青藏高原东缘岩石圈及软流圈结构

青藏高原东缘岩石圈及软流圈结构的研究是认识该区域地壳上地幔的构造形变及高原内部物质向东运移的重要手段。通过搜集四川区域数字地震台站和野外临时地震台站记录的观测资料,采用接收函数共转换点(CCP)偏移叠加成像方法对青藏高原东缘深部结构研究。研究结果揭示:青藏高原东缘的地壳厚度比四川盆地的地壳厚度大10~20km;在青藏高原东缘与四川盆地的过渡地带,莫霍面处存在大幅度的垂向错断和变形。从青藏高原东缘到四川盆地,岩石圈与软流圈分界面(LAB)显示出深度逐步增加、410km间断面深度则有变浅的趋势。在地壳的下界面和LAB界面间以及LAB界面与410km间断面间也存在多条不连续的分层。青藏高原东缘和四川盆地的LAB界面的下方都有明显的低速层分布,但它们之间存在差别,四川盆地的LAB界面的下方低速层分布较为完整,而青藏高原东缘LAB界面下方的低速层分布中可见离散的高速块体分布。青藏高原东缘与四川盆地深部结构的明显差异,体现了该地区的深部地球动力学背景的复杂性。     

中国及相邻区域岩石圈结构及动力学意义

中国大陆及邻近陆域海域是晚古生代以来由多个较小的板块或地块汇聚形成的.中生代亚洲东部岩石圈拉张解体和减薄.古新世印度板块与欧亚板块碰撞引起地壳缩短隆升,形成青藏高原和喜马拉雅造山带.根据中国大陆及相邻区域天然地震、人工地震及其他地学资料, 采用多学科多手段进行反演.对沉积层、地壳、岩石圈厚度进行研究,探讨中国大陆及相邻陆域海域岩石圈结构特征及深部动力学问题.     

济阳坳陷岩石圈热结构的二维模拟

基于济阳坳陷的深反射／折射地震测深资料以及华北地区地温场资料和地震波速度（υp）与放射性生热率（A）的实验关系,建立了二维稳态热传导模型,模拟了济阳坳陷岩石层温度分布．研究表明：壳幔边界温度与地壳厚度密切相关,地壳厚度大的地区壳幔边界温度相对较高,约为600～650℃,地壳厚度小的地区壳幔边界温度相对较低,在510～550℃之间;该地区居里面深度在30km左右,与Moho面的深度近似;计算得到该地区热岩石圈厚度在81-102km之间,其分布形态与莫霍面的分布形态相近．     

青岛胶南隆起带小珠山早白垩世花岗岩锆石U-Pb年代学及胶东半岛中生代花岗岩成因初探

青岛胶南隆起带小珠山花岗岩SiO_2平均含量70.21%,A/CNK平均1.13,为强过铝质酸性岩体。岩体具有高钾特征,显示中等程度的LREE富集、中等负Eu异常,Yb平均含量1.23×10~(-6)μg/g,Y平均含量0.18×10~(-6)μg/g,Sr平均含量21.93×10~(-6)μg/g,为低Sr低Yb的喜马拉雅型花岗岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄加权平均结果为123 Ma和122 Ma,是早白垩世燕山晚期的产物。胶东半岛中生代花岗岩形成于3个时期并具有不同的形成机制:晚三叠世(225～205 Ma)幔源型花岗岩,是扬子板块向华北板块俯冲碰撞形成苏鲁超高压变质带,地幔物质沿裂隙上涌,富集地幔产生轻度熔融的结果;晚侏罗世—早白垩世(160～135 Ma)地壳重熔型花岗岩,源岩形成于700～800 Ma的扬子陆块,由经历了三叠世超高压变质作用的扬子陆壳的新元古代物质熔融形成;早白垩世(130～105 Ma)花岗岩形成于俯冲加厚深度不同的大陆地壳。胶北隆起区域的高Mg高Sr低Yb的埃达克型花岗岩形成深度较深(30～40 km),可能由镁铁质下地壳的熔融分异形成;胶南隆起区域的低Mg低Sr低Yb的喜马拉雅型花岗岩形成环境相对较浅(30 km),源岩可能来自含石榴石和斜长石的高压麻粒岩相的大陆地壳。     

四川地区壳幔结构剖面S波接收函数分析

寻找青藏高原岩石圈热流物质向东流动的准确地震学证据及其动力学机制解释难点在于精确岩石圈厚度的求取.本文利用S波接收函数方法计算得到四川地区51个宽频台站的211个远震事件叠加接收函数,通过时深转换获得了该地区准确的地壳和岩石圈埋深分布.主要研究结果如下:四川地区地壳厚度变化范围为40～72 km,西藏的东部到四川盆地逐渐变薄,最厚的地方在雅江(YJI)地区,约为72 km,最薄的地方在盆地内部西充(XCO)地区,约为40 km,松潘-甘孜地块、川滇块体及滇中以北较厚,平均厚度为52～68 km,龙门山断裂西侧为55～60 km,四川盆地为40～50 km,存在10～15 km地壳厚度变化梯度;岩石圈埋深变化范围为100～180 km,整个四川地区表现出厚的四川盆地被薄的岩石圈环绕,外缘厚度为100～130 km,盆地内部为140～180 km,最厚的地方在"X"型断裂附近,呈现出"一凹两隆"的特征,最薄的地方是约100～120 km的龙门山断裂西侧及盆地西南部.建立的动力学模型为青藏高原东部热物质在向东流动的过程中被冷的、厚的、坚固的四川盆地阻挡,进而向东北和东南两个方向逃逸.     

基于离散元法的龙门山构造带隆升变形主控因素研究

为探明龙门山构造带隆升变形的主要控制因素, 基于龙门山构造带东西两侧下地壳物质层属性差异巨大的特征, 进行3组PFC2D离散元数值模拟对比实验, 将深度扩大至下地壳, 记录颗粒运动状态, 实现定量化分析。实验得到的变形结果及模型颗粒运动矢量图显示, 在下地壳物质属性无明显差异的条件下, 板块碰撞挤压应力及地壳厚度的差异不会在龙门山构造带形成巨大的地形高差。当下地壳黏度系数存在明显差异时, 软弱下地壳物质层颗粒相对运动速率为1.5~2.94 m/s, 平均运动速率为1.62 m/s, 大约是坚硬下地壳层颗粒平均运动速率的54倍。模型中部(龙门山构造带)出现隆升变形, 纵向影响范围为94.74%, 隆升幅度为19.85%。软弱下地壳上覆的中地壳和上地壳颗粒具有较大的向上速度分量, 上地壳物质层上涌趋势明显。巴颜喀拉块体和四川盆地地壳存在20 km的厚度差异, 使得龙门山构造带隆升幅度由14.79%增至19.85%。综合分析3组离散元模拟实验结果, 得出巴颜喀拉地块下地壳物质层与四川盆地下地块物质层的黏度差异是龙门山构造带垂向隆升变形最关键控制因素的结论, 在下地壳黏度结构存在明显差异的前提下, 巴颜喀拉块体和四川盆地的地壳厚度差异对龙门山构造带纵向上逆冲隆升幅度有明显的促进作用。     

利用H-Kappa方法反演中国地区台站下地壳厚度

近年来,接收函数已经成为一种重要的计算地壳厚度的方法,它是利用直达P波和Moho面转换S波震相的到时和振幅差来反演计算地壳的厚度和速度结构的.本文在传统的接收函数基础上,采用了多次反射波能量扫描求极大值和波形叠加反演的方法(H-Kappa方法).该方法虽然需要较大的数据量,且要求数据的覆盖范围大,但具有能够同时快速准确地计算出地壳厚度H和Kappa值的突出优点.本文计算了中国国家台网记录到的大量震中距满足30°～90°、震级在5.5～7.0的远震P波的接收函数,从中挑选出了2 233个信噪比较高、震相清晰的接收函数进行H-Kappa方法反演.结果表明中国东部台站下方的地壳厚度为33～36 km, 中部地区的地壳厚度为38～45 km, 而青藏高原地区台站下方的地壳厚度则高达73 km左右.总体上看,青藏高原地区的地壳厚度最大,天山、准格尔盆地、内蒙古大部地区次之,中国华南沿海一带地壳厚度更小,呈现出地壳厚度自西到东逐渐减薄的规律.     

变质沉积岩中发现斯石英存在的证据：陆壳深俯冲所返的深度可超过350km

超高压变质及其引伸的大陆深俯冲作用是数十年来国际固体地球科学研究中思想最活跃、竞争最激烈的研究领域之一,按照传统的板块构造学说,在板块边界消减俯冲带上,大陆地壳因其密度低,不可能俯冲到高密度的地幔中去,然而,1984年法国科学家Chopin和Smith分别在西阿尔卑斯和挪威变沉积岩中发现了柯石英,随后前苏联和我国学者分别在哈萨克斯坦变沉积岩和中国大别榴辉岩中发现微粒金刚石,证明低密度的陆壳岩石可被俯冲到大于80—120km的地幔深度,然后再折返到地表．这些发现改变了传统的地球动力学观念,很快在国际上引发了一场超高压和大陆深俯冲作用研究热潮。     

沂沭断裂带地壳结构特征：来自远震接收函数的证据

沂沭断裂带的地壳厚度和泊松比是理解该区构造演化和深部物质结构的重要依据。本研究收集沂沭断裂带50个固定台站所记录的远震事件数据,应用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,分析研究区台站地壳厚度和泊松比特征。结果表明：研究区地壳厚度29.8～35.2 km,平均厚度32.8 km,以沂沭断裂带为界,具有自西北向东南减薄的趋势;泊松比为0.20～0.31,平均0.25,表现出明显的分区特性,位于沂沭断裂带内的台站泊松比明显高于附近地区,该分布特征与研究区的地壳物质组成有关;沂沭断裂带两侧构造单元的地壳结构特征存在明显的差异性,说明沂沭断裂带对不同构造单元具有明显的分割效应。     

西藏地壳模型及其化学成分初探

西藏地壳是指西藏高原内中-新生代造山带的地壳。其面积210万km~2,地壳平均厚度63.5km,地壳体积1.32亿km~3,地壳内的岩石平均密度2.775g/cm~3,地壳质量3663地克(=3.663×10~(17)吨)。西藏地壳由五个槽壳构成。它们是松潘甘孜槽壳、三江槽壳,喀拉昆仑唐古拉槽壳,冈底斯念青唐古拉槽壳和喜马拉雅槽壳。根据现有的地质学、地球物理学、地球化学和地理学资料,本文概略地给出了西藏地壳模型及其化学成分。     

南海北部沉积层和地壳内低速层的分布与识别

与构造活动密切相关的低速层一直是地球物理学家关注的焦点,随着我国南海北部海域海底地震仪与海陆联合地震探测的发展,完成的6条测线解释结果初步揭示了该区地壳结构特征,展现了低速层的分布情况．在南海北部共有5处发现速度倒转现象,其中3处发现于莺歌海盆地和珠江口盆地,属于沉积层中的低速层,其特征深度一般为2．0—6．0 km、速度2．5—3．0 km·s~(-1)、厚度为2．0—4．6 km,由于埋深较浅,可以利用折射震相与反射震相相结合的方法辨识低速层．其余2处位于南海东北部与西北部的海陆过渡带处,属于壳内低速层,其特征深度一般为7．0—18．0 km、速度为5．5—6．0 km·s~(-1)、厚度为3．0—6．0 km,由于埋深较大,难以接收到低速层底界面的反射波,而采用低速层走时间断的特性进行辨识．并结合其他学科的研究成果,初步探讨了不同深度低速层的构造成因,为南海形成演化理论提供了科学依据．     

中国东南部及其毗邻海域的深部构造特征

本文根据重力资料22条剖面的计算结果,提供了中国东南部及其毗邻海域的Moho.、Conr.界面分布和深部重力异常图(△g_D)。同时计算了不同深度压强偏差(△P)和Airy—Woollard均衡地壳厚度,分析了不同构造环境的地壳结构模型。结果表明,中国东南部及其毗邻海域在深部构造和某些地球物理特征上具明显的分区分带性,地壳厚度自西向东由陆到海逐渐变薄,显示出大陆型、过渡型、大洋型分别为M面剧变(斜坡)带所分隔的台阶式地壳结构特征;M面剧变(斜坡)带——拗陷区(系)——隆起带(区)配置的深部构造格架表现为挤压——拉张式的地壳结构体制,并与西太平洋大陆边缘海沟——岛弧——弧后盆地体系相适应。本文研究了深部构造与大地构造发展和地壳演化的关系,探讨了赣江流域——下扬子——苏北——华北平原——下辽平原中、新生代裂谷系、海陆相连的转换断层以及逐级递进式扩张的东海成因模式等理论问题。此外,还提供了一个估算地壳厚度的经验公式(H～△g_B)。     

中国大陆主要块体现今运动状态联合反演研究

基于中国大陆多年来的GPS速度数据和地震矩张量数据,在充分考虑大陆内部构造活动的基础上,联合反演研究了中国大陆主要块体的欧拉运动参数。将两种观测数据的相对权比同欧拉参数一同作为反演参数,利用联合反演模型和优化方法,合理地提取了观测数据中的块体运动信息。研究结果表明:(1)7个亚板块表现出复杂的运动和变形格局,以南北带为分界线,西部从南向北逐渐减弱,西藏亚板块中构造块体的欧拉矢量转速平均约为0.551°/Ma,新疆亚板块中各构造块体的欧拉矢量转速平均约为0.267°/Ma;南北带西部多数块体的运动明显大于东部,华北亚板块的欧拉矢量转速平均约为0.251°/Ma,华南亚板块约为0.283°/Ma。(2)中国大陆地壳的形变具有明显的整体形变趋势,同时亚板块或构造块体之间又表现出构造运动的区域性和差异性。(3)在联合反演中,GPS资料主要作用在于确定地壳运动的现时性,地震矩的作用主要是确定运动的趋势性。利用两种观测数据进行联合反演,可最大限度地提取块体运动的信息。     

利用SS前驱波研究纳斯卡–南美俯冲带周边上地幔间断面起伏及其动力学意义

利用USArray的远震记录资料, 对1万多条地震记录的SS前驱波进行共反射点叠加分析(叠加范围是半径为5°的球冠), 得到纳斯卡板块南部及南美板块西部(120°W—60°W, 30°S—5°N)上地幔间断面的起伏形态。由于数据很好地覆盖了研究区域, 叠加范围更小, 因此比以往的结果具有更高的空间分辨率。在Galapagos, Easter和 San Felix这3个热点下方观测到的间断面起伏形态符合地幔深部存在高温异常的假设。还观测到: 在东太平洋洋隆南段下方, 410 km间断面深度增加; 在俯冲带下方, 410 km和 660 km间断面深度增加。     

西北太平洋地震层析剖面及地球动力学启示

具有较高分辨率的日本海沟-长白山-东乌珠穆沁旗的地震层析成像剖面,显示了太平洋板块俯冲板片的形貌特征和长白山、大兴安岭下方的岩石圈结构特征,表明太平洋板块以26°倾角俯冲到660 km之后明显下插,在其西侧伴有一显著低速的热上涌体,不存在俯冲板块继续向西深入的迹象.根据太平洋板块俯冲时间及俯冲作用引起岩浆活动的时间差,可认为中国东部中生代岩浆活动与太平洋板块俯冲无直接的成因联系.同时还强调地震层析剖面反映的是现存的深部结构,它可以保留某些中生代的岩石圈结构特征,据此可推测华北中生代岩浆的演化与大陆板块内软流圈上涌体的活动有关.     

福建及毗鄰活动大陆边缘的构造演化特征

本文讨论福建及毗邻大陆地壳，中、新生代时期活动大陆边缘，几个阶段的演化特点。印支 阶段，断块强烈，地壳分异明显，各种类型的盆地发育；燕山阶段，地壳的急剧隆和裂陷，大规 模的断裂、火山、岩浆活动，构成东南沿海的复杂构造带，喜山阶段，陆缘的弧后扩张和岛弧的 造山作用。整个过程受着古太平洋板块对亚州板块多阶段的俯冲控制。     

横波分裂研究方法分析及中国大陆地区横波分裂的构造含义

利用中国国家台网2001?2005年的数据, 采用 SC1991 和 WS1998 的方法, 通过分析SKS和SKKS震相, 获得了中国大陆地区国家地震基准观测台的分裂参数。各台站的结果差异较大。西南部、南部、西北部分裂时间比华北及中西部的分裂时间要少。快方向与 GPS 速度场的一致性表明岩石圈与软流圈的耦合现象。快方向在板块会聚带平行于板块边界, 在走滑断层处平行于断层走向。这些都可能表明地壳与地幔的一致变形。讨论了时间窗的截取长度、射线分裂的可能性和快方向随后方位角的变化。     

大陆碰撞和超高压变质研究:进展和展望

在原岩为大陆地壳的高级变质岩中发现柯石英和金刚石这类超高压标志矿物,使人们认识到低密度大陆地壳曾经俯冲到大于80 km的地幔深部,是20世纪末大陆动力学研究的最大进展,因此革新了板块构造理论.大陆碰撞和超高压变质研究已成为21世纪发展板块构造理论的前沿和核心课题.大别-苏鲁造山带出露有世界上最大的超高压变质构造单元,中国科学家以此为基地,在大陆碰撞和超高压变质的一些重要领域取得了国际上有影响力的系列成果.这些包括大陆地壳俯冲的深度和规模、大陆深俯冲过程的时间序列、大陆碰撞过程中的流体活动、深俯冲陆壳的流变学特征等.本文评述了大陆地壳经历深俯冲的矿物学记录,概括了近年来大别-苏鲁造山带研究的突出进展,从四个方面对大陆碰撞和超高压变质研究进行了展望:①超高压变质带的构造-变质演化,②大陆碰撞过程中的流体活动,③大陆碰撞带数值模型,④超高压变质矿物微区分析的新技术.     

川滇地区地壳结构的虚拟地表震源 反射测深法研究

基于中国地震局地质研究所在中国四川西部布设的流动地震观测台阵数据,用近年发展起来的虚拟地表震源反射测深方法研究川滇地区的地壳结构。结果表明,川滇地块、松潘-甘孜地块和杨子地块3个地块虚拟地表震源反射测深的莫霍面深度存在明显差异:1)四川盆地为40 km左右;2)川滇地块为45~50 km;3)松潘-甘孜地块为30~40 km。四川盆地虚拟地表震源反射测深的莫霍面深度与艾里重力均衡模型所预测的结果基本上一致,而川滇地块和松潘-甘孜地块虚拟地表震源反射测深的莫霍面深度明显小于前人得到的接收函数莫霍面深度和艾里重力均衡模型预测的结果。可能与四川盆地地壳结构简单,而川滇地块及松潘-甘孜地块地壳结构复杂有关。同时,结果显示,在鲜水河断裂和安宁河断裂处虚拟地表震源反射测深的莫霍面深度明显变浅,可能与这些深大断裂处地幔物质的上涌有关。研究结果可为认识青藏高原东南缘的构造变形模式提供新的约束。     

深层地震勘探技术在活断层探测中的应用

利用地震反射法探测重庆地区地壳几何结构特征,探测深度达莫霍面（约42—45km）,探明地震区的深部发震构造特征及浅部主要活断层向深部的延伸情况、深浅构造藕合关系,为城市建设抗震设计、土地规划利用和防灾减灾规划制定提供科学依据。通过该项目形成一套深地震层反射数据采集的方法和合适的深地震数据处理技术及深地震数据解释的有效办法。