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地壳放射性生热效应对大陆俯冲过程影响的数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
岩体中的放射性生热是地幔对流和地壳变质作用的关键热源之一,但地壳放射性生热率是如何影响大陆俯冲-碰撞的动力学过程,尤其是大陆碰撞区域的热结构演化,尚未获得共识。本文使用热-力学数值模拟方法对上、下地壳放射性生热率进行系统的模拟实验,以研究其对大陆俯冲动力学演化过程的影响。模型实验表明,由于大陆上地壳富集U、Th和K等主要放射性生热元素,且放射性生热率的变化区间较大(1.0~3.0μW/m~3),导致其对大陆俯冲碰撞动力学演化过程的影响较为显著,主要包括进入俯冲通道内的上地壳体积大小、碰撞区域内地壳熔融范围、俯冲下地壳物质折返的规模和两大陆的耦合程度等四个方面。而大陆下地壳则以中-基性岩为主,相对亏损U、Th、K等主要放射性生热元素,且放射性生热率的变化区域较小(0.2~0.8μW/m~3),致使其对大陆俯冲演化过程的影响相对有限,主要通过控制俯冲下地壳以及大陆板片的粘滞度和流变强度的大小,进而制约大陆俯冲过程下地壳物质折返的规模以及板片倾角的大小。 相似文献
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苏鲁大别造山带岩石圈三维P波速度结构特征 总被引：13，自引：1，他引：13
本文全面收集整理并解析了地学断面、地震测深、体波和面波层析成像资料,得到了苏鲁大别造山带及其邻区岩石圈1°×1°三维P波速度数据体。研究结果表明,苏鲁与大别造山带高压、超高压变质带的岩石圈速度结构具有上地壳明显高速且上凸;中地壳增厚;下地壳埋藏较深且下凹等相似的基本特征。苏鲁和大别超高压变质带下的莫霍面比其周围深2～4 km,深度分别达到32～33 km和34～38 km。在大别造山带,有地壳低速体从南向北俯冲到上地幔的迹象,可能显示了扬子地块地壳物质向华北地块俯冲,坠入上地幔的残留体。超高压变质带岩石圈底部的地幔,往往有明显高速层或高速体存在。苏鲁与大别地区的岩石圈速度结构不同特征及其成因在于苏鲁地区上地壳P波速度更高,但是,下地壳下凹没有大别地区明显,而且区域构造较为均一。这可能是受到郯庐断层左行平移的主控影响所致。郯庐断裂带的上、中地壳和上地幔表现为相对低速异常,郯庐断裂及其地下延伸部分将岩石圈地幔浅部低速层和深部高速层切为两段,其影响深达岩石圈底部约90 km处。 相似文献
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渤海湾周缘高温地热异常区是华北重要的地热资源区,研究其浅层高温地热异常及深层高温地热结构,是解决中国东部高温地热勘查开发瓶颈的重要基础,对加快构建东部现代能源体系、推进“双碳”目标进程具有重要的科学意义。利用最新的中国大陆岩石圈速度模型USTClitho2.0和航磁资料,在大地热流资料约束下,本文计算了渤海湾周缘浅层与深层高温热结构,结果表明:该区居里面平均深度20.8km,居里温度420℃,中、上地壳高温热结构与居里面起伏形态密切相关。上地壳生热率随深度增大而递减,反映了放射性生热元素向上迁移、在浅层富集的垂向分异特征。Moho面温度在600～800℃之间,岩石圈底界面1300℃等温面深度在66.3～97.5 km之间,平均值为76.8 km。依据USTClitho2.0模型Vp、Vs速度结构,本文修正了前人的地壳分层结构及上地壳生热率,计算了研究区内全部91个大地热流点的壳幔热流比,结果表明:Qc/Q=56.4%、Qm/Q=43.6%, Qc/Q>Qm/Q,显示该区为“热壳”结构。前人认为此区是“冷壳热幔”型热结构,本文的计算结果修正了前人的认识,指出上地壳层热流在地表总热流... 相似文献
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以地震测深剖面提供的地壳结构为初始模型,结合大陆科学钻探岩芯和地表地质资料,对苏鲁地区40 000 km2的1∶10万航磁资料进行了处理.根据岩石磁性参量与岩性的相互关系,对该区3条断面进行了约束反演计算,获得了3条断面的岩层结构特征:5 km深度范围内主要为榴辉岩、大理岩和片麻岩,5～7 km为含柯石英榴辉岩的超高压变质岩片,7 km至上地壳底部为经历超高压变质的片麻岩或花岗闪长岩;中地壳(10～19 km)主要为高压变质片麻岩和后期侵入的花岗岩,下地壳(＞19 km)主要为酸性、基性麻粒岩.3条剖面上的超高压变质岩片向北倾斜至地表,说明它很可能是华北克拉通的俯冲和原路折返的结果. 相似文献
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中国大陆科学钻探场址区的地壳速度结构特征 总被引：4，自引：0，他引：4
为了深入研究大别—苏鲁超高压变质带的深部结构及空间展布特征, 进一步揭示该超高压变质形成的动力学过程, 在中国大陆科学钻探场址区进行了广角反射/折射地震测深调查.根据广角反射/折射地震测深的资料研究, 建立了中国大陆科学钻探场址区的地壳纵波速度结构.从纵向上来看, 研究区域的地壳结构可划分为上、中、下3层: 上地壳的速度小于6.2 0km/s, 厚10余km; 中地壳的速度为6.4 0km/s, 厚亦为10km左右; 下地壳的速度为6.6 0km/s.地壳厚度为31km左右, 且其地壳的平均速度为6.30km/s.上地壳中的速度倒转指示了超高压变质体在地壳内部的空间分布, 且超高压变质体在大陆科学钻探场址及其附近的下部呈现为一隆起形态. 相似文献
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苏鲁造山带区域地壳山根结构特征 总被引：15，自引：6，他引：15
本利用苏鲁大别造山带及其邻区的三维P波速度资料，详细对比研究了苏鲁与大别超高压变质带莫霍面深度和深部P波速度结构分布特征。结果表明，尽管苏鲁、大别超高压变质带都具有上地壳明显高速且上凸；中地壳增厚；下地壳埋藏较深且下凹等共同的P波速度结构特征，与大别地区相比较，苏鲁超高压变质带还存在着独特的区域性特征。从地貌上看，苏鲁地区山脉已经基本消失。苏鲁超高压变质带的地壳厚度为32～33公里，深于其周围地区2～3公里，但是莫霍面下凹程度远不如大别地区，造山带地壳山根已逐步趋向消失。苏鲁地区上地壳P波速度高于大别，比其周围地区约快1～1．2km/s，有可能显示了该区有更多高速、高密度的超高压变质岩折返到上地壳与地表的岩石物性效果。大别造山带山脉依然存在，莫霍面下凹更明显，沿NWW向串状残留地壳山根最深为37～38公里，深于其周围地区3～4公里。对比研究结果表明，由于区域构造运动的作用，苏鲁大别造山带中的不同地段，在其造山、演化过程中也存在着差别。苏鲁的造山运动起始虽略晚于大别，但结束的更快，比大别更早进入了造山运动的后期。分析促使苏鲁造山运动进程加速的主要构造原因可能有两点，郯庐断裂带的左旋走滑运动以及通过中国华北区域的大范围NW-SE向扩张应力场的影响。大区域构造背景加速了苏鲁造山带地表高山侵蚀过程的同时，随着山根浮力的不断减弱，地壳深部山根逐渐趋向消失。地壳速度结构特征有可能反映了苏鲁造山带的地壳山根随着地表山脉的侵蚀而减弱，趋向消失的过程。 相似文献
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大地热流研究揭示的中国地壳成分横向变化 总被引：2，自引：0，他引：2
依据大地热流值、地壳厚度以及大陆壳／幔热流比与地下流体氦同位素比值的相关关系，计算出中国主要构造单元地壳生热率。同时，根据Rudnick和Fountain(1995）的数据得到地壳生热率和SiO2质量分数的线性关系，进而利用生热率数据得到地壳SiO2质量分数。此方法得到的中国东部地壳生热率和SiO2质量分数与基于地震波速的成分模型相符。中国大陆地壳生热率和SiO2质量分数横向变化明显，东部地区地壳为中性成分，相对富集强不相容元素；而西北部盆地地壳成分偏于中基性。华北、扬子和塔里木地壳成分差异较大，克拉通内部表现出明显的成分非均匀性，褶皱带地壳一般较克拉通略富长英质组分。 相似文献
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深俯冲和折返动力学:来自中国大陆科学钻探主孔及苏鲁超高压变质带的制约 总被引：2，自引：0，他引：2
中国大陆科学钻探工程和苏鲁高压-超高压变质带为大陆岩石圈的深俯冲与折返动力学的研究提供了以下制约:(1)苏鲁高压/超高压变质地体迭置于南、北苏鲁两个不同时代及属性的基底之上;(2)苏鲁巨量表壳岩石深俯冲至200km以下的上地幔深度,并经历超高压变质作用;(3)根据不同类型超高压变质岩石锆石的SHRIMP-U/Pb原位精确定年,获得超高压变质岩石的深俯冲-折返全过程(240～252Ma→230～237Ma→207～218Ma)时限.并建立了新的深俯冲-折返全过程的P-T-t轨迹;(4)富钛铁的辉长岩在大陆地壳的深俯冲过程中,经历了超高压变质作用并转变成了富含金红石的榴辉岩,形成了超高压变质的钛矿床;(5)通过榴辉岩和石榴石橄榄岩的显微构造分析及石榴石、绿辉石和橄榄石EBSD测量,确定深俯冲过程中绿辉石和橄榄石的组构运动学和流变学特征;(6)在大陆的深俯冲过程中,强烈水化的陆壳岩石经历了进变质脱水过程,巨量的地表水带入到＞100～200Km的地幔深处,在超高压变质峰期的极端条件下,通过含水超高压变质矿物的分解形成超临界的含水熔体,导致有效的壳-幔物质交换和岩石圈物质分异;(7)苏鲁超高压变质地体在折返阶段形成挤出纳布构造,与岩石圈深俯冲管道流的折返挤出机制有关;(8)提出新的深俯冲-折返动力学模式:陆.陆碰撞的深俯冲剥蚀模式及大陆地壳多重性、分层型和穿时性的俯冲和折返模式. 相似文献
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为了探测苏鲁超高压变质带的岩石圈结构实施了山东日照到滨洲剖面的宽频带地震探测,于2003～2005年使用REFTER130-01型和CMG-6TD型三分量地震仪(频宽50～60s).以10～25km间距布设了25个台站观测近三年时间.由远震地震层析反演结果得到了华北板块、超高压变质带、扬子板块清晰的P波速度图像.华北板块具有简单的低速体形态,越过郯庐断裂向超高压变质带扩张,并平稳地由郯庐断裂向北延伸直到黄河以北的古城镇.Moho面和岩石圈深度分别为30～35km,75～80km;扬子板块为高速体,界于两者之间的苏鲁超高压变质带地壳的平均速度大于两侧板块,剖面上从日照到五莲-烟台断裂范围内除地壳为高速体外,30～60km深度范围内有一个高速体和一个低速体拼会在一起,构成了超高压变质带岩石圈最突出的构造特征.此高速体应为榴辉橄榄岩等超基性岩组成,它可能属于折返回来又被移动的超高压变质岩组合体,并与华北板块基底直接接触,超高压变质带的下界面深度为60km.下界面平直,可能意味着正在消退的造山带的山根,或是造山带的下一层Moho面?郯庐断裂带地壳出露的共四条带,比较陡的产状向深部延伸,并逐步向南倾,TLF2～TLF4在岩石圈底界处合并. 相似文献
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Radiogenic heat production is a physical parameter crucial to properly estimating lithospheric temperatures and properly understanding processes related to the thermal evolution of the Earth. Yet heat production is, in general, poorly constrained by direct observation because the key radiogenic elements exist in trace amounts making them difficulty image geophysically. In this study, we advance our knowledge of heat production throughout the lithosphere by analyzing chemical analyses of 108,103 igneous rocks provided by a number of geochemical databases. We produce global estimates of the average and natural range for igneous rocks using common chemical classification systems. Heat production increases as a function of increasing felsic and alkali content with similar values for analogous plutonic and volcanic rocks. The logarithm of median heat production is negatively correlated(r~2=0.98)to compositionally-based estimates of seismic velocities between 6.0 and 7.4 km s~(-1), consistent with the vast majority of igneous rock compositions. Compositional variations for continent-wide models are also well-described by a log-linear correlation between heat production and seismic velocity. However, there are differences between the log-linear models for North America and Australia, that are consistent with interpretations from previous studies that suggest above average heat production across much of Australia. Similar log-linear models also perform well within individual geological provinces with~1000 samples. This correlation raises the prospect that this empirical method can be used to estimate average heat production and natural variance both laterally and vertically throughout the lithosphere. This correlative relationship occurs despite a direct causal relationship between these two parameters but probably arises from the process of differentiation through melting and crystallization. 相似文献
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岩浆侵入体对有机质生烃(成熟)作用的影响及数值模拟 总被引：3，自引：1，他引：2
火山作用带来的热源对有机质的成烃进程和成烃量产生了重要影响,这种热效应一方面可以加速烃源岩的成熟和成烃作用,另一方面可以破坏先期形成的油藏。目前国内外对火山作用的生烃热效应方面的研究主要在热成熟度参数变化描述及岩浆侵入体引起的围岩热蚀变程度的讨论。火山作用对成烃/成藏的利弊,影响的时/空范围、程度的定量研究尚未报道。本次在前人研究基础上,建立了描述岩浆侵入体散热的热传导模型,进一步结合EasyRo%模型和前人报道的实测Ro数据进行了模型检验。通过调整模型的参数和岩浆侵入体厚度、位置及个数等进行了火山作用对有机质成熟作用及生烃影响的研究。模拟结果表明:岩浆侵入体的热作用范围是有限的,但是不同地质情况,影响的范围广度也不相同,对于相同厚度的侵入体,初始温度越高,作用范围越广,但是一般X/D3(X/D代表离接触面的距离与侵入体厚度的比值)。对于不同厚度侵入体而言,在侵入体热作用影响的范围内,侵入体越厚,热作用的范围越广。同时数值模拟结果也表明岩浆侵入体的存在可以改变烃源岩生烃期。 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2018,9(6):1777-1794
Sedimentary rocks cover-73% of the Earth's surface and metamorphic rocks account for approximately91% of the crust by volume. Understanding the average behavior and variability of heat production for these rock types are vitally important for developing accurate models of lithospheric temperature. We analyze the heat production of ～204,000 whole rock geochemical data to quantify how heat production of these rocks varies with respect to chemistry and their evolution during metamorphism. The heat production of metaigneous and metasedimentary rocks are similar to their respective protoliths. Igneous and metaigneous samples increase in heat production with increasing SiO_2 and K_2 O, but decrease with increasing FeO, MgO and CaO. Sedimentary and metasedimentary rocks increase in heat production with increasing Al_2 O_3, FeO, TiO_2, and K_2 O but decrease with increasing CaO. For both igneous and sedimentary rocks, the heat production variations are largely correlated with processes that affect K_2 O concentration and covary with other major oxides as a consequence. Among sedimentary rocks,aluminous shales are the highest heat producing(2.9 μW~(-3)) whereas more common iron shales are lower heat producing(1.7 μW m~(-3)). Pure quartzites and carbonates are the lowest heat producing sedimentary rocks. Globally, there is little definitive evidence for a decrease in heat production with increasing metamorphic grade. However, there remains the need for high resolution studies of heat production variations within individual protoliths that vary in metamorphic grade. These results improve estimates of heat production and natural variability of rocks that will allow for more accurate temperature models of the lithosphere. 相似文献
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The distribution of radiogenic heat production as a function of depth in the Sierra Nevada Batholith, California 总被引：4，自引：0，他引：4
Geochemical analyses and geobarometric determinations have been combined to create a depth vs. radiogenic heat production database for the Sierra Nevada batholith, California. This database shows that mean heat production values first increase, then decrease, with increasing depth. Heat production is 2 μW/m3 within the 3-km-thick volcanic pile at the top of the batholith, below which it increases to an average value of 3.5 μW/m3 at 5.5 km depth, then decreases to 0.5–1 μW/m3 at 15 km depth and remains at these values through the entire crust below 15 km. Below the crust, from depths of 40–125 km, the batholith's root and mantle wedge that coevolved beneath the batholith appears to have an average radiogenic heat production rate of 0.14 μW/m3. This is higher than the rates from most published xenolith studies, but reasonable given the presence of crustal components in the arc root assemblages. The pattern of radiogenic heat production interpreted from the depth vs. heat production database is not consistent with the downward-decreasing exponential distribution predicted from modeling of surface heat flow data. The interpreted distribution predicts a reasonable range of geothermal gradients and shows that essentially all of the present day surface heat flow from the Sierra Nevada could be generated within the 35 km thick crust. This requires a very low heat flux from the mantle, which is consistent with a model of cessation of Sierran magmatism during Laramide flat-slab subduction, followed by conductive cooling of the upper mantle for 70 m.y. The heat production variation with depth is principally due to large variations in uranium and thorium concentration; potassium is less variable in concentration within the Sierran crust, and produces relatively little of the heat in high heat production rocks. Because silica content is relatively constant through the upper 30 km of the Sierran batholith, while U, Th, and K concentrations are highly variable, radiogenic heat production does not vary directly with silica content. 相似文献
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A tentative 2D thermal model of central India across the Narmada-Son Lineament (NSL) 总被引：1，自引：0，他引：1
This work deals with 2D thermal modeling in order to delineate the crustal thermal structure of central India along two Deep Seismic Sounding (DSS) profiles, namely Khajuriakalan–Pulgaon and Ujjan–Mahan, traversing the Narmada-Son-Lineament (NSL) in an almost north–south direction. Knowledge of the crustal structure and P-wave velocity distribution up to the Moho, obtained from DSS studies, has been used for the development of the thermal model. Numerical results reveal that the Moho temperature in this region of central India varies between 500 and 580 °C. The estimated heat flow density value is found to vary between 46 and 49 mW/m2. The Curie depth varies between 40 and 42 km and is in close agreement with the Curie depth (40±4 km) estimated from the analysis of MAGSAT data. Based on the present work and previous work, it is suggested that the major part of peninsular India consisting of the Wardha–Pranhita Godavari graben/basin, Bastar craton and the adjoining region of the Narmada Son Lineament between profiles I and III towards the north and northwest of the Bastar craton are characterized with a similar mantle heat flow density value equal to 23 mW/m2. Variation in surface heat flow density values in these regions are caused by variation in the radioactive heat production and fluid circulation in the upper crustal layer. 相似文献
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我国东海陆架区新生代地层岩石生热率研究 总被引：4，自引：0，他引：4
岩石生热率是描述地球内热的一个重要的热物理参数.通过测定岩石样品的密度、放射性元素U、Th、K的含量可以定量计算地壳岩石的生热率.根据东海陆架多口钻井新生代地层样品、东海陆架表层样品和冲绳海槽柱状样品的密度、放射性元素U、Th、K含量对岩石生热率进行了计算.发现东海陆架地区地层岩石的生热率介于0.4～1.7μW/m3之间,落于正常沉积岩生热率范围,比火成岩的生热率要高.同时,岩性对生热率起明显的控制作用,岩性不同,生热率不同.其中,泥岩的生热率最高,而粉沙岩、砂岩的生热率次之.东海区新生代地层的生热率由新到老生热率呈下降的趋势,但,其中玉泉组、龙井组和花港组地层生热率几乎一致.这和该地层的波速特征非常吻合.关系式lnA=1.04-0.2915vp能够较好地描述东海陆架区新生代地层波速和生热率之间的关系.在已知地层层速度的情况下,可以由该式求取地层的生热率. 相似文献
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Two strong heat waves in the summer of 2003 determined elevated heat discomfort conditions all across the Western Europe.
In this context, the analysis of hourly Heat Index values in the city of Naples (Southern Italy) showed prolonged heat discomfort
conditions during the second half of June 2003 and from the second half of July 2003 up to the first week of September 2003,
resulting in highest mortality rate for persons 75 years or more. 相似文献
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渤海湾盆地渤中凹陷下第三系烃源岩生烃史 总被引：18，自引：4，他引：14
渤海湾盆地渤中凹陷主要发育有两套烃源岩:Es3烃源岩与Ed2烃源岩。由于该区地处海域,埋藏较深,对成烃史一直较少涉及。应用生烃动力学方法,对该凹陷沉积中心及斜坡带烃源岩生烃史进行了模拟计算。结果表明,该凹陷中心Es3生油岩主生油期出现在20～14Ma,主生气期出现在15～10Ma;Ed2生油岩主生油阶段出现在10～5Ma,目前仍处在主生气阶段。该凹陷斜坡带Es3生油岩主生油期出现在10～5Ma,目前仍处在主生气阶段,Ed2生油岩尚处在主生油阶段。结合渤中凹陷储盖组合及运聚、圈闭条件,本研究认为目前在该凹陷及其周围发现的油气藏主要来源于该凹陷10Ma以后生成的油气,油源区主要是斜坡带Es3与Ed2生油岩,而凹陷中心烃源岩主要对天然气藏有一定贡献。 相似文献
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评价生物气生成量、生成期的元素平衡法及其应用 总被引：2，自引：0，他引：2
生物气的生成期对其成藏有至关重要的制约作用,但目前国内外尚缺少可信、有效方法来对此进行评价。针对这一难题,考虑到无论生物气的生成机理如何,都是一个有机元素之间的物质平衡过程,文章探索并建立了评价生物气生成量的元素平衡法,并利用松辽盆地大量的实际分析数据,对这一评价方法(模型)进行了标定和应用。结果表明,松辽盆地生物气的生成可能主要发生在800m以浅的埋深条件下;区内源岩生物气的生成量约为285.0×1012m3;生物气的主要生成期在嫩江组沉积末期之前。 相似文献