根据大陆碰撞模式推断亚洲岩石圈地幔向西藏下部的俯冲作用

印度次大陆在与亚洲大陆碰撞后,其相对向北的运动引起了地壳的广泛变形,产生了世界最高山链——喜马拉雅山脉——和最高海拔地区的青藏高原。宽阔造山带的形成表明,与板块构造最初的理论相反,远离板块边界的岩石圈板块经历了广泛的变形。已提出几种模式来解释这种碰撞后变形分布于印度和亚洲板块岩石圈内部的方式。提出另外一种模式认为,亚洲岩石圈地幔俯冲开始于与印度板块碰撞后。地壳变形和增厚的数值计算支持这一模式,并且该模式与已有的地质和地球物理资料相吻合。此模式认为,岩石圈地幔并不随地壳一起变形,可能意味着大陆碰撞带与洋壳俯冲带比以前认为的更加相似。     

上地幔剪切带——以阿尔卑斯二辉橄榄岩地块研究为例

意大利西北部的Erro-Tobbio上地幔二辉橄榄岩侵位于欧洲与亚德里亚板块碰撞过程中的阿尔卑斯缝合带,它保存了一组大型剪切带,这组剪切带形成于Picmonte-Ligurian洋盆的侏罗纪裂谷、裂解和发展过程中,温度为800～1000℃.这些构造清楚地表明了岩石圈伸展和裂解过程中Picmonte-Ligurian上地幔中的变形部位.     

非表层热流——构造活动沉积盆地的一个实例

在现在的表层热流模型中,有重要地球动力学意义的热异常并不总是可以认识的。假象的出现是因为表层热流响应地幔热、地壳放射性、岩浆作用、地壳变形、埋藏和/或剥露以及流体运动,其中任何一种都可能抵销其它的热效应。沉积盆地特别适合于将热流分成不同的组分。以新西兰 Taranaki 盆地为例。与构造活动的东部正好相反,该盆地西部的变形相对较弱(从中新世以来)。虽然穿过 Taranaki 盆地的表层热流值大致一致,但下地壳—上地幔模拟的基底受两个或更多因素中的某个因素的影响而变化。低热产量地壳结合东部地壳加厚产生的热沉降效应能解释基底热流异常。如果没有详细的盆地分析和热模拟的帮助,构造热异常就会被忽视。     

花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

阿巴拉契亚造山带中地壳和上地幔的速度构造:对构造演化的意义

美国东北部的地壳和上地幔构造,是根据结合使用面波分散测量所得到的远震和区域体波的观察资料进行研究的。速度模型表明,200公里深或更深的构造,可能与地表的地质和构造特征有关,而且格林威尔和阿巴拉契亚造山带在地壳构造方面显示出明显的差异。这种情况具有重大意义,即大造山带的影响可达及岩石圈,且在或许长达10亿年的漫长时期里都是稳定的。     

苏联《地球物理》杂志简介

该杂志由1979年成立的乌兰克科学院地球物理学部编辑,杂志的前身是1956年由С.И.Субботин乌克兰科学院地球物理研究所出版的《地球物理汇编》。杂志刊登的作品介绍了理论地球物理和实验地球物理研究的最新成果;有关地球不同物理场分布规律性的资料;说明了地壳和上地幔深部构造的地球物理综合研究、地球物理控制论、现代地球动力学及地震预报的问题;提供了在不同温压条件下研     

低速带热学结构的地震观测和实验室研究

实验室中对上地幔橄榄岩地震波速度的测量,可用于确定低速带的热状态的范围。在高温和高封闭压力下所进行的这些测量,可以外推到上地幔的情况。我们将实验室测到的波速与地震观测值作了比较,并估算了低速带中的温度和部分熔融体的体积。通过比较得知,位于冰岛高原下45km深处,即在0—5Ma的软流圈内,其温度可达1310℃,并有占体积7％的物质呈熔融状态。太平洋下85km处的0—20Ma软流圈内,温度为1450℃,熔融体占3％。实验的结果表明,在低速带中传播速度即使降低6％(相对于岩石圈的速度),也不能说明必定存在部分熔融体。这就意味着在冰岛高原早于～5Ma和太平洋早于～50Ma的低速带中可能不存在部分熔融体。     

碰撞造山带的一个实例——扎格罗斯缝合带上的伊拉克Penjwin地区

伊拉克东北部Penjwin地区的构造分带性,具有碰撞造山带所特有的主要构造特征.这里可以划分出三个明确的构造带,各自皆有其特有的变形型式.如同其它的实例一样,洋壳的消失与地壳缩短的现象出现在广大地带,而不是只限于缝合带内.     

美国科迪勒拉西部新第三纪抬升及拉张是地幔羽引起的吗?

美国科迪勒拉西部许多地区尽管拉张强烈且地壳很薄,但其地表仍抬升到海平面1km以上。因此该区不能认为是均衡地浮在均一地幔上的厚地壳,何况穿过该区岩石圈地幔和/或上部软流层的厚度和密度一定是变化的。我们借助对地壳厚度及密度的制约对科迪勒拉西部地幔岩石圈及软流层中肯定产生的剩余质量亏损进行了模拟。该区在新生代一系列复杂构造事件如岩石圈的增厚、弧后拉张以及从俯冲到板块转换边界的过渡的过程中,突发了一个巨大热点。我们认为,科迪勒拉西部拉张区中许多独特的特征起因于黄石(Yellowstone)热点的地幔羽(mantle plume)。     

地质学家探测加拿大西部克拉通

前寒武纪克拉通保存了陆地演化过程的重要线索。然而,目前对显生宙沉积物之下的广大克拉通地区尚未进行过科学探测。加拿大岩石圈探测工程艾伯塔基底断面项目(ABT)的地质学家们正在研究加拿大西部富含石油的沉积盆地(WCSB)的演化。他们通过多种技术手段来分析沉积盆地内的特征,并解释下部前寒武纪地壳和上地幔的成因。这项工作提供了北美克拉通重要的未知部分的新看法。地震波反射测量揭示了由古老侵蚀山带组成的年代为1.8Ga 以上的加拿大西部克拉通构造。同期进行的大地电磁研究得到了地幔电性结构图象,这种结构首次证实了地幔的结构与地壳变化相关,例如岩石圈地幔随俯冲作用发生的化学变化。穿越沉积盆地2000多公里的区域地震反射网络使我们可通过显生宙期间克拉通激活的古地震记录来研究加拿大500 Ma 的沉积历史。获得的结果可望对前寒武纪大陆构成、地幔岩石圈的发展以及大陆内部的演化有更好的了解。     

内华达大盆地中第三纪卡林型矿化与黄石公园古热点有关吗?

提出在43～34Ma 期间发生的岩浆作用、张性构造以及集中于内华达大盆地中的金矿化与黄石古热点的演化之间存在成因联系。该模式与新生代的区域构造相吻合,并提出了始新世一渐新世岩浆事件与卡林型金矿之间在空间上一致的一种可能解释。这些特点集中体现于大盆地的 Battle 山区,并与推测的40～30 Ma 以来黄石热点的位置恰好重合。黄石公园热点可能是一个起源于核幔边界的地幔柱,核幔边界被认为是一个异常富集金及与金矿伴生的中等亲铁元素的地区。由于60Ma 以来黄石公园热点逐渐被北美板块掩覆,在与近水平俯冲有关的岩浆作用宁静期,随着Farallon 板块的热点俯冲裂解,43～34Ma 期间产生了大规模的壳内熔融和变质去挥发分作用。同期进行的地壳扩张与热流在上地壳中的对流循环有利于构造和岩性对金矿的圈闭,而这正是典型卡林型金矿的特点。     

元古代—白垩纪金伯利岩中的上地幔包体成分

上地幔岩石是基性、超基性和某些其它成分岩浆的来源。岩浆熔体熔出并从上地幔区迁移到地壳,这是地球演化的相当长时期内才得以实现的过程。无疑,熔体从上地幔岩石中熔出和分离出来,不可能不影响到剩余残体的成分:地幔物质被熔出、分离出去愈多,则在岩浆熔体形成带进行的演变愈深刻。因此,研究上地幔岩随时间演化的情况,对于解决许多岩理学问题是特别重要的。用地球物理方法研究地球的深层,能确定地幔区的现时状态,但不能推测它过去的演化     

地壳伸展期的Ag-Pb-Zn矿脉、变质核杂岩和流体流动途径

科卡尼山脉的Ag-Pb-Zn脉型和交代型矿床形成于始新世地壳伸展期和瓦尔哈拉变质核杂岩揭顶期,位干穿壳的斯洛坎湖断层的上盘.矿脉矿物的δ~(34)S_(硫化物)、δ~(18)O_(石英)、δ~(18)O_(蔓铁矿)和方铅矿的Pb同位素比值显示了区域分带性,揭示了大规模古水热系统的流体流动轨迹.硫来源于周围围岩,而碳则来自深源,可能是上地幔,Pb则是来自于上地壳与下地壳及亏损的上地幔的Pb的混合物.区域性同位素的这种分带现象是受深部断裂带控制的,如斯洛坎湖断层.该断层将下地壳和地慢Pb以及地幔的CO_2运移到地壳上部,在那里与演化程度高的大气水混合并从围岩中淋滤出,硫从上地壳淋滤出Pb.这是第一个说明成矿作用与变质核杂岩揭顶具成因联系的Ag-Pb-Zn矿脉区.     

地幔矿物学和莫霍面温度对地幔流体进入大陆下地壳过程的制约

只要Moho面温度≥660℃,大陆下地壳就可以接受来自地幔的CO_2-H_2O流体。低于这个温度,则方辉橄榄质的大陆地幔中缺乏自由流体相。在正常大陆地区的上地幔中(例如中欧的海西期地盾)。自由流体相只能局部地出现在断层、逆冲构造和剪切带内。在这些构造带中,斜方辉石+橄榄石组合已被各种具有含水矿物(蛇纹石、滑石)和/或菱镁矿的矿物组合所取代。在方辉橄榄质地幔中流体存在的温度下限(660℃)与Moho面深度(压力)无关。当温度>670℃时,Moho面一般允许地幔流体通过。这时,地幔流体的成分明显受上地幔中斜方辉石+橄榄石组合控制。能够从地幔进入下地壳的流体中CO_2的最大含量取决于Moho面的温度和深度(压力)。一般来说,CO_2的最大含量随温度的升高而增大,随压力的增大而减小。在700℃、Moho面为30km(8×10~8Pa)的深度上,来自地幔的流体中CO_2的最大含量可达40mol％。但这样的CO_2含量还不足以使下地壳与来自地幔的流体相互作用而脱水形成低温麻粒岩。     

大陆变形

本书主要宗旨,是对构造地质学和构造学在最近15至20年间出现的新概念、新术语解释。全书包括两部分:第1部分为变形作用过程与分析;第2部分为构造学。不同的章节全由世界各国专家提供,着重贯穿近年来的进展与观点。章节的许多地方则是令人感兴趣的,而某些地方则是内容太冗长而又使人糊涂。有些内容(也许是被邀请的撰稿人没有提供)如大陆(安第斯)、弧构造、岩浆作用和构造学及下地壳构造学没有安排章节。由于这部著作仅讨论大陆变形(包括岛弧),板块构造理论     

南美洲大陆下古地幔热柱的地震显示及其对板块驱动力的意义

对远程地震走时的研究揭示了南美巴西大陆之下地球深部上地幔古热柱的存在。尽管板块已移动了数千公里,但这些热柱的地理位置相对于覆盖其上的大陆仍保持固定不变。这表明位于南美洲之下的上地幔和岩石圈自冈瓦纳大陆分裂以来一直保持着耦合状态,这一事实为有关大陆板块长期驱动力的问题提供了一种可能的解答。     

碎斑状阿尔卑斯型橄榄岩中的斜组构:一种用于上地幔流变的剪切方向标志

对意大利西北部Voltri地块中超铁镁质的阿尔卑斯型橄榄岩详细构造研究,揭示出碎斑状构造岩中存在斜组构.这种构造岩的主面理,由具有未变形结构的粒状尖晶石二辉橄榄岩中公里级剪切带内高温流变作用引起的辉石拉长和尖晶石定向排列而构成.这种构造岩中的斜组构以与构造面理夹角达40°的拉长橄榄石和显著的颗粒边界线状排列为特征.此外,膝折型亚颗粒边界常常与(100)面平行,并显示出与构造面理呈大角度相交的优选方位.在具有这种斜向颗粒形态组构的构造岩中,橄榄石的晶格优选方位型式表现为[100]和[001]的双峰态分布.推测斜组构和双峰态方位分布起因于伴有不利取向颗粒消减,变形颗粒边界迁移的高角度膝折式颗粒边界的发育.据斜组构确定的剪切方向与据晶格优选方位、不对称辉石碎斑系以及出现显微构造的剪切带填图尺度几何学确定的剪切方向一致.因此,这些斜组构是上地幔剪切带中高温流变作用的可靠的运动学标志.     

浅析岩石圈地幔的组成和演化

大陆岩石圈地幔(SCLM)的组成与上覆地壳的构造年龄有关,代表了一种大陆岩石圈地幔形成过程中的长期变化。基于对一套捕掳体和捕掳晶体的研究,多数研究者认为贫石榴二辉橄榄岩具有高的斜方辉石岩或橄榄岩。全球和区域的地震断层扫描表明,大多数克拉通捕掳体岩体来自低速的岩石圈块体,我们提出假设,绝大多数的太古宙大陆岩石地幔原始组成是高的贫纯橄岩/方辉橄榄岩,与挪威西部的太古宙造山带地块相似。这种位克拉通上部的地震和重力数据说明大量的岩石保存在克拉通核部,但是火山岩样品很差,我们认为这不是大陆岩石圈地幔形成进程中逐渐演化,而是太古宙和更年轻的构造体系之间的尖锐的分立。大陆岩石圈地幔的两种类型在浮力和粘度之间的差异在陆壳的组成,保存和循环方面起到了重要作用。     

古构造在东非裂谷形成和演化中的作用

通过对比东非裂谷与古构造的发育位置发现,各裂谷区段通常位于与岩石圈缝合线相关的前寒武纪地壳韧性前缘陡冲断层之上.地壳深部糜棱带的韧性伸展活化形成拆离断层,产生初始盆地.最初的断裂发生在岩石圈地幔的缝合带之上,地壳和地幔变形之间没有联系.转换断层带是由代表古横向陡冲断层的NW-SE向大型横推剪切带演化而成.而其它一些NE-SW向深部古老构造的活化形成了相当于大型张裂隙的盆地.自渐新世以来,因阿法尔热点引起的岩石圈大陆破裂(组成东非裂谷)自其起点逐渐向南扩展.从几个原始盆地开始的大陆破裂的扩展在时间和空间上是不连续的.这些原始盆地随后相互连接,形成横穿古前缘或横向陡冲断层及表层走滑断层的裂谷主干分支,当被切割的古大断裂与近NW-SE向的区域运动方向平行时,交会带就发育转换断层.     

挤压造山带中地壳地震反射型式的构造模式

本文再现了沿纽芬兰阿帕拉契亚山脉走向的可能是奥陶纪—志留纪地壳地震反射率型式。在不对称挤压造山体系的砂箱模型中,产生了可对比的断层型式,在基底速度不连续面上出现了相对倾斜的阶梯状剪切带。这种反射率型式可通过力学上类似的作用模拟产生,在此过程上,因陆-陆碰撞期间地幔和下地壳岩石圈的拆离和下冲而产生了不连续的应力。这类地震反射率型式在阿帕拉契亚—加里东造山活动带的任何地方均可见到,也产出于更老和更年轻的挤压造山带,从而说明,拆离和俯冲形成的不对称地壳变形可能是挤压造山带的共同特征。