中亚造山带东段深地震反射剖面大炮揭露下地壳与Moho结构——数据处理与初步解释

深地震反射大炮数据能够准确地获得下地壳和Moho的精细结构及其横向变化信息,揭露岩石圈尺度的构造样式与深部过程。中亚造山带东段位于古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域的叠合区域,其岩石圈结构记录了大洋,特别是古亚洲洋消亡方式和大陆增生的深部过程。本文选用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗,长约400 km）深地震反射剖面中的24个大炮数据和2个中炮数据,通过数据处理获得了近垂直反射的大炮单次剖面,揭露出中亚造山带东段下地壳及Moho的精细结构,刻画出古亚洲洋消亡极性与中亚造山带增生造山的深部过程：西拉木伦缝合带与贺根山缝合带构成古亚洲洋消亡的双缝合带,西拉木伦缝合带下方古亚洲洋板块以向南消亡为主,贺根山缝合带下方古亚洲洋板块以向北消亡为主,后者规模大于前者。在两个缝合带之间下地壳呈现出几个大规模的块状弧状反射体,推测是大洋中的残余微地块,在古亚洲洋消亡过程中拼接在一起,成为中亚造山带增生造山的一部分,并遭受了碰撞挤压和后造山伸展作用。Moho位于双程走时12 s附近（厚度约36 km）,近于水平展布,沿整条剖面起伏不大。平缓的Moho成因与造山后的地壳伸展作用相关。     

川东北-大巴山盆山体系岩石圈结构及浅深变形耦合

近年来,盆山体系研究已经成为大陆动力学的热点和前沿领域之一。为了进一步理解大巴山前陆的构造演化,解决该区油气勘探的关键问题,中国地质科学院与中国石化南方公司合作,2007年完成了一条300km长的深地震反射剖面。基于深地震反射剖面提供的岩石圈结构的几何图式和深地震测深剖面提供的速度数据,作者分析了川东北-大巴山盆山体系的岩石圈结构特征,探讨了变形样式与岩石圈结构的关系,提出了对大巴山造山带形成的新认识。川东北-大巴山盆山体系继承了扬子克拉通基底。较大的岩石圈厚度和强度,导致扬子克拉通在与华北克拉通拼合后的陆内造山过程中, 将其收缩变形集中在其顶部而不是中下地壳,区域性的拆离层使盖层和基底解耦,结晶地壳保持弹性只出现大尺度的挠曲几乎没有横向缩短,故大巴山造山带表现为"薄皮"、"无根"的特征。大巴山造山带的席卷深度和变形样式主要受区域性的深部滑脱面控制,该滑脱面发育于寒武系底部泥岩层内,由TWT 4 .0s反射所指示。沿该滑脱面,城口断裂将南秦岭震旦系和古生界地层逆冲到浅表并向南西推覆60km叠置于四川盆地中-古生界地层之上;且镇巴断裂和城口断裂均收敛于该滑脱层,其下伏的变质岩层基本未卷入变形。     

中亚造山带东段浅表构造速度结构——深地震反射剖面初至波层析成像的揭露

为揭示中亚造山带浅表结构,对地壳演化与深部过程提供浅部精准约束,利用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗）长达400 km的深地震反射剖面共2 186炮的初至波走时数据,运用初至波层析成像方法获得了自地表向下约3 km厚度的浅表速度结构精细模型。通过模型计算了沉积厚度变化与基岩起伏特征,并在贺根山和西拉木伦缝合带附近获得了呈低速特征的弧前沉积盆地规模与沉积厚度变化特征;在此基础上,综合速度模型与深地震反射剖面的强振幅反射信息,建立了符合剖面南北两侧的古亚洲洋双向俯冲并与中部的残存微陆块发生拼合的构造模型。结果表明：研究区的沉积厚度在0.3~3.0 km范围内变化,区内存在多期岩浆活动及活动构造,林西地区隐伏连续分布的高速结构多为造山花岗岩所导致;古亚洲洋消亡过程在经数亿年演变后仍能在大陆边缘的浅表构造中有迹可循。     

龙门山多层分层拆离地壳结构:新构造变形与深部构造证据

2008年5.12汶川地震发生后,对于龙门山地壳结构及其与汶川地震的成生联系成为构造地质学研究极为关注的科学问题。然而,现有的多种龙门山地壳结构模式在综合解释表层构造变形及深部构造时与调查和探测资料均有不符。利用前人地球物理探测成果,结合穿过龙门山主要发震构造单元彭灌杂岩及雪隆包岩体的综合构造剖面,将地表构造与深部地壳探测资料结合进行了综合解释,认为龙门山逆冲构造带中的多重冲断推覆构造由约10 km深处的拆离断层分隔,因而应该只是浅层次构造变形的组合样式;在中、下地壳韧性流壳层的主导下,扬子地块基底被动?入并形成多层拆离的韧性流变构造组合。5.12汶川地震及余震是由于以彭灌杂岩和雪隆包岩体为代表的刚性体,在上部韧性流壳层前端的持续推挤作用下,发生破裂而形成的。     

东秦岭邓县—南漳反射地震剖面及其构造意义

邓县－南漳剖面叶是－邓县剖面南延部分，其反射地震剖面的测定使得从中朝克拉通到扬子克拉通横穿秦岭造山带的一条反射地震剖面得以完成。邓县－南漳反射地震剖面清楚显示了扬子克拉通地壳俯冲到秦岭造山带之下的客观事实，证明襄樊－广济断裂带（即北大别山－大巴山前缘断裂带）并不是一和板块缝合带，而是一条大陆壳俯冲断裂带，扬子克拉通的大陆地壳沿大约20km深的上地壳底面向秦岭造山带之下俯冲。     

天山与阴山─燕山造山带的深部结构和地震

天山与阴山-燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山-燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时、空域中的构造环境相联系：中国的西部处于强烈的挤压环境,而东部为一伸展与走滑环境。天山造山带是中、新生代造山带,目前构造活动水平较高;而阴山-燕山造山带新生代以来已经成为东北稳定块体的一部分,其构造活动的鼎盛期已经过去,目前构造活动水平较低。地震的孕育、发生与深部构造环境密切相关。天山地震带的地壳内部,发育壳内高导层与低速层,地壳结构复杂;阴山-燕山造山带下面没有发现壳内高导层与低速层,整个地壳结构比较简单。壳内低速层、高导层的存在表明地质构造活动强烈,是地震带的重要标志之一,也是地震孕育、发生的深部动力学条件。     

天山与阴山─燕山造山带的深部结构和地震

天山与阴山-燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山-燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时、空域中的构造环境相联系：中国的西部处于强烈的挤压环境,而东部为一伸展与走滑环境。天山造山带是中、新生代造山带,目前构造活动水平较高;而阴山-燕山造山带新生代以来已经成为东北稳定块体的一部分,其构造活动的鼎盛期已经过去,目前构造活动水平较低。地震的孕育、发生与深部构造环境密切相关。天山地震带的地壳内部,发育壳内高导层与低速层,地壳结构复杂;阴山-燕山造山带下面没有发现壳内高导层与低速层,整个地壳结构比较简单。壳内低速层、高导层的存在表明地质构造活动强烈,是地震带的重要标志之一,也是地震孕育、发生的深部动力学条件。     

大别山黄石-六安反射地震剖面新的地质解释

在大别山黄石至六安反射地震剖面上有很多近水平的反射体,表明大别山中心部位的中、下地壳内也有近水平的分层性。反映有流变性和动力学方面的差异,与大型薄皮构造理论对岩石圈性质的认识一致,因而在其运动过程中应服从薄皮构造的运动规律。结合以往对大别山区划分的岩石一构造组合,在前人对此反射地震剖面所作的地质解释的基础上,对反射地震剖面作了较为详细的地质解释,并建立了大别山造山带在此剖面上的两维几何结构。剖面南部为造山过程中形成的背斜构造。地表15km深度内为由碰撞混杂岩组成的扬子与中一朝大陆之间的主滑脱带。剖面中部为造山期后的侵入体。剖面北部为主滑脱带的根带（通常认为的缝合带）,根带被中生代形成的晓天磨子潭断裂带切割。剖面最北端为变质复理石中略晚于主滑脱带的反向冲断带。推溺l下地壳的断开距离在扬子大陆俯冲时（三叠纪前）规模较大,然后逐渐缩小,直至保留到今天的规模。     

喜马拉雅西部雅鲁藏布江缝合带地壳尺度的构造叠置

陆陆碰撞过程是板块构造缺失的链条。印度板块与亚洲板块的碰撞造就了喜马拉雅造山带和青藏高原的主体。然而,人们对印度板块在大陆碰撞过程中的行为尚不了解。如大陆碰撞及其碰撞后的大陆俯冲是如何进行的、印度板块是俯冲在青藏高原之下还是回转至板块上部(喜马拉雅造山带内)以及两者比例如何,这些仍是亟待解决的问题。印度板块低角度沿喜马拉雅主逆冲断裂(MHT)俯冲在低喜马拉雅和高喜马拉雅之下已经被反射地震图像很好地揭示。然而,关于MHT如何向北延伸,前人的研究仅获得了分辨率较低的接收函数图像。因而,MHT和雅鲁藏布江缝合带之间印度板块的俯冲行为仍是一个谜。喜马拉雅造山楔增生机制,也就是印度地壳前缘的变形机制,反映出物质被临界锥形逆冲断层作用转移到板块上部,或是以韧性管道流的样式向南溢出。在本次研究中,我们给出在喜马拉雅造山带西部地区横过雅鲁藏布江缝合带的沿东经81.5°展布的高分辨率深地震反射剖面,精细揭示了地壳尺度结构构造。剖面显示,MHT以大约20°的倾斜角度延伸至大约60 km深度,接近埋深为70~75 km的Moho面。越过雅鲁藏布江缝合带运移到北面的印度地壳厚度已经不足15 km。深地震反射剖面还显示中地壳逆冲构造反射发育。我们认为,伴随着印度板块俯冲,地壳尺度的多重构造叠置作用使物质自MHT下部的板块向其上部板块转移,这一过程使印度地壳厚度减薄了,同时加厚了喜马拉雅地壳。     

二维初至波层析成像揭示的北祁连—阿拉善南缘浅层地壳结构

北祁连造山带—阿拉善南缘位于青藏高原东北缘及其以北地区, 其地壳结构记录了早古生代以来祁连山、河西走廊盆地、合黎山及相邻盆地之间的盆山演化历史及耦合关系, 对其地壳浅层速度结构的探测有助于揭示该区浅层地壳结构及构造变形的演化历史。本文利用北祁连—阿拉善南缘225 km长的深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据, 通过层析成像反演方法, 获得了沿线2 km以浅的上地壳P波速度结构。其主要特征为: 酒东盆地的沉积盖层厚度最大可达2 km, 盆地深度的南北差异可能与阿拉善地块与祁连造山带间的挤压作用相关; 民乐盆地的平均深度为1.5 km, 该盆地内的速度等值线弯曲形态反映了盆地在新生代之后不同的抬升和剥蚀速率; 银额盆地的沉积厚度至少在1.5 km左右, 且盆地内沉积地层产状较为平缓; 榆木山构造带南北两侧的酒东盆地与民乐盆地虽然地表高程相差近1 km, 但具有近乎相同的速度结构和沉积厚度, 推断榆木山构造带的隆升与其南北两侧的两个断层背冲作用有关; 此外, 反演得到的P波速度结构揭示了沿线发育的多条断裂和块体边界位置, 为讨论青藏高原东北缘向北扩展与阿拉善地块挤压作用提供了新的证据。     

冀西北地区晚太古代大陆地壳的增生和再造——同位素年代学证据

冀西北地区出露的太古宙变质岩系是华北地台北缘麻粒岩相带的重要组成部分。详细的同位素地质年代学研究表明，本区古老的地壳形成于２９００Ｍａ左右，为玄武质成分。古老地壳的熔融再造作用主要有两期，一期发生在２７８０～２７６１Ｍａ期间，产生了研究区西部广泛分布的英云闪长质片麻岩，另一期发生在２５６１～２５０３Ｍａ期间，形成在宣化－赤城一带广泛分布的花岗闪长质片麻岩。此后，在２５００～２４００Ｍａ期间发生了区域麻粒岩相变质改造，使部分岩石的同位素体系重新设置。     

珠江三角洲地壳稳定性分区及其特征

分析研究珠江三角洲地区的新构造运动、活动断裂、地壳厚度、地壳沉降、地热分布、地震活动等资料，其呈现出比较明显的空间分异。认为珠江三角洲区域稳定性划分为稳定区和次稳定区，区域地壳稳定性活动程度中等，次稳定区主体在地质构造区划上属于珠江三角洲断陷区及三角洲沿海区域，次稳定区范围之外的相对隆起地带为稳定区。     

辽宁西部地区地壳结构及其稳定性的初步研究

本文利用现有各种地球物理资料、地震地质资料,探讨了重磁场特征、地壳结构、活动断裂与地震的关系,进而总结出地震震中在地壳介质中的空间分布规律。在此基础上建立了地壳稳定性评价分级指标,并对本区的地壳稳定性进行了评价。     

哈尔滨地区地壳稳定性研究

客观评价城市区域地壳稳定性,对于城市安全与可持续发展有着极其重要的意义.哈尔滨城市地质调查系统地研究了哈尔滨地区的莫霍面深度、地球物理场、火成岩特征及历史地震记录,并开展大地电磁测深、钻探及汞气测量研究,认为哈尔滨地区地壳结构连续、完整、稳定,不会发生中等强度及以上地震活动.     

Crustal structure of the Kaapvaal craton and its significance for early crustal evolution

High-quality seismic data obtained from a dense broadband array near Kimberley, South Africa, exhibit crustal reverberations of remarkable clarity that provide well-resolved constraints on the structure of the lowermost crust and Moho. Receiver function analysis of Moho conversions and crustal multiples beneath the Kimberley array shows that the crust is 35 km thick with an average Poisson's ratio of 0.25. The density contrast across the Moho is 15%, indicating a crustal density about 2.86 gm/cc just above the Moho, appropriate for felsic to intermediate rock compositions. Analysis of waveform broadening of the crustal reverberation phases suggests that the Moho transition can be no more than 0.5 km thick and the total variation in crustal thickness over the 2400 km² footprint of the array no more than 1 km. Waveform and travel time analysis of a large earthquake triggered by deep gold mining operations (the Welkom mine event) some 200 km away from the array yield an average crustal thickness of 35 km along the propagation path between the Kimberley array and the event. P- and S-wave velocities for the lowermost crust are modeled to be 6.75 and 3.90 km/s, respectively, with uppermost mantle velocities of 8.2 and 4.79 km/s, respectively. Seismograms from the Welkom event exhibit theoretically predicted but rarely observed crustal reverberation phases that involve reflection or conversion at the Moho. Correlation between observed and synthetic waveforms and phase amplitudes of the Moho reverberations suggests that the crust along the propagation path between source and receiver is highly uniform in both thickness and average seismic velocity and that the Moho transition zone is everywhere less than about 2 km thick. While the extremely flat Moho, sharp transition zone and low crustal densities beneath the region of study may date from the time of crustal formation, a more geologically plausible interpretation involves extensive crustal melting and ductile flow during the major craton-wide Ventersdorp tectonomagmatic event near the end of Archean time.     

大别造山带地壳的元素丰度

大别造山带具板片叠覆式构造形态。区域地壳具3个结构层,中地壳存在地震低速层和电性低阻层。地壳总体成分为花岗闪长岩质,深部地壳成分为中性。地壳稀土总量偏高、轻重稀土分馏程度高,铁族元素偏低、亲石元素富集。造山带内部横向不均一性明显,而地壳纵向演化分异程度低于一般大陆地壳。     

Eocene to Miocene geometry of the West Antarctic Rift System

Tectonic models for the Late Cretaceous/Tertiary evolution of the West Antarctic Rift System range from hundreds of kilometres of extension to negligible strike-slip displacement and are based on a variety of observations, as well as kinematic and geodynamic models. Most data constraining these models originate from the Ross Sea/Adare Trough area and the Transantarctic Mountains. We use a new Antarctic continental crustal-thinning grid, combined with a revised plate-kinematic model based on East Antarctic – Australia – Pacific – West Antarctic plate circuit closure, to trace the geometry and extensional style of the Eocene – Oligocene West Antarctic Rift from the Ross Sea to the South Shetland Trench. The combined data suggest that from chron 21 (48 Ma) to chron 8 (26 Ma), the West Antarctic Rift System was characterised by extension in the west to dextral strike-slip in the east, where it was connected to the Pacific – Phoenix – East Antarctic triple junction via the Byrd Subglacial Basin and the Bentley Subglacial Trench, interpreted as pullapart basins. Seismic-reflection profiles crossing the De Gerlache Gravity Anomaly, a tectonic scar from a former spreading ridge jump in the Bellingshausen Sea, suggest Late Tertiary reactivation in a dextral strike-slip mode. This is supported by seismic-reflection profiles crossing the De Gerlache Gravity Anomaly in the Bellingshausen Sea, which show incised narrow sediment troughs and vertical faults indicating strike-slip movement along a north – south direction. Using pre-48 Ma plate circuit closure, we test the hypothesis that the Lord Howe Rise was attached to the Pacific Plate during the opening of the Tasman Sea. We show that this plate geometry may be plausible at least between 74 and 48 Ma, but further work especially on Australian – Antarctic relative plate motions is required to test this hypothesis.     

地壳平均丰度最小值法——成矿省成矿元素区域背景值的简易计算方法

本文在Ａｇｔｅｒｂｅｒｇ和Ｄｉｖｉ（１９７８）的地壳丰度地质统计模型（ＣｒｕｓｔａｌＡｂｕｎｄａｎｃｅＧｅｏｓｔａｓｔｉｃｓ,简称ＣＡＧ）的基础上,提出了一种成矿省成矿元素区域背景值下限的简易计算方法。在区域背景值未知的情况下,根据成矿省某成矿元素的截切品位和金属量,可由此法计算出其地壳平均丰度最小值,以此作为成矿省中该元素区域背景值。将这一方法运用于华南Ｓｂ成矿省所得Ｓｂ元素区域背景值与通过区域地球化学方法得到的华南地区Ｓｂ的地壳平均丰度值相近,这充分说明这种地壳平均丰度最小值法的可靠性。     

Recent crustal uplift of Precambrian cratons: Key patterns and possible mechanisms

Precambrian cratons cover about 70% of the total continental area. According to a large volume of geomorphological, geological, paleontological, and other data for the Pliocene and Pleistocene, these cratons have experienced a crustal uplift from 100-200 m to 1000-1500 m, commonly called the recent or Neotectonic uplift. Shortening of the Precambrian crust terminated half a billion years ago or earlier, and its uplift could not have been produced by this mechanism. According to the main models of dynamic topography in the mantle, the distribution of displacements at the surface is quite different from that of the Neotectonic movements. According to seismic data, there is no magmatic underplating beneath most of the Precambrian cratons. In most of cratonic areas, the mantle lithosphere is very thick, which makes its recent delamination unlikely. Asthenospheric replacement of the lower part of the mantle lithosphere beneath the Precambrian cratons might have produced only a minor part of their Neotectonic uplifts. Since the above mechanisms cannot explain this phenomenon, the rock expansion in the crustal layer is supposed to be the main cause of the recent uplift of Precambrian cratons. This is supported by the strong lateral nonuniformity of the uplift, which indicates that expansion of rocks took place at a shallow depth. Expansion might have occurred in crustal rocks that emerged from the lower crust into the middle crust with lower pressure and temperature after the denudation of a thick layer of surface rocks. In the dry state, these rocks can remain metastable for a long time. However, rapid metamorphism accompanied by expansion of rocks can be caused by infiltration of hydrous fluids from the mantle. Analysis of phase diagrams for common crustal rocks demonstrates that this mechanism can explain the recent crustal uplift of Precambrian cratons.