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范式革命:玄武岩记录有喷发时岩石圈厚度的信息,没有地幔潜在温度的记忆

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科学通报 2022年第3期67卷 301-306页

作者：牛耀龄中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 Department of Earth Sciences Durham UniversityDurham DH13LEUK

玄武岩是地球上最丰富的岩浆岩,人们通过对玄武岩的岩石学和地球化学研究来推演地幔的热结构和地幔元素及同位素组成,并探讨局部和整个地球的化学分异过程.在20世纪60年代以前人们还不清楚地幔是由橄榄岩组成的,其部分熔融产生玄武岩岩... 详细信息

玄武岩是地球上最丰富的岩浆岩,人们通过对玄武岩的岩石学和地球化学研究来推演地幔的热结构和地幔元素及同位素组成,并探讨局部和整个地球的化学分异过程.在20世纪60年代以前人们还不清楚地幔是由橄榄岩组成的,其部分熔融产生玄武岩岩浆.我们今天对地幔及地幔熔融的认识要归功于实验岩石学研究[1-5].

关键词：化学分异同位素组成橄榄岩实验岩石学地幔熔融岩石圈厚度部分熔融玄武岩

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湘赣地区中生代基性岩地球化学特征与岩石圈厚度变化

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地质学报 2016年第9期90卷 2219-2232页

作者：刘勇李廷栋肖庆辉邢光福王涛寇彩化段政中国地质科学院地质研究所北京100037 南京地质矿产研究所南京210016

湘赣地区中生代是多金属矿产的集中地区,是环太平洋成矿带的重要组成部分,该区中生代大规模成矿的最终制约因素来自地球深部，岩石圈厚度是探索地球深部的重要组成部分。本文通过湘南宁远玄武岩、长城岭辉绿岩和赣西北基性岩的研究，运... 详细信息

湘赣地区中生代是多金属矿产的集中地区,是环太平洋成矿带的重要组成部分,该区中生代大规模成矿的最终制约因素来自地球深部，岩石圈厚度是探索地球深部的重要组成部分。本文通过湘南宁远玄武岩、长城岭辉绿岩和赣西北基性岩的研究，运用玄武岩主量元素对玄武岩的形成深度进行了定量模拟，初步探讨了湘赣地区中生代岩石圈厚度随时间的演化关系。研究表明，湘西南宁远地区晚三叠世岩石圈厚度约为53km，湘中南长城岭晚三叠世岩石圈厚度约为81～84km，赣西北早白垩世岩石圈厚度的形成深度约60～63km。

关键词：玄武岩深度反演中生代岩石圈厚度深部地质过程美国科迪勒拉地幔动态熔融模型软流圈上涌

松辽盆地中央坳陷区中-新生代岩石圈厚度演化

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地质科学 2023年第3期58卷 798-809页

作者：付健李思其贾小江刘雨晨曾波清毕然杜先利董苏醒东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318 油气资源与探测国家重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 长庆油田第三采气厂作业二区内蒙古鄂尔多斯017300 长庆油田第三采油厂红井子作业区宁夏吴忠751506

岩石圈厚度演化为揭示深部动力学过程提供依据和重要信息。本文通过恢复松辽盆地中央凹陷区典型单井的热历史,利用实测的热物性参数和前人所确定的地壳分层结构,基于地热学相关理论计算了松辽盆地中-新生代主要地质时期的“热”岩石圈... 详细信息

岩石圈厚度演化为揭示深部动力学过程提供依据和重要信息。本文通过恢复松辽盆地中央凹陷区典型单井的热历史,利用实测的热物性参数和前人所确定的地壳分层结构,基于地热学相关理论计算了松辽盆地中-新生代主要地质时期的“热”岩石圈厚度。研究表明,松辽盆地中央凹陷区热流演化有两个阶段:1)晚白垩世逐渐升温阶段,此期间热流逐渐增加,最终在白垩纪末期达到最大热流值;2)新生代以来的热流衰退阶段,此阶段构造活动相对稳定,大地热流在此期间逐渐减少,现今热流平均为78.2 mW/m^(2)。松辽盆地岩石圈厚度在早白垩世为42 km左右,白垩世末期降低至36 km左右,现今岩石圈厚度增加至55 km。这主要是由于在侏罗纪-白垩纪时期,中国东部大陆岩石圈整体处于东西拉张的环境中,地壳和岩石圈伸展减薄,导致白垩纪末期岩石圈减薄,此后盆地整体处于拗陷构造发育期,岩石圈再次增厚至现今的55 km。本文的研究成果初步揭示了松辽盆地中-新生代岩石圈演化的过程,为松辽盆地深部动力学过程提供依据,并具有重要的科学意义。

关键词：岩石圈厚度热流热历史中-新生代松辽盆地

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华北地区大地电磁测深及岩石圈厚度讨论

中国地质 2006年第4期33卷 762-772页

作者：魏文博金胜叶高峰邓明景建恩地质过程与矿产资源国家重点实验室地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学地球物理与信息技术学院北京100083

近些年来,随着地球科学的进展,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们,有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据。大地电磁测深是从导电... 详细信息

近些年来,随着地球科学的进展,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。这是因为固体地球物理学研究的结果告诉我们,有关大陆岩石圈导电性的研究有可能为当前地球科学各领域的进展提供重要的物理依据。大地电磁测深是从导电性的角度研究地壳和上地幔结构不可缺少的方法。长期以来,国内对此开展了大量工作;而当前,随着科学技术发展,无论是仪器、数据采集或数据处理和反演技术都有了长足的进步。中国的大地电磁测深已实现超宽频带、高精度测量技术;在数据处理和反演等方面也基本与国际先进技术接轨。因此,在2001年,沿着山西应县到山东商河,布置一条大地电磁测深剖面进行研究。采用现代先进的大地电磁数据处理技术和快速松弛二维反演方法获得该剖面二维电性结构模型,从而充分展示了华北地区岩石圈电性结构的特点。从电性特征上讲,华北岩石圈以太行山前断裂为界划分为东、西两区。东区为低阻区,上地壳电性结构基本与华北裂谷系的隆、坳构造格局相对应,岩石圈的电导最高达30000S,远远大于强烈活动的安第斯山岩浆弧区和西藏高原岩石圈的电导。西区为高阻区,太行山和恒山的岩石圈为高阻块体,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。但恒山高阻块体之下发现一组向西缓倾的高导层,其电导率为0.04～0.25S/m,顶面在20km深处,底面深约40km。研究结果表明,华北裂谷盆地范围内地壳的电阻率很低,属于良导电性的地壳,这可能是由华北裂谷盆地的壳、幔热结构、热状态所决定的。根据对大陆电阻率模型的讨论,推测鄂尔多斯地块的上地幔也许不存在前人所界定的“软流圈”的性状;而华北裂谷盆地虽然是中新生代构造活动区,活动性较强,但与年轻的火山岛弧区或剧烈的构造活动区相比仍有一定差别,因而,上地幔“软流圈”的痕迹并不明显。这也许正是根据现今应县—商河剖面上大地电磁的探测结果看不出来存在通常所说的反映“软流圈”电性特征的“上地幔高导层”的原因。不过,根据这结果还是可以得出:在华北地区西部的地壳和岩石圈厚度大于东部。但更准确的结果还有待于更深入、更精细的地球物理探测。

关键词：华北大地电磁测深电性结构岩石圈厚度

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现今塔里木克拉通岩石圈厚度分析及机制探讨

地质论评 2009年第3期55卷 329-334页

作者：范桃园安美建国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

塔里木盆地是青藏高原周边稳定的克拉通陆块,在印度板块与欧亚板块碰撞过程中一直保持稳定,盆地内部没有发生强烈的变形,其地壳热状态也同样保持稳定,地温梯度没有明显的变化,以热力学为基础的岩石圈热学厚度约为250km左右,该厚度是热... 详细信息

塔里木盆地是青藏高原周边稳定的克拉通陆块,在印度板块与欧亚板块碰撞过程中一直保持稳定,盆地内部没有发生强烈的变形,其地壳热状态也同样保持稳定,地温梯度没有明显的变化,以热力学为基础的岩石圈热学厚度约为250km左右,该厚度是热稳态岩石圈的厚度。而最新的地震热学方法的研究成果表明塔里木盆地的岩石圈厚度仅为150km左右,这表明塔里木盆地岩石圈的热结构可能并不是处于稳态状态,其底部正在或已经发生了减薄。本文利用构造热演化方法对塔里木岩石圈减薄的热演化过程进行了定量分析,探讨了塔里木盆地岩石圈减薄可能的三种机制:印度板块与欧亚板块碰撞后青藏高原岩石圈底部的软流圈较塔里木盆地岩石圈底部的软流圈的温度要高,青藏高原的软流圈地幔向塔里木盆地岩石圈底部侵入形成的热扰动使得塔里木盆地岩石圈底部的温度升高;塔里木岩石圈与其下流动的软流圈的摩擦剪切生热导致其岩石圈地幔底部温度升高,使得岩石圈底部发生热侵蚀,从而使得与软流圈接触的岩石圈地幔不断地加入到软流圈地幔;在塔里木盆地岩石圈的下部,青藏高原的岩石圈在该处发生了拆沉,从而诱发的软流圈地幔对流,上升的软流圈地幔流使得岩石圈地幔的温度升高而熔融,成为软流圈地幔。

关键词：塔里木岩石圈厚度减薄机制热演化

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中国大陆岩石圈厚度分布研究

地学前缘 2006年第3期13卷 23-30页

作者：安美建石耀霖中国科学院研究生院计算地球动力学实验室北京100049

利用不同物理性质所估计的岩石圈厚度可能具有不同的地球动力学意义。大陆岩石圈等效弹性厚度往往只与岩石圈内部的某些岩层相关，因此它可能不代表一般意义上的岩石圈厚度。地震学岩石圈厚度虽然有较高的精度，但依赖于人为地对岩石圈... 详细信息

利用不同物理性质所估计的岩石圈厚度可能具有不同的地球动力学意义。大陆岩石圈等效弹性厚度往往只与岩石圈内部的某些岩层相关，因此它可能不代表一般意义上的岩石圈厚度。地震学岩石圈厚度虽然有较高的精度，但依赖于人为地对岩石圈的定义；并且其具有的短时间尺度效应决定了它与长时间尺度的岩石圈概念不一致。热学岩石圈厚度体现了长时间尺度上的岩石圈热学作用，因此其厚度定义的标准是较合理的。地震-热学岩石圈厚度研究利用地震波速反演得到的温度数据按照热学岩石圈标准来对岩石圈厚度进行研究，具有地震学和热学岩石圈厚度两者的优点，是较合理的对岩石圈厚度的估计。中国大陆地震-热学岩石圈厚度分布有如下特点：（1）中国东部岩石圈较薄，厚度约100km，其中包括中国东北、中朝克拉通、扬子克拉通东部和华南造山带；（2）青藏高原和塔里木克拉通以南地区的厚度变化较大，厚度约在160-220km；（3）三大克拉通的岩石圈厚度有较大区别，扬子克拉通的核心最厚达约170km，塔里木克拉通的核心厚度约140km，中朝克拉通的厚度约100km；（4）昆仑秦岭造山带的岩石圈上地幔内部较复杂，可能有大面积的部分熔融；（5）整个大陆岩石圈厚度分布并没有显示出与地壳年龄的线性相关关系，却表现出了与大地构造格局的直接关系。受板块碰撞强烈影响的地区，岩石圈较厚；受大洋俯冲带影响较强的地区，岩石圈较薄。

关键词：中国大陆岩石圈厚度地震波波速温度绝热等温线

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藏北岩石圈厚度与减薄机制分析

地学前缘 2006年第5期13卷 374-381页

作者：迟效国董春艳刘建峰黎广荣赵院东吉林大学地球科学学院吉林长春130061

天然地震S波和大地电磁测深给出了两种不同的藏北岩石圈厚度模型,两种测量结果的地质含义至今还不十分清楚。通过对地表高程与地壳厚度回归关系的研究,以回归直线的斜率和截距作为地壳和岩石圈地幔平均密度取值的约束,并考虑相变因素对... 详细信息

天然地震S波和大地电磁测深给出了两种不同的藏北岩石圈厚度模型,两种测量结果的地质含义至今还不十分清楚。通过对地表高程与地壳厚度回归关系的研究,以回归直线的斜率和截距作为地壳和岩石圈地幔平均密度取值的约束,并考虑相变因素对软流圈密度的影响,采用均衡理论对藏北岩石圈厚度进行了计算。计算结果表明,在可能的软流圈温度取值范围内藏北岩石圈的平均厚度约为106～120km,地壳增厚前的岩石圈平均厚度约80km。藏北新生代火山作用和岩浆起源-分凝深度分析表明,藏北现今岩石圈厚度主要受金云母脱水深度所控制。增厚前岩石圈地幔底部温度高于橄榄岩湿固相线温度,并受闪石和金云母高压脱水作用的影响。加厚岩石圈地幔因其底部不断发生脱水低程度熔融而进入软流圈小尺度对流体系,使岩石圈加厚过程中伴随有底部的脉动减薄作用。

关键词：岩石圈厚度平均密度均衡理论减薄机制青藏高原北部

地幔熔融柱反演软件Calmantle1.0与云南腾冲地区新生代岩石圈厚度变化的初步讨论

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地学前缘 2012年第4期19卷 126-134页

作者：程黎鹿梁涛曾铃罗照华中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 河南省有色金属地质勘查总院河南郑州450052

基于前人提出的地幔熔融柱模型和反演方法,笔者编写了一个界面友好的应用软件Calmantle1.0。应用Calmantle1.0,用户可轻易获得玄武岩部分熔融源区的起止条件,包括温度、压力、深度、部分熔融程度等。文中介绍该软件的使用方法,并以腾冲... 详细信息

基于前人提出的地幔熔融柱模型和反演方法,笔者编写了一个界面友好的应用软件Calmantle1.0。应用Calmantle1.0,用户可轻易获得玄武岩部分熔融源区的起止条件,包括温度、压力、深度、部分熔融程度等。文中介绍该软件的使用方法,并以腾冲新生代玄武质岩石为例,说明熔融柱反演的地球动力学意义。Calmantle1.0从收集的154个腾冲火山岩分析结果中筛选出两组(N2和Q3)有效数据,反演得到其部分熔融起止深度分别为99～79km和109～88km。结合现今岩石圈厚度(60km)和地质限定条件,提出腾冲地区新生代造山之后经历了岩石圈厚度从约110km→约79km→约110km→约88km→约60km的变化过程。进而认为这是近场应力场与远场应力场强相互作用的结果,腾冲地区的现代地壳变形主要受近场应力场的控制。

关键词：熔融柱云南腾冲源区深度岩石圈厚度拆沉作用

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利用卫星重力资料反演地壳及岩石圈厚度

地壳形变与地震 1999年第1期19卷 26-31页

作者：方剑中国科学院测量与地球物理研究所

地球外部重力场由地球内部物质分布所决定，由于地壳与地幔、岩石圈与软流圈存在着较大的物性差异，利用重力资料可以确定莫霍面和岩石圈底面深度。基于上述结论，利用ＯＳＵ９１全球重力位模型数据进行了反演，计算结果表明，地壳和岩... 详细信息

地球外部重力场由地球内部物质分布所决定，由于地壳与地幔、岩石圈与软流圈存在着较大的物性差异，利用重力资料可以确定莫霍面和岩石圈底面深度。基于上述结论，利用ＯＳＵ９１全球重力位模型数据进行了反演，计算结果表明，地壳和岩石圈厚度与地形相关，大陆地壳、岩石圈较厚，海洋则相反。

关键词：重力场地壳厚度岩石圈厚度重力数据