收藏本站
《中国地震局地球物理研究所》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

青藏高原东北缘地壳结构、组成与动力学

刘明军  
【摘要】: 本文主要依据穿过巴颜喀拉地块的北部、秦岭地块、祁连地块、海原弧形构造区和鄂尔多斯地块的长约1000km的玛沁-兰州-靖边人工地震剖面资料,对青藏高原东北缘的地壳结构、组成和动力学进行研究。首先,重新对该剖面进行P波和S波的联合处理,获取P波、S波的速度结构和泊松比结构。然后,对影响地震波速度的温度和压力进行分析研究,推导消除温压影响将野外观测的原位P波速度校正到实验室温压条件下的校正公式。将校正后的速度与实验室岩石测量结果进行对比,确定研究区的岩性组成。最后,根据青藏高原东北缘地壳结构和组成的研究成果,探讨地壳增厚、拆沉作用和高原隆升等方面的地球动力学问题。 P波、S波结构和泊松比结构研究揭示了青藏高原东北缘地壳的许多重要特征。①地壳厚度从北东向南西逐渐增加。在北东的鄂尔多斯地块的地壳平均厚度为42km,而在南西的巴颜喀拉地块厚63km,共增厚21km。其间,海原断裂以南和泽库以南地壳明显变厚。②地壳速度沿剖面有较大变化。鄂尔多斯地块、海原弧形构造区、祁连地块、秦岭地块和巴颜喀拉地块的平均P波(S波)速度依次为:6.30km(3.48km/s)、6.22km(3.40km/s)、6.25km/s(3.54km/s)、6.20km/s(3.51km/s)和6.10 km/s(3.46km/s)。③剖面地壳P波平均速度低于全球地壳P波平均速度。整条剖面地壳P波平均速度为6.22km/s;若除地壳顶部10km厚的地层,平均速度为6.27km/s,与全球平均速度(6.45km/s)相比低0.18km/s。④秦岭地块和海原弧形构造区存在低速带和叠层界面。在这两个地区,低速带有低S波速度和高泊松比;康氏界面和Moho界面为叠层,表明有强烈的构造活动。⑤青藏高原东北缘地壳增厚主要发生在下地壳。研究区中地壳的强反射被认为是康氏不连续面,地壳被分成两层,即上地壳和下地壳。鄂尔多斯地块下地壳厚21km,而巴颜喀拉地块下地壳厚36km,下地壳的增厚占整个地壳增厚的71.4%,可见地壳增厚主要发生在下地壳。 本文系统地归纳总结出一套将野外观测的P波速度,校正到实验室温压条件下波速的具体可行的方法,推导出波速校正公式。用地震波速度推测大陆深部地壳组成必须首先消除深部温度和压力对地震波速度的影响。除了物质组成影响地震速度外,温度和压力也影响地震波速度,但温度和压力对大部分岩石泊松比的影响非常小,可以忽略不计。实验室岩石波速测量显示,在低压条件下,岩石裂隙发育,此时得到的波速并不能代表岩石的本征特征,只有当压力使裂隙基本闭合后,测量到的岩石波速才会与压力的增加呈线增加的关系,此状态下即可得波速随压力变化的压力系数。温度对波速的影响与压力相反,随着温度升高,波速会降低,据此可求出温度系数。利用压力系数和温度系数,可推导出将地壳原位地震波速校正到特定温压条件下速度的校正公式。校正公式中需要使用地壳深部的温度和压力值。 确定深部地壳压力状态相对简单,而深部温度状态的确定则较复杂。为简单实用,将岩石静载荷压力即围压作为地壳压力值,压力值是深度和密度的函数:p=gρz,其中密度ρ采用大陆平均值2.83g/cm~3,g为重力加速度取9.81m/s~2,z为深度(km)。利用各构造单元的大地热流值,通过由热传导计算得出的地温曲线,测算出研究区地壳深部的温度值。 利用波速校正公式,本文将研究区各构造单元不同深度界面的观测波速校正到室温和600MPa压力条件下,并与实验室岩石测量波速进行对比,得出岩性剖面。结果表明,青藏高原东北缘地壳平均P波校正波速为6.43km/s,低于Rudnick和Fountain(1995)的全球大陆地壳平均值6.67km/s,与Gao et al(1998b)得出的中国大陆平均值6.44km/s几乎一样。研究区地壳整体呈长英质。巴颜喀拉地块和秦岭地块南部的下地壳底部缺失P波校正速度V_p>6.9km/s的基性岩,下地壳中酸性互层,下地壳整体呈酸性。其它地块下地壳底部有2-10km厚的V_p>6.9km/s的基性岩,下地壳整体呈中性。中央造山带基底缝合带很可能就从研究区这两个不同岩性段中间泽库附近穿过,其北为硬基底,对应的下地壳底部有基性岩层;其南为软基底,对应的下地壳底部缺失基性岩。泊松比研究表明,巴颜喀拉地块和秦岭地块南部的低波速和高泊松比并不是部分熔融的结果,很可能是由于自由水而产生的。 根据地壳结构和组成的研究成果,本文提出青藏高原地壳增厚主要发生在下地壳;推断地质历史时期巴颜喀拉地块和秦岭南部地块,在最近的地质历史时期可能发生过下地壳拆沉的事件,地壳整体组成向长英质方向演化;推测随着青藏高原的向东北生长和地壳持续增厚,秦岭北部地块和祁连地块下地壳基性麻粒岩将来有可能相变为榴辉岩,进而拆沉。 拆沉作用在青藏高原不均一、阶段性隆升过程中起着重要作用。青藏高原岩石圈在经历水平向挤压缩短、垂向拉伸的过程中,地表缓慢隆升。拆沉作用使软流圈顶部的荷载减轻,导致高原加速隆升,因而青藏高原的隆升历史有快慢不均的现象。 本研究有如下创新之处: ①首次系统地归纳总结出一套将地震测深得到的原位P波速度,校正到实验室温压条件下波速的具体可行的方法。 ②首次根据地震测深资料,研究得出青藏高原东北缘地壳组成。 ③根据本文研究得到的地壳结构和组成结果,首次提出青藏高原东北缘存在下地壳拆沉作用。
【学位授予单位】:中国地震局地球物理研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P313.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许志琴;杨经绥;李海兵;张建新;曾令森;姜枚;;青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力[J];中国地质;2006年02期
2 王有学;姜枚;熊盛青;薛典军;G Wittlinger;A Paul;;西昆仑岩石圈的拆沉作用及其深部构造含义——地震层析成像及航磁异常证据[J];中国地质;2006年02期
3 汪洋,汪集旸,邓晋福;中国大陆地壳和岩石圈化学成分模型可信吗?——来自大地热流值的检验[J];地球化学;2001年02期
4 徐锡伟,程国良,马杏垣,孙宇航,韩竹君;华北及其邻区块体转动模式和动力来源[J];地球科学;1994年02期
5 殷鸿福,张克信;中央造山带的演化及其特点[J];地球科学;1998年05期
6 张国伟,柳小明;关于“中央造山带”几个问题的思考[J];地球科学;1998年05期
7 臧绍先,宁杰远;地球内部物质组成及其性质的研究[J];地球物理学进展;1993年02期
8 张流,刘国栋,马宝林,刘若新;多学科(GGE)研究地壳结构和震源区的方法探讨[J];地球物理学进展;1993年04期
9 张友南,李彪;山西裂谷带地壳岩石波速的研究[J];地球物理学进展;1993年04期
10 刘光鼎;回顾与展望——21世纪的固体地球物理[J];地球物理学进展;2002年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜建国,常丹燕,戴圣潜,孙先如;大别山区域成矿体系与成矿规律的初步研究[J];安徽地质;2001年02期
2 季宏;;“中国绿色心脏—安康”的旅游形象策划研究[J];安康学院学报;2008年02期
3 黄茂桓;我国冰川温度研究40年[J];冰川冻土;1999年03期
4 吴峰辉;刘树文;李秋根;王宗起;苏黎;杨凯;张帆;闫全人;闫臻;;西秦岭光头山花岗岩锆石U-Pb年代学及其地质意义[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年01期
5 杨恺;刘树文;李秋根;王宗起;韩以贵;吴峰辉;张帆;;秦岭柞水岩体和东江口岩体的锆石U-Pb年代学及其意义[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年01期
6 李超,陈衍景;东秦岭—大别地区中生代岩石圈拆沉的岩石学证据评述[J];北京大学学报(自然科学版);2002年03期
7 赵泽辉,郭召杰,张臣,陆洁民;新疆东部三塘湖盆地构造演化及其石油地质意义[J];北京大学学报(自然科学版);2003年02期
8 朱守彪,石耀霖;青藏高原地形扩展力以及下地壳对上地壳的拖曳力的遗传有限单元法反演[J];北京大学学报(自然科学版);2005年02期
9 吴峰辉;刘树文;李秋根;王宗起;苏犁;杨恺;张帆;闫全人;闫臻;;西秦岭光头山花岗岩锆石U-Pb年代学及其地质意义[J];北京大学学报(自然科学版);2009年05期
10 张帆;刘树文;李秋根;王宗起;韩以贵;杨恺;吴峰辉;;秦岭西坝花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及其地质意义[J];北京大学学报(自然科学版);2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈祖安;林邦慧;白武明;程旭;王运生;;2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 ;Seismic anisotropy and implications for mantle deformation beneath the NE margin of the Tibet plateau and Ordos plateau[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
3 田云涛;朱传庆;徐明;饶松;Barry P.Kohn;胡圣标;;晚白垩世以来川东北地区的剥蚀历史——多类低温热年代学数据综合剖面的制约[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 徐明;朱传庆;田云涛;饶松;胡圣标;;四川盆地钻孔温度测量及现今地热特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
5 饶松;唐晓音;朱传庆;胡圣标;汪集旸;;敏感性分析在烃源岩成熟度史模拟中的应用——以川东北地区普光5井古生界海相烃源岩为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
6 徐明;朱传庆;饶松;胡圣标;;阿坝—简阳地学剖面深部温度及热结构[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
7 张永谦;滕吉文;王夫运;赵文智;李明;王谦身;;阴山造山带及鄂尔多斯盆地北部地区上地壳的地震波属性结构及岩性推断[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
8 José Badal;;An overview of the earth crust under China[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
9 ;An overview of the crustal structure of the Tibetan plateau after 35 years of deep seismic soundings[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
10 张元国;;西藏羊八井地质公园地质构造与特提斯演化[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹学伟;基于大地测量资料的区域构造应力场反演及模型研究[D];山东科技大学;2010年
2 闫建萍;鄂尔多斯盆地南部晚古生代沉积—构造演化及天然气勘探潜力研究[D];西北大学;2010年
3 鲁晶津;地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 徐国端;青海祁漫塔格多金属成矿带典型矿床地质地球化学研究[D];昆明理工大学;2010年
5 曹令敏;地震层析成像方法的研究及其在金属矿复杂模型模拟中的应用[D];中国地质大学(北京);2011年
6 段凯波;晚三叠世至中侏罗世中扬子区陆相磨拉石前陆盆地充填序列[D];中国地质大学(北京);2011年
7 邓秀芹;鄂尔多斯盆地三叠系延长组超低渗透大型岩性油藏成藏机理研究[D];西北大学;2011年
8 王建强;鄂尔多斯盆地南部中新生代演化—改造及盆山耦合关系[D];西北大学;2010年
9 李世金;祁连造山带地球动力学演化与内生金属矿产成矿作用研究[D];吉林大学;2011年
10 孔为伦;中上扬子北缘中—晚二叠世沉积相与古地理研究[D];合肥工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王永周;李子垭井田瓦斯赋存规律与突出预测[D];河南理工大学;2010年
2 刘彬彬;华北东部晚古生代层序古地理研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘恩山;雪峰陆内构造系统燕山期构造变形特征和动力学机制[D];中国海洋大学;2010年
4 刘鑫;桐柏碰撞造山带及其邻区变形特征与构造演化[D];中国海洋大学;2010年
5 郝义;华南加里东期构造变形特征和动力学机制[D];中国海洋大学;2010年
6 于斌;青藏铁路沿线地震灾害风险区划[D];青海师范大学;2010年
7 邢翔;东秦岭—大别造山带北侧构造变形研究[D];昆明理工大学;2009年
8 黄园;综合方法找矿及其在查干地区的应用[D];中国地质大学(北京);2011年
9 金铁成;藏北高原阿尔金断裂带深部导电性结构特征及其大陆动力学意义研究[D];中国地质大学(北京);2011年
10 袁航;藏北高原东昆仑断裂带深部电性结构及大陆动力学研究[D];中国地质大学(北京);2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白文吉,杨经绥;青藏高原隆升的主因—大陆板块内的盆-山碰撞作用[J];长春地质学院学报;1987年02期
2 陈国达;壳体构造──一种综合大地构造学新概念[J];大地构造与成矿学;1994年04期
3 黎彤,袁怀雨,吴胜昔,程先富;中国大陆壳体的区域元素丰度[J];大地构造与成矿学;1999年02期
4 郭坤一,张传林,赵宇,董永观,王爱国,解亚平;西昆仑造山带东段中新元古代洋内弧火山岩地球化学特征[J];中国地质;2002年02期
5 葛肖虹,刘永江,任收麦;青藏高原隆升动力学与阿尔金断裂[J];中国地质;2002年04期
6 杨经绥,王希斌,史仁灯,许志琴,吴才来;青藏高原北部东昆仑南缘德尔尼蛇绿岩:一个被肢解了的古特提斯洋壳[J];中国地质;2004年03期
7 李海兵;Franck Valli;许志琴;杨经绥;Paul Tapponnier;Robin Lacassin;陈松永;戚学祥;Marie-Luce Chevalier;;喀喇昆仑断裂的变形特征及构造演化[J];中国地质;2006年02期
8 张建新,杨经绥,许志琴,张泽明,陈文,李海兵;柴北缘榴辉岩的峰期和退变质年龄:来自U-Pb及Ar-Ar同位素测定的证据[J];地球化学;2000年03期
9 黎彤;中国陆壳及其沉积层和上陆壳的化学元素丰度[J];地球化学;1994年02期
10 徐锡伟,程国良,马杏垣,孙宇航,韩竹君;华北及其邻区块体转动模式和动力来源[J];地球科学;1994年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 汪洋;汪集旸;熊亮萍;邓晋福;;中国大陆及海域大地热流分布特征及岩石圈热结构[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 裴顺平;中国大陆上地幔顶部体波速度层析成像[D];中国地震局地球物理研究所;2002年
2 周民都;青藏高原东北缘地壳上地幔速度结构的地震层析成像研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 A.Rapolla ,焦灵秀;用重力和航磁资料研究意大利某地热田的地壳结构[J];地球物理学进展;1989年04期
2 白云来;;塔里木板块东北边缘地壳结构及成分研究[J];西北地质;1993年02期
3 王周元,范世宏,姬凤英,张树勋;甘肃地区地壳速度的非均匀分布[J];西北地震学报;1996年02期
4 傅维洲,贺日政,邱虎;川滇构造带及其邻区的地壳结构与地震分布[J];长春科技大学学报;1999年04期
5 阎全人,王宗起,李赠悦,李继亮;南海北部陆缘地壳结构特征及其构造过程[J];地质论评;2000年04期
6 丘学林,施小斌,阎贫,吴世敏,周蒂,夏戡原;南海北部地壳结构的深地震探测和研究新进展[J];自然科学进展;2003年03期
7 邱燕;陈国能;刘方兰;彭卓伦;;南海西南海盆花岗岩的发现及其构造意义[J];地质通报;2008年12期
8 滕吉文,熊绍柏,尹周勋,徐忠信,王香泾,卢德源,Georges Jobert,Alfred Hirn;喜马拉雅山北部地区的地壳结构模型和速度分布特征[J];地球物理学报;1983年06期
9 Wever,孟凡林;德国境内沿欧洲地学断面中部的深部反射地震数据的评述[J];地球物理学进展;1990年04期
10 曹代勇,高文泰,王桂梁,姜波;华北聚煤区南部地壳结构与构造层次[J];中国矿业大学学报;1992年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 葛碧如;倪述道;;从卫星、航磁资料对比看遥感信息在研究地壳结构中的意义[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1985)[C];1989年
2 郑圻森;朱介寿;蔡学林;;华南地区地壳结构速度分析[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
3 姚虹;滕吉文;孙克忠;程立芳;胡小幸;;苏浙皖地区地壳结构的初步研究[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1984)[C];1989年
4 王俊菲;;用远震接收函数研究下扬子地区地壳结构[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
5 张先康;王夫运;嘉世旭;方盛明;;中国大陆活动块体地壳结构研究[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
6 曾融生;张少泉;周海南;何正勤;;唐山地震区的地壳结构及其与大陆地震孕震过程的关系[A];中国地震学会第二届代表大会暨学术年会论文摘要汇编[C];1984年
7 任国泰;阎雅芬;;攀-西及邻近地区地磁区域场特征与地壳结构的关系[A];中国科学院地球物理研究所论文摘要集(1987)[C];1989年
8 方盛明;赵成彬;高常波;刘保金;廖绪;刘皓;;深地震反射探测研究沈阳地区地壳结构与构造[A];中国地球物理·2009[C];2009年
9 韩渭宾;蒋国芳;;四川地壳结构研究现状、问题和建议[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
10 刘耀炜;高安泰;;不同类型地壳结构的热特征研究[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李晓明;青藏地壳结构似“三明治”[N];地质勘查导报;2005年
2 记者 廖文根;世界屋脊在向东漂移[N];人民日报;2005年
3 记者 瞿凌云 通讯员 曹南燕;用化学方法探究地球[N];长江日报;2005年
4 赵凡;失去的将在进步中得到[N];中国国土资源报;2009年
5 张维;中俄携手研究增生型造山带[N];地质勘查导报;2007年
6 张维;中俄携手研究增生型造山带[N];中国国土资源报;2007年
7 记者 张丽华;我国首次实现矿集区立体探测[N];中国矿业报;2010年
8 本报记者 李晓明;加强地质工作,科技要先行[N];地质勘查导报;2006年
9 于莘明;我地学家从青藏高原“心脏”解升高之谜[N];科技日报;2008年
10 记者 叶锋 季明;“后危机时代”,马云点拨民企迎春[N];新华每日电讯;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 楼海;重力方法在地壳结构研究中的应用[D];中国地震局地球物理研究所;2001年
2 王有学;苏鲁—大别超高压变质造山带广角地震测深地壳结构研究[D];中国地质大学(北京);2003年
3 宋建立;长白山火山区地壳结构研究及火山活动性分析[D];中国地震局地质研究所;2007年
4 许华明;冀南地区克拉通中新生代构造及现今发震构造研究[D];中国地震局地质研究所;2008年
5 张路;福建东南沿海盆地第四纪构造运动模式与动力学成因[D];中国地震局地质研究所;2008年
6 李昱;川西地区地壳三维速度结构环境噪声高分辨率地震成像研究[D];中国地震局地质研究所;2009年
7 杨兴科;藏北羌塘盆地热力构造作用特征及其演化[D];西北大学;2003年
8 支鹏遥;主动源OBS探测及地壳结构成像研究[D];中国海洋大学;2012年
9 王峻;中国境内天山的岩石圈速度结构[D];中国地震局地质研究所;2011年
10 吕彦;强烈构造区地壳上地幔速度及各向异性结构研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张莹莹;用接收函数研究华北克拉通东北部地壳特性[D];中国地震局地震预测研究所;2013年
2 田先德;青藏高原东部地壳速度结构及构造含义[D];中国海洋大学;2012年
3 赵盼盼;汶川地震区地壳速度相对变化的地震环境噪声自相关研究[D];中国地震局地质研究所;2011年
4 杨迪琨;羌塘地块地壳三维电性结构研究[D];中国地质大学;2008年
5 罗文行;南北地震带南段震源空间分布特征与地壳物性结构的关系及其构造意义[D];中国地质大学;2009年
6 徐树斌;地震接收函数和背景噪声成像方法研究地壳及上地幔顶部速度结构[D];南京大学;2013年
7 周青云;龙门山断裂带南段地壳的接收函数方法研究[D];中国地震局地震预测研究所;2011年
8 王笋;类乌齐—玉树—玛多剖面地壳结构的重力反演研究[D];中国地震局地震研究所;2012年
9 陆一锋;利用接收函数方法研究鄂尔多斯东南缘地壳与上地幔结构特征[D];南京大学;2011年
10 江晓涛;被动源地震观测研究青藏高原东缘深部结构[D];成都理工大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026