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石榴子石的高温塑性：地幔转换带的流变特性 总被引：1，自引：1，他引：1
介绍了近年来国际地球物理学界在石榴子石相矿物高温塑性实验研究领域取得的进展和它的意义。这些实验研究进展表明地幔转换带内的富石榴子石岩层的流变强度要大大高于相邻深度的其它矿物相，从而导致地幔转换带流变非均匀性。这种由于矿物组分差异产生的地幔流变性非均匀性对地幔转换带地球动力学特征有着十分重大的影响。首先，石榴子石相矿物在很大程度上决定了那里的强度结构，并控制了地幔转换带的流变性。第二，中、深源地震的成因在很大程度上与石榴子石相矿物流变特性有关，第三，地幔转换带流变的非均匀性将影响到俯冲板块的下插深度和消减过程，最后，对这一课题的未来研究方向和问题作了简单的介绍。 相似文献
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汤加—克马德克俯冲带是太平洋板块向澳大利亚板块俯冲碰撞的动力作用区,是全球俯冲带动力学研究的热点区域.本研究基于EHB地震目录,对汤加—克马德克俯冲带(18.5°S—28.5°S)区域进行平面拟合,得到该范围内俯冲带走向约为196°,倾角约为48°;利用该俯冲带研究区域内Global CMT目录,对不同位置、不同深度进行区域应力张量反演,得到汤加—克马德克俯冲带研究区内精细的应力图像.结果显示:(1)俯冲带浅部(60~300km)应力结构非均匀特征明显,主应力轴倾伏角变化多样,并且最大主压应力轴方位在24°S左右发生明显偏转,我们推测这可能与洋底构造路易斯维尔海链俯冲有关;(2)中部(300~500km)最大主压、主张应力轴由北向南逐渐发生偏转,这可能与由北向南流动的地幔流对俯冲板片产生推挤作用有关,并且这种推挤作用向南逐渐减弱;(3)深部(500~700km)最大主压应力轴沿俯冲方向分布;(4)本文的结果还发现了主俯冲带深部西侧"偏移"板片与主俯冲带应力结构不同,表明"偏移"板片与主俯冲带是分离的. 相似文献
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关于华北克拉通破坏的原因和机制,学术界目前普遍接受的观点是由古太平洋板块俯冲及其触发的地幔流动、熔/流体的强烈交代改造导致,但其具体的动力学作用过程还不明确,是现阶段克拉通破坏研究的主要内容.文章总结了华北克拉通地区密集地震台阵探测获得的深部结构图像和地球动力学数值模拟实验结果,获得以下认识:华北克拉通下方地幔转换带的纵、横波速度及速度比扰动的小尺度空间变化特征是太平洋板块存在非均匀脱水的证据;俯冲板块引发了地幔转换带的湿上升流,导致克拉通下方上地幔熔/流体的非均匀分布,在地震波速度上表现为小尺度异常分布特征;密集地震台阵探测揭示上地幔速度结构和变形的非均匀特性,是华北克拉通岩石圈变形的应变集中效应和非均匀分布熔/流体破坏岩石圈的综合作用结果.如果大洋板块俯冲非均匀脱水、熔/流体非均匀分布在早白垩世就已经发生,那么它与华北克拉通岩石圈地幔之间的相互作用可以是华北克拉通非均匀破坏的动力学机制.这个推测对于进一步协调和解释华北克拉通地区多学科观测证据具有重要意义. 相似文献
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中国东北地区处于古亚洲构造域、蒙古—鄂霍茨克构造域和环太平洋构造域叠加作用最为显著的地区,是地学研究的热点区域.为了探析欧亚大陆下西太平洋板片的俯冲形态以及揭示该区域深部地球动力学机制,利用卫星重力数据通过预处理共轭梯度快速密度反演算法获得了包含东北地区、华北部分地区及日本海海域在内的研究区域上地幔三维密度结构,结合天然地震三维层析成像结果共同揭示太平洋板片的俯冲形态和深部动力机制.俯冲的太平洋板片在日本海沟处呈高密度异常,向西横向持续扩张,深度方向上有逐渐增加趋势.不连续的高密度体俯冲至地幔转换带(410～660km)后继续水平西向俯冲,部分滞留板片可能进入下地幔;在大兴安岭断裂带下面转换带中同样发现水平分布的高密度体,推断是大兴安岭断裂带下方地幔岩石圈拆沉的结果,横向不均匀分布的俯冲板片边缘已抵至大兴安岭造山带附近,这对于研究东北地区深部动力学机制具有重要的意义. 相似文献
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郯庐断裂带中段中上地壳介质非均匀性 总被引：2，自引：2，他引：0
利用山东省和江苏省数字地震台网24个台站的269个小震记录, 采用散射S波包络展宽法对郯庐断裂带中段中上地壳小尺度介质非均匀性进行了研究. 结果表明: 郯庐断裂带中段中上地壳介质呈现强烈的横向非均匀性, 该断裂带为不同强度、 不同尺度介质非均匀体分布的边界; 强弱介质非均匀性边界往往与深部构造发育具有较强的相关性; 中强震孕育与强弱非均匀体的分布有关, 地震多发生在强弱非均匀体的过渡带上. 郯庐断裂带中上地壳介质非均匀分布特征可能与苏鲁超高压变质带、 深部构造及岩浆活动有关. 相似文献
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利用接收函数方法研究腾冲地区S波速度结构 总被引：3，自引：0，他引：3
腾冲地区邻近印度板块与欧亚板块碰撞、俯冲的边界,地质环境和构造背景十分复杂,是我国地震、火山活动比较活跃的地区之一.本文采用最大熵谱反褶积方法提取腾冲地区1.0°×0.8°范围内5个流动数字地震台站的宽频带远震接收函数,反演得到台站下方0～100km深度范围的S波速度结构,分析讨论了该地区的深部构造特征.结果表明:1)腾冲地区地质结构存在明显的横向非均匀性;2)盈江断裂两侧莫霍面深度有较大差异;3)腾冲和高黎贡山之间是地壳厚度和S波速度变化的高梯度带;4)盈江断裂东南、新生破裂带以西附近地区存在明显的低速层;5)盈江断裂和新生破裂带都可能对火山区的熔融体具有阻隔作用. 相似文献
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基于国家固定台网389个台站和10条流动地震台阵的832个宽频地震仪的记录,拾取了纵波在3个频段(0.02~0.1、0.1~0.8和0.8~2.0Hz)、来自310个地震事件的65628个初至,以及横波在2个频段(0.02~0.1和0.1~0.8Hz)、来自793个地震的47050个初至.在前人和本团队2012年工作的基础上,增加华北克拉通西部数据的覆盖,考虑地壳校正中入射角的影响,采用有限频多频段联合反演方法,得到华北克拉通上地幔精细的三维纵、横波速度模型.新的模型提供了一些新的观测信息和动力学认识:(1)地幔转换带内的高速异常体表现出非均一的形态特征,表明俯冲的太平洋板片内部可能发生了翘曲变形、断裂,部分物质穿过了660km间断面;(2)华北克拉通东部的上地幔表现出非均匀的小尺度横向速度结构特征,位于南缘和北缘燕山地区的高速异常体可能是残留的克拉通岩石圈,反映了克拉通破坏的空间非均匀性;(3)苏鲁造山带下方延伸到~300km的高速异常体构造上似乎受控于郯庐断裂,北侧与烟台-青岛-五莲断裂吻合,可能是北西向俯冲碰撞的扬子克拉通的残留;(4)华北克拉通中部的低速异常体存在南北空间差异,北部的低速异常体呈NW-SE走向,向下延伸到地幔转换带,南部的低速异常体则向下延伸到约200~300km深度;(5)环绕华北克拉通四周的显生宙造山带、内部古元古代的中央造山带和郯庐断裂下方是明显的低速异常,低速异常不仅表现出横向上的构造相关性,在60~250km深度内也表现出垂向上的连贯性.这个特征暗示岩石圈内固有的构造薄弱带(例如,碰撞造山缝合带和郯庐断裂)在克拉通破坏中的重要作用;(6)本文认为华北克拉通东部破坏表现出的空间非均匀性是太平洋板片俯冲诱导的空间非均匀分布的湿上升流和克拉通岩石圈内固有的构造薄弱带两个因素共同作用的结果. 相似文献
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对马尼拉俯冲带中段高精度地形数据编辑后绘制成图,联合之前所获取的地震剖面数据,对俯冲带增生楔的精细构造地貌特征及发育模式进行了深入探讨.在增生楔下构造区发现了大量狭长的微型圈闭盆地,经过对其平面断裂特点与深部应力状态的分析,发现增生楔从俯冲前缘到脊顶区其构造特点的转变对应着微型圈闭盆地4个完整的发育阶段,即初期的加积断裂阶段、中期的圈闭成盆阶段、后期的挤压消亡阶段乃至最终的隆升推覆阶段,揭示出一种新型的俯冲带增生楔发育模式,并推断其本质是深部板片俯冲活动所产生的压应力在海底面的表现. 相似文献
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晚中生代以来,华南地区同时受到印度—欧亚板块碰撞和太平洋—菲律宾板块俯冲及后撤作用的影响,壳幔结构复杂.深入了解华南地区深部地幔流模式和地幔各向异性特征是认识华南复杂的深部构造演化过程与动力学机制的基础.本文采用三维全球地幔对流模型,从软流圈剪切变形的角度计算了软流圈的各向异性,尝试探讨了华南地区各向异性的起源和深部地幔流特征.华南地块东部,软流圈各向异性呈NW-SE向,各向异性主要来源于软流圈,壳幔具有垂直连贯的变形特征;南北构造带的中段,软流圈各向异性大致为N-S向,这一区域的造山作用虽然对岩石圈造成了巨大变形,但是并未显著影响软流圈变形,并且各向异性的主要来源可能是岩石圈地幔;在南北构造带中,30°N可能是地幔各向异性的过渡带,30°N以南的川滇地区,软流圈各向异性的方向出现了环形特征;菲律宾板块向欧亚板块下的俯冲到达地幔转换带,这种俯冲可能带动了西太平洋地幔向华南块体下的流动;华南地区的软流圈流场自西向东显示出顺时针旋转的特征,并在扬子板块东部与来自菲律宾板块下的西南向的地幔流相遇. 相似文献
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华南东部中生代构造格局主要受控于太平洋板块俯冲、转向和后撤过程.在岩石圈总体伸展的背景下,接收函数、背景噪声等成像结果揭示华南东部存在“Y”型地壳极薄区域,但其形成的深部动力学背景和机制尚存争议.本文利用近年来布设于华南东部的305个宽频带流动密集台站以及周边219个固定台站资料,使用H-κ-c叠加方法获得了研究区域内地壳厚度、泊松比分布的高分辨率图像,并结合关键部位两条P波接收函数共转换点(CCP)叠加剖面结果,讨论了“Y”型地壳极薄带形成的深部动力学机制.结果表明,研究区平均地壳厚度为33km,平均泊松比大小为0.24,整体表现为薄地壳、低泊松比特征,推测地壳总体向陆缘减薄与早白垩世华南东部处于俯冲板片后撤诱发的弧后伸展环境相关.“Y”型极薄带内地壳厚度小于30km,较带外薄3～5km,其右支沿南昌-吉安-赣州-韶关展布,其左支沿江汉-湘中盆地沿线展布,二者交汇于南岭地区;推测极薄带右支指示了太平洋俯冲板片断离的位置,形成机制可能与地幔热流通过板片窗上涌以及先存断裂带的张扭作用等深-浅部过程的交互作用有关.本文建议了一个新的古太平洋俯冲-板片断离-后撤及伴随深部流体上涌的动力学模型... 相似文献
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《中国科学:地球科学》2019,(12)
在地球深部和大气圈之间的碳循环(即深部碳循环)作用对于全球气候的长期和短期变化都具有非常重要的影响.碳可以通过多种方式和途径从地球深部进入大气圈,但从地表返回地球深部的途径主要是板块俯冲作用.由于碳存在形式的多样性和碳酸盐特殊的物理和化学性质,俯冲带中碳及含碳矿物的物理化学行为会显著地影响俯冲带动力学、氧逸度结构以及壳-幔作用过程中其他元素的活化迁移.因此,俯冲带碳循环不仅是调节大气CO_2浓度、影响全球气候变化和维持地球宜居性的重要因素,同时也是影响地幔物理化学性质和不均一性的关键因素.本文从俯冲带碳循环的观察和示踪、俯冲带碳的迁移与变化、俯冲带碳循环通量以及俯冲带碳循环的效应等四个方面对俯冲带碳循环的研究现状和需要深入研究的科学问题进行阐述. 相似文献
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西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带,是研究地球动力学最重要的区域之一.本文研究根据MIT-P08地震数据,结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等,基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像,对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释.地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个"高速"异常体.早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带,并进入下地幔,最大深度达1600 km.三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度600~800 km处存在断折形变,该俯冲板片去褶皱恢复后,测量其俯冲的最大位移达2600 km.汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30 Ma之前,平均移动速率约为68~104 mm /a.俯冲板片三维构造重建和恢复,可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学,为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2015,(5)
收集了喜马拉雅东构造结地震台阵17个宽频带流动地震台站,以及东构造结周边地区布设的32个宽频带流动台站和中国地震台网10个宽频带固定台站的远震波形资料,并对这共计59个台站所记录的XKS(SKS,SKKS和PKS)波形资料作偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的XKS波的快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,并结合其他研究在该区域取得的各向异性参数结果,获得了喜马拉雅东构造结及周边地区上地幔各向异性图像.从得到的结果来看,喜马拉雅东构造结的上地幔快波方向基本为NE-SW方向,其周边地区的快波方向自西向东呈现出NE-SW方向到E-W方向,然后到NW-SE方向,最后为N-S方向的逐步变化,其周边地区的快波方向表现出围绕东构造结顺时针旋转的变化特征.通过该区域快波方向与地表构造走向和运动速度场变化特征的对比分析,喜马拉雅东构造结及周边地区的快波方向与该区域地表构造走向和由GPS得到地表运动速度场运动趋势相一致,说明该区域地表变形特征与深部上地幔变形特征是一致的,其岩石圈变形是一种垂直连贯变形模式.喜马拉雅东构造结的快波方向为NE方向,与印度板块向青藏高原下NE方向的俯冲一致,说明稳定坚硬的印度块体向NE方向俯冲到青藏高原下方是引起该区域岩石圈变形的主要原因.围绕喜马拉雅东构造结的周边地区的快波方向呈现出顺时针旋转的环形变化特征,我们推测稳定坚硬的印度板块对青藏高原NE方向的俯冲作用,又由于缅甸块体下俯冲板片的东向俯冲和西向后撤对缅甸弧后的岩石圈产生了被动的西向拖曳力作用,使得绕喜马拉雅东构造结周边地区岩石圈产生了顺时针旋转的环形变形,进而形成了快波方向绕喜马拉雅东构造结顺时针旋转的各向异性特征. 相似文献
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采用有限元方法模拟了俯冲带耦合作用对巽他弧及其邻区的影响.根据模拟结果,对比GPS、地震和地质学观测数据,定量分析了苏门答腊及其周边地区的应变强度和主应变方向的分布特征,据此探讨了该区构造特征、地震发生模式与耦合面积之间的关系.模型由具有黏弹性性质的岩石圈和软流圈上地幔组成,其中岩石圈包括了大陆岩石圈和大洋岩石圈以及俯冲至上地幔中的俯冲板片.研究结果如下:(1) 通过对不同俯冲带耦合面积模拟,发现苏门答腊前弧伴随耦合面积的增加应变强度逐渐增大,而增大的应变强度又影响了其周边地区的应变分布特征,因此整个苏门答腊前弧呈现出明显的分段性,这与该区地震破裂模式有较好的对应.(2)苏门答腊北部地区主应变方向与南部相比存在一定的差异,该差异是俯冲带的俯冲方向、俯冲速度、俯冲形态以及不同区域间耦合面积共同作用的结果.(3)虽然苏门答腊2004年地震主震区处于弱耦合状态,但从本文模拟的结果中可以看到,在俯冲作用下该区依然存在垂直向下的位移,这为地震激发海啸提供了有利的构造环境. 相似文献
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本文利用重力数据采用Parker-Oldenburg方法反演了南北构造带及邻域地区的地壳厚度,同时采用体波地震层析成像方法反演了研究区的地壳至上地幔的三维速度结构.根据计算结果对研究区的地壳及岩石层结构进行了探讨,力图揭示南北构造带及邻域地壳、岩石层变形特征,并且对青藏高原边缘活动带壳幔构造演化的深部成因、研究区的上地幔流变性及其动力学意义进行了相应的讨论.通过分析研究表明南北构造带地区为地壳厚度剧变区,西侧为地壳增厚区,东侧的鄂尔多斯、四川盆地为地壳稳定区,而再向东为地壳逐渐减薄区.中国岩石层减薄与增厚的边界基本被限定在大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—武陵山一带,这也是东部陆缘带和中部扬子、鄂尔多斯克拉通地区深部构造边界的分界线,其两侧不仅浅层地质构造存在较大的差异,上地幔深部的物性状态和热活动也明显不同,这说明研究区的岩石层和软流层结构以及深部物质的分布存在横向非均匀性.中部地区和青藏高原深部构造边界的分界线位于东经100°—102°左右. 相似文献
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岩石圈有效弹性厚度是表征岩石圈力学性质的参数,其反映了岩石圈挠曲变形的特征.本文在传统二维挠曲模型的基础上,提出了适用于俯冲及碰撞带的三维薄板挠曲模型.并发展了基于粒子群算法的俯冲带三维有效弹性厚度反演方法.该方法适用于挠曲参数存在横向差异的俯冲-碰撞带.最后利用该方法反演了马尼拉海沟处岩石圈的有效弹性厚度,结果显示:南海中央海盆岩石圈的有效弹性厚度随着距洋中脊距离的增加而增大;马尼拉海沟轴部弯矩在洋中脊两侧呈分段性变化,这表明南海俯冲板片在深部撕裂可能对浅部的挠曲形态产生影响. 相似文献
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俯冲过程是板块构造运动的核心过程,而地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面发挥了重要作用.本研究汇总了全球代表性俯冲带橄榄岩(包括俯冲带型蛇绿岩和地幔楔型造山带橄榄岩)的研究现状,并展望未来需要解决的关键科学问题.俯冲带型蛇绿岩地幔单元和地幔楔型造山带橄榄岩分别代表着大洋和大陆俯冲带侵位的地幔岩石,是研究俯冲带壳幔相互作用的关键对象.该相互作用的本质是俯冲板片和地幔楔之间在物理过程主控下发生复杂的化学交换作用.俯冲带型蛇绿岩能够记录从大洋岩石圈产生到俯冲启动直至成熟到消亡等不同阶段复杂的熔-岩和水-岩相互作用、变形变质过程、金属成矿元素富集以及壳幔物质交换等.地幔楔型造山带橄榄岩则反映洋-陆和陆-陆俯冲/碰撞、折返等阶段强烈的变形变质历史,多种性质的熔/流体交代作用(硅酸盐熔体、碳酸盐熔体、含硅酸盐组分的C-H-O流体/超临界流体),以及复杂的壳幔物质循环过程等.利用俯冲带橄榄岩进一步探索壳幔相互作用,需要采用高空间分辨率、高精度的测试方法从微观尺度上约束复杂的化学交代过程和变质变形历史,并与宏观构造的时、空演化相联系. 相似文献
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基于国际地震中心(ISC)提供的1970年1月～2016年12月期间的地震震源机制解,对鄂霍次克微板块东部俯冲带地区进行了应力张量反演,得到了日本海沟、千岛海沟和勘察加海沟3个俯冲带区域的构造应力场特征。研究结果显示:①海沟地区浅部区域(h100km)的水平主压应力轴与西北太平洋板块的俯冲方位一致,与海沟走向近似垂直,其洋壳一侧以拉张型应力状态为主,而陆壳一侧则以挤压型应力为主,且在弧后区域均存在拉张的应力状态;80～200km深度范围区域表现出双地震带"Ⅰ"型构造应力场特征。②日本海沟带由于俯冲角相对较小(相比于千岛海沟和勘察加海沟),水平方向沿NWW向延伸更远,大洋板块与上覆板块之间耦合更加强烈,逆冲型地震发生数量最多。③对于深部区域(h300km),千岛地区应力场表现出非均匀性特征,可能是由地幔阻力导致的;而勘察加地区应力场表现出拉张型,可能是因为俯冲板片的拉伸拖曳作用更强。 相似文献