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《中国科学:地球科学》2017,(5)
高温高压电导率实验研究是透视地球内部结构与物质组成的一个重要窗口.百年来进行了大量地幔矿物电导率的研究,但对地幔岩石的研究却不足;进行了压力对地幔矿物电导率影响的研究,但获得的激活体积值却有正有负;进行了含水橄榄石电导率的测量,但仍存在干湿软流圈地幔之争;进行了部分熔融岩石电导率的研究,但对异常高导成因的解释却仍没有定论.因为该研究对人们认识地幔的物质组成和矿物相变,地幔的电性结构和热结构,以及洋壳俯冲和高导异常成因等地幔动力学问题有重大意义,因此,还需继续研究地幔岩石、矿物的电导率与温度、压力、氧逸度和组分等之间的关系,再结合地球物理的探测结果,构建合理的电导率-深度剖面图. 相似文献
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板块构造理论关键在于相对坚硬的岩石层在松软的软流层上方运动的概念，但是目前人们对岩石层与软流层边界的性质还知之甚少。在这一边界中地震波速的梯度变化主要反映了造成这两层岩石强度不同的物理和化学特性。比如，如果岩石层仅仅是热边界层，由于其较低温度而比较坚硬，那么地幔对流模型（King et al，2000；Zaranek et al，2004）揭示在其底部的波速梯度可能持续数十千米。相反，如果软流层由于内部挥发物富集（Hirth and Kohlstedt，1996；Gaherty et al，1999；Karato and Jung，1998；Hirth et al，2000）或存在部分熔融（Anderson，1989）而变弱，那么岩石层与软流层之间的边界带可能会出现在小得多的深度范围。这里，我们用北美东部地区地震转换波对岩石层底部（或小于90～110km深度）非常急剧的地震波速梯度进行了成像——S波的速度在11km深度范围内下降了3％～11％。这样巨大、急剧的边界带不能仅仅用热梯度来解释，但可以用软流层内包含百分之几的部分熔融体（Anderson，1989）或比岩石层有更富集挥发物（Hirth and Kohlstedt，1996；Gaherty et al，1999；Karato and Jung，1998；Hirth et al，2000）来解释这一现象。 相似文献
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中国华北地区壳内低速高导层（体）成因模式的探讨 总被引：5，自引：0，他引：5
依据高温高压下华北地区地壳主要岩石的物理性质－波速，电性测定的结果，提出了华北地区低速高导层可能的成因模式以及不同模式的适应范围。认为；碳酸盐岩在深部一定温度，压力和氧逸度条件下碳的析出会导致高导层体的出现；深部韧性剪切带组成矿物的定向排列，可使岩石的波速，电生产生各向异性行为，导致低速高导层的产生；绿片岩相和角闪岩相石中含水矿物的脱水作用会导致上，中地壳岩石物理力学性质的突变，这可能是该地区低速 相似文献
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南海北部陆缘带构造扩张的深部地球动力学特征 总被引：13，自引：0，他引：13
利用地热学和重力学方法, 计算和分析了南海北部陆缘带岩石圈热结构及流变特征. 研究表明, 南海北部陆缘带岩石圈存在分层变形的物理条件, 上地壳温度比下地壳温度低150~300℃, 而粘滞系数比下地壳高2~3个数量级, 说明上地壳脆性程度较高, 下地壳塑性程度较高. 陆缘带岩石圈之下地幔总体由西北向东南方向流动, 带动北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体. 在向洋离散过程中, 由于上地壳温度低、粘滞性大, 下地壳温度高、粘滞性小, 形成低粘滞通道, 在新生代构造扩张活动中, 岩石圈内出现分层变形, 扩张的陆缘发生差异性块断运动、形成陆缘地堑系. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(9)
俯冲隧道模型提出,俯冲板片界面相互作用是实现地球表层与内部之间物质和能量交换的基本机制.由于大陆岩石圈与大洋岩石圈在物质组成和状态上的显著差异,其深部物理和化学过程及壳幔相互作用产物必然出现一系列差异.许多实验岩石学研究已经为大洋俯冲隧道中可能发生的硅酸盐和碳酸盐岩石的部分熔融和壳幔相互作用提供了资料.无论是基性还是中酸性硅酸盐岩体系,取决于部分熔融发生的压力或深度,熔体是具有或不具有埃达克岩性质的花岗质熔体.微量CO2即可大幅降低橄榄岩的熔点,所形成的碳酸盐熔体可有效萃取岩石体系中不相容微量元素.这些硅饱和或不饱和熔体均可以在俯冲隧道或地幔深部条件下与地幔楔橄榄岩发生反应,形成复杂的反应过程和产物.但已有的实验结果主要是针对大洋岛弧环境条件而不是大陆俯冲带的环境.因此,高温高压实验需要充分考虑大陆俯冲隧道中板片-地幔界面上各种不同成分地壳及其衍生的熔/流体成分与不同橄榄岩之间的反应,并结合大陆俯冲带岩石部分熔融和壳幔相互作用的地质证据,以阐明大陆俯冲隧道过程中的变质脱水、部分熔融和地幔交代等问题. 相似文献
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构成地幔的大部分名义上无水矿物,包括橄榄石及其同质异象体、辉石以及石榴石等,均可以羟基形式赋存一定量的水.水在地幔不同深度的出现不仅对一系列物理性质(包括密度、波速、熔融温度、电导率和流变强度等)有重要影响,并且对地幔的动力学行为、横向结构和成分的不均一性以及地球深部的演化过程具有重要意义.近年来,地震学研究在地幔不同深度和不同区域均发现低速带的存在,而观测到的地幔速度异常很可能与地幔中的水密切相关.高温高压矿物学利用实验和理论计算,对水是如何影响地幔主要构成矿物的弹性模量和波速进行了深入研究,并取得了大量进展.这些研究对正确理解地幔速度异常的形成机制,查明地幔中水的分布,探寻水在地球内部的迁移形式至关重要.本文针对近年来高温高压矿物学在地幔含水矿物弹性模量的研究成果进行了综述,介绍了该研究方向的进展和不足,并对未来的研究方向进行了阐述. 相似文献
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1.引言不同研究人员对岩石层的理解有不同的内涵。根据地震学的观点,通常取地震波低速层的上界面作为岩石层的底面,那里有部分熔融区,或物理性质至少有可察觉的变化,或可能还有地幔物质矿物成分的变化。根据电磁研究资料,特别是深部大地电磁测深(ГMT3)资料分辨出软流层为高导层,它的上缘位置相当于岩石层的底面,现代认为它与地质构造的年龄有关。根据地热观点Лaxeнσpyx和Cacc认为,岩石层底面是那样的界面,该处深部等温线与无水玄武岩固液相曲线相交,而 相似文献
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在西起贝加尔湖、东到太平洋这一地区的地电剖面上,有两层延伸很长的导电层。上层赋存于地壳下部及地幔上部,可能具有热液的性质;下层使上地幔复杂化,显然,可以认为是软流层。根据后者的埋深,该区域可分为三带。在西带和东带,地幔导电层顶部的埋深为40～80 km;在中带深度达160 km。西带与贝加尔裂谷带相符合,东带与亚洲—太平洋活动边缘带相符合,而中带则与外兴安岭及蒙古—鄂霍次克海褶皱带的前寒武纪和新生代构造一致。认为,西带与东带中电性软流层相对地埋深不大是与现代及晚新生代构造运动有关,而这些构造运动,正如大家所知,反映了东带与西带的特征;中带电性软流层埋藏相对地深,与该区内无上述构造活动的任何明显标志有关。 相似文献
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根据四川大足-福建泉州剖面的大地电磁测深结果,划分了低阻的中新生界、高阻的三叠系-古生界以及相对低阻的浅变质的元古界板溪群等;了解了一些岩体的底界深度,推断沅麻盆地5 km以下出现岩脉群. 武陵山重力梯度带附近,中下地壳至上地幔岩石层有很高的电阻率,它和梯度带的形成有关.华南褶皱系普遍存在壳内高导层,它和爆破地震所反映的壳内低速层的位置相近. 深部电性证明,华蓥山断裂带、茶陵断裂带和福安-南靖断裂带等是深、大断裂带. 上地幔岩石层在横向上具有不同的电阻率.软流层深度自西向东由120-150kin变化到76km,衡阳以东最深可达240km. 由软流层变化及断裂分布,认为扬子准地台和华南褶皱系两大构造单元的分界位于茶陵-永兴断裂附近. 相似文献
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华北地区深部地幔剪切波速度结构研究 总被引：13，自引：1，他引：12
本文分析了华北地区近50个台站下方800 km深度内的剪切波速度结构.结果发现华北地区不同构造单元之间速度结构差异很大,稳定地块速度随深度稳定增加,构造带内速度结构复杂,而且即使在同一构造单元内,不同区段之间速度结构也明显不同,如太行山构造带,反映了不同构造单元或各区段经历了各自不同的地质演化历史.环渤海地区及相关区域多个台站的速度结构显示,华北东部地区地幔软流层埋深浅、厚度大、速度低,反映了地幔上涌的特点;而在软流层或更深层次的地幔中没有发现埋深或厚度比较统一的高速或低速体,因此可能没有岩石圈或下地壳介质曾经拆沉进入地幔,这为东部岩石圈减薄的动力学机制提供了一定的深部地球物理约束. 相似文献
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板块构造理论关键在于相对坚硬的岩石层在松软的软流层上方运动的概念,但是目前人们对岩石层与软流层边界的性质还知之甚少。在这一边界中地震波速的梯度变化主要反映了造成这两层岩石强度不同的物理和化学特性。比如,如果岩石层仅仅是热边界层,由于其较低温度而比较坚硬,那么地幔对流模型(Kinget al,2000;Zaraneket al,2004)揭示在其底部的波速梯度可能持续数十千米。相反,如果软流层由于内部挥发物富集(Hirth and Kohlstedt,1996;Gahertyet al,1999;Karato and Jung,1998;Hirthet al,2000)或存在部分熔融(Anderson,1989)而变弱,那么岩… 相似文献
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造山带岩石层多向层架构造及其对新生代岩浆活动制约──以三江及邻区为例 总被引：42，自引：5，他引：37
综合滇川西部特提斯带现今地表构造格局、地壳和上地幔三维速度图像再解释,提出造山带各圈层间,上地壳、中下地壳、岩石层地幔、软流层地幔的构造是一种多向层架构造,上地壳与中下地壳间是一个区域性构造滑脱面．岩石层地幔是一个不易变形的刚性体,常保留老的构造框架．软流层表现为易变层,是变形启动区,反映 “新”构造．研究区陆内新生代岩浆活动的空间分布,主要受扬子地块西缘存在的近南北向－北北东向软流层上涌体及其热熔体上侵地壳底部所形成的壳幔混合层和区域性构造（包括断裂）交叉转折（转换）部位的制约． 相似文献
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为解释活动海岭的俯冲会造成岛弧火山活动的间断这一现象,本文采用有限单元法对活动海岭俯冲的热演化过程进行了模拟计算．一般情况下,摩擦剪切生热使岛弧下100km左右深度形成地温反转,俯冲板片海洋地壳内角门岩等含水矿物脱水,释放的水进入其上覆板块,降低了地幔岩石的熔点,使热的地幔楔状体内发生部分熔融,形成岛弧火山活动．高温的活动海岭俯冲时不再出现这种温度反转,俯冲板片在较浅深度达到较高温度而脱水,水进入上覆相对较冷的地幔楔状体不能造成熔融,因此岛弧火山活动会中断． 相似文献
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以碧溪岭榴辉岩和大麻坪尖晶石二辉橄榄岩为起始原料,在压力2.0GPa,温度1250～1400℃条件下进行榴辉岩熔体-橄榄岩反应的高温高压实验.实验结果显示,在榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应过程中,熔体消耗橄榄岩中的橄榄石和斜方辉石生成单斜辉石.实验产物的岩石序列为橄榄岩-辉石岩-石榴辉石岩,与Liu等在华北克拉通内部的汉诺坝地区发现的大量中生代地幔复合包体结构非常吻合.在温度1300和1350℃时,榴辉岩熔体-二辉橄榄岩反应产生的熔体具有高镁安山岩的成分特征(Mg#>45),表明榴辉岩熔体-橄榄岩反应可能是高镁安山岩形成的主要原因之一.实验结果表明华北克拉通下地壳榴辉岩在中生代可能发生过拆沉作用;榴辉岩拆沉进入软流圈地幔后,部分熔融产生的熔体可以消耗岩石圈地幔橄榄岩,导致华北克拉通的减薄,从而为华北克拉通岩石圈地幔被软流圈地幔改造的熔体-橄榄岩反应机制提供实验约束. 相似文献
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地幔粘度变化和板块运动的新资料暗示,作者以前的关于驱动和阻止板块构造的力的理论需要修改。在地幔中,与板块运动有关的流动可能遍及整个地幔,而不是几乎完全在地幔顶部的薄的软流层中。本文的第一个任务是计算作用在半球板块上的粘滞转矩,该转矩是由在板块边界之下地幔中的垂直点力产生的。这个原始问题是足够简单的,即使软流层和中间层的粘度给的不同时也是这样,并允许使用一系列有关的球谐级数项来计算。它表明:岩石层和软流层中的力是作用于板块上的转矩的主要来源,特别是当软流层粘度低的时候;按早先给定的项数给定截断项数时,会严重地低估软流层中力的作用。这些结果被用来指导如何近似地取更真实的边界条件。对于真实边界条件,用前述原始问题相同的方法,精确计算将太费时间。第二个任务是估计驱动和阻止地球板块运动的实际转矩。它包括“洋脊推力”驱动机制的重新计算,该机制给出围绕地心的总转矩为零,它与Archimedes原理一致,而同Davis和Solomon的新近结论相反。重新计算不影响仍具有非零合力的“下插板块拉力”,其主要部分被板块系统相对于平均中间层的非零平均角速度平衡(本文认为,在中间层中存在“热点”)。这个角速度与观测资料符合得很好,对于驱动中未用的资料,它也给出了一个近似检验。对于每一板块帮发现了驱动转矩和阻止转矩之间的不吻合。本文提出的方法比其它已知的最佳的方法吻合程度要好一些。两者的共同结论是“下插板块拉力”应该对年龄和速率加权;最重要的阻力是整个板块区下方抗剪切流的粘滞阻力,而不是早期著作中所说的俯冲带的局部摩擦。 相似文献
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本文在等黏态角落流模型的基础上,建立了上升离散地幔流场,将该流场作用于大陆岩石圈底部,能解释岩石圈减薄、裂解并最终形成海底扩张和张裂大陆边缘等一系列过程.数值模拟的结果表明,岩石圈在上升离散地幔流的作用下发生依赖于深度的伸展减薄,表现为不同深度的拉张因子不同,地表热流显著升高,热扰动引起的均衡调整造成地表沉降,同时热扰动造成岩石圈流变强度尤其是在变形中心处显著减小,脆性变形临界深度变浅,而韧性变形范围扩大.在上升离散地幔流的持续作用下最终导致大陆裂解,岩石圈地幔出露,形成海底扩张和张裂大陆边缘. 相似文献
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山西裂谷带地壳岩石波速的研究 总被引：2，自引：2，他引：2
通过实验建立了岩石成分与波速的关系,波速和岩石的各向异性,矿物相变在波速曲线中的反映以及实验温度和压力对波速的影响,尤其得到了高温下的新资料.用实验数据结合地球物理、地质资料建立了山西裂谷带与相邻太行山隆起区地壳各层圈的物质组成,对比说明,两构造单元下地壳的岩石组成是不同的.最后分析了盆地下地壳中部的组成、水和环境条件,认为低速带是由岩石部分熔融造成的. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2021,(9)
环太平洋俯冲带是全球著名的金矿成矿域,其中华北克拉通和内华达是环太平洋俯冲带最重要的两个金成矿省,其成因分别与华北克拉通和怀俄明克拉通的破坏有关,成矿流体可能与俯冲板块在地幔过渡带的滞留相关.俯冲的大洋岩石圈地幔通常有数千米厚的蛇纹石化层,在板块俯冲过程中,蛇纹石在小于200km的深度内脱水转变为高压含水相——phase A,将水带到大于300km的深处.当滞留在地幔过渡带的俯冲板片中含水高压相脱水,会导致上覆大地幔楔的水化,这是克拉通破坏型金矿形成的先决条件.俯冲板片脱水释放出的富硫流体萃取周围岩石中的金等亲硫元素,形成富金流体.由于克拉通地温线低于二辉橄榄岩水饱和固相线,流体在克拉通岩石圈地幔内向上运移到100km以浅后交代岩石圈地幔,形成韭闪石等含水矿物,在克拉通岩石圈地幔中形成富水、富金的弱化层.随着克拉通岩石圈的破坏,该弱化层失稳,释放含金流体,并沿地壳浅部薄弱带迁移、聚集和沉淀,形成爆发式金矿床.由此可见,大地幔楔是形成克拉通地幔含矿弱化层,进而导致金爆发式成矿的关键.俯冲板片析出的流体富含二价铁,流体向上运移过程中,二价铁在低压下发生水解,释放出氢气;地幔楔岩浆岩可以具有较高的氧逸度,而成矿流体则是还原性的——即克拉通破坏型金矿往往属于还原性矿床. 相似文献