地震柱的概念及其基本特征

根据地震地热说原理,对全球地震深度进行比较研究,定义了24个地震柱,组成了M型的全球热机带,并按照地震柱的构造形态对地震柱作系统研究,得出了地震柱的一系列物理属性和构造属性,论证了依据地震柱概念解释地震和火山的成因,以及对地震和火山进行预测研究的合理性,从而丰富了地震柱概念的内涵。地震柱是地球本身重要的物理现象和构造现象,是地震地热说赖以生存的物质基础和构造基础,也是地震地热说与当今流行的地质学派诸如板块构造、地质力学和地幔柱理论的最大区别。为了构造地质学和地球动力学的发展,有必要深入解读地震柱的物理属性及其构造学意义,提高地震柱概念的应用价值。如果地震柱的奥秘破解了,那么全球90%的地震和火山灾难就有希望应对了。     

全球地震柱的地震层析成像证据

依据地震地热说原理,搜集国内外地震层析成像研究的成果．揭示了地震柱的物理属性。得出全球24个地震柱中已有资料的20个地震柱的深部地幔圆锥体均具有P波高速异常体特征,相反,只有火山和浅源地震活动而无中、深源地震活动的地区,比如冰岛和夏威夷,其地幔深部则为P波低速异常体。为解释这个重要的物理现象和构造现象,引入空化理论解释并提出了3个假设。地震柱概念是地震地热说赖以生存的物质基础和构造基础,是与当今流行的地质学派板块构造、地质力学和地幔柱理论的最大区别。深入解读地震柱的物理属性及其构造学意义．或许能为构造地质学和地球动力学带来革命性的大讨论。     

地震地热说原理与应用

从地震与火山资料出发,定义了地震柱的概念,全球划分24个地震柱并逐个研究.发现了地幔深部能量自下而上逐层驱动的稳定通道,揭示了浅源地震与中深源地震的差异性、壳内地震与火山的同一性、本尼奥夫剖面的独立性、地震柱活动的间歇性、地震柱的衰变性等自然现象,探讨了地震柱的成因,构成了M型的热机带.同时,对全球GPS观测资料与大洋中脊带的继承性运动和脊轴扩张的比较研究,揭示了当前大陆漂移的优势方向,构成了W型的冷机带.两大系统呈倒扣之势并具有相位差异或许由于地球自转角速度的变更所造成,从而构成了当今地球的地貌差异.冷机带造成大陆漂移的渐变而热机带造成壳内强震和火山的灾变,形成地震地热说的两个研究体系.文中给出了地震地热说应用方面的几个例子.     

太平洋大塔穆火山研究进展及对巨型洋底火山成因的启示

坐落在西北太平洋的沙茨基海隆为地球上第三大洋底高原,而其中的大塔穆火山被称为"地球上最大的单体火山".本文综述了国际科学团队近期对大塔穆火山进行的多次海洋地质与地球物理调查,阐述"地幔柱"与"洋中脊"两种端元成因假说各自的重要证据以及争论的焦点问题.沙茨基海隆自南西向北东年龄逐渐变年轻、火山规模变小,是支持"地幔柱"假说的直接证据.大塔穆火山上巨厚块状熔岩、低坡度盾状单体火山构造代表地幔柱头岩浆大规模快速喷发,而奥里火山和希尔绍夫火山枕状熔岩则反映从地幔柱头过渡到地幔柱尾的过程中岩浆作用减弱.另一方面,大塔穆火山水下喷发,岩石样品显示洋中脊玄武岩的特征,以及地壳厚度与平均速度负相关性(反映化学异常来源),这些证据与"地幔柱"假说的预测不符,因而更支持"洋中脊"假说.然而"洋中脊"假说不能解释大塔穆火山单个来源如何输出如此大量的岩浆.再一方面,由人工地震长剖面观测到的莫霍面与艾里重力均衡模型所预测的莫霍面基本吻合,但此观测本身并不能区别更符合哪一种端元模型.总之,大塔穆火山既有"地幔柱"的特征,又有"洋中脊"的特征,单靠一种端元模式无法解释所有的重要观测.因此,"地幔柱-洋中脊相互作用"可能是一种更合理的替代模型,但地幔柱与洋中脊相互作用的具体过程及机制等重要问题目前尚未解决,仍需进一步研究.获取高精度地磁异常等观测资料以及开展三维地球动力学模拟将实质性地推动对沙茨基海隆等洋底高原形成机制的研究.     

基于环境噪声的地幔间断面体波成像研究

地震环境噪声互相关广泛用于地球岩石层的高分辨率面波成像。对在地球内部传播的地震体波进行类似观测将为我们打开一扇了解地球深部的窗口。本文介绍了如何利用地幔过渡带的顶部(410km)和底部(660km)间断面反射的P波噪声互相关来观测该地幔过渡带。数据表明,不利用震源也可绘制地幔过渡带高分辨率图像。     

长白山天池火山地震活动机理研究

对1999年以来长白山火山观测站记录到的火山地震活动进行了研究,发现在西北太平洋5.0级以上中深源地震发生前后,均有火山地震活动发生变化。我们统计发现有以下三种情况:第一种是深源地震发生后火山地震随之增强;第二种是火山震群活动结束后发生中深源地震;第三种是深源地震前后火山地震活动频繁,在火山地震活动较少时发生中深源地震。本文通过对近年来长白山火山地震活动与西北太平洋俯冲板块的中、深源地震关系以及火山玄武岩地幔性质和长白山地热活动等资料并参考前人研究成果,建立了长白山地幔柱模型,对长白山火山地震活动机制进行了初步探讨。     

夏威夷—皇帝海山链弯折的形成与Kronotsky古俯冲的联系

夏威夷—皇帝海山链是北太平洋一条自西北向东南延伸长达数千千米的火山岛链,其走向在47 Ma前发生了约 60°的偏转,形成了著名的夏威夷—皇帝海山链弯折. 该弯折的形成机制牵扯到板块构造和地幔柱构造——两大地球科学基础理论,是地球动力学领域悬而未决的重要科学问题. 目前,学界存在两种主流观点:一种观点认为夏威夷地幔柱的位...     

雷琼火山与华夏块体的远震P波走时成像

利用广东及邻省的地震台网共94个地震台站记录的2009—2015年的256个远震波形数据,采用基于波形互相关的自适应迭代技术获得了18968个可靠的P波相对走时残差数据,进而应用FMTT(Fast Marching Teleseismic Tomography)地震层析成像方法确定了雷琼火山与华夏块体深至450km的三维P波速度结构.结果显示,雷琼火山下方100~450km深度显示明显低速异常,该低速异常随深度增加向华夏块体下方扩展.研究认为该低速异常由海南地幔柱热物质上涌造成,雷琼火山为板内热点火山,这与已有体波成像及接收函数成像等结果一致.根据该低速异常的整体特征,推测海南地幔柱向北东方向倾斜,并可延伸至450km以下.华夏块体下方的低速异常,可能是由海南地幔柱热物质上涌过程中不断向北东方向侵蚀而造成.结果同时显示研究区大陆至海域的岩石圈厚度可能具有由厚变薄的过渡特征.     

地幔柱研究进展

地幔柱假设自提出以来,在学术界争议很大,对于其是否存在还没有统一答案。本文对地幔柱的起源做了详细阐述,将质疑者的观点和地幔柱假设自身存在的问题进行罗列,对地幔柱存在的证据进行汇总。从地球化学及岩石学方面对大陆溢流玄武岩和大洋岛玄武岩的分布进行研究,了解地幔柱在地表的形态;从大地构造学角度分析地幔柱如何使超大陆不断合并、分裂;从地球物理学方面以夏威夷地幔柱、非洲超级地幔柱、海南地幔柱等典型区域阐述地幔柱研究的最新成果及地幔柱存在的证据。最后,讨论了地幔柱的发展趋势。      

地幔柱研究进展

地幔柱假设自提出以来,在学术界争议很大,对于其是否存在还没有统一答案。本文对地幔柱的起源做了详细阐述,将质疑者的观点和地幔柱假设自身存在的问题进行罗列,对地幔柱存在的证据进行汇总。从地球化学及岩石学方面对大陆溢流玄武岩和大洋岛玄武岩的分布进行研究,了解地幔柱在地表的形态;从大地构造学角度分析地幔柱如何使超大陆不断合并、分裂;从地球物理学方面以夏威夷地幔柱、非洲超级地幔柱、海南地幔柱等典型区域阐述地幔柱研究的最新成果及地幔柱存在的证据。最后,讨论了地幔柱的发展趋势。     

地幔对流与深部物质运移研究的新进展

现代固体地球科学已经认识到,地幔对流不再是少数动力学家的假想,它是地幔热动力系统的主要构架.地幔对流和板块运动驱动机理关系的研究已经从简单的主动或被动驱动的讨论转向对统一热动力系统的探讨.包括地幔热柱在内的地幔对流的深入研究不仅成为研究地幔热动力系统演化的主线,也成为研究大陆形成和演化驱动机理的主线.与此同时,以地震层析成像为主体的地震、地球物理观测资料和以地幔岩石化学组份为主体的地球化学观测成为认识地幔对流的强有力的工具.然而,地球化学和地球物理观测之间存在明显的差异,一些依赖于地球化学数据构思的新的热动力学框架对地幔对流的研究构成了强烈的挑战.     

地球热平衡机制与地壳运动及地震预报的探讨

震前温度异常升高表明了地球内部热能在震区集聚的事实,这是理解判断地震成因和发震机制的关键所在. 根据地壳中存在局部热能集聚和岩层突然大幅升温的事实,推断火山喷发与地震发生过程的机制原理:①火山喷发过程:地幔物质岩浆上涌,在靠近地表的岩层中形成岩浆包或岩浆房并持续扩大体积融化周围岩层,最终从某一点或几点冲出地表,形成火山喷发.     

地震与火山电磁研究的国际学术交流与合作

国际地震与火山电磁研究工作组(EMSEV)于2001年在国际地磁学与高空物理学协会(IAGA)、国际地震学与地球内部物理学协会(IASPEI)及国际火山学与地球内部化学协会(IAVCEI)的大力支持下成立。自2001年起,EMSEV一直致力于地震与火山电磁研究的国际学术交流与合作,有力推进了地震与火山电磁研究。描述了EMSEV及其工作会议的概况,简要介绍了地震与火山电磁研究的国际学术交流与EMSEV的国际合作,讨论并展望了地震与火山电磁研究的前景。     

区域尺度主动源探测技术及试验研究

正地震波在地球介质中的传播,携带了丰富的地下介质物性的信息,是我们获取地球内部结构、物质组成及状态的最重要的研究手段。通过对天然地震激发地震波的研究,人们对全球地震分布、地球内部圈层结构及动力学过程、物质组成和横向不均匀性等方面的认识已取得了巨大的进步,较为完整地勾画出了地球整体结构的三维图像。但在面对严重的地震灾害和强烈的火山喷发等问题时仍显得不能满足要求。我们不仅需要地球内部清晰的静态图像,还要了解和掌握地球内部的运动变化过程。到目前为止,国内外学者已分别尝试利用重复天然地震、自然噪声和人工震源等研究地     

板块俯冲中水分运移过程及其地球物理含义

流体/水分在地球演化过程中具有重要作用,它的存在可以提高地质体的扩散及蠕变,降低岩石/地幔的固液相限,对地质体的地球物理性质、地质灾害诱发、地质构造演化等都有着重要的作用.在板块俯冲区,流体/水分的影响贯穿了整个动力学过程,但板块深部脱水还存在着争议,且目前系统地研究水分在整个俯冲中的迁移过程及其地球物理意义的工作还较少.本次研究以我国东北地区为例,借助于地球动力学数值模拟,利用二维岩石化学-热-力学耦合的数值计算程序,建立西太平洋板块向欧亚大陆岩石圈俯冲的数值模拟模型,模拟了板块俯冲整个连续动力学过程中流体/水分的迁移过程.模拟与分析结果表明,板块俯冲过程中水分的迁移过程可分为三个阶段:洋壳水化、板块浅(中)部脱水、板块深部脱水.进一步揭示了洋壳水化过程中水分渗流通道形成、水分渗流以及板块及地幔物质水化反应的机制;解释了板块浅(中)部脱水过程对火山岛弧、弧后盆地及低速异常带形成的作用,以及对~410 km不连续带的影响;模型演化过程中观察到的板块深部脱水现象说明了存在板块深部脱水的可能性,而且板块深部脱水可以较好地解释部分内陆火山以及部分地区地幔柱(岩浆羽)和深源地震的成因.研究展示了板块俯冲过程中水分运移的地球物理意义.     

地球深部地震学研究进展

地球深部地震学研究进展索恩莱（美）梁慧云译全球地震学研究正系统地揭示着地球深部的结构、成分及动力学特征。最新的重大进展包括有：全球地幔内部不连续面的层析成象图、第一代地震粘滞性非球状模型，高分辨度的消减板三维图像，及核－幔边界附近复杂结构的图像。我们...     

攀枝花古地幔柱壳、幔结构与地球物理边界场特征

攀枝花古地幔柱的形成与演化对这一地域的大地构造格局、金属矿产的聚集和区域大陆动力学研究均有着极为重要的科学意义和应用价值.本文通过穿越攀枝花古地幔柱中心部位的四条人工源深部地震探测剖面和区域地球物理边界场响应研究提出：（1）攀枝花古地幔柱具有特异的壳、幔速度结构;（2）在其中心部位由结晶基底到壳、幔边界均为高速体,且结晶基底和Moho界面局部隆起、地壳内部存在厚达10余千米的低速层,且被数条深、大断裂切割;（3）重力场、磁力场的边界异常场响应组构了攀枝花古地幔柱的地表形态和中心部位的圈闭范围.     

作者简介

胡久常 海南省地震局副研究员．1988年云南大学地球物理专业毕业，获学士学位；1999年获北京大学构造地质专业硕士学位．曾从事地磁、地下流体、地震活动性及地震综合预报等研究．现从事火山地质、火山监测以及火山资源开发利用研究工作．中国灾害防御协会火山学会理事、中国矿物岩石地球化学学会火山及地球内部化学专业委员会委员、海南省地震学会理事．     

地幔过渡带顶部低速层地震学研究进展

地幔过渡带顶部低速层的存在、结构、成分、成因及其动力学稳定性对理解地球内部物质运动、化学分异、板块俯冲、地幔柱起源、板内火山、地幔对流模式和地球演化等深部物理化学过程具有非常重要作用.由于其厚度薄且横向变化剧烈,致使其地震学探测十分困难,再加上数据的限制,有关该低速层探测的研究不是很多,该低速层的结构、全球分布及形成原因等仍然存在很大争议.基于此,本文概述了该低速层的研究进展及存在问题,介绍了各种地震学探测方法在该低速层应用上的优缺点,总结了中国大陆及其沿海地区地幔过渡带顶部低速层研究取得的成果及不足,并探讨了未来工作方向.     

震波层析显象法的地球物理基础

震波层析显象法是由医学界的 X 射线摄影诊断法发展而来的。本文对此法的地球物理基础作了综述,分为四个部分:①导言;②基本概念和具体解法,其中包括研究上地幔的面波分析、研究下地幔的体波分析和上地幔中波速的各向异性研究;③分布情形及其物理意义,包括上地幔的横向异质、下地幔的横向异质和上地幔的各向异性;④结语,其中指出,为地幔做震波层析显象,在地球物理上有极重大的意义,凡板块现象、热点、火山和地震的产生,地热和重力的分布,甚至地核、磁场的活动,都与地幔里物质对流的状况密切相关,利用地震资料的震波层析显象是极为有效的探索方法。