大陆岩石圈的流变性质

地质和地球物理资料表明在上、中、下地壳内各有力学上的软弱带(σ_1-σ_3<10MPa),这从实验测定的岩石稳态流动性质得到证实。软弱带出现的深度主要取决于岩石类型和大地构造区,估计在10～15km、20～28km、25～40km范围。此外,地壳中广泛分布的延性、半脆性断层带也说明轶弱带可以出现在地壳10km以下的任何地方。目前虽然还没有下地壳代表性岩石的实验资料,但是力学性质相近的岩石实验结果支持这种假设,即莫霍面是力学上的不连续面,其下部是强度更高的橄榄岩。这种不连续性程度与温度和应变速率有很大关系。     

岩石圈的流变学分层结构

岩石圈的流变学是根据岩石在脆性域与孔隙压力有关的摩擦破裂和在延性域的幂律稳态蠕变来估计的。根据几种大陆和大洋岩石圈的岩石学模型,考虑地温分布和地壳厚度的变化,我们作出了几种满足不同地球动力学条件的岩石圈流变学模型。岩石圈的流变学性质与深度的关系在不同的构造区是不同的。一般情况下,大陆岩石圈有一层(在地壳的底部)或两层(在地壳的底部和中部)软的延性层夹在脆性层之间。地球物理参数(地震活动性、地震波速度和电导率)的深度变化与流变学模型相当吻合。我们用岩石圈流变学剖面来分析加拿大东南部的科迪勒拉山的变形大陆边缘和大洋地体的构造形式。这一地区的大型构造特征与推测的流变学构造颇为一致。由于宕石圈流变学结构是明显分层的,该地区产生近水平的脱底作用就不奇怪了。     

实验研究地幔岩成分中辉石—石榴子石相转变及其对地幔构造的影响

在压力4.0到17.5GPa、温度1200℃到1400℃范围,研究了模拟地幔岩成分中的辉石-石榴子石相转变。相转变大多出现在14～16GPa压力范围,单相铝亏损的石榴子石(镁铁榴石)在16GPa压力以上变得稳定。根据本实验和其他最近实验资料计算了地幔岩的矿物组合、密度、地震波速随深度的变化。所得到的密度和地震波速度剖面在550Km深度范围和根据地震观测所建立的模型相吻合。如果证实在550km到650km之间存在有一高密度、高速度梯度带确定,则可能表明镁铁榴石有新的相转变和或存在某种程度的化学不均匀性。