大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉：不同的机制及意义——兼评“下地壳＋岩石圈地幔拆沉模式”

拆沉作用（delamination）是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的：（1）拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。（2）拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。（3）拆沉的过程不同,大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的（埃达克质）岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食,被拆沉的。（4）拆沉后的效液压不同,大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流罪状地幔上涌,从而引发了一系列地质效应;如岩浆活动,地壳抬升,构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。（5）拆沉与岩浆活动的关系不同,主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对“下地壳＋岩石圈地幔拆沉”模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。     

钾盐矿床的物质来源和成矿机制

讨论钾及其有关物质的理化性质和地化行为，钾盐的物质来源，盐卤的变质、结晶分异、成矿条件和机制。富钾热液是形成钾盐矿床的重要物质来源之一。矿物岩石流体包裹体的富钾成分、富钾热泉、富钾盐湖均是寻找钾盐矿床的重要指示。     

井水温度微动态及其形成机制

介绍了我国地震地下水温度观测概况及已获得的微动态现象, 即水温固体潮、 水温同震效应、 水温前兆异常等, 并对其形成机理做了理论分析。 提出水温微动态形成机理研究应从二个地温梯度、 二个对流、 一个传导、 一个扩散等热系统与热过程去考虑。     

2008年汶川8.0级地震孕震机理研究

用三维流变非连续变形与有限元相结合（DDA+FEM）的方法,在青藏高原及邻近地区三维构造块体相互制约的大背景中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约束,计算得到研究区的速度场和应力场与该地区GPS测量结果和震源机制分布结果基本一致.在此基础上,模拟计算现今构造块体边界断层上表征剪应力及法向应力等综合影响的危险度分布.结果表明,上、中地壳层危险度分布中危险度较高的地段多数与近几十年来发生的七级以上大震区域基本一致.包括2008年汶川8.0级等大震的发震断层.通过分别对龙门山断裂带东西两侧的两种不同构造格局进行试算表明,龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度、分层与物性明显变化对汶川大震的孕育发生均起了关键性作用.计算得到的应变率强度分布图可见,高原东部整个边缘地带均接近应变率强度的陡变带.其中以龙门山断裂带上的陡变最为明显,西侧应变率强度是东侧的近4倍,而且断裂带东侧应变率强度等值线衰减比西侧快.反映了汶川大震逆冲型发震断层地区独特的特征.此外,由计算得到的应变能密度分布图可见,龙门山断裂带在上、中地壳层中均位于宽度相同、其走向与龙门山断裂带走向一致的高应变能密度带中,在上地壳层这个带的东西两侧则是应变能密度较低的地区,而在中地壳层,其强度在断裂带东侧逐渐向东衰减,西侧应变能密度高,而东侧应变能密度较低.表明在印度板块强烈推挤作用和高原各构造块体相互制约及龙门山断裂带东西两侧特殊构造环境中,高原地壳物质向东水平运动,受到龙门山断裂带东侧介质刚性强度较大的四川盆地阻挡,使得汶川大震发震断层在大震前已积累了相当水平的应变能,并同时处于力学上的不稳定状态.     

地基隔震减震机理研究

分析了地基隔震减震的机理,包括层状土体界面对地震波的反射、土体非均匀性引起的散射、地基土层的粘滞耗能、塑性变形耗能、土颗粒的摩擦耗能、液化土层对地震波的滤波和吸收,并归纳了砂垫层等可以作为地基隔震减震层的材料。     

华北强震前地下流体长趋势变化特征及其产生机理的研究

分析了华北地区自1976年以来MS≥6.0地震前地下流体长趋势变化的形态、演化特征。结果表明:地下流体长趋势变化出现时间早、范围广,具有协调性、重复性、迁移性等特性,主要沿构造带迁移,迁移方向为外围向内迁移或内部向外迁移;形态主要为趋势转折、破年变、加速等,其中绝对大多数为趋势转折变化;地下水位分析表明长趋势变化绝大部分呈现为缓慢上升或下降减缓的走势。对比研究了地壳形变与地下流体长趋势变化,发现地壳形变长趋势时间早于地下流体;形变出现张压变化与水位变化有比较密切的关系,即形变绝大部分出现缓慢压性变化或张性减缓变化,水位绝大部分出现缓慢上升或下降减缓变化。最后讨论了强震前地下流体长趋势变化产生的机理:在地震孕育过程初(早)期,构造应力的缓慢增强将使岩体所含裂缝闭合,地壳发生变形,从而改变岩体的空隙率及相应的孔隙压力和渗透率,引起诸如地下流体长趋势动态异常变化;构造应力缓慢增强并向未来震中聚集,造成地下流体长趋势动态异常变化向震中迁移;而深部物质的不断上涌和影响范围增大致使地下流体长趋势动态异常变化向外围迁移。     

潮汐地电场特征及机理研究

以中国大陆一百个地电场台站的数据为分析基础,将潮汐地电场分类为近正弦形的TGF-A型和近梯形的TGF-B型.TGF-A型地电场与固体潮汐密切关联,基本分布在大面积水域附近,并与附近水域面积和距离、岩性结构、构造活动等因素有关.TGF-B型地电场与气潮作用产生的空间Sq电流关系密切,并与岩石饱和度、渗透率等有关.TGF-A型波形畸变揭示了岩石所受应力可能出现变异,导致岩石裂隙水周期性渗流突变;TGF-B型背景值跃变可能是岩石微破裂加剧导致地下水向破裂区渗流.两类潮汐地电场变异的机理可能是地电场数据应用于强震短临分析的理论基础.     

Stability of source mechanisms inverted from P‐wave amplitude microseismic monitoring data acquired at the surface

We study the stability of source mechanisms inverted from data acquired at surface and near‐surface monitoring arrays. The study is focused on P‐wave data acquired on vertical components, as this is the most common type of acquisition. We apply ray modelling on three models: a fully homogeneous isotropic model, a laterally homogeneous isotropic model and a laterally homogeneous anisotropic model to simulate three commonly used models in inversion. We use geometries of real arrays, one consisting in surface receivers and one consisting in ‘buried’ geophones at the near‐surface. Stability was tested for two of the frequently observed source mechanisms: strike‐slip and dip‐slip and was evaluated by comparing the parameters of correct and inverted mechanisms. We assume these double‐couple source mechanisms and use quantitatively the inversion allowing non‐double‐couple components to measure stability of the inversion. To test the robustness we inverted synthetic amplitudes computed for a laterally homogeneous isotropic model and contaminated with noise using a fully homogeneous model in the inversion. Analogously amplitudes computed in a laterally homogeneous anisotropic model were inverted in all three models. We show that a star‐like surface acquisition array provides very stable inversion up to a very high level of noise in data. Furthermore, we reveal that strike‐slip inversion is more stable than dip‐slip inversion for the receiver geometries considered here. We show that noise and an incorrect velocity model may result in narrow bands of source mechanisms in Hudson's plots.