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1.
采用二维有限元数值模拟的方法研究了岩石圈的对流减薄过程,特别是克拉通岩石圈的对流减薄过程.模型的主要参数包括增厚岩石圈的宽度x、增厚倍数γ、以及与岩石圈组分变化导致的黏性和密度变化密切相关的黏性比(ηc)和浮力数(B)或等效密度变化(Δρtc).数值计算结果显示,地幔对流将逐渐减薄增厚的岩石圈部分,(1)当B=0和ηc=1时,即对一般地幔岩石圈,增厚岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0073γ0.70 x0.26.将数值结果应用于地球,意味着增厚到300km的岩石圈,如宽度为300km,对流移除增厚部分回到初始平衡厚度120km大约需要225 Ma;如宽度为1500km,移除增厚部分大约需要342 Ma.(2)当B和ηc较小,克拉通岩石圈对流减薄过程与一般加厚岩石圈的对流减薄过程类似,但减薄时间受克拉通组分浮力和黏性比的影响而显著增长,克拉通岩石圈对流减薄的时间可表示为0.0057ηc0.52Δρ-0.21tcγ0.78ηc-0.36 x0.04.因而,对300km厚的克拉通岩石圈,如克拉通岩石圈的密度比周围地幔的密度低0.4%(即B=0.1),宽度1500km,若克拉通岩石圈黏性因组分影响比普通地幔岩石圈大10倍,其被对流减薄到120km大约需要1.18Ga.(3)当B和ηc增大到一定量时(如B≥0.2且ηc10),克拉通岩石圈被移除的过程将发生变化,由于组分浮力的影响,对流主要不是将克拉通岩石圈带到软流圈地幔中,而主要是将较厚的岩石圈物质向两边推送.在此情况下,克拉通岩石圈能长时间(3Ga)保持稳定. 相似文献
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目前存在有多种地幔热导率模型,不同模型在数值和随温压变化的特征上有明显的差异.为探究不同热导率模型对动力学数值模拟结果的影响,本文对不同模型下的岩石圈张裂过程进行模拟研究,探讨地幔热导率对岩石圈热传输、变形和熔融过程的影响及其作用机理.结果显示,不同热导率模型下,岩石圈的变形和熔融特征表现出明显差异.高热导率模型下,岩石圈破裂较晚,形成陆缘较为宽阔,地壳熔融强烈而地幔熔融较弱;低热导率模型下,岩石圈破裂较早,形成陆缘较为狭窄,地幔熔融强烈而地壳熔融较弱.这种差异源于不同地幔热导率下岩石圈和地幔热状态的变化及相应力学性质的改变.高热导率下,热传导的增温效应显著,岩石圈呈现较热的状态,其强度整体较低,壳幔耦合减弱;而低热导率下,热对流的增温效应显著,岩石圈呈较冷的状态,其强度整体较高,壳幔耦合增强.基于模拟结果,本文认为地幔热导率的选取对动力学模拟的结果有着较为显著的影响,相对于随温压的变化,热导率数值的差异对动力学数值模拟的结果影响更大,尤其是对于地幔熔融过程的影响. 相似文献
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青藏高原“亚东-格尔木地学断面”综合地球物理调查与研究 总被引：53，自引：9，他引：53
本文概述亚东-格尔木地学断面的地球物理研究成果.在前人工作基础上,沿断面补做了多方法地球物理调查,对原有资料重新解释,综合新、老资料,给出了断面岩石层构造的地球物理解释模型.研究结果认为,青藏高原是一个拼合的增生大陆,是世界上一种新型的俯冲加逆冲叠覆的复杂类型造山带. 相似文献
4.
Seismicity and focal mechanism in Tibetan Plateau and its implications to lithospheric flow 总被引：3，自引：0，他引：3
The Tibetan Plateau is characterized by its high seismicity produced by the continental collision still working at Himalaya.
As seismology had made great contribution to the global tectonics in 1960s, it may also provide some improtant clues to the
evolution and tectonics in continents. The present paper summarizes the seismicities, focal mechanisms and neotectionics in
Tibetan Plateau. The authors suggest a new classification of the seismic belts or zones in the Plateau.
The belt from Yadong to Anduo is an active seismic belt. The features of neotectonics and focal mechanisms are different on
the west of this belt to the east of it. Most of the earthquakes with focal depthh>70 km in the Plateau situate on this belt. Different to Yuma, Arakan, the earthquakes withh>70 km in Yadong-Anduo belt are less and smaller, their focal mechanisms are normal faults. Appearance of earthquakes with
h>70 km suggests that the uppermost mantle in this belt is unstable and the material is hard enough to accumulate strong strain
energy.
The authors stress the significance of the northwest-southeast striking fault zone of Yanshiping-Changdu. Several large earthquakes
occurred in this fault zone are characterized by left-lateral strike slips. It is the southest one of the several left-lateral
strike slip zones in the eastern Tibetan Plateau, and may represent the latest produced one of the left-lateral strike slip
zones.
South to the Bangong-Nujiang suture, the fault zone of Bengcuo-Jiali is a belt of discontinuous right-lateral strike slips
with very strong seismicities. The pair-faults of Yanshiping-Changdu left-lateral strike slips and Bengcuo-Jiali right-lateral
strike slips provide an evidence of the eastward flow of materials in the lithosphere of Qiang Tang terrain between the pair-faults.
Altyn Tagh, Kun Lun and Xianshuihe may represent the residuals of the boundaries of ancient flow paths. Since the sutures
and also the cooling effects were produced progressively from the north to south, the flow paths will move progressively southward
during the geological times.
The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica, supp.14, 534–565, 1992. 相似文献
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A review on the lithospheric structures in the Tibetan Plateau and constraints for dynamics 总被引：3，自引：0，他引：3
In the last decade, several international joint projects were conducted in the Tibetan Plateau by Chinese, American and French geophysicists and geologists. In the present review, the results from vertical reflections, wide-angle reflections and broadband digital seismic recordings are reviewed and compared. Constraints for the dynamics of continent-continent collision from the lithospheric structures, seismicity, focal mechanism and anisotropy are discussed.The velocities ofPn,Sn,
,
were accurately determined by using their travel times from local events. They evidenced that the uppermost mantle underneath the Tibetan Plateau was similar to that of the ordinary continental mantle.The reflection profile from INDEPTH-I furnishes convincing evidence that the Indian crust penetrates into the Tibetan lower crust. The results from teleseismic waveform inversion reveal that the Moho discontinuity dips northwards, and an offset of Moho occurs near Bangong suture.The fact that materials within the Tibetan Plateau escape laterally has been proposed by several authors. Recent data and studies provide further convincing evidence that eastward mass transfer does occur, and their paths and natures are investigated.Some authors suggested that the large strike slip faults (Kun Lun, Xianshuihe) in the eastern plateau may be related to the lateral extrusion. However, most of the strike slips are left-lateral, and extrusion could not occur without right-lateral strike slips. Recent observations of the focal mechanisms and geological structure indicate that the earthquakes in the Yanshiping-Changdu belt are left-lateral strike slip. It is the southeast zone of the left-lateral slip faults in the eastern Tibetan plateau. Geological and seismological evidence show that the Bencuo-Jiali belt is the only large right-lateral fault in the eastern plateau. It was proposed that the present eastward extrusion occurs between the Yangshiping-Changdu left-lateral strike slip and the Bencuo-Jiali right-lateral strike slip. The other left-lateral strike slips north of the Yangshiping-Changdu belt are considered to be the fossils of the ancient flow paths. 相似文献
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2006年10月到2009年9月,中国地震局地球物理研究所在华北地区布设了250个流动地震台站,本文选取其中一条从唐海经过唐山、三河、北京、张家口到商都的宽频带地震台阵剖面作为研究对象.利用该剖面49个宽频带台站记录的191个远震数据进行了S波接收函数的计算,通过共转换点叠加成像对剖面下方的岩石圈结构进行研究,获得了剖面下方的岩石圈精细结构.Moho界面和岩石圈-软流圈界面清晰可见,剖面下方地壳厚度从西到东逐渐减薄,从42 km逐渐减薄至30 km左右,西部陆块岩石圈厚度从100 km逐渐减薄至70 km,中部和东部陆块岩石圈厚度变化相对平稳,介于60~80 km,表明剖面下方岩石圈遭受了大规模的明显减薄.结合其他地球物理方法研究结果,我们认为剖面下方华北克拉通东部陆块岩石圈减薄主要是由于热侵蚀作用引起的. 相似文献
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A novel numerical model based on solid deformation is presented in this paper. This thermo-mechanical model can simulate the tectonic evolution of crust and (lithospheric and asthenospheric) mantle under different conditions. Our implementation uses the finite element method (FEM) in order to solve the equations. As a Lagrangian approach is employed, remeshing techniques are implemented to avoid distortion problems when a certain deformation threshold is reached. The translation of the state between the old and new mesh is achieved by means of the information stored on Lagrangian particles, which minimizes the diffusion. The model is able to represent elastic, viscous and plastic behaviour inside the studied domain. Three types of creep mechanism (diffusion, dislocation and Peierls) are included. Two different quadrilateral isoparametric elements were implemented and can be employed to perform the calculations. The first one is an element with 4 nodes, selective reduced integration and a stabilization operator to diminish hourglass modes, which reduces the computational time needed. The second one has 8 nodes located in standard positions, uses full integration scheme and has no hourglass modes as it satisfies the Inf-Sup condition. Several test cases with known solutions were run to validate the different aspects of the implementation. 相似文献
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本文对位于青藏高原东缘川滇构造区的贡山一绥江大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得沿剖面的深部电性结构,为研究喜马拉雅东构造结、川滇菱形地块与华南地块的构造变形特征、壳幔耦合关系、地块间接触关系以及相互作用等问题,提供电性结构的依据.研究发现:(1)电性结构揭示澜沧江断裂带和小金河断裂带为深大断裂带,控制着研究区的深部结构特征和形变机制;(2)澜沧江断裂带和金沙江断裂带之间的高阻体,可能是扬子古地块的残留部分;小金河断裂带和安宁河断裂带之间的高阻体,则是峨眉山大火山省喷发形成的冕宁一越西杂岩带;(3)在滇西地块、川滇地块和大凉山地块均存在低阻层,它们的介质属性有所不同,滇西地块下的低阻层"疑似"高热状态的岩浆囊,主要由缅甸弧向东俯冲运动引起的,中上地壳的高热状态使地块的活动性增强;川滇地块内部的壳内低阻层的成因为:理塘断裂带和小金河断裂带之间的地表低阻层由破碎带充水所致,而金沙江断裂带和理塘断裂带之间的中地壳低阻层可能是由局部熔融物质或含盐流体导致的,其为壳内物质运移的通道.从而在地下物质发生大规模走滑运动的过程中起到引导作用;川滇地块东部和大凉山地块西部的壳内低阻层可能与地慢物质的上涌有关;马边断裂带附近的低阻体可能与破碎带变宽和破碎带内的流体有关. 相似文献
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板块运动是地幔对流的主要证据之一．同时，作为地球动力系统中一个相对独立部分，板块自身的存在和运动对地幔内部物质的流动形态有巨大影响．地幔内部的流动由两部分组成：一是由内部非绝热温度差异造成的自由对流解；另一部分是由在地表运动的板块所激发．作为系列工作的第一部分，本文研究球腔中的自由热对流问题．得到了对地幔对流研究有实际意义的下边界为自由、上边界为刚性情况下的临界瑞利数值，不同的瑞利数时球腔内流场和温度场的分布形态等． 相似文献
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观测表明,大陆地区存在很多传统均衡模型无法解释的现象,其根本原因在于传统均衡理论中没有考虑地幔岩石圈部分由于热结构差异导致密度差异的影响.本文基于岩石圈尺度的质量平衡模型研究了中国大陆20个构造单元地壳及地幔岩石圈对地形海拔的贡献,以及各块体的均衡状态.计算结果表明,在一些地区,如塔里木盆地、北山和柴达木盆地,尽管岩石圈均衡模型和Airy模型得到了一致的海拔值,但岩石圈均衡模型更能体现均衡过程的物理本质;除青藏高原造山带外的多数块体,岩石圈均衡模型的计算结果更接近观测海拔和地表垂直运动状态;总体上,考虑地幔岩石圈热结构影响后,中国大陆各地区的均衡结果普遍优于传统的均衡模型.通过对均衡状态分析,我们得到以下主要结论：(1)构造稳定地区均衡程度较高;(2) 青藏高原及周边造山带现今地壳运动主要为区域构造过程及深部动力学过程所控制,均衡调整过程不是主要控制因素;(3) 现今地壳垂直运动比较明显的块体处于均衡调整阶段,地表垂直运动的大小反映了该区所受的均衡力作用的程度;(4) 构造稳定地区基于岩石层均衡的理论计算海拔与观测海拔之差值和现今地壳垂直运动速率有较好的相关性,据此我们可以通过均衡分析研究构造块体的运动趋势和动力学性质;(5) 地幔热结构对现今地形、海拔及地壳垂直运动有显著影响,在处理均衡问题时,地幔岩石圈热结构是我们必须考虑的重要因素. 相似文献
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上地幔温度是控制地幔流变性和动力学过程的关键参数之一.本文利用高分辨率S波地震层析成像速度结果,基于岩石温度与地震波速度的关系,研究了华北地区上地幔50~300 km深度范围内的温度分布和"热"岩石圈厚度.为了验证结果的可靠性,本文用计算的上地幔60 km深度处的温度作为底面约束,得到了相应的地表热流.计算地表热流与观测地表热流之间符合程度较好,相对误差大部分都在地表热流观测误差范围之内.通过对上地幔的温度分布进行分析,我们研究发现:(1)在上地幔浅部,温度与地表构造之间有很好的对应关系.在小于170 km的深度上,温度呈现东高西低的分布态势.温度较高的区域集中在东部的河淮盆地、渤海湾盆地、华北平原和中部陆块的交界处、西部鄂尔多斯高原北缘的银川―河套地堑以及阴山地区,同时,这些地区的岩石圈厚度也相应较薄,大约为80~100 km;(2)西部的鄂尔多斯高原是整个华北地区岩石圈地幔温度最低的地区,比东部地区低200~400 ℃,岩石圈厚度相应最厚,平均岩石圈厚度达到140~150 km,最厚处超过160 km.(3)在170 km以下的软流圈地幔部分,温度分布发生反转,西部温度高于东部,表明东、西部陆块在地质历史时期经历了不同的深部地幔动力学过程. 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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本文以多孔介质中大尺度传热问题为基础,结合热平衡理论分析与数值计算,探讨了上通流对大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式的潜在影响.根据大陆岩石圈中孔隙波传热概念模型的初步理论分析结果,指出了采用理论分析和数值模拟相结合的方法在研究大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式时的重要性.理论分析方法可用来确定岩石圈尺度范围内大陆岩石圈的厚度和大陆地壳相关的边界条件,从而为地壳范围内数值模型的建立提供一些重要信息.数值模拟方法可以用来模拟地壳尺度范围内地壳的详细结构和复杂几何形状.如果地壳内的热分布是所考虑的主要因素,采用具有地壳尺度的合理数值模型可以有效减少计算机工作量.利用理论分析方法求出的岩石圈尺度范围内大陆岩石圈厚度与地幔传导热流之间关系的理论解,不仅可以用来验证模拟大陆岩石圈内传热问题所采用的数值方法, 而且可以用来初步研究大陆岩石圈内热分布的基本规律,为研究岩石圈地幔热事件中大陆岩石圈热减薄过程提供相应的边界条件.本文从理论分析的观点初步探讨了中国大陆不同构造背景下大陆岩石圈的热结构模式,其结果与从地球物理和地质资料中获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合.研究结果表明由大陆岩石圈中孔隙波传播所导致的上通流是影响大陆岩石圈地幔-地壳热结构模式及大陆岩石圈地幔与地壳之间物质和能量交换的可能机制之一. 相似文献
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通过分析位于青藏高原东北缘的区域数字地震台网30个台站的远震SKS波形资料,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SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了青藏高原东北缘上地幔各向异性图像.从得到结果看,青藏高原东北缘的各向异性快波方向基本上呈NW-SE方向,并有一顺时针旋转趋势,快、慢波时间延迟是0.70～1.51 s.青藏高原东北缘的SKS快波偏振方向与区域内主要构造断裂走向基本一致;各向异性快波偏振方向变化与区域内最小平均主压应力方向变化相似,也与由GPS测量得到的速度场方向变化相似.研究表明青藏高原东北缘上地幔物质在区域构造应力场的作用下,发生了顺时针旋转的形变以至流动,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变或流动方向,上地幔变形和上覆地壳变形可能存在垂直连贯变形特征. 相似文献
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Teleseismic tomography of the upper mantle beneath the southern Lachlan Orogen, Australia 总被引：2，自引：0，他引：2
With the goal of better understanding the deep structure and tectonic setting of the Lachlan Orogen, 50 short period seismic stations were deployed across the southern end of the Great Dividing Range in Victoria (southeast Australia) between 2005 and 2006 to record distant earthquakes. A total of 7452 relative P-wave arrival time residuals from 169 teleseismic events have been extracted from the continuous records using an adaptive stacking technique, which exploits the coherency of global phases across the array. These residuals are mapped as three-dimensional perturbations in P-wavespeed in the upper mantle beneath the array using a recently developed iterative non-linear tomographic procedure, which combines a grid based eikonal solver and a subspace inversion technique. The capability of the new scheme to include interface geometry is utilised in order to investigate the effects of a priori Moho topography on the resolution of upper mantle structure. The resultant images show a pattern of P-wavespeed anomalies that lacks a predominant orientation, and therefore does not favour a purely W–E subduction–accretion model for the formation of the Lachlan Orogen. One of the main features of the three-dimensional model is a zone of elevated wavespeed beneath the northern end of the array, which extends to a depth of approximately 150 km, and contrasts with significantly lower wavespeeds to the south. This anomaly, which does not appear to be an artifact of relative arrival time residual contributions from the adjoining mountainous terrane, may reflect the presence of a substantial piece of Proterozoic lithosphere incorporated within the Phanerozoic subduction–accretion setting of the Lachlan Orogen. Another key feature of the solution model is a zone of relatively low velocity beneath the newer volcanic province northwest of Melbourne, which extends from the crust to a depth of approximately 200 km. This is likely to represent the signature of elevated temperatures associated with a diffuse mantle source for the Quaternary volcanism in Victoria. 相似文献
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南北构造带是中国大陆东西部大地构造的主要分界,也是大陆内部强烈地震发生的主要地区之一.2008年汶川MS8.0地震发生后,在南北构造带及周边地区进行了大量的野外科学考察、深部地球物理探测和流动地震观测,在岩石圈结构与构造、强震发生的深部构造环境和动力学过程等方面获得了重要的进展.本文综述近年来发表的一批研究成果,包括岩石圈结构的深部地球物理探测和成像,地震层析成像,地震各向异性和壳幔变形,与近期发生的强烈地震相关研究,以及与大陆动力学有关的研究等.自2000年以来,我国建成了具有1000多个地震台站的国家和区域地震台网.它们在实时为地震监测服务的同时,其产出的海量数据还提供用于地球科学研究.一批作者在国内外发表了研究成果,大大提高了对南北构造带的认识.我们虽然取得许多共识性的重要成果,但是也存在一些问题,发现不同作者的结论是相互矛盾的.其原因之一可能是,现有台网的数据成像分辨率和精度仍不足以识别在地壳深处的细节,例如在孕震尺度概念下的地震危险区.加强流动地震观测,提高台站分布的密度,取得高可信度的目标模型是解决问题的重要方面.近年来"中国地震科学台阵观测"计划在南北构造带上实施的大型流动台阵观测,结合固定地震台网的资料,加上高分辨率深部地球物理探测,以获得高可信度的地壳上地幔三维精细结构及物性成像,是提高地震科学和大陆动力学研究水平的一个有效途径. 相似文献
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中国大陆地质构造历史非常复杂,岩石圈长期积累的形变较大,而利用地震面波传播的各向异性是研究岩石圈形变特征的强有力手段. 本文利用双台窄带通滤波-互相关方法与基于图像分析的相速度频散曲线提取技术,提取Rayleigh面波相速度频散资料,进而反演中国大陆及邻区20～120 s周期Rayleigh面波相速度方位各向异性空间分布图像. 检测板测试结果显示：中国大陆大部分区域的方位各向异性横向分辨率在5°左右. 各向异性研究结果表明：中国大陆地壳上地幔方位各向异性特征存在显著的空间差异,反映出形变特征的空间差异;104°E以东地区地壳上地幔各向异性弱于西部地区,表明其构造变形总体弱于西部地区. 青藏地块及其东缘地区地壳与上地幔顶部变形最为强烈. 但东部的局部地区如华南地块与珠江口地区、鄂尔多斯盆地西南缘以及秦岭-大别造山带,较强的各向异性显示这些区域在不同时期也经历了强变形. 青藏地块内中短周期快波方向自西向东顺时针旋转变化可能指示板块碰撞与挤压过程中软弱物质的流变方向. 青藏地块西部中下地壳和上地幔形变模式相似,可能处于壳幔耦合状态;而中东部及东缘地区地壳上地幔形变模式存在明显差异,壳幔似乎不具备垂直连贯的形变特征. 位于青藏地块北部的塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连褶皱带同样经历了强变形. 包括四川盆地在内的上扬子地块快波方向的变化显示中地壳与下地壳上地幔形变模式不同,而形变特征一致的下地壳与上地幔应为强耦合. 大约以103°E为界,龙门山断裂带可分为南西段和北东段,南西段处于低速区,而北东段位于高速区,且方位各向异性强度明显大于南西段;2008年5月12日汶川MS8.0级地震沿断裂带的单侧破裂模式除与北东段的高应力积累有关外,还可能与北东段地下介质物性存在密切关系,高速坚硬岩体的发育有利于应变能的积累与集中释放. 相似文献
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本文用多层变密度直接反演方法研究下扬子地区的岩石圈结构,并讨论其大地构造涵义及演化问题。文中给出了三次样条密度-深度函数的重力正演公式,采用非线性最小二乘优化算法,得到岩石圈内G_5、G_6、G_7三个主要密度界面,它们分别相应于中地壳低密度层底面、Moho面和上地幔顶部低密度层上界面。通过岩石圈结构分析,得到以下结果:杭州湾—海盐—嘉兴—长兴—高淳—芜湖隐伏深断裂是一条北西向的一级构造边界,它对下扬子区的大地构造发展和地壳演化有重要影响。 相似文献