构造演化类型:克拉通型岩石圈和增厚型岩石圈。在系统论述断面地壳及岩石圈结构构造类型特征基础上,探讨了该断面软流圈结构特征,岩石圈与软流圈相互作用及其地幔动力学模式。     

弧后盆地的形成与演化探讨：以东亚陆缘区为例

通过对弧后盆地大地构造体制的讨论，作者认为基属活化作用的产物根据地质，地球物理，地球化学等资料的分析，作者提出结论认为，由于东亚岛弧系岩石圈的均衡作用及海沟外侧冷却大洋岩石圈块体的下沉拖曳牵引等作用，使软流圈在岛弧系下方发生分异，这种分异作用带动东亚陆缘向东扩张，从而产生弧后的张开。     

大陆岩石圈对扩张机制的响应—辽蒙地质走廊中—新生代火山活动的时空分布

选择辽西为中心,以近东西向延伸800km的辽蒙地质走廊为研究区,通过年代学研究,确认130Ma以来的中、新生代火山活动对称分布的时空格局,具有“中间老、两侧新”的特点,而且随着时间的推移,软流圈来源的岩浆向东西两侧侧向流动,岩浆来源不断加深。在此基础上提出“软流圈底辟体上涌和水平侧向流动”的模式。     

华北板内深部构造

华北板块的形成经历了早前寒武纪、燕山期及喜马拉雅期3个主要构造发展期，由于华北板块自身运动及所受应力场的作用，加之上地幔岩石圈的不均一性等因素，在中、新生代形成许多特殊的板内构造块。综合应用地质、地球物理和地球化学的成果，对华北板内深部结构进行了研究。从深部构造角度划分出6个金及金金属成矿带、4个金刚石成矿带，并对华北地区的地震及地热资源与新生事大陆裂谷的关系进行了探讨。     

同震和震后应力变化引起的正断层作用

了解地震事件沿着发震构造重复发生的过程是地球物理研究工作的一个重要内容。近年来，通过对地应力变化的静态以及动态分析，研究了由地震破裂引起的断层相互作用和触发作用，启发这项研究工作的一个基本的假定是：地震扰动断裂带附近的应力状态能激发或延滞其后的地震破裂。     

华南中侏罗世玄武岩的岩石地球化学研究--以福建藩坑玄武岩为例

华南发育一条近EW向展布的中侏罗世火山岩带, 福建永定盆地的"藩坑组玄武岩"是其中的典型代表之一. 藩坑玄武岩的TiO2为1.92 ～ 3.21 wt%, 属"高Ti玄武岩", 并有较高的全铁含量(11.09 wt%). 该玄武岩与东南沿海来自富集的岩石圈地幔的早白垩世玄武岩相比, 有完全不同的岩石地球化学特征: 相对富集Th, Nb, Ta, Zr和Ti等高场强元素, Zr/Ba, La/Nb, La/Ta, Zr/Y, Ti/Y, Ba/Nb, K/Ti和Rb/Zr等比值也与OIB相似; 除少数样品有较高εNd (T ) (1.87 ～ 3.55)外, 多数样品有类似球粒陨石的εNd (T)(-0.70 ～ 0.24), 属软流圈地幔来源并记录着软流圈与岩石圈相互作用的信息. 赣南、粤北、湘东南的(早-)中侏罗世玄武岩、辉长岩与福建藩坑玄武岩有相似的OIB型岩石地球化学特征. 这种OIB型玄武岩可作为该地区早中生代时期软流圈地幔上涌的岩石学标志. 软流圈地幔的上涌导致该地区构造伸展、裂谷盆地的形成.     

华北地块东部晚中生代至新生代岩石圈不均一减薄与改造模式

本文综合运用不同时代幔源包体平衡温压对比、玄武岩地球化学性质对岩石圈厚度的反演以及不同时代岩石圈地幔地球化学性质的对比的方法，把华北地块东部岩石圈的减薄时间限定在晚中生代至新生代之间。减薄的机制可能是华北东部地区晚白垩世以来大陆岩石圈的拉张作用。由于机械性拉薄和热、机械和化学侵蚀作用，岩石圈厚度最终减薄到70km以下。但古老的岩石圈地幔并没有完全因减薄而消失，残留部分受到了来自软流圈物质的强烈改造，使其Sr、Nd同位素组成类似于软流圈，但Os同位素没有受到明显的改变。改造后的岩石圈地幔成为华北地块东部新生代岩石圈地幔的主体。在时空上，岩石圈的减薄具有不均一的性质。     

地壳运动驱动力的探讨——核能与地球演化

本文综合核物理、天文和地质学的最新研究成果,推导出在45亿年前太阳系的全部原始类地行星及其某些卫星(包括地球及月球)上,发生过大规模的、持续的铀、钚链式核裂变,释出了巨大的热能,熔化了整个原始星球。新星球的物质发生了重力分异作用、形成了按密度划分的圈层结构。地球中心是内地核,在高压下压成了固态。铀、钚下沉到内地核顶部停留,继续发生链式核裂变,但改变不了内地核的固态性质。从此处产生的核裂变能,主要以热对流的形式外导。直到前45亿年以后,铀的链式核裂变停止了,只剩下钚的链式核裂变,生成的热能减少了,地球开始冷凝。当熔浆表面温度下降到700~800℃时,较轻的花岗岩质岩浆首先凝固成薄层。它很脆弱、经不起大风浪和潮汐力的冲击,破碎成小块,随着下面对流的玄武岩质熔浆汇集起来,形成大片飘浮物,后来就成为大陸;小片的便成为岛屿。温度逐渐下降,地幔冷凝成固体。温度下降至100℃以下,大气中的水蒸气冷凝成水,下落汇集在地表低凹处,便有了海洋和湖泊。所以海洋底主要分布着玄武岩。从内地核顶部不断产生的核能以"地幔柱"的形式穿过固体地幔,上升至地壳。受坚硬地壳的隔挡、便集中在地壳下构成软流层。当地壳岩石受热软化和可以流动之后,便开始向压力小的方向流动。又受日、月引力和地球自身自转力的作用,软流层的动能又有了增强。这种巨大的能量支配了地壳的升降、褶曲、断裂、变质、岩浆、火山和地震等活动。地球是天体之一,无时不受自然界各种作用力的影响,但支配它演化的主要作用力是核能。本文还简述了核能、核素与太阳系星体演化的关系。     

辽西中生代软流圈底辟体的脉动式上涌

岩石学-地球化学数据揭示了辽西中生代火山岩组分存在的3个特征: (1) Mg#值和Cr、Ni含量比较高; (2) 多数火山岩源自受到地壳物质混染的富集的岩石圈地幔; (3) 相当部分火山岩的ε_Nd(t)值偏高.对辽西及其邻区中生代(230~65Ma) 火山岩年代学的研究发现: 火山活动具有平均间隔2030Ma的周期性, 火山岩活动的峰期为230Ma、190Ma、160Ma、130120Ma、110100Ma、80Ma.同时火山岩ε_Nd(t)值在时间上显示了类似的周期性波动.在空间上, 中、新生代火山岩有呈环状分布的趋势, 从中心向外逐渐变新.根据上述特点, 提出辽西晚中生代的火山岩活动可能与软流圈底辟体脉动式上涌有关, 研究区被岩石圈断裂围限的特定构造背景为软流圈底辟体的上涌提供了天然通道.      

青藏高原东部壳幔速度结构和地幔变形场的研究

在青藏高原东部地球动力学问题中,笔者在文中主要考虑与地壳上地幔速度结构和地幔变形场有关的问题,它涉及当前流行的下地壳流动模型和壳-幔的耦合-解耦模型。在2000年完成的穿过川西高原和四川盆地的深地震测深剖面,揭示了川西高原的地壳结构具有地壳增厚(主要是下地壳增厚)、地壳平均速度低等特点,显示地壳的缩短与增厚的碰撞变形特征。根据川西高原上设置各爆炸点的记录截面图共同呈现PmP(莫霍界面反射波)弱能量的特点,推断在川西高原的下地壳介质具有强衰减(Qp=100～300)的性质,支持存在下地壳流动的模型。青藏高原东部和川滇西部地区的上地幔各向异性(SKS波快波偏振方向和快慢波延迟时间)的初步结果表明,这两个地区的壳-幔变形特征是不同的,尽管它们在地理位置上属于同一个板块碰撞带。在青藏高原内部的壳幔变形属于垂直连贯变形,它以缩短为主,而高原外部的地壳(或岩石圈)则相对于其下方地幔运动。在高原内部和外部之间存在一个重要的地幔变形过渡带。然而,高原内部的垂直连贯变形与高原内部存在大范围下地壳流动的模型不一致。笔者在该地区开展了近两年的宽频带流动地震观测,试图从地震记录中确定过渡带的位置和探讨它的流变性质。文中扼要回顾已经取得的结果,并介绍正在进行的研究。