陆壳岩石化学结构建立方法探讨

根据既有岩石化学成分又有地震波速的实验岩石数据,讨论了影响岩石波速的主要因素和不同实验条件下地震波速与岩石成分之间的线性关系差异。选择常温、600MPa测定的数据建立了地震波速Vp与SiO2、石英、石英 长石、岩石分异指数DI的回归方程,并讨论了回归方程的适用范围。对这些方程进行验证表明它们能够用于地震波速推断深部物质成分。     

地球动力学和地震学的桥梁——变形岩石组构与波速各向异性关系

上地幔岩石变形组构特征和地震波速各向异性关系的研究,是当代岩石圈动力学研究水平的一个重要标志。本文着重阐述七十年代以来,国外有关上地幔中地震波各向异性产生的原因;高温高压条件下上地幔岩石的Vp、Vs测定的新成果及其地球物理应用意义;岩石变形机制,变形组构特征和地震波速各向异性之间的内在联系。同时还指出,在我国重视和加速该前沿课题研究的必要性和重要意义。     

河南舞阳地区前寒武纪变质岩系中锆石特征及其对恢复原岩的应用

恢复变质岩原岩的性质是研究变质岩的重要课题。恢复变质岩原岩性质的方法很多,目前普遍采用的是岩石化学法和地球化学法。由于岩石的化学成分变化很大,有些沉积岩的成分与火成岩的成分很相似,变质产物也很相似,特别是那些经过非等化学的深变质的岩石,有的本来是副变质岩,却投影在正变质岩的区域内,或落在模稜两可的地区。目前,有人利用岩石中物理化学性质稳定的锆石区分正副变质岩。     

岩石地震波性质的实验与理论研究

岩石的地震波性质是解释地震观测资料的基础。本文首先以中国大陆超深钻主孔的榴辉岩为例,将榴辉岩在高温高压(最大为500MPa和700℃)下观测矿物组成、晶格优选定向(LPO)、温度和压力对其地震波性质的影响。然后对岩石地震波性质数据库进行统计分析,指出长英质岩石的波速与石英或长石的含量没有相关性;从酸性岩、基性岩到超基性岩,随着SiO2含量的降低和铁镁矿物含量的增高,岩石波速逐渐增高,云母和角闪石的LPO是陆壳地震波各项异性的主要来源;波速与孔隙率的负相关受流体与压力的影响。     

岫玉的地震波速、各向异性、弹性力学性质及其构造地质意义

为了研究水化岩石圈地幔和地幔楔的地震波速、各向异性及其与蛇纹石化程度及应变状态的关系,作者实验测量了8块叶蛇纹岩(采自辽宁的岫玉)标本在不同构造主方向(X,Y和Z)上的纵、横波速度随围压(0~600 MPa)的变化规律,详细研究了叶蛇纹石在塑性变形过程中通过(001)[010]位错滑移形成很强的晶格优选定向和高达21%的纵波速度各向异性与24%的剪切波分裂的特征,发现高温叶蛇纹岩与低温利蛇纹岩具有截然不同的地震波性质,例如,在围压600 MPa下,高温叶蛇纹岩的Vp=6.73 km/s、Vs=3.74 km/s,Vp/Vs=1.80,而低温利蛇纹岩的Vp=5.10 km/s、Vs=2.32 km/s,Vp/Vs=2.20。前人利用低温蛇纹石化橄榄岩的波速数据解释温度高于300℃的水化地幔楔和岩石圈地幔的地震波速不可避免地要低估研究区域内蛇纹石化的程度和水含量。本研究查明叶蛇纹岩的地震波性质及其各向异性特征亦为解释全球大洋板块俯冲带乃至青藏高原地区的剪切波分裂资料提供了新的思路。     

新疆哈密地区砂岩地震波速的实验研究及其对特殊地质填图物性工作的启示

本文在特殊地质填图的过程中研究了哈密地区砂岩的地震波速,利用ZBL-U520非金属超声检测仪和Autolab2000多功能岩石物性设备,在0~200 MPa(约0~7000 m地下深度)下研究了密度、孔隙度和压力三个因素对砂岩地震波速的影响。研究发现:砂岩的波速与密度呈正相关关系,但与孔隙度呈负相关关系;纵波与密度和孔隙度的线性关系好于横波;波速与压力呈对数关系。此外,本文还分析了ZBL-U520与Autolab2000两种仪器测试方法的适用性。最后针对地质填图的特点给出建议:在特殊地质填图中,不仅要按照规范采集标本,测试其在常温常压下的岩石波速,还应该适当考察不同地层压力状态下的速度特征,才能更全面地认识填图区地震波的性质。     

在封闭压力下实验变形白云岩的显微构造及其解释

引言通过天然变形岩石的岩组分析,恢复岩石变形时的应力状态,结合地质观察,确定构造运动的来向和性质(较小的区域內),对构造地质学、矿田构造学和岩石学研究都有裨益。从岩石的实验变形出发,在给定的应力条件下研究变形岩石的组构变化,作为天然变形岩石组构分析的依据,也是不可缺少的一部分。近年来,不少地质学者愈来愈注意到天然变形的碳酸盐岩石的岩组学工作。到目前为止,对碳酸盐岩石(如变质白云岩)的岩组分析和动力学解释有两种情况。     

超高压变质岩物理性质的相关性对建立结晶岩区地球物理解释标尺的意义

大陆科学钻探为认识深部地壳的结构、组成、力学性质和物理状态提供了重要的基础数据。岩石物理性质的测量对于原位测井资料的校正和地表地球物理测量的解释具有重要意义,岩石物理性质和岩石学研究相结合,还能为岩石的变质作用以及变质过程中化学成分的迁移提供必要的约束。本文主要对CCSD100-3100m的综合岩石物理资料进行了相关性调查和聚类分析,并得出如下结论:(1)岩石物理性质中的地震波速度、密度、热导率之间具有强相关性,他们都受岩石中主要矿物的组成和含量所控制;(2)岩石的电阻率和磁化率受金属氧化物含量的控制,与岩性有相关性;孔隙度、渗透率与岩性没有相关性;(3)利用岩石的物理性质可以反演不同的岩性,其中地震波速度、密度和热导率对榴辉岩和片麻岩大类具有很好的分类效果,而结合磁化率和电阻率则能更好的区分出超基性岩、正片麻岩和副片麻岩。上述结论对综合地球物理解释中物理参数的选取和结晶岩区地球物理解释标尺的建立具有重要的意义。     

试论不同力学性质的断裂构造的富水部位及富水性

众所周知,断裂构造与地下水的关系相当密切。尤其是碳酸盐类岩石,岩溶极为发育并富含地下水,其原因在很大程度上与成岩以后的断裂构造有关。因此,研究不同力学性质的断裂构造的富水部位及富水性对于寻找地下水和查清矿区及各类工程的水文地质条件等,均有重要意义。     

哈密地区砂岩地震波速的实验研究

岩石的地震波速是区域构造研究和浅部地震勘探的基础。哈密地区是我国重要的产油区域之一,但目前仍缺少地震波速方面的基础资料。这是在实验室条件下模拟了深层环境,分析了四组哈密地区砂岩样品的波速与压力之间的关系。结果表明:随着压力增加,砂岩样品的纵横波速度以对数关系增加;砂岩的孔隙度影响波速的变化速率;砂岩地震波速的滞后效应主要表现为:在相同压力下,降压过程中的波速大于升压过程中的波速;高压下的波速接近于用空间平均模型计算的理论波速。实验所得的波速数据与哈密地区的测井数据解释相吻合,其可以作为判断油层、水层和干层的辅助条件。     

华南地区典型岩石的地震波性质研究

地震资料的解释具有多解性,为根据地震资料认识华南的地壳结构和物质组成,对江西一福建地区的典型岩石样品进行了岩石波速的实验测量和理论计算.使用美国MTS公司815岩石物理参数测试系统测量了5块典型岩石的物性参数.结果表明,岩石的P波和S波速度随着压力的增加而增加,随着温度的增加而降低;在相同温压下,大理岩化灰岩的波速＞花...     

同步辐射激光加温DAC技术及在地球深部物质研究中的应用

实验室模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球相关材料的物理和化学性质,是解释地震波数据、进一步了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。用高功率的红外激光光束,加温金刚石对顶砧压腔(DAC)中的样品,可以获得深部地幔乃至地核的极端温度和压力条件,已广泛地用于地球深部矿物的相变、熔融和状态方程研究。同步辐射微束技术的发展,为激光加温DAC技术的应用开辟了新的领域,也使地幔及地核条件下的矿物研究有了重要的突破。文章介绍激光加温DAC技术的发展;阐述高温高压原位的同步辐射X射线衍射方法;例举激光加温DAC技术在地球深部物质研究中的一些应用;并对一些关键的技术问题加以分析和讨论。     

苏鲁-大别超高压变质岩的弹性力学性质与密度的关系

我们采集了31块来自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔和预先导孔岩芯以及29块苏鲁-大别地区地表露头的典型超高压变质岩,在10～850 MPa的静水压力和室温下测量了60块标本的P波与S波速度,分别建立了纵横波速和围压之间的定量关系,并在此基础上计算了不同压力下各岩石标本的弹性参数即杨氏模量(E)、剪切模量(G)、体模量(K)和泊松比(v),着重探讨了超高压变质岩的弹性力学性质与密度之间的关系.这些最新成果将为超高压变质岩地区以及新老俯冲带地震波资料的解释提供关键的理论和实验基础.     

中国大陆科学钻探主孔100～2000m岩石弹性波速度：对地震深反射的约束

在常温常压条件对中国大陆科学钻CCSD主孔岩心的700样品进行了弹性波速度测量，并建立了主孔2000m的波速(Vp和Vs)连续剖面，为检验地球物理模型的合理解释提供了岩石物理学方面的宝贵资料。主孔中新鲜榴辉岩纵波速度(Vp)最大(7.86km／s)，正副片麻岩波速最小，又分别为5.53km／s和5．71km／s，榴辉岩的波速随着退变质作用的增强而明显减小。主孔2000m总平均Vp速度为6．2km／s，它与地球物理探测方法获得的大别-苏鲁造山带上地壳具有6.2-6．3km／s高速层结论是一致的。大部分岩石具有明显地震波各向异性。水饱和度使岩石纵波(Vp)速度和剪切波速度(Vs)分别增加19％和6％，而使Vp的各向异性降低3％～4％。不同岩性界面的反射系数(Rc)是产生地震反射的主要原因。金红石榴辉岩与片麻岩之间具有很高的反射系数(0.24-0．31)。韧性剪切带中糜棱岩化片麻岩和面理化榴辉岩使岩石各向异性和反射强度明显增加。岩石微裂隙与主孔原位波速变化有密切关系。饱水岩石速度(Vp和Vs)可以代表CCSD主孔原位状态的地震波速度。上述成果为本区地震反射体成因提供了重要的岩石物理性质约束。     

角闪石高温高压实验研究进展及其地球物理意义

高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一,通过模拟地球深部的温度和压力条件,了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物,为地幔岩石圈的重要组成,广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物,角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用,同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里,国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征,由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同,包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识,但仍然有许多问题需要进一步研究,如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。     

Paterson高温高压流变仪及其在岩石流变学的应用

地球作为一个动态体系,其内部岩石在各种物理化学条件下变形,形成各种地质构造.在过去的几十年里,得益于相关测试分析手段的不断发展,地球材料的流变学研究取得了许多实验突破,加深了人类对地壳和上地幔岩石变形行为的理解.本文对实验岩石变形装置的技术发展做了扼要的回顾,重点介绍了Paterson高温高压流变仪(HPT).HPT是...     

实验矿物物理的发展现状与趋势:1.相变和状态方程、电导率、热导率

实验矿物物理是高温高压实验地球科学的重要分支学科之一,它主要是通过高温高压实验模拟地球内部的物理化学环境,并原位测定地球深部物质（矿物、岩石和熔/流体等）的相变和状态方程、电导率、热导率等物理参数,探讨地球内部的圈层结构、物质组成、地球动力学过程等地球物理性质相关的一系列重要科学问题. 综述了实验矿物物理的发展历史、近二十年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战.      

地幔转换带:地球深部研究的重要方向

地幔转换带是联系上下地幔的纽带,对于认识整个地幔的组成和演化、地幔对流、岩石圈深俯冲及深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义。一般认为,转换带地震不连续面主要与橄榄石的高压相变密切相关。最新的高温高压实验研究表明,地幔中非橄榄石组分的相变,如辉石和石榴子石的相变,对不连续面的深度和宽度以及转换带内的波速和密度梯度也起到很大的影响。另外地幔全岩成分、端员组分、温度和水也对相变和不连续面具有重要影响,这些精细的实验研究成果更好地解释了转换带地震不连续面一些相对局部的性质和变化,促进了我们对地球深部性质和动力学过程的了解。因为缺少直接来自地球深部的样品,而地球物理和地球化学研究也有它们的相对局限性,所以高温高压实验仍然是我们了解地球深部成分和性质的重要手段之一。     

Compressional Wave Velocities in Some Volcanic Rocks at Pressure up to 4.5 GPa

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎａｌｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙ（ｖｐ）ｉｎｒｏｃｋｍｅａｓｕｒｅｄａｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐｏｒ－ｔａｎｃｅｔｏｅｌｕｃｉｄａ...     

Seismic anisotropy of the crystalline crust: what does it tell us?

The study of the directional dependence of seismic velocities (seismic anisotropy) promises more refined insight into mineral composition and physical properties of the crystalline crust than conventional deep seismic refraction or reflection profiles providing average values of P-and S-wave velocities. The alignment of specific minerals by ductile rock deformation, for instance, causes specific types of seismic anisotropy which can be identified by appropriate field measurements.
Vice versa , the determination of anisotropy can help to discriminate between different rock candidates in the deep crust. Seismic field measurements at the Continental Deep Drilling Site (KTB, S Germany) are shown as an example that anisotropy has to be considered in crustal studies. At the KTB, the dependence of seismic velocity on the direction of wave propagation in situ was found to be compatible with the texture, composition and fracture density of drilled crustal rocks.