岩石圈构造与地球动力学过程的数值模拟研究

本文旨在探讨岩石圈构造与地球动力学过程的数值模拟研究,通过数值模拟方法深入探讨岩石圈内部构造与地球动力学过程的相互作用机制,为地质学与地球物理学领域的研究提供新思路和方法。

青藏高原岩石圈构造及动力学过程研究

过去１０年中，中美、中法地球物理科学家和地质学家曾经在青藏高原进行数次联合观测．本文综述了联合观测中利用垂直地震反射、广角地震反射以及宽频带数字地震仪进行观测的结果，并将它们进行比较．可以得知，青藏高原内部岩石圈构造的横向差异相当重要，这些异常需要进一步加以检验．

有限元等数值模拟方法在我国岩石圈构造研究中的应用与发展

本文综述了二十年来数值模拟方法在我国岩石圈构造研究中的应用与发展状况，主要涉及造山带数值模拟、俯冲带数值模拟、盆地数值模拟、上地幔小尺度对流数值模拟等几方面内容．为了研究中国大陆及其相邻地区的岩石圈三维结构，已经取得许多区域性地质调查和地球物理、地球化学等探测资料．同时以这些探测资料为基础，国内外科学家做了许多以该地区岩石圈构造与演化为研究目的数值模拟工作．可以看出，数值模拟是岩石圈构造与演化研究的有力工具，并已经取得了卓著的成就．这些成果为继续进行岩石圈构造的研究奠定了基础．

西藏—日本剖面的岩石圈构造

利用长周期数字地震仪的面波记录,研究了西藏—日本剖面的岩石圈构造,在资料处理中采取了纯路径效应提取和反演连续速度模型的计算技术,分别得到了大陆边缘、华北和青藏高原的岩石圈速度分布.前二个地区上地幔的速度结构相似,不仅岩石层较薄,而且存在高低速度层的相间分布,表现出活动构造的特点;青藏高原具有稳定地台的上地幔构造,但其地壳部分却属活动构造.这三个大地基本单元在构造上的差异可以从地壳追寻到上地幔200km深处,反映出印度板块和太平洋板块的不同运动.据此推断华北、日本的地震活动在动力源上属于壳-幔性质,而青藏高原的地震属于壳内性质。

用多层变密度直接反演法研究下扬子地区的岩石圈构造

本文用多层变密度直接反演方法研究下扬子地区的岩石圈结构,并讨论其大地构造涵义及演化问题。文中给出了三次样条密度-深度函数的重力正演公式,采用非线性最小二乘优化算法,得到岩石圈内G_5、G_6、G_7三个主要密度界面,它们分别相应于中地壳低密度层底面、Moho面和上地幔顶部低密度层上界面。通过岩石圈结构分析,得到以下结果:杭州湾—海盐—嘉兴—长兴—高淳—芜湖隐伏深断裂是一条北西向的一级构造边界,它对下扬子区的大地构造发展和地壳演化有重要影响。

内蒙古高原岩石圈构造研究

本文通过综合地球物理资料,对上、中、下地壳和岩石圈地幔属性的研究,来分析内蒙古高原岩石圈的三维构造和物质运动。地体拼合属于岩石圈挤压力较小而作用期较长的造陆作用,以内蒙古中部地区为典型代表。此区域现今包括南阿穆尔-兴安地体西南部和锡林浩特两个元古宙地体,以及形成于太古宙的华北克拉通地体。索伦山-西拉木伦河断裂是锡林浩特和华北克拉通地体的缝合带。发生在二叠纪的锡林浩特和华北克拉通两个地体的碰撞拼合,造成古亚洲洋南支的封闭,同时也在两个地体之间,形成了索伦山-西拉木伦缝合带和华北克拉通北缘俯冲带。古亚洲洋封闭后,华北克拉通地体继续向锡林浩特地体下方陆-岛俯冲,形成了宽度为60~120 km的华北克拉通北缘俯冲带。此俯冲带地层向北倾斜,上地壳变形严重,岩石圈地幔破裂充水。锡林浩特地体在石炭纪处于南阿穆尔-兴安地体南方古亚洲洋北支俯冲的岛弧带位置,在二叠纪和华北拼合时又处于华南克拉通北方古亚洲洋南支俯冲的岛弧带位置,幔源岩浆侵入频繁。在中生代拼合后又处于地壳转变为拉张的阶段,幔源岩浆侵入作用有增无减。由于幔源岩浆侵入作用时间长久,岩浆化学分异会更加彻底,锡林浩特地体及其周边地区具有良好的成矿潜力。

福建境内壳幔成分和岩石圈构造的演化1与成矿作用的关系

在对福建地区最新的地质、地球物理、地球化学成果进行综合研究认为 :1.福建境内壳幔的成分有在时间上随不同构造期而演变的趋势。2 .地幔作用的活动区有在空间上随不同构造期而迁移的趋势。 3.岩石圈内的拉张和挤压作用在时间上交替发生 ,在空间上则于相邻地块间呈反向对应互补性。 4 .岩石圈处于拉张为主时 ,地幔作用活跃 ,形成以亲铁和亲硫的铁、铜、金、铅、锌、银等金属矿床为主 ;岩石圈处在挤压状态时 ,以地壳作用为主 ,形成亲氧的钨、锡、稀有。

地质矿产部岩石圈构造与动力学开放研究实验室

本文简要介绍了地质矿产部岩石圈构造与动力学开放研究实验室的组织与管理系统、实验设备状况、专业人才队伍与已取得的研究成果以及实验室研究方向。

江汉—洞庭盆地岩石圈构造特征及地壳稳定性浅析

利用地球物理场的各种成果资料，与地质、地震资料相结合，对江汉—洞庭盆地的地壳及岩石圈中下层构造特征进行分析，得到了一些有意义的结果，例如，根据ＷＤＭ—８９地球重力场模型位系数所计算的高阶窗卫星重力异常，不仅能较好地反映研究区岩石圈的构造特征，且与该地区中强地震的分布有一定的对应关系。

地球科学的重要进展与南沙岩石圈构造研究

地现代地球科学重要进展的综述，强调南沙岩石圈构造研究应从断裂构造入手，从系统论、层滑论、转换论、多元论等当代先进科学思想出发，重点探讨岩石圈的层块构造特征。

碳酸岩是大陆岩石圈构造背景和地幔交代作用的指示岩石

根据已知碳酸岩的地质产状、岩石学特征、Nd—Sr—Pb同位素及痕量元素地球化学特征，结合高温高压实验岩石学资料，论述了其地幔源区的物质成分、交代过程、软流圈地幔部分熔融机制和碳酸岩岩浆的演化模型碳酸岩既可以产生于裂谷环境，由起源于软流圈地幔的霞石质超基性-基性岩浆经液态不混溶作用而形成，与硅酸不饱和过碱性杂岩构成环状碳酸岩-碱性杂岩；也能够产生于碰撞造山过程中派生的引张岩石圈断裂带，直接导源于岩石圈地幔的低程度部分熔融作用，形成单一的透镜状。

对青藏高原岩石圈构造与动力学研究规划的建议

青藏高原的形成大致可认为是由若干地体拼合而成.各地体的拼合经历了“洋壳俯冲一陆陆碰撞一陆内俯冲”的过程,其间也可能发生过地壳增厚与隆起、侵蚀与剥失等作用.但是,真正的大陆碰撞发生在中始新世(45Ma)。

大兴安岭与两侧盆地结合地带深部电性结构与岩石圈尺度构造关系

横跨大兴安岭与海拉尔盆地和松辽盆地结合地带的大地电磁测深剖面揭示了盆山构造的深部电性结构.剖面西起海拉尔盆地东缘,向东延伸穿过大兴安岭中部,一直到达松辽盆地西缘.本文对剖面测点的二维偏离度、构造走向等进行了计算和分析,采用非线性共轭梯度（NLCG）二维反演方法对TM模式的数据进行了反演,获得了该剖面的地壳、上地幔电性结构模型,划分出三个典型构造单元：海拉尔盆地、大兴安岭和松辽盆地.研究结果表明,海拉尔盆地东缘和松辽盆地西缘浅部都呈低阻特征,但松辽盆地西缘深部电性结构比较复杂,而大兴安岭整体呈高阻特征.海拉尔盆地东缘可能属于兴安块体,松辽盆地西缘与大兴安岭接触关系复杂.海拉尔盆地东缘岩石圈厚度约为110km,大兴安岭岩石圈厚度约为110~150km.大兴安岭上地壳基本呈高阻特征,可能为多次叠置的岩浆岩,代表大兴安岭经历了多期次岩浆作用;中下地壳横向存在较大范围低阻体,可能反映了大兴安岭地壳内部非刚性的特点;残存在岩石圈地幔的高阻异常,说明其下地壳可能发生过拆沉作用.大兴安岭与松辽盆地结合带存在一个岩石圈尺度的西倾低阻带,向下延伸到岩石圈底部,可能是早期松嫩地块向兴安地块俯冲并以软碰撞形式拼合的构造遗迹.

汶川Mw7.9地震周边地区布格重力异常与岩石圈垂向构造应力场

前人研究给出,龙门山断裂带中南段地壳均衡异常显著,具有发生7级以上大地震的深部动力背景。2016年6月,我们围绕该均衡异常显著区域开展重力/GNSS加密观测,提高了该地区布格重力异常和地壳均衡异常场的空间分辨率。依据上述观测结果与前期同类观测数据,反演了汶川MW7.9地震周边地区地壳密度构造。结果显示,龙门山断裂带是地壳密度变化的高梯度带,其东侧地壳较薄,但其西部明显变厚,上、中、下地壳变化趋势均呈现上述特征;研究区东侧的莫霍面深度为35~40km,西侧为60~65km。此外,利用重力/GNSS联合观测数据计算了汶川MW7.9地震震中区周边地区岩石圈承载的垂向构造应力场,结果表明,汶川MW7.9地震震中区北部、宁强、峨眉山周边地区蓄积了-30 MPa至-40 MPa的负向构造应力,龙门山断裂带中南段蓄积了约40 MPa的正向构造应力,区域最大垂向构造应力分布在龙门山断裂带中南段,临近芦山MW6.6地震。统计结果表明,地震多发生在垂向构造应力高梯度带附近,或垂向构造应力的高值区域。

瑞雷-泰勒不稳定性与中国东部岩石圈——三论岩石圈地幔蘑菇云构造

本文讨论引起中国东部岩石圈巨变的动力。认为较重的岩石圈地幔位于较轻的软流圈之上形成的瑞雷-泰勒不稳定性驱动岩石圈地幔流动是东部岩石圈巨变的构造动力。由于瑞雷-泰勒不稳定性只存在于中年期大陆,老年期与青年期大陆都不存在瑞雷-泰勒不稳定性,因而只有像中国东部那样的中年期大陆才能发生蘑菇云地幔构造。

新疆精河6.6级地震周边地区密度构造、均衡异常以及岩石圈挠曲机理

依据EIGEN-6C4重力模型和ETOPO1高程模型数据,围绕新疆精河6.6级地震展开岩石圈均衡与挠曲机理研究,得到如下结论:(1)震中附近的布格与自由空气重力异常分别为-221和-92mGal(10^-5 m·s^-2),震中位于重力异常高梯度带上;(2)震中周边地区地壳厚度约为50km,密度结构总体变化平缓,东西方向地壳厚度变化较小,但自南向北地壳厚度逐渐变薄,精河6.6级地震初始破裂发生在上中地壳分界面附近;(3)震中附近岩石圈承载的垂向构造应力为20MPa左右,震中位于岩石圈垂向构造应力极大值附近的高梯度带上;(4)地震周边地区岩石圈有效弹性厚度最优解为26km,加载比最优解为F1=1,F2=F3=0,表明该区域岩石圈相对坚硬,且导致岩石圈变形的初始加载全部来自地表.

塔里木地体大地电磁调查和岩石圈三维结构

经过在塔里木盆地内701个大地电磁测站的数据采集、资料处理和三维反演,取得测点分布比较均匀的岩石圈三维电阻率模型,从电性结构角度刻划了塔里木地体三维岩石圈构造。反演取得的电阻率模型表明电性岩石圈厚度为138km,沉积盆地内部的电阻率大都反映为低阻,电阻率小于10Ωm。上地壳结晶基底为高阻,深度12～24km;中下地壳为中低阻层,深度约24～47km。岩石圈地幔上层为低阻,深度约47～88km,电阻率为10Ωm。岩石圈地幔下层高阻,深度约88～138km。软流圈极低阻,电阻率仅为4Ωm。塔里木地体中上地壳高导层不发育（满加尔除外）,地壳平均电阻率值偏高,电性莫霍面不清晰,下方有一个厚的高电阻率＂根＂,说明塔里木盆地具有克拉通盆地的属性。同时塔里木地体的四周为高角度岩石圈断裂包围,四缘有高电阻率区存在,深度从15km到90km基本不变,这又说明塔里木盆地为处于造山带之间的大型断陷盆地。塔里木地体为早古生代古特提斯洋中漂移的大陆克拉通地体,以后由于大陆碰撞挤压发生地壳断陷成盆;因此,把它称为断陷型克拉通盆地更为准确。盆地内满加尔和罗布泊低阻区深度从上地壳15km到约90km地幔一直存在,到下地壳之后在北缘打开缺口冲过南天山。推测这一低阻带形成于晚古生代古亚洲洋封闭阶段,是塔里木和哈萨克斯坦地体、西伯利亚克拉通发生碰撞的产物。满加尔坳陷、塔西南的和田坳陷、叶城-莎车坳陷和于田-民丰坳陷、以及唐古孜巴斯坳陷地壳呈现低电阻率,说明这里流体活跃,有利于大型特大型油气成藏。

中国大陆岩石圈结构篱笆图及其说明——10条GGT地球物理资料

利用中国陆地 10条GGT地球物理资料编制中国岩石圈篱笆图 ,并加以说明。通过对地球物理特征和地质学分析 ,认为以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带和青藏高原周边重力梯级带为界 ,可把中国陆地划分 3个岩石圈构造单元。中国陆壳既有三分结构也存在二分结构 ;对地壳中存在的低速带、高导带和天然地震带进行了划分。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带为界 ,两侧盆地具有不同的地球物理特征 ,这些特征与构造运动、均衡调整过程有关。莫霍面几乎遍布全国 ,它具有内部结构。下部地壳底部存在的地球物理异常与莫霍面有关 ,也可能与岩石圈地幔的变化有关。

中国岩石圈三维结构数值模拟数据库

应总结中国岩石圈三维结构研究成果的需要 ,本文介绍了数值模拟数据库的建设 ,它系国土资源部中国岩石圈三维结构数据库下属子库之一 .该数据库在Windows 2 0 0 0环境中开发 ,以VisualBasic 6 .0和Arc/Info的二次开发工具Mapobject作为应用系统开发平台 ,分别用MicrosoftAccess 2 0 0 0和SQLServer2 0 0 0作为数据库平台 ,并利用Arc/In fo的Desktop版本建立空间数据和元数据 .最终实现了一个具有从空间数据、属性数据、元数据等多角度查询功能的系统 .文中详细介绍了平台选取、数据库建立、系统结构、系统功能等问题 .