用物理模拟研究地幔上隆与大陆裂陷伸展

通过脆延性双层模型 ,在满足相似要求的前提下 ,模拟了三种边界条件下的上隆与伸展。模拟结果表明 :两侧边界固定时 ,上隆能产生拱张断裂 ,然而它引起的侧向分流比较小 ,基本不能形成伸展 ;存在半开放或开放边界时 ,可以产生大规模的伸展 ,但伸展主要沿上隆早期产生的张裂进行 ,显然 ,上隆产生的张裂为后续伸展奠定了基础 ,同时上隆加速了延性层向开放边界方向流动 ,促进了伸展 ;另外 ,在上隆—伸展过程中普遍存在延性层被动上隆。这些实验结果说明 ,地幔主动上隆引起伸展是有条件的 ,需要边界条件的配合 ;被动上隆是普遍存在的 。

山西地堑湖盆湖退-湖侵的地貌沉积响应及其构造指示意义

针对区域第四纪环境的特点,本文首先提炼和归纳了山西地堑湖盆湖退-湖侵的地貌沉积响应一般表现;然后,依据一些保留比较清晰的区域地貌沉积遗存,对区域第四纪,特别是第四纪中晚期的湖退-湖侵历史进行了分析和追溯。分析结果显示,自S_8古土壤或L_8黄土层发育或堆积以来,区域湖盆曾在对应于古土壤S_8,S_5,S_1和S_1发育时期发生过4次快速的湖退;而在相邻两次湖退期间发生的是缓慢湖侵。结合区域构造运动的特点,本文最后对区域湖退-湖侵过程与区域构造运动的关系进行了分析,指出盆地中湖泊的快速湖退→缓慢湖侵→再次快速湖退…,这样的变化过程是与区域上地幔强烈上隆→减弱或渐趋稳定→再次强烈上隆…构造循环相对应的。

山西临汾盆地中对应于S_2古土壤发育前后时期的一次湖退—湖侵事件

临汾盆地的第四纪调查发现,在湖相沉积层之上广泛覆盖着部分L3黄土层或S2古土壤层,表明在S2古土壤发育前后时期盆地内发生了一次显著湖退;在海拔稍低的一些区域,出现晚期灰绿色湖相层覆盖在L2黄土层之上的现象,表明在L2黄土堆积时期盆地内发生了一次小幅湖侵;广大的盆地区域都存在S1古土壤广泛覆盖晚期湖相地层现象,表明这次小幅湖侵结束于S1古土壤开始发育之时.盆地的湖退—湖侵变化证明,盆地深部"上地幔强烈上隆→减弱或渐趋稳定→再次强烈上隆……"这样的构造循环是存在的.同时,盆地的湖退时序差异也初步证明了"青藏高原的阶段性隆升对其广大外围地区的地貌发育有着重大影响和控制作用".

日本海西部及中国东部地区深源地震在华北、东北有感的研究

本世纪以来 ,在日本海西部和中国东部地区深震带发生三次有感深源强震。震后调查发现深震在震中附近无感 ,而在远离震中区、偏离板块俯冲方向的东北南部和大华北地区强烈有感 ,且有感范围广、烈度低、衰减慢、振动中心不明确、没有破坏性等。研究表明有感范围严格受郯庐构造带和地幔上拱区控制 ,微观震中与有感范围的几何中心 (即宏观震中 )相距 4 30～ 1 0 2 0km ,两者连线偏离板块插入方向约 4 0°,认为这是由太平洋板块俯冲增强时 ,深震带上的张应力除以 2 5 5°走向向SWW方向平推外 ,同时又以大于 4 5°的仰角上撅造成的。从深震活动到东部地区上地幔隆起 ,再到郯庐带活动 ,都是由太平洋板块插入、俯冲、上撅、顶托同一动力学过程形成。

华北克拉通东部岩石圈破坏与幔柱的成因

华北克拉通东部是指大兴安岭—太行山重力梯度带以东的地区。该地区与东北及华南地区一样,也存在着岩石圈减薄和岩石圈破坏的现象。华北克拉通古生代与新生代的橄榄岩包体地热值分别为40mW/m^2和80mW/m^2,地热增高是岩石圈破坏的重要因素。中国东部—朝鲜半岛的GRACE卫星布格重力异常呈巨型环状展布,可能是地幔亚热柱所致。区内郯庐断裂带呈NNE向纵贯切割,最新的地震反射剖面成果反映,该断裂带以走滑为主,兼有逆冲和正断层,所组成的大型"花状"复杂断裂构造带,切穿地壳、莫霍面,直至岩石圈地幔,起到破坏岩石圈的作用。S波速成像结果证实,在苏鲁造山带下方,分布的碎块状波速扰动带延伸>300km,应是中生代扬子板块走滑俯冲、断离、折返的产物;而在渤海湾盆地下方,下地幔也存在陡倾的破碎带,延伸>300km,在岩石圈76km处及其深部,S波速降低,扰动很剧烈,可能是地幔柱头部呈粗大状的反映,故可认为渤海湾盆地是由蘑菇云状的地幔柱形成。再从华北克拉通的大陆根来看,东部为A型反时针pT轨迹麻粒岩分布,而中西部则为B型麻粒岩,这是因为东部新太古代绿岩带中赋存有科马提岩,其岩浆温度可高达1 600℃,如用幔柱构造模型解释成因最为合适。通过研究近年大量地震反射P波和S波层析资料,华北克拉通的东部在晚侏罗-早白垩世及新生代期间,受太平洋板块俯冲和地幔热柱上隆的相互作用,深部的地幔流体常沿构造破裂带运移,促使岩石圈拆沉,并发生热侵蚀作用,形成酸性大火成岩省(SLIP)、裂谷型盆地的广泛分布和成矿成藏作用的"大爆发"。由此认为,建立区域构造模型将有利于指导深部找矿工作。

河北平原地热区成热机制新见解

根据实际资料分析认为，河北平原地热区的形成主要与地幔上隆这个大区域的深部构造背景有关。由于地幔的强烈上隆使河北平原地壳不断减薄裂解，形成了地表拗陷、地幔顶面却相对上凸的镜像对称关系，从而大大缩短并减小了从地幔到地表的热传导距离和热损耗，致使河北平原沉降区内的地热异常比较发育，地热梯度及地温亦明显高于周围山区。随着地幔上隆的加剧，导致了大规模的火山喷发活动，形成了广泛分布于河北平原一渤海地区的新生代(隐伏)玄武岩及众多的火山通道构造，井与区内许多典型地热异常区的位置相吻合。反映出区内地热异常与新生代火山活动可能存在着某种必然的联系。尤其是区内与深部地幔相连通的火山通道构造可能是形成区内众多地热异常最直接的原因。