云南地区的地幔过渡带结构及其动力学意义

计算云南及周边地区48个宽频地震台记录的8600个远震P波接收函数,并根据参考地球模型将接收函数从时间域转换到深度域.在转换深度550 km处,将1°×1°面元内的接收函数叠加成一道信号,共获得了沿纬度28°,27°,26°,25°,24°和23°N的6个共转换面元叠加剖面,其叠加深度在0~800 km之间.结果表明:(1)在26°N以北的地区,410和660 km间断面的平均深度分别为407~408和663~667 km,地幔过渡带的平均厚度处于255~259 km之间,过渡带的厚度接近全球平均厚度250 km;(2)在26°N以南的地区,410和660 km间断面的平均深度分别为412~426和675~703 km,地幔过渡带的平均厚度处于262~279 km之间,明显大于全球平均厚度250 km.云南地区410和660km间断面的加深显然与印度板块在缅甸弧下方的俯冲有关,然而,从云南地区地幔过渡带的结构来分析,本文认为印度板块沿缅甸弧向东俯冲主要发生在26°N以南地区.     

接收函数CCP-PWS偏移方法探测中国东北地区620 km深处低速层

利用中国东北地区CCDSN台网4个台站和PASSCAL 19个台站的802条远震接收函数, 以三维地壳上地幔速度模型为背景, 用共转换点相位加权叠加(CCP-PWS)偏移技术, 对研究区(120°~132°E, 38°~48°N)上地幔间断面进行了成像. 结果表明: 在深度620 km附近存在一个明显的低速层, 而且在更靠近研究区西太平洋俯冲带东部较浅, 深度约600 km. 经与前人研究结果对比, 认为该低速层很可能是由西太平洋俯冲板块中的洋壳从俯冲板块分离并滞留堆积而形成. 另外, 受西太平洋俯冲板块的影响, 660 km间断面深度在研究区明显增大, 最深达到700 km, 而且在其东北角明显呈现为多级间断面.     

伊豆-小笠原地区岩石圈软流圈边界地震学证据

岩石圈软流圈边界(lithosphere-asthenosphere boundary,LAB)是上地幔内具有负速度梯度的地震间断面.开展对俯冲带区域LAB的地震学探测有助于进一步理解岩石圈与软流圈的相互作用以及与板块俯冲相关的地球动力学过程.本文收集了2002~2014年发生于伊豆-小笠原地区的3个深源地震(400~600 km)的垂向宽频带波形资料,利用线性倾斜叠加方法对波形数据进行处理后获得了相对走时-慢度域的灰度图和叠加波形图,并成功提取了s_P震相在LAB反射的前驱震相s_(LAB)P,该震相的极性与s_P相反,幅度比为0.17~0.21.基于改进的一维速度模型IASP91-IB计算获得了近源区6个s_(LAB)P震相反射点的分布.研究表明伊豆-小笠原岛弧下方LAB深度位于58~65 km,平均深度为62 km,起伏变化较小(7 km).与菲律宾海构造稳定地区研究结果相比,伊豆-小笠原岛弧地区海洋岩石圈出现了明显减薄的现象,其应与西太平洋俯冲板块在地球深部持续释放的挥发分物质导致了软流圈出现部分熔融以及弧后地幔楔内小尺度对流的强侵蚀作用密切相关.     

滇西南地区地壳速度结构的区域波形反演

利用中国地震局地壳应力研究所于2010~2011年在滇西南地区布设的宽频带流动地震台所记录的三分量高质量波形资料,采用小生境遗传算法通过波形反演,获得了研究区P波速度模型.结果显示,滇西南地区地壳厚度为38~43 km,上地幔顶部平均速度为7.9 km/s,地壳速度存在明显的横向不均匀性.思茅地块的上地壳和下地壳厚度均呈现出明显的由南向北、自东向西增厚趋势,说明该地块地壳增厚由上地壳和下地壳共同增厚形成.腾冲地块中地壳和下地壳的平均厚度及速度均小于保山地块和思茅地块,思茅地块部分路径上的下地壳和上地幔速度均较低,可能与印度板块东向俯冲引起地幔热物质上涌等动力过程密切相关.这些结果对于认识青藏高原形成与演化动力过程提供重要地震学约束.     

西藏东部地区层析成像及东南部裂谷成因讨论

利用西藏东部南迦巴瓦地区的51个临时地震台站所记录的169个远震事件, 从中提取出4767条P波射线, 通过反演计算得到了西藏东部地壳和上地幔的P波速度结构. 水平剖面显示, 在西藏东南部裂谷附近从近地表到250 km的深度范围均表现为低速异常; 从纵剖面结果看, 这个低速异常非垂直地向下延伸到约400 km深度. 综合分析认为, 此低速异常可能意味着地幔高温物质上涌, 从而为该区裂谷成因的探讨提供了地震学的证据; 在此低速异常的东侧出现明显的高速异常, 深度从40 km延伸到200 km, 该高速异常可能是大陆闭合遗留的产物, 并非俯冲的印度板块; 在250~400 km的深度范围内, 嘉黎断裂以北为低速异常区, 以南为高速异常区. 该高速异常可能反映了印度板块的北部边界, 并在此发生了拆沉. 同时表明, 在西藏东部印度板块的俯冲未超过嘉黎断裂.     

上地幔670km间断面相关震相的走时

PREM 模型中,存在深度为220,400和670km 等的速度间断面,传播中的地震射线在触到这些间断面时由于反射折射及转换而产生一些相关震相,在不同地区不同震级的地震中分别都有记录;编制这些相关震相的走时表,是研究地球内部物理性质的一项基础性工作.本文计算了 PREM 模型与上地幔过渡区670km 间断面有关的一些震相的走时,绘制成走时曲线;据此讨论了部分震相的特征及性质.     

新西兰陶波酸性火山岩氧同位素组成研究

新西兰北岛陶波(Taupo)火山岩带,位于太平洋板块俯冲于印度板块之下的印度板块一侧,是世界上最著名的第四纪酸性火山岩带之一,长约250km,宽约50km,其中95%以上的岩石为SiO_2含量大于70wt.%、含石英和长石斑晶的凝灰岩和流纹岩.该带形成于拉张构造环境,空间上呈北东向与陶波地堑的展布相吻合.由于水-岩作用的结果,表面上看来很新鲜的火山岩,其实测氧同位素组成亦可能大大偏离初始值,因而用全岩样品的实测值解释岩石成因将具有不确定性.本文首次提供了陶波火山岩带酸性火山岩中长石和石英斑晶的氧同位素数据;根据对单矿物氧同位素的研究,恢复了全岩样品的初始氧同位素组成,在此基础上探讨了岩石成因.     

青藏高原班公湖-怒江缝合带中部的Moho错断

通过分析横跨班公湖-怒江缝合带中部的Hi-Climb剖面的53个宽频带台站记录的196个远震事件, 总共获得了4764个接收函数. 利用接收函数包含的Moho的Ps和PpPs的走时信息, 获取了每个台站下方的地壳厚度和泊松比. 接收函数CCP时深偏移的方法也被用来研究地壳和上地幔间断面的横向变化. 研究结果显示: (1) 拉萨地体和羌塘地体的Moho在班公湖-怒江缝合带附近叠置和存在约10 km的错断, 其构造的几何形态表现为拉萨地体的Moho向北抬升, 而羌塘地体的Moho具有向南加深的趋势, 推断和新生代以来班公湖-怒江缝合带构造活动的重新活跃有关; (2) 泊松比沿整个剖面的变化为0.237~0.280, 表明地壳物质主要为中酸性岩石. 获得的所有台站的地壳厚度和泊松比呈现反相关关系, 意味着羌塘地体南部地壳的增厚和拉萨地体的中酸性岩石逆冲插入羌塘地体有关; (3) 地幔过渡带的厚度沿剖面维持在255 km左右, 说明印度板块和欧亚板块的碰撞所引起的构造活动局限在410 km深度范围内.     

外核顶部刚性薄层探测

核幔边界作为固态地幔和液态外核的分界面, 是地球深部最重要的间断面, 界面两侧地震波速度和密度存在显著差异. 研究表明, 该界面上部的D”层存在较强的不均匀性和各向异性. 研究人员利用地震学的方法, 发现在某些区域D”层下部存在超低速区; 近年来更有某些学者提出外核顶部某些区域可能存在一个刚性(固体)薄层, 其剪切波速度约为1 km/s, 并认为形成该层的物理机制是在外核冷却过程中, 物质分异产生轻元素聚集在外核顶部从而发生固结. 分析了斐济-汤加地区深地震在美国4个主要台网(USarray, BK, US, CI)上记录到的PKKPbc波形, 发现存在前驱波, 从而证明非洲下部外核顶部可能存在核刚性层. 通过波形拟合确定了该核刚性层的厚度约为1 km. 非洲下部核刚性层与前人利用P4KP和ScP波形在其他区域得到的刚性层模型较为一致. 核刚性层的存在可能对核幔间的物质、能量、角动量耦合起到重要的影响.     

板块构造启动时间的争议、进展与思考

板块构造理论建立半个世纪以来的重大挑战之一是地球何时启动了板块构造.目前,学术界将俯冲作用作为识别板块构造存在的标志,将最古老俯冲证据或效应与板块构造启动等同起来.焦点在于,“最古老”的俯冲证据是否代表板块构造启动.局部地区“俯冲”证据不能等同于板块构造,全球联动的俯冲体系是板块构造的本质所在.在华北克拉通北缘获得20～18亿年前板块运动和板块俯冲的证据链条后,将基于华北克拉通的关键发现置于全球背景下开展综合对比,提出地球在20亿年前才真正启动具有全球联动的板块俯冲系统.板块俯冲牵引作用使得超大陆得以形成.因此,超大陆是全球板块联动的结果,可以用来判断板块构造的启动.     

中国东北长白山火山的起源: 地震层析成像证据

利用中国东北长白山附近的19个临时地震台站和中国数字化地震台网的3个台站所记录到的高精度远震P波到时资料, 对长白山及邻近地区的地壳上地幔三维速度结构进行了详细研究. 结果表明, 长白山火山区的地壳上地幔中存在显著的低速异常, 而且该低速异常深达400 km左右、宽约200 km; 在地幔转换带及下地幔中存在高速异常. 这一结构特征与全球地震层析成像结果相同. 本文认为, 长白山火山并非如夏威夷那样的板内热点火山, 而是与太平洋板块的深俯冲及其在东亚地幔转换带中的滞留、脱水等过程密切相关的一种弧后板内火山.     

天山和塔里木盆山接合部地壳上地幔速度结构研究

通过在天山地区布设宽频带数字流动台阵, 利用观测获得的远震体波波形资料, 采用接收函数方法, 得到天山造山带和塔里木盆地北缘结合部0~80 km深度范围的二维S波速度剖面. 研究结果表明: 研究区域的地壳上地幔速度结构存在显著的垂向和横向变化, 垂向速度结构存在4个速度界面, 其中结晶地壳可分为上中下三部分, 中上地壳内普遍存在低速层. Moho界面深度变化范围在42~52 km, 在剖面北端存在4~6 km错动, 北深南浅, 显示出向北俯冲的态势, 推测为塔里木向天山下俯冲的前沿. Moho界面在塔里木盆地北缘表现为一级速度间断面, 库尔勒以北主要表现为速度梯度带. 通过地壳上地幔精细速度结构和深部盆山接触变形关系研究, 揭示了天山-塔里木盆山接合部南北向挤压变形增厚的动力学特征, 为建立盆山耦合大陆动力学模型提供基础依据.     

腾冲火山区温泉气体组分和氦同位素组成特征

1 研究区地质背景腾冲火山区(24°45′—25°36′N,98°20′—98°45′E)位于欧亚板块边界的东侧,怒江弧形断裂带上。由于印度板块向北强烈挤压、俯冲,形成局部张性或张扭性断裂。区内火山广布,在东西宽40km,南北长90km的范围内,腾冲火山区有第四纪火山70余座。腾冲火山活动始于中新世,上新世以后活动增强,晚更新世达到高潮。最近的一次火山喷发时间为1609年,     

“岩浆引擎”与板块运动驱动力

从能量的角度看,地球内部的热是驱动板块运动的主要能量.热能要转化为动能需要集中有序释放.在地球上,热能最主要的集中有序释放发生在洋中脊岩浆作用过程中.根据"岩浆引擎"模型,在洋中脊不断形成新洋壳,新洋壳轻而薄,老洋壳厚而重,致使整个板片斜置于软流圈上,产生下滑力,导致洋中脊不断扩张,形成新洋壳并推动俯冲带老洋壳的消亡,从而驱动板块运动.地幔柱岩浆活动是"岩浆引擎"的另一种表现形式.大的地幔柱头会引起上覆岩石圈受热,与大量上涌的岩浆共同作用,在其中心部位产生千米级的隆升,从而导致地壳局部大幅度的倾斜,产生向外的下滑力.当下滑力足够大时,岩石圈拉张破裂,向两边推挤扩张,同时远端洋壳在薄弱地带挤压破裂,产生板块俯冲.这是板块运动最初起始和"岩浆引擎"的点火器.在板块构造体制下,板块俯冲起始有两种主要形式,自发俯冲和诱导俯冲.自发俯冲起始往往发生在老洋盆,通常产生双向俯冲;诱导俯冲起始则往往发生于年轻洋盆,通常产生单向俯冲.新特提斯洋的多次单向俯冲闭合是诱导俯冲起始所致."岩浆引擎"主要作用于与洋中脊和地幔柱相关的板块.其他板块构造运动的能量主要来自于板块相互作用.     

印度板块俯冲仅到特提斯喜马拉雅之下的地震层析证据

利用中法合作布设在藏南５１个临时地震台记录的数据进行的层析反演结果表明：印度板块整体仅俯冲到特提斯喜马拉雅之下,在嘎拉附近俯冲角度变陡并向下延伸到１５０ｋｍ,然后逐渐变平,俯冲前沿限制在雅鲁藏布江缝合线以南。对应康马、冈底斯岩体以及羊八井－当雄裂谷下方的岩石圈中部表现为低速特征,它们可能是高温和局部溶融的反映。该结果有力说明自印度板块和欧亚板块碰撞后,陆－陆俯冲仅发生在雅鲁藏布江缝合线以南的喜马拉     

鄂尔多斯地块地壳上地幔速度结构及构造意义

基于鄂尔多斯地块及周缘地区稠密分布的地震台站所记录的远震波形资料,采用FMTOMO走时层析成像方法获得了深至400 km的高分辨率地壳上地幔P波速度结构,并分析和探讨了研究区的深部构造与火山、强震活动及克拉通破坏等相关的地球动力学问题.地壳上地幔速度结构横向变化和纵向差异的构造含义如下:鄂尔多斯地块下方正异常速度的巨厚岩石圈是鄂尔多斯地块缺乏克拉通大规模破坏的证据;大同火山群下方深至400km的柱状低速异常表明大同火山的岩浆作用起源于地幔过渡带,由太平洋板块俯冲作用引起熔融的玄武质岩浆上涌造成;鄂尔多斯地块与四川盆地之间呈东西向分布的上地幔低速异常带,可能是青藏高原东北缘软流圈流出的通道;鄂尔多斯周缘地区深至上地幔的低速异常分布表明,青藏高原北东向推挤和太平洋板块西向俯冲的共同作用,促使鄂尔多斯地块整体的抬升和周缘拉张断陷带的形成,为强震的孕育和发生提供了良好的应力环境,导致鄂尔多斯地块周缘地区地震频繁发生.     

广东麒麟幔源角闪石巨晶的氢同位素组成及其指示意义

运用离子微探针分析技术测定了广东麒麟的 5个幔源角闪石巨晶的氢同位素组成 .无论是 5个样品之间 ,还是每个样品内部 ,δD值和氢含量都十分均一 ,说明其形成环境很稳定 .麒麟角闪石的源区具有高于地幔原始值的δD值 ( - 30‰～ - 4 0‰ ) ,说明源区存在再循环的地壳组分 .再循环地壳组分的来源可能与中生代时期太平洋板块向欧亚板块的俯冲有关 ,俯冲过程也可能是引起样品具有Dupal异常的原因     

鄂霍次克海东南部180ka BP以来底栖有孔虫δ~(13)C轻值事件

对鄂霍次克海东南部OS03-1岩芯180 ka BP以来底栖有孔虫内生种Uvigerina spp.进行了稳定氧碳同位素分析,发现了112~109 ka BP(Ⅵ),102~90 ka BP(Ⅴ),85~76 ka BP(Ⅳ),57~54 ka BP(Ⅲ),44~40 ka BP(Ⅱ)和17~10 ka BP(Ⅰ)的6次δ13C轻值事件,其中发生于102~90 ka BP的轻值事件Ⅴ中的δ13C降幅最大,达到了2.5‰,其他事件中均达到1‰以上.研究认为,这些δ13C轻值事件可能由表层生产力增高、鄂霍次克海中层水形成减弱、最低含氧带加强等因素共同引起.古菌生物标志物结果表明,这些δ13C轻值事件没有受到天然气水合物分解和甲烷气体释放的影响.     

埃达克岩成因回顾

埃达克岩最初是用来定义那些富硅、高Sr/Y和 La/Yb的源于俯冲带玄武质洋壳部分熔融形成的火山岩和侵入岩. 最初, 人们认为埃达克岩仅形成在年青且尚未冷却的大洋板块俯冲会聚带, 但随后的研究表明埃达克岩也可以形成于岛弧的一些特殊环境, 在这里某些异常构造条件可降低古老板片的熔融温度. 目前认为, 埃达克岩涵盖了一系列的岛弧火山岩, 包括原生俯冲洋壳熔体, 埃达克岩-橄榄岩混合熔体以及源于板块熔体交代后地幔楔橄榄岩的熔融产物. 近年来埃达克岩的研究产生了一些让人困惑的地方, 其原因包括: (1) 埃达克岩定义相当宽泛, 并依化学特征与其他岩石相区别; (2) 将含水体系下玄武岩的高压熔融实验结果作为板块熔融存在的确凿证据; 而且(3)存在有与板块熔融无关的埃达克质岩. 近期研究表明, 埃达克质岩和许多曾被认为是埃达克岩的岩石在岛弧和非岛弧环境下均可形成, 主要通过以下几种机制: 镁铁质下地壳的分熔或直接是幔源低侵岩浆; 高压下玄武质岩浆的结晶分异; 低压下玄武岩浆的结晶分异加上相关的岩浆混合过程. 这些机制在岛弧环境或非岛弧环境都有可能. 尽管对埃达克岩和埃达克质岩的成因解释比较混乱, 但对这些岩石的研究丰富了我们对俯冲带环境中物质循环、地壳演化和成矿作用的理解.     

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组微体化石新材料及锆石SHRIMP U-Pb年龄

湖北宜昌樟村坪位于峡东黄陵背斜北翼, 区内埃迪卡拉系陡山沱组沉积序列与贵州瓮安地区相似. 在其上部硅磷质结核中发现大量以具刺疑源类为主的微体化石, 微体化石组合面貌显示出与瓮安磷酸盐化生物群和峡东硅化生物群具有明显的相似性, 表明樟村坪地区陡山沱组可以作为贵州瓮安与峡东地区陡山沱组地层对比的桥梁. 同时, 还报道了在该区陡山沱组中部暴露间断面之下火山岩夹层中所获得的锆石SHRIMP Ⅱ U-Pb年龄(614.0±7.6) Ma. 这是首次在陡山沱组中部获得锆石年龄, 这一结果不但丰富了扬子板块埃迪卡拉系陡山沱组的同位素测年数据, 也为埃迪卡拉纪年代地层的精确划分提供了一个新的数据; 该数据也将扬子板块陡山沱组中部普遍发育的暴露间断面的地质时代均限定在晚于(614.0±7.6) Ma, 同时, 这一数据将黔中地区陡山沱组中部暴露间断面之上出现的磷酸盐化生物群的地质时代也限定在晚于(614.0±7.6) Ma.