平极长期漂移与地球平均下地幔黏性估计

利用9个国际纬度观测站的平纬长期变化序列,重新讨论并估计了平极的长期漂移,得到漂移的平均速率为(3.356“±0.142”)×l0-3/a,方向为西经78.7°±2.5°.进一步基于最新的ICE-4G冰期后地壳反弹模型,采用地球上8个冰盖的冰融参数,估计了理论的平极长期漂移方向为西经74.8°.由观测的平极长期漂移速率为约束,基于1066B地球模型,估计得到地球平均下地幔的黏性为vLM=(0.5-1.7)×1022Pa.s,表明vLM应具有近1022Pa.s量级,并认为地球平极的长期漂移很可能是由最近的21000年以来冰期后的地壳反弹所致.     

地震学家测量了从地球液核到下地幔的热流

科学家们已经直接测量了从地核液体金属到地幔底部区域的热流量,该过程有助于了解驱动浅部板块的运动和产生地球磁场的地球发电机。最近发表于《Science》杂志上的研究指出,新的温度测量是通过关联地震观测与最近发现的矿物转换获得的,该矿物转换发生于核-幔边界附近的超高压和超高温度条件。论文第一作者加利福尼亚大学地球与行星科学系Thorne Lay教授认为,这是首次拥有“温度计”,它能告诉我们地球深处的温度。如果我们的解释是正确的,那么它给我们提供了两种不同深度处正确的温度,因此我们不仅得到了绝对温度,还得到了温度随深度变化的…     

地球早期地幔的冷凝结晶始于核幔边界或下地幔

JGR(Journal of Geophysical Research:Solid Earth)于2012年10月12日,发表了题为"Multi-technique equation of state for Fe2SiO4melt and the density of Fe-bearing silicate melts from 0to 161GPa"的文章指出,地球早期地幔的冷凝结晶可能始于核幔边界或下地幔。地球形成初期,地幔可能是一个整体熔融或局部熔融的巨大岩浆洋,其深度直达核幔边界。尽管目前地幔的物质大多都是固     

中国地壳与上地幔的地球物理探测

中国地壳与上地幔的地球物理探测对于全球板块构造和其动力系统的研究有着重要意义。本文论述了爆炸地震、大地电磁测深、重力测量、航空磁测等方面的研究结果和进展,最后提出了地壳与上地幔地球物理探测的任务与展望。     

中国地壳与上地幔的地球物理探测

中国地壳与上地幔的地球物理探测对于全球板块构造和其动力系统的研究有着重要意义。本文论述了爆炸地震、大地电磁测深、重力测量、航空磁测等方面的研究结果和进展,最后提出了地壳与上地幔地球物理探测的任务与展望。     

东北地区地壳上地幔结构的探测与研究

本文简要综述了近30余年来在中国东北地区开展的重力资料反演、大地电磁测深、深地震测深、地震层析成像等深部地球物理探测与研究及其在该区取得的地壳上地幔结构研究成果。     

地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化

用国际参考地磁场模型(IGRF)分析了地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化.结果表明,从1900年到2005年,地核以外地磁场总能量由6.818×1018J减少到6.594×1018J,减小了3.3%,地表以外地磁场总能量由8.658×101J减小到.63×101J,减小了11.4%.分析地球内部不同圈层地磁场能量的变化表明,地壳(A层)、上地幔(B层)、转换带(C层)、下地幔D′层的地磁场总能量在减小,但是下地幔"层的地磁场总能量却在快速增加.磁能密度随时间的变化更清楚地显示出磁能增加和减小的分界面在r=3840km处.上述结果表明,地核和地表以外地磁场总能量在趋势性减小的同时,也在进行重新分配.进一步分析表明,下地幔D"层磁能快速增长,主要是由高阶磁多极子的增强引起的.在地磁场倒转前,偶极矩减小而多极性相对增强在能量分布上的表现就是磁能向下地幔底部(特别是D"层)集中.     

行星尺度地磁异常的长期变化

为了综合反映地球表面行星尺度磁异常的展布面积、磁场极值以及磁场分布特征等多种因素及其与磁能的关系,本文用穿过各异常区的“无符号磁通量”为特征参数来表征磁异常区强度.用第八代国际参考地磁场模型(IGRF),分析了1900年到2000年全球最大的5个磁异常区的长期变化,结果表明,在一百年中,南大西洋(SAT)、大洋洲(AUS)和非洲(AF)3个异常区的磁通量均增加了200MWb以上,欧亚异常(EA)磁通量增加幅度稍小(157MWb),上述4个异常区磁通量增幅为30%—60%,而北美异常(NAM)的磁通量则减小了50MWb.各异常区面积虽有变化,但最大变化仅为%左右.对磁异常区的西向漂移研究表明,地球表面和核幔界面的西漂明显存在差异：地表磁场有持续而稳定的西向漂移,全球平均西漂速度为0.2°/a;但核幔界面磁场的西向漂移速度要小得多,最大不超过0.1°/a.形成这种差异的原因可能是组成地磁场的不同球谐分量有不同的漂移速度;地表磁场的西漂主要决定于占优势的低阶分量,而核幔界面的西漂则受到高阶分量的重大影响.本文指出,在把地表西漂值用作地核磁流体运动速度的典型值时必须十分谨慎.     

地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化

用国际参考地磁场模型(IGRF)分析了地磁场能量在地球内部的分布及其长期变化.结果表明,从1900年到2005年,地核以外地磁场总能量由6.818×1018J减少到6.594×1018J,减小了3.3%,地表以外地磁场总能量由8.658×101J减小到.63×101J,减小了11.4%.分析地球内部不同圈层地磁场能量的变化表明,地壳(A层)、上地幔(B层)、转换带(C层)、下地幔D′层的地磁场总能量在减小,但是下地幔"层的地磁场总能量却在快速增加.磁能密度随时间的变化更清楚地显示出磁能增加和减小的分界面在r=3840km处.上述结果表明,地核和地表以外地磁场总能量在趋势性减小的同时,也在进行重新分配.进一步分析表明,下地幔D"层磁能快速增长,主要是由高阶磁多极子的增强引起的.在地磁场倒转前,偶极矩减小而多极性相对增强在能量分布上的表现就是磁能向下地幔底部(特别是D"层)集中.     

行星尺度地磁异常的长期变化

为了综合反映地球表面行星尺度磁异常的展布面积、磁场极值以及磁场分布特征等多种因素及其与磁能的关系，本文用穿过各异常区的“无符号磁通量”为特征参数来表征磁异常区强度.用第八代国际参考地磁场模型(IGRF)，分析了1900年到2000年全球最大的5个磁异常区的长期变化，结果表明，在一百年中，南大西洋(SAT)、大洋洲(AUS)和非洲(AF)3个异常区的磁通量均增加了200MWb以上，欧亚异常(EA)磁通量增加幅度稍小(157MWb)，上述4个异常区磁通量增幅为30%-60%，而北美异常(NAM)的磁通量则减小了50MWb.各异常区面积虽有变化，但最大变化仅为%左右.对磁异常区的西向漂移研究表明，地球表面和核幔界面的西漂明显存在差异：地表磁场有持续而稳定的西向漂移，全球平均西漂速度为0.2°/a；但核幔界面磁场的西向漂移速度要小得多，最大不超过0.1°/a.形成这种差异的原因可能是组成地磁场的不同球谐分量有不同的漂移速度；地表磁场的西漂主要决定于占优势的低阶分量，而核幔界面的西漂则受到高阶分量的重大影响.本文指出，在把地表西漂值用作地核磁流体运动速度的典型值时必须十分谨慎.     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地，横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段，全长８００余公里．探测结果表明，不同测点的地壳内部有的有两个低阻层，有的则只有一个低阻层，壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ，第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南，壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势；而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间，第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

下扬子江苏地区P_n残差与上地幔波速各向异性

本文搜集江苏台网1982年—1987年2月间发生在江苏及其邻近地区103次地震的1047个P_n数据,经过静校正和质量分类,重新计算了震中距.选择灌云台为参考台,对一次地震的P_n数据,其它台均减去参考台的数据,成功地消除了与震源参数不确定有关的误差.处理中采用质量加权,获得了上地幔平均速度、大部分台P_n残差以及不同方位上P_n视速度估计值. 按Backus给出的波速各向异性的公式,求出江苏地区P_n速度与方位之间有2％左右的速度各向异性,最大方向和对称方向近南北,最小方向为北东东.推断其成因是由于白垩纪至第三纪期间壳下岩石圈北南向流变引起橄榄石晶体从优定向的结果.这为苏北盆地及下扬子碳酸盐岩地区地质构造形成发展动力学的建立提供了有利的深部依据.     

ESTIMATING THE LOWER CRUSTAL VISCOSITY OF THE WESTERN QINLING-SONGPAN TECTONIC NODE AND ITS ADJACENT AREAS BY USING LANDFORM MORPHOLOGY

The western Qinling-Songpan tectonic node is located at the intersection of three major tectonic units of Tibetan plateau, the South China Block and the Ordos Block, and is at the forefront of the northeastern margin of Tibetan plateau. It has unique geological and dynamic characteristics from the surface to the deep underground. Based on the model for ductile flow in the lower crust, the geomorphological form is used to estimate the viscosity of the lower crust, and how the rheological process of the deep lithosphere acts on the upper crust deformation and structural geomorphology. And combined with GPS velocity field data, the current crustal deformation is analyzed to further study the regional dispersive deformation process. The results show that the viscosity of the north and northeast of the Zoige-Hongyuan Basin is smaller than that of the east and southeast. Therefore, the lower crust flow has a tendency of flowing to the northeastern low viscosity zone. We believe that when the lower crust flows from the central plain of the Qinghai-Tibet Plateau to the rigid Sichuan Basin with a higher viscosity of the lower crust, it cannot flow into the basin, and part of the lower crust flow accumulate here, causing the upper crust to rise, and the uplifting led to the formation of the Longmen Mountains and a series of NNE-striking faults as well. When the lower crust flows to the northeast direction with a low viscosity, the brittle upper crust is driven together. Because of the remote effects from the Ordos Basin and the Longxi Basin, the mountains in this region are built slowly and the stepped arc-shaped topography of the current 3 000-meter contour line and the 2 000-meter contour line are developed. At the same time, a series of NWW-trending left-lateral strike-slip faults are developed. This explains the seismogenic tectonic model of the western Qinling-Songpan tectonic node as from NWW-trending left-lateral strike-slip faulting to the NNE-trending right-lateral strike-slip faulting and both having a thrust component. The current crustal movement direction revealed by the GPS velocity field is consistent with the direction of historical crust evolution of the lower crust revealed by the viscosity, implying that there is a good coupling relationship between the lower crust and upper crust. The results provide a basis for studying the development of fault systems with different strikes and properties, the formation of orogenic belts, the macroscopic geomorphological evolution characteristics, and the rheological and uplift dynamics of the lithosphere in the northeastern margin of the Tibetan plateau. In addition, our research differs from the previous studies in the spatial and temporal scale. Previous studies included either the entire Qinghai-Tibet Plateau or only the eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau. However, our analysis on the contours and topographical differences in the topography of the western Qinling-Songpan tectonic knot reveals that the study area is controlled by the lower crust flow. Our results are confirmed by various observations such as seismology, magnetotellurics and geophysical exploration. Moreover, the previous studies did not point out enough that the elevation contours are elliptical, and the elliptical geomorphology further illustrates that the formation and evolution of the Qinghai-Tibet Plateau has rheological characteristics and also conforms to the continuous deformation mode. Meanwhile, in terms of time scale, the evolution time of the study area is divided into three types of simulation time according to geochronology. And the GPS velocity field is introduced to observe the present-day crustal deformation.     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地,横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段,全长８００余公里．探测结果表明,不同测点的地壳内部有的有两个低阻层,有的则只有一个低阻层,壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ,第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南,壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势;而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间,第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

用接收函数方法研究中国及邻区上地幔间断面的埋藏深度

使用中国及邻区的18个数字化地震台的宽频带三分向远震记录图,筛选计算得到了263条径向接收函数,并拾取了在41Okm和660km间断面上的透射转换震相P4S、P660S与P波的到时差.通过调整各台站之下的速度模型中这两个间断面的深度,使理论接收函数的P4S、P660S与P波的到时差与观测值相符,最终确定这两个间断面的实际埋藏深度.结果表明,各台站之下4km间断面的平均深度为403km,具有明显的横向不均匀性和区域性,其中北京台、西安台、兰州台和恩施台等的埋藏深度较浅,琼中台、CHTO等台较深.660km间断面的平均埋藏深度为663km,也存在明显的横向不均匀性,其中牡丹江台和MAJO台的较深,琼中台和HYB台的较浅.     

下扬子江苏地区P_n残差与上地幔波速各向异性

本文搜集江苏台网1982年—1987年2月间发生在江苏及其邻近地区103次地震的1047个P_n数据,经过静校正和质量分类,重新计算了震中距.选择灌云台为参考台,对一次地震的P_n数据,其它台均减去参考台的数据,成功地消除了与震源参数不确定有关的误差.处理中采用质量加权,获得了上地幔平均速度、大部分台P_n残差以及不同方位上P_n视速度估计值. 按Backus给出的波速各向异性的公式,求出江苏地区P_n速度与方位之间有2％左右的速度各向异性,最大方向和对称方向近南北,最小方向为北东东.推断其成因是由于白垩纪至第三纪期间壳下岩石圈北南向流变引起橄榄石晶体从优定向的结果.这为苏北盆地及下扬子碳酸盐岩地区地质构造形成发展动力学的建立提供了有利的深部依据.     

青藏—蒙古高原东缘构造过渡带的布格重力场特征及地壳上地幔结构

本文从青藏—蒙古高原东缘构造过渡带的布格重力场特征、地壳厚度和上地幔密度分布状态入手,就该带具有较统一的地球动力学背景的地球物理标志,壳-幔系统动力学模式及重力均衡调整等问题进行了讨论     

下扬子江苏地区P_n残差与上地幔波速各向异性

本文搜集江苏台网1982年-1987年2月间发生在江苏及其邻近地区103次地震的1047个P_n数据,经过静校正和质量分类,重新计算了震中距.选择灌云台为参考台,对一次地震的P_n数据,其它台均减去参考台的数据,成功地消除了与震源参数不确定有关的误差.处理中采用质量加权,获得了上地幔平均速度、大部分台P_n残差以及不同方位上P_n视速度估计值. 按Backus给出的波速各向异性的公式,求出江苏地区P_n速度与方位之间有2％左右的速度各向异性,最大方向和对称方向近南北,最小方向为北东东.推断其成因是由于白垩纪至第三纪期间壳下岩石圈北南向流变引起橄榄石晶体从优定向的结果.这为苏北盆地及下扬子碳酸盐岩地区地质构造形成发展动力学的建立提供了有利的深部依据.     

中国东部海域地壳-上地幔瑞利波速度结构研究

为了进一步了解中国东部沿海及相邻海域的地壳－上地幔结构特征,对该区域的构造演化历史、地震活动及深部构造等方面研究提供一些基础资料,利用３１个数字地震台记录的高质量瑞利波资料,采用一种新的混合路径频散的网格反演方法（Ｏｃｃａｍ方法）,对中国东部海域瑞利波群速度横向不均匀分布进行了初步研究．根据反演得到的１０-１５０ｓ共３６个中心周期的群速度分布特征,以及几个典型地点的剪切波速度结构的深度变化,对研究区域内各构造单元的划分以及它们在速度结构和上地幔低速层埋深等方面的特征进行了讨论。