全球地磁感应测深数据三维反演   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

李世文  翁爱华  张艳辉  李建平  杨悦  唐裕  邹宗霖  李春成 《地球物理学报》2019,62(5):1908-1920

全球地磁感应测深能获得地幔转换带及下地幔上部的导电结构.但目前稀疏的地磁台站分布及部分台站的观测数据稳定性较差,影响了三维反演对地下电性结构的分辨力和反演可靠性.为此,区别于传统的L2-范数反演方法,本文提出并实现了基于L1-范数的地磁测深响应三维反演技术.在反演中,利用L1-范数度量数据预测误差,降低"飞点"数据的影响,将相关系数较小的C-响应估计也纳入反演数据中.三维正演模拟采用球坐标系下的交错网格有限差分法,反演采用有限内存拟牛顿法.文中利用指数概率密度分布函数构造非高斯噪声的合成数据,并采用棋盘模型对反演方法的可靠性进行了验证.之后,我们将本文提出的三维反演方法用于全球129个地磁观测台站的C-响应数据反演,结果表明在地幔转换带深部,中国东北地区为高导电异常,南欧和北非则均为高阻;夏威夷在900km以下为高导;菲律宾海及以东地区在转换带表现为明显的高阻,这些结果与前人研究结果一致.由于采用了更多的台站数据,我们的反演结果还发现一些新的异常:南美洲南端,转换带表现为明显的高导;澳大利亚东南部,地幔转换带深部,也存在一个明显的高导异常,这些异常分布和地震层析成像的低速区一致.因此,L1-范数三维反演能够充分利用全球C-响应数据信息,提高地磁测深对地球深部电性结构的分辨能力,更好的研究全球地幔电性结构.  相似文献   

大兴安岭北段中—新生代玄武岩成分变异:对地幔热演化过程意义   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

唐杰  许文良  李宇  孙晨阳 《地球科学》2019,44(4):1096-1112

近年来，东北地区地幔热演化过程的相关研究相对较少，而揭示东北地区地幔热演化过程的有效手段就是研究东北地区玄武岩的成分变异特征.系统总结并对比了大兴安岭北段早白垩世玄武质岩石和新生代玄武质岩石的化学成分变异，以便揭示研究区中生代晚期-新生代的地幔热演化过程.大兴安岭北段早白垩世玄武岩在化学上属于拉斑玄武岩系列，以亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特征，它们的La/Nb和La/Ta比值分别介于1.8~5.6和30~87，暗示岩浆起源于岩石圈地幔；它们的初始87Sr/86Sr值、ε_Nd（t）和ε_Hf（t）值分别介于0.704 5~0.706 9、-1.52~+3.60和+1.74~+7.77，表明岩浆源区属于弱亏损-弱富集的岩石圈地幔；早白垩世玄武质岩石的Sr-Nd-Pb同位素成分指示岩浆源区是由DM和EMⅡ型地幔端元混合而成，并经历了俯冲流体的交代.表明大兴安岭北段早白垩世玄武质岩浆源区为受早期俯冲流体交代的岩石圈地幔.新生代超钾质和钾质玄武岩具有Nb-Ta的弱负异常，87Sr/86Sr值为0.704 7~0.705 7、ε_Nd（t）值为-6.3~-0.8，而地幔捕掳体具有Sr-Nd同位素亏损特征；钠质玄武岩具有Nb-Ta的正异常，较超钾质和钾质玄武岩具有低的87Sr/86Sr（0.703 5~0.704 2）以及高的ε_Nd（t）值（+3.4~+6.6），类似MORB的同位素组成，这些特征说明大兴安岭北段新生代玄武质岩石起源于软流圈地幔.综上所述，大兴安岭北段早白垩世和新生代玄武质岩石成分的差异不仅指示其岩浆源区从岩石圈地幔转变为软流圈地幔，更为重要的是它揭示了研究区地幔的热演化过程——从早白垩世高的地温梯度到新生代低的地温梯度的转变.这一过程也是岩石圈从中生代晚期到新生代逐渐增厚的过程.结合区域构造演化，可以得出大兴安岭北段早白垩世的玄武质岩浆作用与岩石圈伸展、减薄形成的裂陷作用相关，而新生代玄武质岩浆作用则与陆内裂谷作用相关.   相似文献   

可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔的地震学证据          下载免费PDF全文

赵荣涛  赵文津  史大年  刘志伟  杨艳 《地球物理学报》2020,63(8):2940-2953

利用中美德INDEPTH IV合作项目2007—2009年间布置于青藏高原中、北部140个宽频地震台站记录到的天然地震数据,经过接收函数成像处理,获得了3条穿过昆仑—阿尼玛卿缝合带清晰的壳幔结构图像.结果显示柴达木南缘莫霍面位于约50 km深度,羌塘地块、可可西里地块、东昆仑造山带莫霍面位于约65 km深度,昆仑—阿尼玛卿缝合带以北约50 km存在莫霍面深度突变.在可可西里和柴达木岩石圈地幔之间观测到北倾界面,这可能是可可西里岩石圈向北俯冲到柴达木地幔之下的证据.可可西里地块地壳内宽缓的负转换震相带是低速带的反映,其向北挤入到东昆仑山下发生挤压增厚,可能是东昆仑山隆升的原因;由于刚性柴达木岩石圈的阻挡,物质向东改向,则可能是该地区向东旋转的构造应力场产生的原因.本文研究结果不支持亚洲岩石圈地幔在东昆仑—柴达木交界处向南俯冲,据此,我们提出了新的东昆仑造山模式.  相似文献   

地幔热导率的选取对动力学数值模拟的影响——以岩石圈张裂过程为例          下载免费PDF全文

谌永强  施小斌  廖杰  许鹤华  任自强 《地球物理学报》2020,63(5):1998-2012

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   

大洋地幔橄榄岩-铬铁矿中的金刚石和深地幔再循环     

杨经绥 《地质力学学报》2020,26(5):731-741

全球多地蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现微粒金刚石，并在中国西藏南部和俄罗斯乌拉尔北部的蛇绿岩铬铁矿中发现原位产出的金刚石，认为是地球上金刚石的一种新的产出类型，不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。它们与呈斯石英假象的柯石英、高压相的铬铁矿和青松矿等高压矿物以及碳硅石和单质矿物等强还原矿物伴生，指示蛇绿岩中的这些矿物组合形成于深度150~300 km或者更深的地幔。金刚石具有很轻的C同位素组成（δ13C-18‰~-28‰），并出现多种含Mn矿物和壳源成分包裹体。研究认为它们曾是早期深俯冲的地壳物质，达到>300 km深部地幔或地幔过渡带后，经历了熔融并产生新的流体，后者在上升过程中结晶成新的超高压、强还原矿物组合，通过地幔对流或地幔柱作用被带回到浅部地幔，由此建立了一个俯冲物质深地幔再循环的新模式。蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石等深部矿物，质疑了蛇绿岩铬铁矿形成于浅部地幔的已有认识，引发了一系列新的科学问题，提出了新的研究方向。   相似文献   

吉尔吉斯天山造山带晚白垩世- 古新世小规模大陆溢流玄武岩的成因及深部地球动力学过程     

曹俊  王旋  陶继华  付金钟  纵浩然 《地质学报》2019,93(12):3061-3081

以短时间内巨量喷发为特征的大火成岩省一般被解释为是地幔柱作用的产物,但是关于小规模大陆溢流玄武岩的源区和形成机制上仍然存在较大的争论。本文选择吉尔吉斯北天山造山带中小规模大陆溢流玄武岩为研究对象,通过~(40)Ar/~(39)Ar同位素定年精确厘定这些玄武岩的形成时代,并利用全岩地球化学以及单矿物成分分析揭示其岩石成因和深部地球动力学过程。吉尔吉斯北天山中Uchkuduk小规模大陆溢流玄武岩的喷发年龄为81.5～84.0 Ma,明显早于吉尔吉斯天山造山带中其它地区玄武岩(58～76 Ma)。其主要斑晶矿物为橄榄石(Fo_(72.5～91.4))、铬尖晶石(Cr#=13.2～50.1,58.0%～76.2%FeO_T和12.5%～20.4%TiO_2)和单斜辉石(Wo_(47.3-51.3)En_(35.5-43.2)Fs_(9.37-14.2))。Uchkuduk玄武岩微量元素特征与OIB极其相似,富集大离子亲石元素和高场强元素,显示Pb、Sr、Nb-Ta的正异常以及K的负异常,并且具有正的ε_(Nd)(t)值(+5.28～+5.42)、适度高的(~(87)Sr/~(86)Sr)i(0.7038～0.7047)和(~(206)Pb/~(204)Pb)i(18.231～18.339),暗示其来源于一个富集的软流圈地幔源区。橄榄石斑晶中高的NiO含量和Fe/Mn比值、低的CaO含量,与典型的来源于辉石岩熔体所结晶的橄榄石特征一致。此外,计算的原始岩浆成分落在L+Ol+Cpx+Grt共结线附近,同时具有高的FeO_T(11.2%～11.7%),TiO_2(2.01%～2.12%)含量,表明Uchkuduk玄武岩来源于石榴石辉石岩为主的地幔源区。该石榴石辉石岩源区可能与早期的地幔交代事件有关,通过俯冲再循环洋壳物质与周围橄榄岩的固相相互作用形成。Uchkuduk玄武岩原始岩浆形成所对应地幔潜能温度1574～1598℃,与地幔柱边部的热异常相当。因此,我们提出吉尔吉斯天山造山带及其邻区的晚白垩世-古新世小规模大陆溢流玄武岩可能是地幔柱活动的产物,地幔柱在上升过程中发生低程度(10%)的部分熔融产生—系列的碱性玄武质岩浆。  相似文献   

利用P波接收函数研究青藏高原东南缘地幔转换带结构   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

白一鸣  艾印双  姜明明  何玉梅  陈棋福 《地球物理学报》2018,61(2):570-583

研究青藏高原东南缘的深部结构对于理解印度-欧亚板块的碰撞机理和青藏高原的形成演化具有重要的科学意义.本研究对布设在研究区域内566个固定和流动地震台站的波形资料进行了处理，获得77853条高质量P波接收函数，应用接收函数共转换点（CCP）叠加技术获得了研究区域下方精细的地幔转换带间断面起伏形态及转换带厚度变化图像.结果表明：研究区域南北方向上具有两个明显的转换带增厚异常区，南侧异常区位于滇中次级块体与印支块体下方，可能是新特提斯洋板片与上部印度板块间断离并部分滞留在转换带底部的结果；北侧川西地区异常增厚可能与上方岩石圈拆沉并降至转换带有关；腾冲火山起源可能是板块俯冲过程中发生断离造成软流圈物质部分熔融，湿热物质上涌所致.  相似文献   

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景          下载免费PDF全文

张健  王蓓羽  唐显春  董淼  艾依飞 《地球物理学报》2018,61(10):3917-3932

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   

滇西金沙江-红河构造带鲁甸始新世煌斑岩成因及动力学背景     

贺娟  王启宇  闫国川 《地球科学》2018,43(8):2586-2599

前人对金沙江-红河构造带上的煌斑岩研究工作主要集中在南段哀牢山地区.对构造带中段鲁甸地区新发现的煌斑岩脉进行了锆石U-Pb年代学和全岩地球化学研究.结果表明,煌斑岩形成时代为始新世末期,与滇西新生代富碱斑岩高峰期一致.鲁甸煌斑岩具有高钾、富碱、高Mg#,富集大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）,亏损高场强元素（HFSE,尤其是Ta-Nb-Ti）的特征.其岩浆源区为受俯冲流体和熔体交代的岩石圈地幔,源区组分为含金云母的尖晶石相方辉橄榄岩.结合同期的镁铁质火山岩和富碱斑岩研究成果,滇西区域的岩石圈地幔富集过程可能为元古宙时期与罗迪尼亚超大陆聚合相关的俯冲作用.始新世时期,在印度和亚洲大陆碰撞过程中,金沙江-红河构造带的富集岩石圈地幔发生拆沉或对流减薄,软流圈物质上涌,引发富集的岩石圈地幔部分熔融,形成本期煌斑岩岩浆作用.   相似文献   

西藏雅鲁藏布江缝合带中段日喀则地幔橄榄岩中发现金刚石等异常矿物   总被引：1，自引：0，他引：1  

徐向珍  杨经绥  熊发挥  巴登珠  张仲明  李源 《地质学报》2018,92(7):1389-1400

本文报道了雅鲁藏布江缝合带中段日喀则蛇绿岩地幔橄榄岩中发现与该带东西段蛇绿岩岩体中相似的金刚石和特殊地幔矿物群。日喀则地幔橄榄岩体以方辉橄榄岩为主,含少量二辉橄榄岩和纯橄岩,辉石岩和辉长岩呈脉状产在方辉橄榄岩中。通过重砂分选实验,在465kg的方辉橄榄岩大样中发现了30余种特殊矿物群,包括金刚石、自然金、自然铬、自然铜等自然元素矿物类;碳硅石等碳化物类;方铁矿、赤铁矿、磁铁矿、刚玉、铬尖晶石、金红石、锡石、黑钨矿等氧化物类;镍黄铁矿、方铅矿、辉钼矿、辉锑矿、闪锌矿、毒砂等硫化物类;Ag-Au等合金矿物类;橄榄石、辉石、锆石等硅酸盐岩类;白钨矿等钨酸盐岩类;萤石等氟化物类。金刚石和自然金、自然铬、自然铜连同碳硅石的发现表明岩体存在强还原环境,这套特殊矿物组合指示日喀则地幔橄榄岩可能与雅鲁藏布缝合带其他蛇绿岩一样,经历了深地幔演化过程。  相似文献