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扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明：(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的. 相似文献
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雨海盆地是月球正面最大的撞击盆地之一,确定其月壳与上月幔精细三维结构,对研究月球“质量瘤”形成机制等科学问题具有重要意义.常用于反演月壳与上月幔结构的月震波方法受限于月震台站稀少,给出三维结果的空间分辨率不足.随着重力测量技术的发展,月球重力数据横向分辨率逐步提高,但存在垂向分辨率不足问题.鉴于此,本文采用重力多尺度分析方法来进行改善,以获取研究区域月壳与上月幔精细三维密度结构与壳幔界面深度.研究结果表明：雨海盆地内部存在一个顶部小、底部大的高密度物质体,其底部中心位置约为经度16°W,纬度42°N;雨海盆地壳幔界面存在明显上隆,且盆地内部上隆趋势不平滑,发现有类环状异变现象;雨海“质量瘤”可能是由内部高密度物质和壳幔上隆共同推动形成的;重力多尺度分析方法可以有效提升重力数据的垂向识别能力,获取更为精细的三维月壳与上月幔结构. 相似文献
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南海地区岩石圈资料稀少,阻碍了其形成演化过程的研究.为此,本次研究结合大地热流、空间重力异常、高程、大地水准面和地震数据,在南海西南次海盆反演了两条2.5维岩石圈剖面.本次计算基于三种假设：岩石圈地幔的密度取决于岩石温度;研究区岩石圈处于热稳定状态;研究区处于重力均衡状态.在剖面A-E中,岩石圈底界面从珠江口盆地的105 km迅速抬升到西沙海槽处的50 km,在西沙海槽、西沙-中沙群岛和西南次海盆变化不大,为50~60 km.在剖面F-I中,岩石圈底界面从西沙群岛-中建地块处的88 km向海盆逐渐抬升,在西南次海盆处为46~50 km,到郑和隆起再逐渐变深至64 km.我们比较了西南次海盆岩石圈的冷却模型和热稳定模型,根据冷却模型由水深和热流数据所推断的西南次海盆年龄比实际年龄差很多,说明冷却模型不适用于西南次海盆.通过对比剖面A-E和剖面F-I,说明了剖面A-E经历了更长时间的拉伸,证明南海西南次海盆在形成演化过程中是从北东向南西逐步打开的渐进式扩张.最后,我们综合分析西南次海盆及其大陆边缘的岩石圈结构、减薄陆壳区范围、碳酸盐台地的分布、下地壳韧性流动、流变结构和沉积层特征等多方面资料,认为西南次海盆在形成演化过程中岩石圈地幔首先破裂而地壳后破裂,属于type Ⅱ型非火山型大陆边缘. 相似文献
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利用南海海盆及周边最新的重力,经过海底地形、沉积层的重力效应改正,并采用岩石圈减薄模型的温度场公式,校正了从张裂边缘到扩张海盆的热扰动重力效应.通过研究区的地震剖面和少量声呐数据得到的莫霍面深度点作为约束,采用基于"起伏界面初始模型"的深度修正量反演迭代公式,反演、计算了研究区的莫霍面深度及地壳厚度.结果表明,海盆区莫霍面深度在8~14 km之间,地壳厚度在3~9 km之间;东部海盆和西南海盆残留扩张中心沿NNE向展布向西南延伸至112°E,莫霍面深度超过12 km,地壳厚度在6 km以上,而西北海盆没有明显的增厚扩张中心;在西南海盆北缘的中沙地块南侧,存在一个近EW向地壳减薄带,地壳厚度在9~10 km;莫霍面深度14 km的等深线和地壳厚度9 km的等值线可指示洋陆边界位置. 相似文献
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本文利用重力和地震P波到时数据反演得到了中国东北地区地壳上地幔三维密度结构.与单一的重力或地震反演相比,重震反演一方面有效地克服了重力反演结果垂向分辨率低的问题,另一方面也提高了地震反演结果的可靠性.结果显示:中国东北地区的地壳及上地幔剩余密度异常分布与构造单元具有明显的相关性,造山带对应低密度异常,盆地对应高密度异常;区域内火山下方有明显的低密度体存在,可能是由于太平洋板块俯冲进入上地幔并部分滞留,在滞留板块深部脱水和软流圈热物质共同作用下产生了上涌岩浆,喷发后形成了火山. 相似文献
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南海西南海盆残余洋脊岩浆活动机制的热模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
岩石地球化学资料表明,海底扩张停止后,南海深海盆仍然有残余岩浆活动.从地热学角度,依据浮力减压熔融机制,对南海西南海盆残留扩张中心不同黏性结构条件下的岩浆生成量、熔融持续时间和热演化过程等进行了模拟计算,并将计算结果与实测热流值、地震资料和岩石地球化学资料进行了对比分析.研究表明:南海深海盆海底扩张停止后,浮力减压熔融引起的亏损岩浆浮力对岩浆的生成有重要的控制作用,而残留岩浆浮力、热浮力和黏性剪切力对岩浆的生成影响很小.根据3种不同黏度条件下的熔融持续时间,可大致确定残余扩张中心下的岩浆活动期分别为5,12和15 Ma.在浮力减压熔融作用下,海盆之下会出现局部高温区,这可以解释地震探测到的西南海盆岩石圈中、上部存在的低速层现象.模拟得到的残余中脊不同黏性、温度和熔融比例等热物理条件下可能的岩性分布,为准确理解南海深海盆岩石地球化学资料提供了有力依据. 相似文献
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为系统了解南海海底热流特征和岩石圈热结构与地表构造的关系,本文首先以最新海底热流为约束,采用三维数值模拟方法计算得到整个南海的"热"岩石圈底部边界(底界)的埋深,然后开展详细分析壳、幔热流贡献以及岩石圈热结构与地表不同构造单元之间的对应关系.结果显示南海岩石圈底部边界埋深为30～100 km,最浅埋深集中分布在南海海盆水深大于3000 m的区域(如南海西北次海盆、西南次海盆和东部次海盆西侧),以及南海北部陆缘中部、莺歌海盆地、中建南盆地和南薇西盆地,体现了南海深部结构对地表不同构造单元的控制作用;靠近海盆东侧的马尼拉海沟具有较低的海底热流,对应岩石圈底界埋藏也较深,可能与南海和古南海洋壳俯冲有关;吕宋岛弧(119°E—122°E和13°N—17°N)表现出较高的海底热流,同时具有较浅的热岩石圈底界埋深,可能与南海板块和菲律宾海板块双向俯冲有关. 相似文献
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基于华南及周边地区106个宽频带地震台站多年记录的MS≥5.0中浅源地震事件,开展瑞利面波层析成像和速度结构特征研究,获得了华南大陆及南海北部地区10~100s瑞利波群速度分布图像和典型剖面下方地壳上地幔速度结构,为理解该地区构造演化和深部过程提供约束.考虑到实际地震射线的覆盖情况以及华南地区主要构造的主体展布特征,本文同时采用传统的规则网格剖分和平行主要构造走向的非规则网格剖分方法,分别进行分格频散反演,开展了不同参数化方案对反演结果影响的对比分析研究.基于瑞利面波层析成像结果,进行了典型剖面横波速度结构反演,重建了华南地区由内陆至南海海域主要构造单元的壳幔横波速度结构.研究结果表明,扬子和华夏块体地壳上地幔结构特征差异显著,扬子块体地壳和岩石圈厚度均大于华夏地块,且扬子块体上地幔顶部速度较华夏块体低,岩石圈厚度在雪峰山造山带下方发生过渡和转换;南海北部陆缘和南海海盆上地幔速度较高且形态相对完整,表现为非火山型大陆边缘和已停止扩张海盆的壳幔结构特征. 相似文献
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华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定. 相似文献
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洋中脊及邻区洋盆的洋壳厚度能很好地反映区域岩浆补给特征,对于研究洋中脊内部及周缘岩浆活动和构造演化过程具有很好的指示意义.西北印度洋中脊作为典型的慢速扩张洋中脊,其扩张过程与周缘构造活动具有很强的时空关系.本文利用剩余地幔布格重力异常反演了西北印度洋洋壳厚度,由此分析区域内洋壳厚度分布和岩浆补给特征.研究发现,西北印度洋洋壳平均厚度为7.8 km,受区域构造背景影响厚度变化较大.根据洋壳厚度的统计学分布特征,将区域内洋壳分为三种类型:薄洋壳(小于4.5 km)、正常洋壳(4.5~6.5 km)和厚洋壳(大于6.5 km),根据西北印度洋中脊周缘(~40 Ma内)洋壳厚度变化特征可将洋中脊划分为5段,发现洋中脊洋壳厚度受区域构造活动和地幔温度所控制,其中薄洋壳主要受转换断层影响造成区域洋壳厚度减薄,而厚洋壳主要受地幔温度和地幔柱作用影响,并在S4洋中脊段显示出较强的热点与洋中脊相互作用,同时微陆块的裂解和漂移也可能是导致洋壳厚度差异的原因之一. 相似文献
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Crustal Structure of the Flood Basalt Province of Ethiopia from Constrained 3-D Gravity Inversion 总被引：1，自引：0，他引：1
Tilahun Mammo 《Pure and Applied Geophysics》2013,170(12):2185-2206
The Oligocene Afar mantle plume resulted in the eruption of a large volume of basaltic magma, including major sequences of rhyolitic ignimbrites, in a short span of time across Ethiopia. In order to assess the impact of these magmatic processes on the crust and to investigate the general crustal configuration beneath the Ethiopian plateau, northern part of the Main Ethiopian Rift and the Afar depression, analysis and modeling of the gravity field have been conducted. The Bouguer gravity map is dominated by long-wavelength anomalies that primarily arise from the isostatic compensation of the topography. Consequently, anomalies within the crust/upper mantle are masked and quantitative interpretation becomes difficult. The long-wavelength anomalies are approximated using admittance technique and subsequently removed from the Bouguer anomalies to obtain the residual isostatic anomalies. The residual map contains both short- and intermediate-wavelength anomalies related to geologic and tectonic features. The long-wavelength regional isostatic field is used to map the crust-mantle interface and the results are in good agreement with those determined by other geophysical methods. Seismic constrained gravity inversion was performed on the isostatic residual field and series of three-dimensional models have been constructed for the structures of the crust and upper mantle beneath the uplifted and rifted flood basalt province of northern Ethiopia. The inversion results have shown that the NW plateau has thick crust that rests on normal lithospheric mantle. Afar, On the other hand, is marked by thin stretched crust resting on a low-density upper mantle indicating a hotter thermal regime and partial melt. No lithospheric mantle is observed beneath Afar. The models further indicate the presence of an extensive sub-crustal thick (~12 km on average) and high-density (~3.06 gm/cc) mafic accreted igneous layer of fractionated cumulate (magmatic underplating) beneath the NW plateau. The study suggests that the underplate was fundamental to the accretion process and may have played a role in compensating most of the plateau uplift and in localizing stresses. 相似文献
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J.-C. Sempr P. Blondel A. Briais T. Fujiwara L. Gli N. Isezaki J.E. Pariso L. Parson P. Patriat C. Rommevaux 《Earth and Planetary Science Letters》1995,130(1-4):45-55
The segmentation of the Mid-Atlantic Ridge between 29°N and 31°30′ N during the last 10 Ma was studied. Within our survey area the spreading center is segmented at a scale of 25–100 km by non-transform discontinuities and by the 70 km offset Atlantis Transform. The morphology of the spreading center differs north and south of the Atlantis Transform. The spreading axis between 30°30′N and 31°30′N consists of enéchelon volcanic ridges, located within a rift valley with a regional trend of 040°. South of the transform, the spreading center is associated with a well-defined rift valley trending 015°. Magnetic anomalies and the bathymetric traces left by non-transform discontinuities on the flanks of the Mid-Atlantic Ridge provide a record of the evolution of this slow-spreading center over the last 10 Ma. Migration of non-transform offsets was predominantly to the south, except perhaps in the last 2 Ma. The discontinuity traces and the pattern of crustal thickness variations calculated from gravity data suggest that focused mantle upwelling has been maintained for at least 10 Ma south of 30°30′ N. In contrast, north of 30°30′N, the present segmentation configuration and the mantle upwelling centers inferred from gravity data appear to have been established more recently. The orientation of the bathymetric traces suggests that the migration of non-transform offsets is not controlled by the motion of the ridge axis with respect to the mantle. The evolution of the spreading center and the pattern of segmentation is influenced by relative plate motion changes, and by local processes, perhaps related to the amount of melt delivered to spreading segments. Relative plate motion changes over the last 10 Ma in our survey area have included a decrease in spreading rate from 32 mm a−1 to 24 mm a−1, as well as a clockwise change in spreading direction of 13° between anomalies 5 and 4, followed by a counterclockwise change of 4° between anomaly 4 and the present. Interpretation of magnetic anomalies indicates that there are significant variations in spreading asymmetry and rate within and between segments for a given anomaly time. These differences, as well as variations in crustal thickness inferred from gravity data on the flanks of spreading segments, indicate that magmatic and tectonic activity are, in general, not coordinated between adjacent spreading segments. 相似文献
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攀西地区位于峨眉山大火成岩省中西部,构造和岩浆特征显著,地震活动强烈.通过对野外重力测量得到的云县—会东和普洱—七甸两条剖面的高精度重力观测数据进行处理和分析,构建了沿剖面的二维地壳密度结构,其中普洱—七甸剖面与孟连—马龙宽角地震剖面部分位置重合.同时结合区域重力异常特征及下地壳视密度填图结果,得到如下初步认识:红河断裂带是南北地震带南段地区重要的构造分界线,断裂带南北向密度结构和莫霍面分布形态存在较大差异,沿走向构造变化.云县—会东剖面上大姚—会东段下地壳底部存在密度较高的壳幔过渡层,结合研究区下地壳底部壳幔过渡层的密度分布特征,认为该过渡层不是攀西裂谷下的"裂谷垫",而是由岩浆底侵作用造成的. 相似文献
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根据低温热年代学数据,提取岩石从深部剥露到地表的信息,对理解诸多地质问题(如造山带演化、地表过程及其相互作用等)具有重要意义.本文提出一种基于岩石温度历史(可利用古温标、热年代计等方法制约),并考虑剥露过程对地温场扰动的剥露历史反演计算方法.基于假定的与真实数据的正反演模拟和参数敏感性分析表明:热扩散率的变化对剥蚀量计算影响不大,在常规岩石热扩散率变化范围内(20～35km2/Ma),总剥蚀量变化小于10%;传统计算方法低估了剥蚀总量,对于现今地温梯度小于20℃/km、冷却速率大于2～3℃/Ma,或现今地温梯度大于30℃/km、冷却速率大于5～10℃/Ma的地区,需要考虑热平流对剥蚀量计算的影响;匀速冷却的热历史指示剥蚀速率持续减小,而非匀速剥蚀.本文将该方法应用到龙门山南段和四川盆地,反演计算显示龙门山南段15Ma以来的剥蚀总量为8km,四川盆地中部80Ma以来剥蚀总量约为3km、东部约5km. 相似文献
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讨论了利用面波与布格重力异常联合反演三维地壳速度结构的新方法,并利用该方法联合反演获得山西断陷带地壳S波速度结构.通过建立速度与密度之间的经验关系,利用非线性迭代反演方法获得最终速度模型.结果显示,联合反演获得的速度模型可以同时提高对面波及重力数据的观测拟合程度,而面波单独反演得到的速度模型则无法很好的拟合重力观测数据.相比较,联合反演速度模型中的大同火山区中下地壳的低速异常幅值小于面波单独反演模型中低速异常体的幅值.联合反演速度模型结果揭示,吕梁山地区在中下地壳存在低速异常,并且和北部的大同火山区低速异常相连接,说明可能导致新生代以来大同火山区岩浆活动的上地幔构造活动(上地幔局部上涌,地幔柱)可能对山西断陷带的形成和构造活动起到了一定的控制作用,并且导致了吕梁山地区中下地壳的低速异常. 相似文献
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根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料,应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲－临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果说明,研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显,由此得出该区地壳厚度在40 km左右、并具有从南向北增厚趋势.一个普遍的现象是,在腾冲-宝山地块下地壳存在明显的低速带,低速带的厚度在10～20 km间.研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂.这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据,为探讨印-藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义. 相似文献
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本文理论分析了具有不同沉积层和壳幔过渡带结构的接收函数及其相关的H-κ叠加结果,然后采用接收函数H-κ叠加和波形反演方法获得了具有复杂构造演化历史的中北安纳托利亚板块的地壳厚度(H)、V_P/V_S(κ)和V_S结构.理论分析表明:厚的沉积层或沉积层和厚的壳幔过渡带共存都会使H-κ叠加失效;渐变型壳幔过渡带导致H-κ叠加的H位于过渡带中间,且随着频率增大逐渐靠近过渡带上方;倒转型壳幔过渡带导致H-κ叠加具有多极值,其结果可能反应过渡带内最大波阻抗界面上的地壳结构;1km·s~(-1)的V_P变化会导致H-κ叠加的H变化7km,而κ变化较小.实际资料分析表明:中北安纳托利亚H,κ和V_S具有强烈的横向不均匀性,大部分区域沉积层厚度0.5km,局部地区壳幔过渡带厚度3km;北安纳托利亚断层切穿地壳,在局部地区可能存在流体;研究区存在残留古老的小陆块体.本文研究表明,仔细分析接收函数波形和其随方位角的变化特征且用其他地震学方法进行约束,有助于采用H-κ叠加方法获取复杂地壳结构信息. 相似文献