震后形变和岩石圈流变学结构

岩石圈流变学结构是控制不同构造环境下岩石圈形变的关键因素之一.随着空间大地测量观测技术的发展,基于空间大地测量数据的震后形变研究对揭示断裂带内的力学性质和区域性岩石圈流变学结构已成为可能.该文首先基于岩石力学的摩擦和流变学实验,对余滑和分布式韧性流的构造物理背景进行了分别阐述,并介绍了震后形变数值模拟中本构关系和数值模型的发展.数值模型主要有解析、半解析和纯数值3类,涉及的本构关系包括基于速率-状态摩擦准则的余滑以及分布式韧性流中常用的线性流变学模型(麦克斯韦尔体和标准线性固体)和瞬态流变学模型(宏观经验性的伯格斯(Burgers)体和微观幂律流变律).然后以美国南加州1992年Landers MW7.3地震和1999年Hector Mine MW7.1地震震后形变研究为例,介绍了震后形变的研究进展.最后回顾了大陆岩石圈流变学结构的研究进展,并以震后形变研究中的流变学结构("三明治模型"和"焦糖布丁模型")存在的争议为例,说明了岩石圈流变学结构研究所具有的挑战性.

东秦岭岩石圈热流变学结构初探

目的研究秦岭造山带的岩石圈流变学结构以探索其地球动力学意义。方法通过岩石圈温度结构约束,计算了岩石圈流变学结构。结果秦岭北半部的后陆冲断褶带和厚皮叠瓦逆冲带的莫霍界面温度为305℃,以冷地温、厚岩石圈和流变分层不明显的c模型为特征;南秦岭莫霍界面平均温度642℃,最高达826℃,具有显著的热地温、薄岩石圈和中下地壳及其上地幔顶部强烈流变的H模型特点。结论在后造山阶段,北秦岭是华北和扬子二地块相向向秦岭造山带陆内俯冲的前锋会聚区域,现今处于以岩石圈加厚为主、拆沉作用初始发动的共存状态;南秦岭可能在地幔柱作用下发生新的拆沉作用和部分底侵作用,其轴部区域的地壳内现今存在部分熔融,壳-幔之间正在进行物质、能量(热传导和热对流方式)等的再循环。

塔里木盆地岩石圈热-流变学结构和新生代热体制

塔里木盆地是我国特大型沉积盆地，也是“西气东输”工程的重要战略基地。利用盆地区大量的地温及岩石热物性参数并结合地热学知识分析了塔里木盆地的现代地温场、热演化和岩石圈热-流变学结构，并进一步讨论了地热场和岩石圈性质对成盆、成烃和成藏的意义。研究结果表明塔里木盆地现今平均大地热流为45mW／m^2，平均地温梯度为18～20℃／km；整体上具有低温冷盆的特征。地温场的展布具有明显的横向差异，不同构造单元的地温场特征相差较大：坳陷部位具有较低的地温，隆起区具有较高的地热特征。热演化模拟表明盆地自成盆以来经历了从震旦纪—奥陶纪高热流（“热”盆）、志留纪—晚古生代热衰减（“热”盆向“冷”盆过渡）、中生代稳定的热演化（低热流“冷”盆阶段）、新生代岩石圈挠曲热演化等阶段。“热”岩石圈厚度为205～230km，有效弹性厚度（Te）达66±7km，脆-韧性转换深度为25～28km，岩石圈总强度为1．6×10^13～7．8×10^13N／m。盆地区的岩石圈表现为地温低、强度高的刚性块体，具有整体变形特征。受印度-欧亚大陆碰撞的远程效应影响，塔里木盆地作为刚性块体进行应力传递，盆地周边产生强烈变形，表现山脉的急剧隆升和盆地边缘的快速挠曲沉降。这一动力学过程造成地层内部流体趋于流向山前隆起带，并对油气成藏和分布具有重要的控制作用。