青藏高原地区地壳—上地幔结构与巨厚地壳的形成

基于在青藏高原地区所进行的地壳与上地幔的爆炸地震探测资料;雅鲁藏布江以南和以北两条近东西向纵剖面(长约1000km左右),近南北向纵剖面(长约1200km左右),通过计算与分析,给出了青藏高原地区地壳与上地幔结构、速度分布的综合立体剖面图,发现地壳中存在著两个低速层,雅鲁藏布江是一条近于陡立的略向南倾的深大断裂带。地壳结构不论在纵向与横向都是不均匀的,最后探讨了大陆板块碰撞与巨厚地壳的形成。     

辽宁西部地区重磁场分布与地震震中的相关性分析

本文通过对重磁异常形态特征的分析与研究,探讨了本区地壳介质的横向变化规律,以及重磁场特征、地壳介质特性与地震的关系,并在此基础上对本区的地壳稳定性进行了初步探讨     

青藏高原东北缘岩石圈密度与磁化强度及动力学含义

利用横贯柴达木盆地南北的格尔木—花海子剖面岩石圈二维P波速度结构以及地震波速度与介质密度之间的关系,建立了该剖面岩石圈二维密度结构与二维磁化强度的初始模型。依据重磁同源原理,在柴达木盆地重、磁异常的二重约束下完成了重磁联合反演,获得了该剖面岩石圈二维密度结构与二维磁化强度分布。结果表明:柴达木盆地地壳厚度沿测线变化较大,平均厚度约60km。在柴达木盆地南缘地壳厚约50km,达布逊湖附近地壳最厚为63km左右,大柴旦附近地壳较薄,为50km左右。柴达木盆地的地壳纵向上可分为三层,即上地壳、中地壳与下地壳。位于盆地中部的中、下地壳分别发育大范围的壳内低密度体,并处于上地幔隆起的背景之上;横向上可将盆地分成南北两个部分,分界在达布逊湖附近。整个剖面结晶基底埋深变化也很大,在达布逊湖附近为12km,在昆仑山北缘基底几乎出露地表。结晶基底的展布形态与地壳底界,即莫霍面呈近似镜像对称。综合研究认为,柴达木盆地的岩石圈结构存在着明显的南北差异,其分界在达布逊湖的北面。在盆地南部,岩石圈介质横向变化较小,各层介质分布正常;在盆地的北侧,岩石圈结构特别在中、下地壳和上地幔顶部横向上发生了变化。壳内低密度体的存在意味着柴达木盆地具有较热的岩石圈和上地幔,加之基底界面与莫霍面的镜像对称分布,形成与准噶尔盆地和塔里木盆地的构造差异。多种地球物理参数所揭示的地壳上地幔结构及其横向变化特点为柴达木盆地构造演化及青藏高原北部边界的地球动力学研究提供了岩石圈尺度的地球物理证据。     

中国西部布格重力异常特征和地壳密度结构

本文是以地学断面、反射／折射地震和宽频地震资料为地壳密度模型初始约束条件,沿西藏噶尔—新疆布尔津、西藏亚东—内蒙古额济纳旗、新疆阿尔泰—四川成都等3条剖面做布格重力异常反演计算,模拟出中国西部地壳密度结构。中国西部地壳密度结构特征在南北方向存在巨大差异。以西昆仑一阿尔金一祁连山近EW向重力梯度带为界,地壳密度结构可分为南北两个大的密度结构单元,南部地壳密度结构特征为低密度、厚地壳;北部地壳密度结构特征为高密度、薄地壳;中国西部地壳处于地壳均衡状态。地壳上地幔密度不均匀性特征在纵向和横向上都是很明显的。青藏高原内部软流圈具有低密度特征,低密度软流圈产生向上的浮力是青藏高原重要的隆升机制之一。     

塔里木盆地地震波速扰动及泊松比成像

大型克拉通盆地地壳上地幔组构有什么特征？其内部结构有何变化？这是目前备受关注的科学问题之一。在新世纪体波地震层析成像的研究进入区域地壳上地幔探测的视野,这个问题可通过体波地震层析成像来研究。文中结合塔里木盆地内的宽频地震记录以及新疆地震台网、中国数字地震台网资料对塔里木地区进行了同台同源的P波和S波地震层析成像, 重点研究区域分辨率横向达到0.5°×0.5°,纵向达到10 km间隔。通过体波到时地震层析成像反演,得到了研究区域精细地壳P波和S波速度结构。根据P波和S波速度扰动和泊松比三维图像,分析了塔里木盆地内部岩石圈波速和泊松比内部结构的信息,通过上中地壳的地震层析成像,地壳波速与泊松比结构反映了满加尔的基底、流体活动性和地温结构利于油气的成熟和保存。一般情况下莫霍面上下方波速及泊松比异常分布模式有明显区别,但塔里木盆地中央顺托果勒呈现穿透莫霍面的异常模式,解释为二叠纪岩石圈火山作用留下的“指纹”。这些信息对油气远景区定位有一定意义。     

川滇构造带及其邻区的地壳结构与地震分布

综合前人资料分析了川—滇构造带及其邻区地壳－上地幔速度结构与地震分布的关系。结果表明,川—滇构造带具有同青藏高原地壳－上地幔结构相似的某些特征;地震活动主要沿安宁河断裂带和小江断裂带分布。震源以永仁、渡口和会理三地所在区域最浅,向四周渐深     

上地幔岩石的交代分异模式

地球的上地幔和岩石围(厚度为200—400公里)的成分和构造早已引起地质学家的关注.这是由于造壳作用多数都决定于地幔作用,而许多矿床的形成则决定于壳下地质活动.当代有关上地幔成分和构造的资料都是以地球物理研究的间接资料和对地幔产物的直接研究为基础的,这些地幔产物通过各种方式上升至地表或进入地壳中.地球物理资料表明,上地幔的纵向和横向不均匀性特别明显.弹性波速度(Vp)的变化说明上地幔中可能存在着大量的镁铁岩和超镁铁岩.近年来所进行的地震研究表明, 土地幔具有分层特征,以Vp速度从7.4—8.6公里/秒的交替分层,和呈现出具低速弹性波(波导)的一些相互分离、厚度不大的分层,代替了先前测得的唯一的强波导层(帕夫连科娃,1983).     

中国海城地震与地壳上地幔异常结构

通过海城及其邻区深部地球物理方法的综合探测,不仅揭示了海城地震区的地壳上地幔结构存在若干引人注目的异常,而且还发现震源分布与这些异常的某些特殊部位密切相关.本文论述了震源与异常的关系,并对其进行了解释.     

中国大陆特大型矿床地球物理背景研究

在研究中国数10条地球物理剖面(地震、大地热流、大地电磁测深剖面)和中国大陆及邻区剪切波三维速度结构资料的基础上,给出中国大陆地壳上地幔三维结构模型。讨论了中国特大型矿床产出的深部地球物理背景。指出特大型矿床虽然为数极少,但也具有成“点”“带”“面”的分布特征。大多数大中小矿床分布在不同构造单元的边界附近。特大型内生多金属矿床主要产在岩石圈地幔减薄部位、软流圈上隆(地震波垂向低速)区、地壳上地幔的横向不均匀区的变换带(地壳上地幔薄弱     

青藏高原板内地震震源深度分布规律及其成因

青藏高原板内地震以浅源地震为主, 下地壳基本上没有地震, 地震震源多集中在15~40 km的深度范围, 主要在中地壳内, 呈似层状弥散分布.其中30~33 km深度是一个优势层, 与壳内分层有关.总体上青藏高原南、北部的震源面略呈相向倾斜特征.70~100 km深度区间出现了比较集中的震级较小的地震, 可能与壳幔过渡带的拆离作用有关.高原内部的正断层系与板内地震密切相关, 是板内浅源地震的主控构造.总之, 青藏高原地震震源沿着活动的上地壳脆性层与软弱层之间的脆-韧性过渡带分布.这些板内地震活动属于大陆动力学过程, 与板块碰撞和板块俯冲无关.初步认为青藏高原浅层到深层多震层的成因分别是韧性基底与脆性盖层、韧性下地壳与脆性上地壳、韧性下地壳与脆性上地幔的韧-脆性转换、拆离和解耦的产物.      

长江中下游及其邻区深部地球物理背景与含金夕卡岩矿床的分布

长江中下游地区是我国重要的铁铜矿产基地。近十年来,我国所发现的含金夕卡岩矿床和铜伴生金夕卡岩矿床也主要产在长江中下游地区。作者借助12条大地电磁测深剖面、5条地震剖面、层析成像速度结构资料、重磁场等区域的和深部的地球物理资料进行综合对比研究,给出长江中下游及其邻区的三维深部构造格架及其与含金夕卡岩矿床和铜伴生金夕卡岩矿床的分布关系。作者认为,上地幔隆起带(岩石圈地幔减薄带)、上地幔异常区(相对低速区)、壳内高导层隆起带、深断裂(岩石圈剪切带)、地壳上地幔不均匀性块体的边缘、重力高反映的基底隆起区、跳跃磁场反映的岩浆岩带和构造交汇处等诸多因素的共同作用控制着含金夕卡岩矿床和铜伴生金夕卡岩矿床的分布。     

大陆块体地球化学边界与成矿——兼论中国东秦岭金属矿集区的构造控制

地球块体不均一性边界存在地球化学急变带 ,控制大型矿床的分布 ;深部构造或隐性的构造面与地壳浅表形成的矿集区有明显的空间和形成机制耦合关系。地球化学急变带在大陆内部往往沿着一些古大陆边缘展布 ,与地壳下部和上地幔的深部构造或扩展到地幔的不连续面具有相联系的空间组合关系 ,反映壳幔相互作用对深部构造效应和大规模成矿热流体的控制。东秦岭金属矿化集中区的大型或超大型矿床沿古大陆边缘产出 ,并受地球化学急变带与地球物理梯度带交叉效应控制 ,揭示了深部构造对大型矿集区的制约。     

川黔湘构造带构造样式及深部动力学制约

川黔湘构造带可划分为4个不同的构造带,其中雪峰山构造带地理位置特殊,恰位于华南块体南北向重力梯度带上,两侧岩石圈厚度差异显著,其成因机制历来是争论的焦点。雪峰山构造带基底是一个花状结构,与川黔隔槽式褶皱带构成一个整体,为一个厚皮结构。雪峰山基底在沅麻盆地隆升最高,表现为压扭性构造特点。参考深反射剖面,绘制了研究区浅层与深部结构地质剖面。板块受挤压,中、上地壳与下地壳存在不同的耦合方式,对此分析了研究区下地壳的变形过程。雪峰山下地壳向下存在对冲,形成山根,但并没有俯冲至地幔。随地壳加厚,岩石圈发生弯曲,下地壳与上地幔存在瑞利泰勒不稳定性,并下沉至软流圈地幔。晚中生代,伸展背景下的软流圈上涌使雪峰山以东岩石圈发生拆沉,致使两侧岩石圈厚度出现差异。     

关于海城地震震源模式的讨论

地震震源模式是对地震形成条件、孕育和暴发过程的认识,它是与地震预报密切相关的一个重要理论课题。讨论一个地震的震源模式应该解决震源应力场、发震构造和震源物理、化学过程等问题,解决这些问题的根本依据来源于震前、震时和震后所暴露出的各种实际材料。地震地质特征是认识这些问题的背景,模拟实验则为我们认识这些问题提供对比研究的线索。     

华北地区地壳P波三维速度结构

1968年邢台地震以后的30余年中, 中国地震局系统先后在大华北地区布置30余条、近20000km的人工地震宽角反射/折射深地震测深(DSS) 剖面, 用以研究地壳及上地幔顶部的速度结构, 取得了大量研究成果.但以往的研究明显的不足是未能形成华北区域性的地壳三维速度结构模型, 从大区域的角度为研究华北地区地壳深部构造特征提供地震学方面的依据.因此, 在现已发表的DSS剖面资料的基础上, 选择了14条测线的资料, 利用地理信息系统(ARC/INFO) 的“矢量化”功能, 以及克里格数据网格化技术构建华北区域性的地壳三维速度结构模型, 从而对华北研究区内地壳三维速度结构的特点得到如下认识: (1) 华北地区地壳表层P波速度变化幅度大, 平面结构较复杂, 大体上划分为相间排列、走向趋势以北西向为主的3个速度区.海河平原和渤海湾的低速带是研究区范围内速度最低的低速区.资料的情况说明, 研究区内沉积盖层的地质构造与上地壳构造之间虽有一定继承性, 但也存在较大差别. (2) 总体上看, 在华北研究区内地壳的P波速度随深度增大而增大, 但局部地区出现速度倒转的现象, 东区的海河平原低速异常逐渐消失, 而西区的山西地堑则以相对低速异常特征为主.区内地壳以太行山脉为界, 划分为东、西两区; 东部和西部, 结晶基底以上地层的构造方向不完全一致; 东部的黄淮海地块, 区域构造以北东向为主, 而西部包括山西地块和鄂尔多斯地块东缘, 其构造方向则以北西向为主. (3) 根据莫霍面的形态特征, 研究区地壳可大致划分为6个区块; 在山西地块范围内, 莫霍面呈近南北向的凹陷带, 地壳厚度大; 内蒙古地块南缘和燕山地块南部, 莫霍面表现出褶皱带的构造特征, 其延展趋势为近东西方向; 鄂尔多斯地块东缘, 莫霍面构造相对复杂, 呈近北西向凸、凹相伴的褶皱; 黄淮海地块(华北裂谷带中、北部) 为莫霍面隆坳区, 隆、坳相间排列, 构造较复杂, 但从整体上看, 这是全区莫霍面最浅的隆起区段; 鲁西台背斜主要为莫霍面断陷区, 其断陷带沿枣庄—曲阜一线向北西方向延伸.      

河北强震发生的地震地质条件与构造模式

地壳表层构造和深部构造互相制约是控制河北地区许多强震发生的必要地质条件。由此地质条件,在水平与垂直两个相互叠加的应力场作用下,使河北地区发生许多强震。这个构造-应力场模式,对华北地区许多强震的发生可能具有普遍意义。     

Crustal accretion beneath the Koyna coastal region (India) and Late Cretaceous geodynamics

In 1967 a major earthquake in the Koyna region attracted attention to the hitherto considered stable Indian shield. The region is covered by a thick pile of Deccan lava flows and characterized by several hidden tectonic features and complex geophysical signatures. Although deep seismic sounding studies have provided vital information regarding the crustal structure of the Koyna region, much remains unknown. The two available DSS profiles in the region have been combined along the trend of Bouguer gravity anomalies. Unified 2-D density modelling of the Koyna crust/mantle suggests a ca. 3 km thick and 40 km wide high velocity/high density anomalous layer at the base of the crust along the coastline. The thickness of this anomalous layer decreases gradually towards the east and ahead of the Koyna gravity low the layer ceases to be visible. Based on the seismic and gravity data interpretation in the geodynamical/rheological boundary conditions the anomalous layer is attributed to igneous crustal accretion at the base of the crust. It is suggested that the underplated layer is the imprint of the magmatism caused by the deep mantle plume when the northward migrating Indian plate passed over the Reunion hotspot.     

Three-Dimensional P-Wave Velocity Structure of the Crust of North China

Since the Xingtai (邢台) earthquake in 1966,China Earthquake Administration has carried out a survey campaign along more than thirty deep seismic sounding (DSS) profiles altogether about twenty thousand kilometers long in North China to study the velocity structure of the crust and the upper mantle in this region,and has obtained a great number of research findings. However,these researches have not provided a 3D velocity structure model of the crust of North China and cannot provide seismic evidence for the study of the deep tectonic characteristics of the crust of the whole region. Hence,based on the information from the published data of the DSS profiles,we have chosen 14 profiles to obtain a 3D velocity structure model of North China using the vectorization function of the GIS software (Arc/Info) and the Kriging data gridding method. With this velocity structure model,we have drawn the following conclusions: (1) The P-wave velocity of the uppermost crust of North China changes dramatically,exhibiting a complicated velocity structure in plane view. It can be divided into three velocity zones mainly trending towards north-west. In the research area,the lowest-velocity zones lie in the Haihe (海河) plain and Bohai (渤海) Bay. Although the geological structure of the sedimentary overburden in the study area is somewhat inherited by the upper crust,there are still several differences between them. (2) Generally,the P-wave velocity of the crust increases with depth in the study area,but there still exists local velocity reversion. In the east,low-velocity anomalies of the Haihe plain gradually disappear with increasing depth,and the Shanxi (山西) graben in the west is mainly characterized by relatively low velocity anomalies. Bounded by the Taihang (太行) Mountains,the eastern and western parts differ in structural trend of stratum above the crystalline basement. The structural trend of the Huanghuaihai (黄淮海) block in the east is mainly north-east,while that of the Shanxi block and the eastern edge of the Ordos block is mainly north-west. (3) According to the morphological features of Moho,the crust of the study area can be divided into six blocks. In the Shanxi block,Moho apppears like a nearly south-north trending depression belt with a large crustal thickness. In the southern edge of the Inner Mongolia block and the south of the Yanshan (燕山) block,the Moho exhibits a feature of fold belt,trending nearly towards east-west. In the eastern edge of the Ordos block,the structure of Moho is relatively complex,presenting a pattern of fold trending nearly towards north-west with alternating convexes and concaves. Beneath the Huanghuaihai block,the middle and northern parts of the North China rift zone,the Moho is the shallowest in the entire region,with alternating uplifts and depressions in its shape. For the anteclise zone in the west of Shandong (山东) Province,the Moho is discontinuous for the fault depression extending in the north-west direction along Zaozhuang (枣庄) -Qufu (曲阜).     

龙门山地区上地壳的拱曲冲断作用及其深部动力学机制探讨

地形地貌与区域地质构造分析揭示,龙门山一带上地壳的汇聚作用表现为松潘－甘孜块体东缘的褶皱拱曲与扬子克拉通西缘的高角度叠瓦状冲断,近地表形成了一个巨大的北东向展布的拱曲冲断构造带。松潘－甘孜块体东缘的拱起预示着可能有来自深部的顶托。人工地震测深得到的地壳P波速度结构剖面也揭示,松潘－甘孜块体东缘上地壳普遍有较大范围的拱起,上地壳底部的低速层也同步抬升,其隆起范围与近地表的拱曲冲断带比较一致,说明很可能存在来自中下地壳的上拱作用。面波层析成像揭示松潘－甘孜块体与扬子克拉通具有截然不同的壳幔结构,扬子克拉通速度较高,且不存在低速夹层; 而松潘－甘孜块体速度偏低,地壳明显增厚,且下地壳及地幔上部存在S波低速层,地幔低速层上涌至壳幔过渡带,甚至侵入四川盆地之下,且上涌的范围与地表拱曲冲断带恰巧吻合,推测地幔盖层与下地壳塑性软弱物质的局部上涌促成了上地壳的拱曲。2008年汶川8.0级地震发生在拱曲冲断带中段,最大同震位移场位于龙门山拱曲冲断带及四川盆地西缘,揭示松潘－甘孜块体东缘的拱曲与扬子克拉通西缘的冲断共同受制于两大块体最新的汇聚作用。认为龙门山拱曲冲断构造带是陆内汇聚与壳幔通道流上涌联合作用的结果。爆破地震测深与地震层析成像不显示陆内俯冲图像,两大地块之间中地壳以下似为一近直立的汇聚带,这一构造格架将物质迁移主要限于垂向上,有利于龙门山保持大地形高差,而四川盆地一侧则因难以形成大的构造负载,前陆凹陷作用不显著。     

济阳坳陷断裂活动和CO2气藏的关系研究

济阳坳陷在惠民凹陷和东营凹陷的地壳中各存在1个低速体,位于惠民凹陷上地壳底部的低速体是坳陷内已经发现火成岩的岩浆房以及CO₂的气体库。凹陷的边界断层在10~12km±的深度其倾角变得平缓,并以韧性剪切方式沿拆离带向下延伸。拆离带内岩石多为糜棱岩,在岩石圈上部巨大的压力作用下,呈现韧性状态的拆离带是良好的封盖层。由于拆离带的作用,沿岩石圈下部裂缝上升的岩浆和气体等在拆离带下部聚集而形成低速体。在地壳相对较稳定期,拆离带也处于较稳定阶段并起分隔作用;如果地壳发生拉分作用,则低速体也会随之发生暂时性破裂,从而导致低速体内的岩浆和气体运移、聚集和成藏。郯庐断裂是间接的成气断裂,埕南断裂及惠民凹陷内地幔隆起区上地幔及下地壳张性断裂是直接的成气断裂;高青—平南断层以及商店—平方王断层等为输气断裂;临邑—商河断层、林樊家断层和齐河—广饶断层等是有利的输气断裂。