青藏高原及邻近区域的S波三维速度结构

本文收集了WWSSN台网和我国台网中13个地震台站的长周期地震记录,用140条10-90s瑞利波频散曲线和作者提出的Tarantola-Backus面波频散层析成象方法,作了青藏高原及邻区的速度反演,得出该地区岩石层速度结构的三维图象.结果表明,1.在10-110km深度范围内,速度结构出现与大地构造特征相关的分区性,显示出四个构造单元:青藏块体、柴达木-巴颜喀拉-三江块体、塔里木块体和印度块体.2.高原内部,深度为10-70km内速度较低,莫霍界面呈不对称盆形分布,藏北那曲附近地壳厚度超过70km,高原边缘壳厚为45-50km,90-110km为高速异常,表明高原内部存在上地幔盖层.3.高原北部的班公湖断裂和东部的三江断裂系是该区重要的分界线,是岩石层结构存在明显差异的重要接触部位,可能是冈瓦纳古陆与欧亚古陆的缝合带.4.柴达木-巴颜喀拉-三江块体内部速度分布不均匀,地壳厚度由北向南从45km加深到60km;在深度90-110km存在一低速层.5.塔里木地块内速度随深度均匀增加,从地壳到上地幔110km内没有发现低速层.地壳厚度约50km.     

华南前寒武系基底变质杂岩和中-新生代地幔岩的稀有气体同位素组成及其大地构造意义

对华南前寒武系变质岩浆杂岩稀有气体He、Ne、Ar和Xe的系统研究表明:扬子克拉通基底为含高³He的下地壳"原始岩石层",(³He/⁴He)×10^-6比值为2.8～4.6;而华夏板块基底变质岩浆杂岩则是在缺乏³He、低(³He/⁴He)×10^-8比值(3.15～17.7)的构造环境下形成的大陆中-上地壳变质岩浆杂岩层,反映出两者基底性质迥然不同。华南中-新生代爆破岩筒He同位素组成相反,相对稳定的扬子克拉通(³He/⁴He)×10^-8比值仅0.18～4.22,而郯庐-四会-吴川断裂以东,中-新生代活动地块(太平洋构造域)(³He/⁴He)×10^-8比值高达3.7～20.5。He同位素表明郯庐-四会-吴川断裂带为切割深至地幔的边界深大断裂,是扬子克拉通与华夏板块间的边界且控制了燕山期火山-侵入岩浆向西扩展。Ar同位素组成表明华南大陆中-新生代地幔形成接近"均一"的地幔组份。¹³⁶Xe/¹³⁰Xe-¹²⁹Xe/¹³⁰Xe相关组份表明它们具有地幔柱岩石同位素组成特征。     

中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

多种驱动力作用下东亚大陆形变及应力场演化

将印度板块持续地向北推进、下伏地幔小尺度对流对增厚大陆岩石层的搬离作用以及剥蚀作用视为形成现今东亚大陆形变和应力场格局的主驱动力。在一梯形区域内，利用数值模拟的方法，研究了东亚大陆在不同的边界条件、不同的剥蚀率系数及不同的岩石力学参数条件下的形变及应力场格局。与现代空间大地测量技术 CGPS)以及利用地震观测得到的结果进行了对比。结果表明，本文模型预测的结果与上述的观测结果有较好的吻合，其西部地区比东部吻合得更好。说明控制东亚大陆西部形变和应力场基本格局的主驱动力，来源于印度板块对欧亚板块的碰撞、挤压，而对东部地区还应当考虑其与太平洋板块和菲律宾板块的相互作用。与此同时，下伏地幔小尺度对流对增厚大陆岩石层的搬离作用以及风化剥蚀对应力场的演化过程也不可忽视。      

青藏高原及其邻区岩石层三维密度结构

搜集了青藏高原及其邻近区域的S波速度三维层析成像结果和2万多个实测重力点资料，将重力资料进行各种改正并网格化为30′×30′的布格重力异常．首先采用密度差与S波速度差之间的经验关系式，建立青藏地区岩石层密度的初始模型，再利用布格重力异常进行阻尼最小二乘法反演，得到青藏地区岩石层三维密度分布结果．反演结果表明：（1）青藏高原岩石层密度分布不仅在纵向上不均匀，而且在横向存在明显的不均匀．在深度10－70km范围内，高原整体呈低密度特性，在50－70km深度范围内低密度特征更加突出，与周缘地区存在0，1g／cm³的密度差．而在90－110km深度范围内，高原岩石层地幔显示密度高．（2）岩层密度分布与大地构造有明显相关的分区性，显示出青藏块体、巴颜喀拉块体、塔里木块体和印度块体．     

中国数字地震台网的接收函数及其非线性反演

利用中国数字台网（CDSN）记录的85个远震事件的宽频带P波波形数据和分离接收函数的最大或然性反褶方法,获得了CDSN台网10个台站不同方位的岩石层接收函数.利用这些台站不同方位的平均接收函数和非线性接收函数反演方法,获得了上述各台站下方100km深度范围内的岩石层S波速度结构.结果表明CDSN台网各台站下方的地壳厚度和岩石层速度结构存在明显的差别.其中,拉萨台下方的地壳厚度为66kin,壳幔界面较模糊,而余山台下方的地壳厚度为34km,壳慢界面两侧速度反差明显.刮用本文方法估计的地壳厚度与已有的结果基本一致,由于CDSN台网覆盖了中国大陆的各主要构造单元,本文的结果为研究中国大陆的岩石层S波速度结构及其横向变化提供了新的证据.     

地幔对流与岩石层板块的相互耦合及影响──（Ⅰ）球腔中的自由热对流

板块运动是地幔对流的主要证据之一．同时，作为地球动力系统中一个相对独立部分，板块自身的存在和运动对地幔内部物质的流动形态有巨大影响．地幔内部的流动由两部分组成：一是由内部非绝热温度差异造成的自由对流解；另一部分是由在地表运动的板块所激发．作为系列工作的第一部分，本文研究球腔中的自由热对流问题．得到了对地幔对流研究有实际意义的下边界为自由、上边界为刚性情况下的临界瑞利数值，不同的瑞利数时球腔内流场和温度场的分布形态等．