贝加尔裂谷区地壳上地幔复杂的各向异性及其动力学意义

位于西伯利亚板块东南缘的贝加尔裂谷是最典型的大陆裂谷之一,其形成的动力机制与演化过程一直是地学界争论的焦点.本研究使用一种改进的横波分裂测量方法———全局最小切向能量法,对研究区宽频带固定台站ULN和TLY记录的SKS震相和接收函数PmS震相进行分裂测量,得到了裂谷地区地壳和上地幔的各向异性属性.ULN台的SKS分裂测量结果表明,台站下方存在双层各向异性结构,其中,上层的快波偏振方向为N74°E,快、慢波分裂时差为0.80s,下层的快波偏振方向为N128°E,快、慢波分裂时差为0.80s;PmS震相分裂测量结果表明,台站下方地壳内存在单层各向异性结构,其快波偏振方向为N77°E,与SKS分裂测量的上层各向异性的快波偏振方向相近,快、慢波分裂时差为0.26s,这说明SKS分裂测量的上层各向异性同时包含了地壳和地幔岩石圈.对TLY台进行SKS分裂测量时发现,台站下方上地幔结构表现出横向非均匀性:当反方位角<90°时,快波偏振方向在N60°E左右,快、慢波分裂时差为1.27s;当反方位角>90°时,快波偏振方向约为N120°E,快、慢波分裂时差为1.40s;PmS震相分裂测量没有获得有效的结果,并且不同方位的PmS震相到时基本一致,说明TLY台下方地壳结构接近各向同性.根据分裂测量结果,结合贝加尔裂谷区的构造演化过程,得到以下结论:(1)ULN台双层各向异性的上层主要是岩石圈原始结构的反映,并且存在地壳与地幔岩石圈的一致性形变,而下层指示着现今软流圈地幔的流动;(2)由于刚性的西伯利亚克拉通的阻挡,地幔流动方向在克拉通南缘发生了偏转,在深部绕克拉通边缘流动,因此形成了TLY台下方上地幔结构的横向变化.

贝加尔裂谷带通京盆地新生代火山岩石学与地球化学特征及其构造意义

位于贝加尔裂谷带西南端通京盆地的尚加泰火山玄武岩由高拉长石—中长石、贵橄榄石、次透辉石、火山玻璃组成,据对S iO2与全碱(N a2O+K2O)的关系判断,均为碱性橄榄玄武岩,微量元素、稀土元素分布型式与板内碱性玄武岩一致,推测原始岩浆来源于上地幔距地表200 km^250 km深度处,在距地表约40 km处即莫霍面附近开始冷却结晶,该火山活动区可能成因于异常地幔凸起中的物质-能量流沿着断裂在通京盆地内的上升。

汾渭与贝加尔裂谷系相似性的统计分析

在野外观测与遥感综合解译的基础上，充分利用区内已积累的地质与地球物理资料，应用统计分析方法，从７个方面分别计算分析了汾渭与贝加尔裂谷系的相似性系数。显著性统计检验表明，两裂谷系在几何形态、三维构造格局、历史与现今活动性各方面都存在显著的相似性。结合空间测量与两裂谷系现今构造应力场的实测资料分析，推断汾渭与贝加尔裂谷系高度相似性产生的动力学机制与东亚大陆这一地带南、北块体间不等速西向运动所造成的大规模Ｓ形张裂作用存在成因联系。

贝加尔裂谷和汾渭地堑成因与印度欧亚碰撞的远程效应

位于欧亚板块东部的贝加尔裂谷和汾渭地堑是两个著名的裂谷系,它们具有相似的外形和地貌特征,也具有相似的地质构造演化历史。其成因机制长期以来一直存在争议,诸多研究说明它们的形成和印度与欧亚大陆碰撞密切相关,但印度与欧亚碰撞的远程效应是如何传递到这些区域的?本文通过大陆漂移过程中的陆缘区域的地幔上涌所形成的伸展构造演化和陆缘裂解,结合欧亚大陆新生代构造演化,研究印度欧亚碰撞的远程效应所导致的微陆块裂解漂移及伸展构造发展演化规律。结果说明这两个裂谷的成因与欧亚东缘新生代大规模微陆块裂解漂移密切相关。新生代伴随着青藏高原的隆升,欧亚大陆东缘发生了大规模地幔上涌和陆块裂解,日本、堪察加等陆块发生了裂解漂移,它们的裂解漂移在欧亚东缘形成了差异左旋走滑环境,从而分别在西伯利亚克拉通和鄂尔多斯克拉通东南侧形成了两个裂谷系和地震带,这两个地震带和2023年2月土耳其大地震具有类似的成因机制,它们都是走滑断裂所形成的地震带。用新大陆漂移模型可以合理解释其成因机制。

贝加尔裂谷带通京盆地呼兰霍博克火山的玄武岩岩石学和地球化学特征

位于贝加尔裂谷带西南端通京盆地的呼兰霍博克火山为玄武岩质碎屑锥,玄武岩由高拉长石、贵橄榄石、普通辉石和火山玻璃组成,其矿物组成及SiO2-(Na2O+K2O)图和Hf-Th-Ta图指示为碱性玄武岩。CIPW标准矿物特征、岩石化学成分和单斜辉石化学成分特征表明岩石属碱性系列,钠质型。稀土元素和微量元素的地球化学特征表明岩石为裂谷初期玄武岩。初步推断原始岩浆来源于上地幔,斑晶可能于16.5 km深处的次生壳层岩浆房结晶。

贝加尔裂谷带中部的新构造特征及其成因分析

位于贝加尔裂谷带中部的滨奥里洪地区主要包括3个大地构造单元:西部滨海山脉、滨奥里洪高原和小海地堑。笔者着重对该地区中新世以来的新构造活动特征,特别是对第四纪夷平面的变化、断层的发育、河流的变迁、河流阶地的发育等进行了研究,表明该地区在中新世以来具有强烈的拉张运动与升降运动特征,是贝加尔裂谷带新构造运动表现最强烈的地区。新生代贝加尔裂谷带的发育受印度板块—欧亚板块碰撞、西太平洋俯冲引起弧后扩张作用的影响;中部滨奥里洪地区受到NW-SE向拉张作用,发育了强烈的新构造。

俄罗斯贝加尔裂谷带中呼兰霍博克火山岩岩石学及地球化学研究

位于贝加尔裂谷带通京盆地中的呼兰霍博克火山火山锥由火山弹、火山灰等火山碎屑岩和基性熔岩（橄榄玄武岩）组成。橄榄玄武岩中橄榄石可分为具有较高Mg^#值的捕虏晶和Mg^#值相对较低的斑晶。部分斜长石斑晶具有核-幔一边结构，且幔部发生减压分解，一些单斜辉石晶体（俘虏晶）边部发生了减压分解。根据岩石的化学成分，该玄武岩属于橄榄粗玄岩系列，轻稀土强烈富集，重稀土相对亏损，轻重稀土之间分异较大，具有与OIB相似的微量元素和同位素地球化学特征。岩石学和元素地球化学研究表明，该橄榄玄武岩的源区和岩浆的形成可能与地幔柱活动有关；岩浆演化经历了压力骤减的过程，在岩浆快速上升过程中，深部形成的矿物（可能是地幔矿物的俘虏晶）减压分解。快速上升的岩浆几乎未受大陆地壳的混染，仅捕获了少量流纹质熔体。

贝加尔裂谷构造发育的主控因素探讨:来自物理模拟的启示

贝加尔裂谷位于全球最大的大陆板块中心,远离任何活跃板块边界,却是地球上现今构造活动最为活跃和复杂的地区之一,其形成演化的主控因素是地球科学界广泛讨论的问题之一并一直存在争议。文章通过物理实验模拟手段,研究了裂谷区在局部拉张背景下,岩石圈形变过程。贝加尔裂谷区位于较强的西伯利亚克拉通与较弱的萨彦—贝加尔造山带结合部位。克拉通一侧下地壳强度大,壳幔机械耦合程度高,实验结果显示,当区域遭受局部拉张时,应力易在克拉通一侧聚集,最先于克拉通与造山带薄弱缝合处的靠近克拉通边缘一侧发育深大断裂。随着岩石圈不断伸展,应力向造山带一侧传递,断裂也随之向造山带一侧发生迁移,呈现雁列式排列。古老克拉通相比于年轻造山带下地壳流变性质差异,决定了贝加尔裂谷窄且深凹陷的发育特征及发育结构的不对称性。

贝加尔裂谷系及邻区断裂现今活动变化及成因

已有的地质和地球物理方法无法对年、月、旬等现今时间尺度上的断层活动变化进行有效预测。运用基于地震活动定量指数运算程序的地理信息技术可以解决这个问题。这种方法被应用于贝加尔裂谷系（BRS）及邻区的研究当中。研究发现，断层活动变化发生在以几年为周期的时间尺度上，这无法用区域应力场的变化进行合理解释。沿着穿越贝加尔裂谷系的剖面编制了活动断层图以及地震活动定量指数曲线。提出的这种方法可以根据地震活动定量指数对活动断层进行仔细的分类，从而为解决地震中期预报相关问题开辟了重要途径。这种方法还被用来研究断层现今活动的时空变化和形成机制。研究发现，在实时尺度上断层活动具有高频发生的特征，这种现象可能是由于脆性岩石圈板内和块体内部运动产生的慢变形波的干扰导致的。利用变形波的通过速度可以对活动断层进行分组，各组具有不同的地质和地球物理特征参数，同时还可以对变形波波前的方向以及某一区域内主要断层在实时间隔内（地质上的瞬间）的活动情况进行预测。

《大陆裂谷对比——汾渭裂谷系与贝加尔裂谷系例析》评介

科学不分国界,研究地球构造是地球科学家共同的目标。全球性构造分伸展、挤压和压滑三种,大陆裂谷是伸展构造中最重要的一种,它不仅对研究岩石圈的结构与演化具有重要的意义,而且与国计民生有着密切的关系。汾渭裂谷和贝加尔裂谷是全球大陆裂谷系中较典型的两个大陆裂谷。汾渭裂谷地处我国腹地,是中华民族灿烂文化的发源地。

远震数据显示贝加尔裂谷带北穆伊斯克(Severomuysk)段地壳和上地幔的精细结构

通过贝加尔裂谷系统北穆伊斯克(Severomuysk)段的密集地震台站线性网络获得的远距离强震记录,并利用P波接收函数技术,揭示了地壳和上地幔顶部的复杂分层块状结构。横波速度的分布表明构成北穆伊斯克地壳的地块具有不同性质。这些地块的西部聚散和地壳下部的分层证实了该地区隆起的堆积-碰撞起源。位于西伯利亚克拉通变薄的倾斜边缘上的北穆伊斯克段解释了该地区地壳碰撞效应的强度。2015年地震的震中深度与Muyakan凹陷地壳上部的明显速度差异存在令人信服的相关性。

贝加尔裂谷下的软流圈底辟：岩石学约束条件

地壳底部部分熔融物质的存在是对贝加尔裂谷带深部构造所提出的模型的主要依据之一。可以把这种上地幔异常解释为不连续的０～５０ｋｍ的厚层，这种厚层是通过狭窄的通道与软流层连接的（软流体，张性破裂模型），或解释为与地壳基底相接触的２００～３００ｋｍ宽的软流圈隆起（地幔柱模型）。来自于新生代玄武岩的地幔捕虏体的岩石学数据与热软流圈物质引起的壳下岩石圈的完全机械交代简单模式不一致。来源于４５～７５ｋｍ深处的尖晶石和石榴石二辉橄榄岩捕虏体相当于岩石圈地幔物质，它们展示出与其交代作用、受热以及其冷却相关的岩石圈的成分和温度的不均匀性。有人建议在贝加尔裂谷带内反映其渗透性的岩石圈构造地热活动是由与印度—欧亚大陆碰撞连同一起的扩张作用引起的，岩石圈的拉伸引起降压，使软流圈部分熔融和上涌．熔体和流体侵入地幔岩石圈，或许侵入下地壳。因此，其特点为在莫霍面附近的低速、低地幔密度以及高度不均匀热场的软流圈隆起上部，或许相当于部分破坏的岩石圈地幔带，即被熔体和流体浸透。

贝加尔裂谷构造发育的主控因素:基于地球动力学数值模拟

贝加尔裂谷位于西伯利亚克拉通和萨彦-贝加尔造山带的拼合部位,两侧岩石圈结构及流变性存在明显差异,区域构造演化过程复杂.通过数值模拟方法,正演贝加尔裂谷区岩石圈形变过程,探讨下地壳流变性及先存薄弱缝合带对贝加尔裂谷构造发育的影响.结果显示:裂谷伸展中心两侧岩石圈下地壳流变学性质差异导致应力向造山带一侧传递,裂谷两侧发育不对称的构造样式,其中造山带一侧主要为大区域的铲状断层,而在克拉通一侧主要为小范围的高角度正断层;当岩石圈拼合部位存在先存薄弱缝合带时,会限制应力向造山带一侧传递,导致造山带一侧断裂的发育规模减小,裂谷呈现“窄且深凹陷”的不对称构造特征.

贝加尔裂谷区地幔过渡带大范围增厚与局部减薄现象及其动力学意义

贝加尔裂谷是世界上地震活动最强烈的裂谷带,其动力学成因机制是地球科学界关注的热点课题之一.我们利用全球地震台网长期运行台站TLY和ULN的远震资料,分别计算了P波接收函数(1748条),并在一定角度范围内分区域叠加,获得了研究区下方的410km和660km间断面以及地幔过渡带(MTZ)的厚度.结果表明在研究区的东南部即蒙古地区地幔过渡带厚度基本正常(250km);贝加尔裂谷地区地幔过渡带明显增厚(292km);裂谷下方存在小幅度的减薄现象(230km).综合分析推测,大范围的MTZ增厚,可能原因是中生代的蒙古华北板块(Mongolia-North China Block)与西伯利亚高原碰撞,或者地幔岩浆物质侵入到下地壳,使地壳和岩石圈增厚,致使下地壳产生榴辉岩化,导致重力不稳发生拆沉作用,拆离的部分落入地幔过渡带.拆沉作用诱发软流圈上涌,且拆离部分携带的水分加剧了上地幔熔融程度,使地幔对流速率加快,有利于裂谷的发育.我们初步研究结果认为拆沉的破坏作用及其引发一系列活动对裂谷的发育具有重要的影响,裂谷下方局部MTZ减薄所指示的热物质上涌对岩石圈的破坏可能进一步促进了裂谷的发育.

蒙古一贝加尔裂谷区地壳构造运动的GPS研究

本文介绍了蒙古—贝加尔裂谷区的GPS观测结果、贝加尔裂谷形成的岩石圈动力学机制及Amurian板块地壳变形等方面的研究成果.GPS观测资料研究表明:贝加尔裂谷区正以4.5±1.2 mm/a的速率向两侧扩张,但对于扩张的动力源问题还有不同的认识.关于贝加尔裂谷区扩张的动力机制主要有:(1)地幔柱的上升是主要的控制因素,(2)印度板块与欧亚板块的碰撞是主控因素.作者认为贝加尔裂谷的形成是多种动力共同作用的结果,包括了贝加尔裂谷区地幔柱的上涌、印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应及太平洋板块向欧亚板块俯冲的远程效应.GPS观测结果在很大程度上支持了Amurian板块的存在,但对板块南部、西南部边界的划分还存在很大的争议.在今后的工作中,需要在Amurian板块内部、蒙古地区、我国的华北、东北地区布设更多的GPS连续观测点,以明确限定Amurian板块的独立性、边界范围及运动特征.

贝加尔裂陷新构造特征

贝加尔裂谷系的断裂发育阶段和沉积作用过程基本一致，除沉积作用前的前裂谷断裂已经活化外，整个裂谷系的发育及演化过程大体可划分为两个阶段，即始新世中晚期—上新世早期（Ｅ２－３２—Ｎ１２）的开始阶段和上新世中晚期—第四纪（Ｎ２－３２—Ｑ）的主要阶段。前者属塑性形变，地形反差小，断裂活动弱；后者属脆性形变，地形反差大，断裂活动强。贝加尔裂谷拗陷是贝加尔裂谷系中发育最早、规模最大的水下拗陷，新构造运动表现明显，升降幅度自西南向东北增大。区内及其四周断块山体及盆地多显示了自西向东翘起的特点。夷平面及冲、洪积扇发生大量拱曲和拗曲。各方向断裂力学属性组合特征。

贝加尔湖滨奥里洪地区新构造特征及其成因模式初探

贝加尔裂谷带是全球典型的大陆裂谷带之一,新构造运动强烈。滨奥里洪地区是贝加尔裂谷带断裂发育最完好的地区。位于滨奥里洪中部的萨尔玛河谷和奥里洪门新构造运动非常强烈,萨尔玛河谷在地形上呈规则的折线状,而奥里洪门发育有两侧对称的湖湾。沿萨尔玛河谷发育有一组X型节理,而奥里洪门两侧发育有完好的断层三角面山,因此,萨尔玛河谷和奥里洪门可能是在早期追踪张裂的基础上发育起来的。滨奥里洪地区还发育有一系列NE和NW走向的次级断裂,它们的发育受滨海断裂铲式枢纽断层特征的控制。分析这些次级断裂的特征和性质,提出了与它们发育有关的三种作用力:①枢纽断层造成的NE-SW向局部拉张;②铲式断层的旋转效应产生反向滑动;③铲式断层的不均匀旋转产生剪切效应,并在此基础上对滨奥里洪地区的新构造运动过程作了概括和总结。

亚洲-太平洋活动边缘及亚太毗邻地区的软流层

本文把软流层理解为上地幔中形成的低粘滞性层,它的形成与这部分地幔的温度接近该深度上岩石的固化温度有关。如果内部的温度高于这些岩石的固化温度,该层将会出现部分熔化带。在更大的深度上,流体静压力对粘滞性和熔化温度的影响超过了地幔温度对它的影响,这便导致岩石粘滞性增大及部分熔化带消失。因此,软流层应当有比较明显的顶部和底部。由于温度、压力、岩石成分的不同,软流层的深度、厚度、岩石的物质成分及其物理性质也会随之改变。当粘滞性改变和出现部分熔化带时。