深俯冲构造过程
俯冲地壳的化学变化与差异折返深..
项目名称：深俯冲地壳的化学变化与差异折返首席科学家：郑永飞中国科学技术大学起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容1. 总体设想以俯冲带深部流体活动与地壳折返为主线，以深俯冲地壳的化学分异与拆离解耦为切入点，通过地质学和地球化学综合研究出露在我国中部东西向5000km 长造山带范围内的典型大洋型和大陆型超高压变质岩及其有关岩石，认识典型超高压变质带的结构和组成，揭示陆壳与洋壳深俯冲和折返之间的差异和转换过程，恢复深俯冲地壳的原岩性质及其形成的大地构造背景，认识洋壳和陆壳俯冲带深部流体活动差异及其动力学效应的关系，深入探讨下列深层次科学问题，为建立大陆深俯冲和折返的理论体系提供关键科学依据：(1) 深俯冲陆壳的多岩板差异折返与发生机制；(2) 深俯冲地壳性质对流体活动和元素迁移的制约；(3) 深俯冲地壳对邻区岩石圈及上地幔的影响；(4) 洋壳与陆壳深俯冲的时空转换与动力学联系。
2. 拟解决的关键科学问题大陆和大洋地壳俯冲到地幔深部，导致了超高压变质岩的形成。
国际学术界越来越意识到，应充分重视地壳俯冲和折返过程中的解耦和差异折返，特别是俯冲和折返过程中的流体活动与化学分异。
根据我国超高压变质岩的具体地质条件和国内外研究现状，本项目将“俯冲带深部流体活动与地壳折返”作为核心科学问题，试图解决：(1) 超高压变质岩在地幔深部形成后是如何折返回到地壳浅部的？(2) 高压/超高压矿物脱水和熔融如何支配俯冲带深部流体的形成和演化？(3) 洋壳与陆壳深俯冲和折返过程中的流体活动和化学变异有何差异？(4) 俯冲带深部流体活动是如何支配元素和同位素分异以及交代周围岩片的？3. 主要研究内容(1) 深俯冲陆壳的多岩板差异折返与发生机制在认识大别-苏鲁等超高压造山带内部主要构造岩片的组成及其在造山带中分布的基础上，通过对其中有代表性的构造岩片进行深入研究，阐明深俯冲大陆岩板的非均衡演化机理，重建深俯冲陆壳内的拆离解耦和差异折返过程，探讨大陆碰撞过程与上述重要构造事件之间的内在成因联系。
西天山高压脉及主岩的氧同位素研究――古俯冲带深部流体及俯冲特征的启示
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从俯冲到碰撞- 特提斯带深部结构探测
Slab dip for subduction zones around the Pacific
~140 Ma
板片俯冲角度和形态与年龄/密 度无明显关系？其它控制因素？
正常角度,平躺 于地幔过渡带
西Alps碰撞带
大陆高角度俯冲
Makran俯冲带
Alps俯冲板片横向连续 Adria板片连接Alps板片
Zhao et al., Submitted to JGR
Zhao et al., Submitted to JGR
400 km之上俯冲板片未发生断离 高角度俯冲、明显低速异常
高分辨率图像：连续、近乎垂直的俯冲系统
板片性质？为什么会都近垂直？ 持续时间？其动力学效应(缺失 与大洋俯冲相关的岩浆弧)？
地壳平插 地幔俯冲?
特提斯带研究
俯冲板片深部形态与地幔流动
板片形态和性质？深部形态和过程的控制因素？对地幔和浅表构造的作用？
大陆碰撞造山方式和壳幔耦合关系
壳幔性质与变形特征？地壳是否俯冲？壳幔是否分离？对地幔流动的响应？
区域对比
动力学模拟
From Zhao L.
PM0.5 (Piromallo and Morelli, 2003)
高低速异常大尺度特征一致，小尺度特征较大差别
450-km depth
S波速度模型
S波速度模型
SAVANI (Auer et al., 2014)
EU30 (Zhu et al., 2012)
P波速度模型
MIT08 (Li et al., 2008)
伊朗西北部Zagros造山带: 地壳分层变形
Central Alps
俯冲地带形成海沟岛弧和海岸山脉
板块构造学说认为，大洋板块和大陆板
块相互碰撞时，大洋板块密度大，位置 低，俯冲到大陆板块之下。俯冲地带形 成海沟、岛弧和海岸山脉。
1、说出六大板块的名称： 2、说出板块的边界类型有哪几种？
思考
3、赤道穿过的板块有哪些？
图中是 南极洲板块 和 美洲 板块碰撞， 南极洲 板块俯冲消 亡形成 海沟 ， 美洲 板块被挤压隆起形成 安第斯 山脉。
(4) 在图中c大洋的西岸形成一系列岛弧，下列 说法正确的是 ( ) BD A．这些岛弧总是和海沟相伴生，且海沟均 位于岛弧的西侧 B．这里有世界上最深的海沟 C．这里是板块交界地带，属于生长边界 D．这里是板块俯冲地界，对应于地幔物质 下降区 (5)图中b所在大洋洋底分属几大板块 C A．两大板块 B．三大板块 C．四大板块 D．五大板块
2.3 海底地形的 形成
美国地震地质学家迪茨提出,海底扩张说认为， 大洋底部地壳不断生成一扩张一消亡的过程， 是地幔中物质对流的结果。
案例:大西洋的形成过程
距今1。3亿年前，新的地幔 物质对流，岩浆上升侵入大 陆上部，使大陆向上隆起， 并产生无数的裂隙 距今7000—8000万年，地 壳断开处，岩块下陷，形成 裂谷带 距今6000—7000万年， 地幔加速对流，裂谷扩 张，形成初期的海洋， 上升岩浆冷却凝固形成 海洋地壳 洋壳不断扩张生长，海 底扩张形成宽广的洋盆
图中是 太平洋板块 和 亚欧 板块碰撞， 太平洋 亡形成 海沟 ， 板块被挤压隆起形成 岛弧 亚欧
板块俯冲消
二、洋壳的消亡与海底地形
1、六大板块的名称
2、洋壳的消亡过程
大陆板块与大洋板块在交接处碰撞，大洋板块因密度大，位置 低，向大陆板块下俯冲至地幔，洋壳在高温作用下融为岩浆 3、岛弧、海岸山脉、海沟的形成 大洋板块俯冲带动洋底下倾陷落形成------------海沟 大陆板块与大洋板块碰撞，大陆板块受挤上拱隆起形成 ------岛弧、”，完成下列问题。
2009-5-洋底动力学_从洋脊增生系统到俯冲消减系统
西北大学学报(自然科学版)2009年6月,第39卷第3期,Jun.,2009,Vol.39,No.3Journal of North west University(Natural Science Editi on) 收稿日期:2009203205 基金项目:科技部“863”海洋技术领域基金资助项目(2009AA090300);国家自然科学基金资助项目(90814011、40776038、40472098);教育部新世纪人才基金资助项目(NCET20620595) 作者简介:李三忠,男,中国海洋大学教授,博士生导师,从事构造地质学及海洋地质学研究。
洋底动力学———从洋脊增生系统到俯冲消减系统李三忠1,张国伟1,2,刘保华3(1.中国海洋大学海洋地球科学学院/海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛 266100;2.西北大学地质学系,陕西西安 710069;3.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛 266061)摘要:目的 建立洋底动力学。
方法 对相关国际前缘研究成果进行综合研究。
结果 洋底动力学旨在研究洋底固态圈层的结构构造、物质组成和时空演化规律,研究洋底固态圈层与其他相关圈层,如软流圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互作用和耦合机理,以及由此产生的资源、灾害和环境效应。
结论 洋底动力学以传统地质学理论和板块构造理论为基础,在地球系统科学思想的指导下,以海洋科学、海洋地质、海洋地球化学与海洋地球物理、数值模拟等高新探测和处理技术为依托,侧重研究洋脊增生系统、深海盆地系统和俯冲消减系统的动力学过程,以及不同圈层界面和圈层之间的物质和能量交换、传输、转变、循环等相互作用的过程,为探索海底起源和演化、保障人类开发海底资源等各种海洋活动、维护海洋权益和保护海洋环境服务的学科。
关 键 词:深海大洋;大洋岩石圈;洋中脊;俯冲工厂;多圈层相互作用中图分类号:P541 文献标识码:A 文章编号:10002274Ⅹ(2009)0320434210 1968年前后,大陆漂移学说的再度兴起和诸多证据与海底扩张学说的提出和强有力的证据的完美结合,直接导致了第一个真正称得上全球地学理论的板块构造理论的诞生[1],引起了一场影响深刻的第二次地学革命[2],它改变了固体地球科学几乎每个分支学科原有的发展轨迹。
第四章 化学地球动力学及深部过程地球化学示踪
（接上页） 球层圈的相互作用，包括壳/幔、上/下地幔、以至核/幔过渡带 的物质交换与再循环等，来解释多种地幔端元的成因。也就是 说由地幔化学结构的多样性，进而产生了从地球圈层相互作用 来揭示地球动力学的构想。 *多同位素体系线性和非线性数值模拟技术的发展，使有可能 模拟地球、地幔不均一化学结构的形成与层圈相互作用，以期 揭示壳幔演化历史及地球动力学。 因此，产生了将地球视为一个统一的动力学系统，以层圈 的相互作用为主导，以揭示壳、幔化学组成和演化为基础，探 讨地球发展历史与动力学的化学地球动力学(chemical geodynamics)的构想(Allegre,1982; Zindler & Hart,1986)。
北太平洋型陆块省：铅同位素具有NHRL 特征，分布于北美西部以及亚洲的西伯利 亚与华北之间； 东冈瓦纳型陆块省：具有较高的 206Pb/204Pb和DUPAL异常特征，范围包括 澳洲西部、南部非洲、印度、印度支那和 华夏（华南）；
西冈瓦纳型陆块省:具有高206Pb/204Pb和高μ 值特征， 范围包括非洲中部、南美、南极和澳洲东部； 劳亚或北大西洋型陆块省：具有低206Pb/204Pb和近于 原始地幔的低μ 值特征，范围包括欧洲、格陵兰、北 美东部、西伯利亚、华北和塔里木。 与大洋同位素省对比前三个陆块省可分别相当 于三个大洋省，只有北大西洋型陆块省还没有找到对 应的大洋省。
各类型地幔端元的同位素组成特征
143Nd/144Nd 87Sr/86Sr 206Pb/204Pb 176Hf/177Hf
0.5131~ 0.5133 0.7020~ 0.7024 15.5 ~ 17.8
0.2831 ~0.2835
高U/Pb值地幔(HIMU)
I 型富集地幔(EM I) 流行地幔（PREMA） 原始地幔(PM)
喜马拉雅东构造结岩石圈板片深俯冲的地球物理证据
喜马拉雅东构造结岩石圈板片深俯冲的地球物理证据姜枚;彭淼;王有学;谭捍东;李庆庆;张立树;王伟【摘要】We conducted broadband seismic observation and MT detection around the Namche Barwa from 2009 to 2010. P wave velocity perturbations down tn 300km were obtained and two electrical models were acquired by 2D inversion. There are similar features between electrical models and the corresponding tomographic images by joint interpretation. Our results show that the upper crust of Namehe Barwa is separated by IYS and consists of prominent high-velocity and resistive blocks. The mid-lower crust is inhomogenous and characterized by low-velocity and conductive anomaly. The Indian lithospheric mantle has subducted beneath Eurasian plate and its frontier has passed through the Jiali shear zone and reached the Bangong-Nujiang suture; A large-scale low-velocity anomaly is revealed within the Lhasa block beneath the high-velocity plate from 100km to 200km depth, above which the mid-lower crust is an extensive low-velocity conductor. This suggests that there exist channels beneath southeastern Tibetan Plateau favorable to weak and flowable materials exuding towards east and southeast, which gives geophysical evidence for the dynamics mode of deep-subduction of Indian Plate beneath the Namche Barwa.%2009～ 2010年在南迦巴瓦地区进行了宽频带地震和大地电磁探测,分别处理获得东构造结及其邻区的地下300km以上的P 波速度图像和两条大地电磁电阻率剖面.通过资料的对比和综合解释,发现电阻率分布与地震波速有较好的对应关系.研究结果表明:南迦巴瓦变质体的上地壳部分呈现明显高速高阻特征,为两侧的雅鲁藏布江缝合带所夹持；中下地壳具有不均匀性,且普遍呈低速低阻特征；印度板块在藏东南向欧亚板块的俯冲前缘越过嘉黎断裂,抵达班公湖-怒江缝合带；在拉萨地体的高速俯冲板片以下100km至200km深度范围内存在大规模的低速异常带,其上盘中下地壳也广泛发育低速高导体,指示青藏高原东南缘可能存在韧性易流动的物质向东、东南逃逸的通道,为印度板块在南迦巴瓦的深俯冲动力学模式提供了地球物理证据.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】10页(P1755-1764)【关键词】宽频地震;大地电磁;板片深俯冲;东构造结;喜马拉雅【作者】姜枚;彭淼;王有学;谭捍东;李庆庆;张立树;王伟【作者单位】中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;桂林理工大学地球科学学院,桂林541004;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P313图1 喜马拉雅东构造结宽频地震台站及大地电磁测点位置IYS-雅鲁藏布江缝合带；JSZ-嘉黎剪切断裂带；BNS-班公湖-怒江缝合带；NJBW-南迦巴瓦东构造结；LS-拉萨地体；QT-羌塘地体；HM-喜马拉雅地体；INDB-印度陆块Fig.1 Map ofthe location of broadband seismic stations and magnetotelluric sites in Eastern Himalayan SyntaxisIYS-Indus-Yarlung Tsangpo suture; JSZ-Jiali shear zone; BNS-Bangong-Nujiang suture; NJBW-Namche Barwa tectonic syntaxis; LS-Lasa terrain; QT-Qiangtang terrain; HM-Himalaya terrain;INDB-Indian block印度板块与欧亚板块的碰撞一直以来都为广大地质、地球物理学家所关注，喜马拉雅造山带被公认为是印度板块与欧亚板块相碰撞的结果(Argand，1924；Yin and Harrison，2000；Tapponnier et al.，2001；许志琴等，2006a，b)。
板块构造的基本原理
• 根据转换断层的应力状态（兼具有拉张或 挤压性质），可分为张性转换断层和压性 转换断层。 • 压性转换断层：构造变形十分强烈，往往 有软流圈物质上涌，出现火山活动，局部 可形成新洋壳。 • 张性转换断层：往往发育狭长的沟槽。
• 转换断层的形成机制： • 大陆分成两块时，新的张性破裂追踪先成的 断裂或脆弱带、或受其影响出现拉张段和平 移段，地幔物质沿拉张段上涌演化为洋中脊 ，平移段演化为中脊-中脊型转换断层（解释 赤道大西洋中脊-中脊型转换断层）。 • 原始海沟两侧的A板块和B板块各自在不同地 段上俯冲到对方之下：一侧为A板块俯冲， 一侧为B板块俯冲，消耗和增生情况的差异 导致剪切破裂和平移，形成转换断层（解释 新西兰阿尔卑斯断层）。
对于三个刚性板块 A、B、C而言，三 个板块在三联点上 的相对速度矢量和 满足： VAB+VBC+VAC=0
可据此确定板块的性对运动状态及边界类型
• 旋转极的确定： 转换断层指示欧拉纬线的走向，沿球面做 这些纬线的垂线就是欧拉经线，欧拉经线 的交点就是旋转极。 • 求板块旋转的角速度：
式中：—角速度（单位：°／a）， V—线速度（cm／a）， R—地球半径（cm）， —欧拉纬度。
一、板块构造理论的要点
• （1）强调地球的物理性质截然不同的两个圈层— —上部的刚性岩石圈和下部的塑性软流圈——的 对立。 • （2）岩石圈可以划分成为若干大小不一的板块， 板块是运动的。 • （3）岩石圈板块横跨地球表面的大规模水平运动 为一种球面上的绕轴旋转运动，全球范围内分离 型板块边界的扩张增生与汇聚型边界的压缩消亡 相互补偿抵消，使地球的半径保持不变。即：新 板块的增生与旧板块的消亡是相互补偿的 • （4）岩石圈板块运动的驱动力来自地球内部，最 可能是地幔物质的对流。
大陆深俯冲带的地壳速度结构_东大别造山带深地震宽角反射_折射研究_刘福田
大陆深俯冲带的地壳速度结构)))东大别造山带深地震宽角反射P 折射研究刘福田1徐佩芬1刘劲松1尹周勋1秦建业2张先康3 张成科3 赵金仁31中国科学院地质与地球物理研究所,北京 1000292多伦多大学物理系,多伦多 M5S 2J53中国地震局郑州地球物理勘探中心,郑州 450002摘 要 在安徽大别山(东大别)进行的深地震宽角反射P 折射探测获得6条二维地壳速度结构剖面.结果显示,东大别造山带地壳为一高速穹隆构造,在其核部中、下地壳变质岩出露于地表,波速高达5.0km P s;在其翼部,上、中地壳发育速度约6.1km P s 的壳内低速层(体).莫霍面的起伏变化较大,中心部位深达41km 左右,周边地区则抬升到32~34km.在晓天)磨子潭断裂一线下方莫霍面垂向错断,断距约4km.东大别造山带具有大陆深俯冲-碰撞造山带地壳结构的典型式样.莫霍面错断与扬子陆块深俯冲有关,错断处表征扬子与华北陆块碰撞缝合的深部位置.高速穹隆构造可能是两陆块碰撞挤压的产物,穹隆翼部上、中地壳发育的低速滑脱带(面)可能在碰撞期之后的地壳伸展、超高压变质岩从中地壳抬升出露于地表过程中起到重要作用.关键词 大陆深俯冲带 东大别造山带 深地震测深 地壳速度结构文章编号 0001-5733(2003)03-0366-07 中图分类号 P315 收稿日期 2002-04-03,2002-12-10收修定稿THE CRUSTAL VELOCITY STRUCTURE OF T HE CONT INE NTAL DEE PSUB DUCTION BELT :STUDY ON THE EAST ERN DABIE OROGE NBY SEISMIC WIDE -ANGL E RE FLECTION P REFRACTIONLIU F U TIA N 1 XU P EIFEN 1 LI U J INS ONG 1 YIN Z HO UX UN 1 C HUN K INYIP 2ZHANG X IANKA NG 3 ZHANG C HEN GKE 3 ZHAO J INREN 31In stitute o f Geolo gy an d Geophysic s ,Chin ese Ac ade my o f Scie nce s ,Bei jing 100029,Chin a 2De pa rtmen t o f Physics ,U ni ve rsit y o f Toron to ,Toron to Onta rio ,M 5S 2J 5,Cana da 3Re se arch Cen te r o f Explo ration Ge oph ysic s ,CSB ,Zh en gzh ou 450002,Ch inaAbstract Six two -dimensional crustal structure profiles in the eastern Dabie,Anhui Province,ha ve been obtained by the wide -angle reflection P refraction.The results reveal that the crust of the eastern Dabie orogen presents a high -velocity dome,the velocity in the middle -and lower -crust c s metamorphic rocks exposed on thesurface in the core of the dome approaches 5.0km P s,the lo w velocity layers (body)with about 6.1km P s has developed in upper -middle crust in it c s both sides wing,the Moho discontinuity relatively largely varies and ranges from ~41km in the core to 32~34km in both sides,and a 4km Moho -offset is observed beneath along Xiaotian -Muzitan Fault.We rec ognize that the eastern Dabie orogen shows a velocity -pattern of typical continen-t continent deep subduction P collision style.The Moho offset may be related with the deep subduction基金项目 国家基础研究发展规划项目(G1999075505)和国家自然科学基金重大项目(49794044).作者简介 刘福田,男,1941年生,1964年毕业于南京大学物理系.现任研究员,主要从事固体地球物理学及地震层析成像方面的研究.E -mail:ftliu@第46卷第3期2003年5月地球物理学报CHINESEJOURNALOFGEOPHYSICSVol.46,No.3May,2003of the Yangtze Block,and represents the suture zone between the Yangtze P Sino-Korean Block collision. Therefore,the high-velocity dome may occur by collision P extrusion between the both c ontinental Blocks and the low velocity layers(body)mentioned above may play an important role in the pos-t collisional crust e xtension and exhumation of the ultra-high press metamorphic rocks.Key words Continental deep subduc tion belt,Eastern Dabie orogen,Deep seismic sounding,Crustal velocity structure.1引言秦岭$大别$苏鲁造山带是扬子-华北陆块之间的陆-陆碰撞造山带[1,2](图1).20世纪80年代中期以来,在大别$苏鲁造山带中发现了含柯石英和微粒金刚石的超高压变质榴辉岩[3~6],表明这里的陆壳岩石曾经俯冲到大于100km的深度.发生在大别)苏鲁造山带的大陆深俯冲与超高压变质作用,引起了国际地学界的极大兴趣.地质学家们从岩石学、地球化学、同位素年代学等多个方面研究大别$苏鲁造山带的超高压变质作用及地球动力学,取得了大量研究成果.90年代中期以来,深地震测深、大地电磁及地震层析成像等地球物理研究[7~10]直观地揭示了大别山地壳及上地幔结构细节.然而,以往的地球物理测深仅局限在横穿东大别东、西两侧的剖面位置上,未能获得对造山带地壳的整体认识.受地震震中及观测台站分布的限制,基于天然地震走时数据的地震层析成像研究对地壳的分辨率尚不够理想.为探测大陆深俯冲带岩石层三维精细结构,国家科技部973项目/大陆深俯冲作用0于2001年3月在东大别山进行人工地震爆破,采集了用于高分辨层析成像研究的地震走时数据.基于对这次深地震宽角反射P折射观测资料的处理与解释,本文获得了6条二维地壳速度结构剖面.结果表明,东大别造山带具有俯冲P碰撞造山带地壳结构的典型式样,至今仍保存着碰撞挤压及伸展拆离构造的信息.2构造背景及深地震观测系统2.1构造背景研究区在东、西方向分别以郯庐断裂和商城)麻城断裂为界,与秦岭和苏鲁造山带相连,南、北方向以襄樊)广济断裂和六安断裂为界分别与扬子陆块和合肥盆地相接,如图1所示.现有研究成果表明[11~13],在二叠纪末)三叠纪初,扬子陆块岩石层俯冲到华北陆块之下并与之发生碰撞,其表壳岩石在100km以下深度经受超高压变质作用形成超高压变质岩,之后又迅速折返回中地壳.研究表明,碰撞期后东大别造山带发育了以罗田穹隆为核部的多层伸展拆离滑脱构造[14,15].该穹隆核部主要为角闪岩-麻粒岩相组合的大别杂岩,高压、超高压岩片构造上覆于罗田穹隆之上,并被3个低缓角度的大型拆离滑脱带所分隔,其中分布在水吼)五河)英山一线的下层次滑脱带构成了超高压变质岩与大别杂岩的分界面;发育在太湖)马庙)浠水一带的中层次滑脱带是超高压变质单元与高压变质单元的分界面;而分布在广济四旺)黄陂木兰山一带的上拆离图1东大别造山带构造格局简图(附地震测深剖面位置,据[14,15]修改)1片麻岩穹隆;2超高压变质岩单元;3高压变质岩单元;4绿帘蓝片岩单元;5下拆离滑脱带;6中拆离滑脱带;7上拆离滑脱带;8地震测线P炮点位置.Fig.1Sketch geological map of the eastern Dabie orogenic belt (included the location of seismic profiles,modified after[14,15])滑脱带是高压榴辉岩单元和绿帘片岩带的分界面.然而,对穹隆构造的成因至今仍有争议[14~18].3673期刘福田等:大陆深俯冲带的地壳速度结构)))东大别造山带深地震宽角反射P折射研究2.2 深地震观测系统观测系统如图1所示.观测点沿围绕大别山的四边及二条对角线布置,构成L1~L6六条地震测线,具体参数见表1.设置黄梅、团风、固始和庐江4个炮点,形成6条测线的相遇观测,可有效控制测线下方目的界面的起伏.在任意一个炮点激发,均可获得3条纵剖面和3条非纵剖面的观测记录.各炮激发的地震波射线可密集、均匀地穿过研究区地壳,每炮激发总药量为1.5t.TNT 成型炸药,采用20口井组合激发,单井井深20~25m.表1 地震测线数据Table 1 The data in the seismic profiles测线名测线长度(km)平均观测点间距(km)炮 点炮点经纬度L1150 6.2团风、固始团风:114b 48.9c E,30b 40.4c N L2207 5.9黄梅、庐江黄梅:115b 54.0c E,29b 58.3c NL3128 5.8团风、黄梅L4179 5.7固始、庐江固始:115b 40.4c E,32b 08.9c NL5245 4.5黄梅、团风L62545.0团风、庐江庐江:117b 06.8c E,31b 24.5c N 3 地震波组特征研究区部分地震波记录截面如图2所示.根据时距曲线形态及视速度等特征,可识别追踪连续波组震相Pg,Pm,Pn 和不连续波组震相P 1,Pc.3.1 Pg 震相为结晶基底内传播的折射波(或回折波),在距炮点100km 范围内作为初至震相出现,振幅大、衰减慢,可连续追踪对比.Pg 震相到时在不同测图2 庐江炮地震记录截面图(a)L2线;(b)L4线;(c)L6线.Fig.2 Seis mic record -sections in -li ne with shotpoint Lujiang368地球物理学报(Chinese J.Geophys.) 46卷线的记录截面上有较大差别.在L4线固始炮和庐江炮(图2b)两条记录截面以及L2线黄梅炮记录截面上距炮点70km 范围内,Pg 波到时明显滞后,且视速度低,与这些地段炮点和观测点在沉积盆地内,低速沉积层厚、结晶基底较深有关.其余测线的记录截面上,位于晓天)磨子潭断裂以南片麻岩穹隆及高压、超高压单元内的Pg 震相同相轴几乎接近或超前于零线(折合走时),表明这些构造单元内结晶基岩出露于地表,近地表岩石波速接近6.0km P s.3.2 P 1波震相上地壳壳内反射震相.出现在Pg 波之后的续至区内,能量弱,连续性差,但仍可断续追踪数十公里.在炮检距100km 以远地段,P 1波成为初至震相,能量增强,连续性好转,可连续追踪至130~170km.3.3 Pc 震相上、下地壳分界面的反射震相,一般在Pm 震相之前、观测距离70~200km 之间出现.在不同炮的地震记录截面上,其振幅强弱差异较大.在L5线黄梅炮和L6线团风、黄梅炮记录截面上,均表现为壳内反射波的优势波,振幅较大,能量较强,追踪距离远.特别是在距炮点150km 以远地段,Pc 波震相依然非常清晰,且连续性较好,能追踪识别数十公里.在L4线两炮记录上,Pc 波能量较弱,连续性较差,只在局部地段振幅较强、可连续追踪对比.3.4 Pm 震相莫霍面反射震相,能量强,连续性好.除个别炮记录以外,几乎各炮记录截面上均能可靠追综对比.一般在炮检距大于80km 后出现,在100~160km 范围内能量最强,随距离增大能量减弱.值得注意的是,局部地段上Pm 震相走时和波形发生变化.庐江炮L2线记录截面(图2a)上炮检距100~180km 地段,Pm 震相同相轴出现明显扭曲.而庐江炮L6线上(图2c)炮检距大于160km 地段、黄梅炮L5线近炮点(80km 左右)地段(图略),Pm 震相波形紊乱,频率发生显著变化,以致不能可靠识别.与这些波形特征异常地段所对应的莫霍面上的反射段大致位于晓天)磨子潭断裂一线下方.Pm 震相同相轴扭曲、波形紊乱往往与莫霍面深度突变或破碎有关.3.5 Pn 震相上地幔顶部折射波.能量较强,震相清晰,距炮点160km 左右进入初至区,可连续追踪对比数十公里.4 地震资料处理及地壳速度结构特征观测资料先经震相识别对比并读取走时.反射波、折射波走时用/Herglotz -Wiechert 法0、/T 2-X 2方法0、/PLUC H 反演方法0等有关计算方法求取地壳各层的平均速度、平均深度、单点反射深度和视速度.在此基础上,进行壳幔一维垂向非均匀介质模型的设计和计算,得到沿剖面的一维速度-深度函数,再经过一维处理得到一维壳幔基本结构模型,并据此设计出二维壳幔结构模型.应用Seis83程序系列[19]进行二维非均匀介质的射线追踪、走时拟合以及理论地震图计算.经过反复修改模型和计算对比,获得了与实测资料吻合较好的结果.研究区部分二维壳幔结构如图3所示.3693期 刘福田等:大陆深俯冲带的地壳速度结构)))东大别造山带深地震宽角反射P 折射研究图3东大别造山带二维P波地壳速度结构C1、C分别为上、中地壳的底界面,M为Moho面,6.808.00为地震界面及速度(km P s),) 6.2)速度等值线(km P s),炮点位置(a)L2剖面;(b)L4剖面;(c)L6剖面.Fig.2Two-di mensional crustal P-wave veloci ty structure of the eastern Dabie orogen6条地震宽角反射P折射剖面显示东大别造山带地壳结构具有以下3个主要特征:1)速度结构在纵向和横向上均存在较为强烈的非均匀性.2)造山带地壳为一高速穹隆构造.在其核部,地表速度高达5.0km P s左右.固始和黄梅附近地表速度较低,为3.30~ 3.70km P s.在穹隆构造的翼部,上、中地壳发育速度为6.1km P s左右的壳内低速层(体).3)莫霍面形态复杂.沿造山带方向莫霍面变化平缓、地壳厚度33km左右;横穿造山带方向起伏变化较大,但又有从东向西趋于平缓的趋势.在晓天)磨子潭断裂一线下方莫霍面最深,达41km左右,并出现垂向错断,断距约4km,向南、北两侧地壳厚度减薄至32~34km,莫霍面起伏幅度达7km.莫霍面错断现象及错断的位置与大别造山带东侧的深地震测深剖面[8]结果一致,同时也被西侧的六安)霍山)罗田)浠水深地震反射剖面所证实1).5讨论与结论东大别造山带地壳结构具有莫霍面垂向错断,壳内发育高速穹隆构造,其翼部上、中地壳发育低速1)据袁学诚在国家自然科学基金委95重大项目/超高压变质作用与碰撞造山动力学0年度工作会议上的口头报告(2001年6月).370地球物理学报(Chinese J.Geophys.)46卷层(体)的鲜明特点.正是扬子陆块深俯冲、并随之与华北陆块碰撞造山、挤压隆起这一系列复杂的构造演化过程,造就了大别山现今的地壳结构框架.莫霍面错断现象在俯冲P碰撞造山带中较为常见,通常是大陆岩石层板片深俯冲留下的痕迹.在著名的喜马拉雅造山带和瑞士阿尔卑斯造山带之下的莫霍面错断正是印度、欧洲板块分别向亚洲、非洲板块之下俯冲的结果[20,21].当然,在陆-陆碰撞过程中P后持续的挤压构造环境下,可能发生莫霍面的/叠瓦状0错断.与深俯冲造成的莫霍面错断不同, /叠瓦状0错断发生在陆块内部而非两陆块的缝合部位.本文研究范围内的莫霍面错断现象当属前一种情况.地震层析图像[10,13]显示出东大别造山带之下的岩石层地幔中,至今仍保存着俯冲扬子陆块的板片状高速残留体.它位于莫霍面错断处之下,向北倾斜并延伸到至少110km.可见,莫霍面错断是扬子陆块深俯冲的必然结果.错断处南、北侧分别是扬子和华北陆块的莫霍面,从而莫霍面错断处也是扬子与华北陆块的深部缝合部位.值得注意的是,这一部位大致在晓天)磨子潭断裂一线之下,似乎暗示了这一断裂与两陆块缝合位置的内在联系.然而,要搞清这一细节问题还有待于地表地质与深反射地震剖面研究提供更进一步的证据.东大别地壳为高速穹隆构造,中、下地壳的变质岩出露于其核部地表.速度等值线形态(图3a、b)显示高速穹隆核部并非位于罗田,而位于L5、L6交点与晓天)磨子潭断裂之间,且明显偏向晓天)磨子潭断裂一侧,两陆块的深部缝合位置(莫霍面错断处)位于其下方.根据这一空间结构关系推测,高速穹隆构造的成因可能主要与碰撞边界两陆块的挤压有关,而非通常认为的伸展成因[14,15],与岩石层拆沉[14~17]或地壳重熔[18]有关.如果这一推测成立,那么,穹隆构造的形成时代应早于燕山期(130~ 110Ma)[14~18],即与碰撞同期并可能延续到碰撞期之后.希望这一推论由更细致的年代学研究加以证实或证伪.高速穹隆构造翼部上、中地壳内的低速层(体),在空间位置和分布形态上对应于以穹隆构造为中心的拆离滑脱带[14,15].根据本文结果,地表所见到的拆离滑脱面[14,15]可能只延伸到中地壳.结合地震层析成像结果[10]进一步推测,这一低速滑脱带在碰撞期之后的地壳伸展、超高压变质岩从中地壳抬升出露于地表过程中可能起到重要作用.莫霍面错断、俯冲板片断离[22]可能是促使造山带从碰撞、挤压体制向伸展、拆离体制转换的重要深部机制之一.深地震宽角反射P折射探测的野外工作由中国地震局郑州地球物理勘探中心及新星石油公司第六物探大队共同承担.资料处理及解释由中国地震局郑州地球物理勘探中心完成.王清晨研究员审阅了本文初稿并提出修改意见.作者曾与钟增球教授、董树文研究员、高锐研究员进行过富有启发性的讨论.谨此一并致谢!参考文献[1]王清晨,孙枢,李继亮等.秦岭的大地构造演化.地质科学,1989,(2):129~142W ANG Qin gc hen,S UN S hu,LI Jilian g,et al.Tecton ic evolu ti on ofthe Qi nlin g moun tains.Sc ientia Geologica Sin ica(i n Chine se),1989,(2):129~142[2]Okay A I,Senger A M C,Satn M.Tec ton ics of an u ltrah igh-p ress uremetamorp hic terran e:the Dabie Shan P Tongbai Sh an orogen,Chin a.Tec ton ics,1993,12(6):1320~1334[3]W ang Xiaomin,Liu J G,Mao H K.Coesite-bearing eclogite fromDabie Moun tai ns in central China.Ge olo gy,1989,17:1085~1088 [4]Xu Sh uton g,Okay A I,Ji S houyuan,et al.Diamon ds from Dabi eShan metamorp hic rock s and 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山东地区大地构造演化
0.引言通过对沉积建造、岩浆活动、构造变动等形成背景研究，结合区域对比，提出了山东省不同地质年代大地构造单元组成和演化过程。
山东省早前寒武纪基底属华北克拉通东部陆块群的胶辽微陆块、渤鲁微陆块和迁淮徼陆块，经历了不成熟陆壳向成熟陆壳转化、陆壳拼贴和弧陆碰撞等演化过程。
中-新元古代分别属华北克拉通和大别-苏鲁造山带的组成部分，经历了大陆裂解与聚合的演化过程。
古生代处于华北陆表海盆地、华北板块东南缘被动大陆边缘和大别-苏鲁裂谷环境，经历了由海相沉积一一陆相沉积转化的海陆变迁演化。
中生代是板块构造演化转换和构造体制转折期，早期受华北板块与扬子板块碰撞作用制约，表现为挤压构造体制；中晚期受太平洋板块向欧亚板块俯冲作用制约，构造体制转换为伸展为主。
中新生代构造单元可划归滨太平洋构造域，在基底构造单元的基础上形成了若干受伸展构造体制控制的隆起、盆地和凸起、凹陷等上叠构造单元。
中新生代经历了早中生代的挤压改造、晚白垩世至中渐新世的拉张聚敛、中渐新世至早上新世的扩张断陷和晚上新世至全新世的俯冲沉降的大地构造演化过程。
山东大陆在长达3000Ma的地质历史中，经历了复杂的地质作用，地质历史的发展演化既与中国大陆的整体演化相协调，又有自己独特的发展历程。
华北拗陷区、鲁西地块具有稳定区的演化特点，而胶南威海造山带(以下简称“胶南造山带”)及胶北地块则具有活动带的特点。
由于华北拗陷区与鲁西地块，胶北地块与胶南造山带的发展演化具有继承性，所以以下论述中将前者作为鲁西地区统一考虑，而将后者作为鲁东地区统一考虑。
按照地质历史发展的阶段性特点，将山东省的地质演化划分为5个阶段：①陆核形成阶段：形成太古宙高级区，地壳分异成稳定的花岗岩穹窿和活动的绿岩带，第一次克拉通化完成。
②陆块发生形成阶段：地壳向刚性发展，在华北陆核硅铝壳的基础上先后有3次张开、闭合裂谷作用，第二次克拉通化完成。
这一阶段演化在鲁西地区主要表现为挤压作用，形成大量造山花岗岩；鲁东地区则以拉张作用为主，形成海槽，产生沉积。
日本列岛下太平洋俯冲板块的精细结构
第15卷第1期2008年1月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Earth Science Frontiers (Chin a University of Geosciences,Beijing;Peking University)Vol.15No.1Jan.2008收稿日期:2007-06-29;修回日期:2007-09-19基金项目:日本文部科学省科学研究项目(Kiban -A 17204037)作者简介:江国明(1979 ),男,博士研究生,地球探测与信息技术专业,主要研究方向为天然地震的层析成像。
E -m ail:jiang gu om ing@;jiang@aob.geoph ys.tohoku.ac.jp日本列岛下太平洋俯冲板块的精细结构江国明1,2, 赵大鹏2, 张贵宾11 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京1000832 日本东北大学地震预测与火山研究中心,日本仙台980-8578Jiang Guo ming 1,2, Zhao Dapeng 2, Zhang Guibin11 S ch ool of G eop hy sic s and I nf or mation T echnolog y ,Ch ina Unive rsity of Ge oscience s(B eij ing ),Beij ing 100083,China2 De par tme nt of Ge op hy sics ,T ohoku Univ ersity ,S end ai 980-8578,J ap anJiang Guoming,Zhao Dapeng,Zhang Guibin.Detailed structure of the subducting Pacific slab beneath the Japan islands and Ja -pan sea.Earth Science Frontiers ,2008,15(1):222-231Abstract:A lt ho ug h many studies have been made to image the subduct ing Pacif ic slab in and aro und t he Japan islands,deta ils of t he slab st ruct ur e (such as the slab thickness,its seismic v elocit y,the subducting o ceanic crust,as well as the depth var iatio ns o f these factor s)are still unclear.In this study,we have addressed this issue by using ar riv al times o f int er mediate -depth and deep ear thquakes r eco rded by the dense seismic netwo rk on t he Ja pan islands.W e adopted a fo rw ard -modeling approach with a 3-D ray -tracing technique.We fir st used 333teleseismic ev ents and fo und that the thickness o f the Pacif ic slab beneath Japan is 85km.We t hen used 130227P -w ave trav el times fr om 3283local and regional ear thquakes w ith fo cal depths g reater than 40km to study the detailed structur e o f the subducting Pacific slab.Our results sho w that the av erag e velocit y per tur ba -tions of the slab in 6depth r ang es ar e 5 5%,4 0%,3 5%,2 5%,2 0%and 6 0%,r espectiv ely T he per -tur bat ions in the dept h r ang e of 40-500km decr ease wit h depth,w hich is consistent w ith the patter n of in -cr easing temperature with depth Ho wev er,at depths gr eater than 500km,the per tur bat ion amo unts to 6 0%,which may be caused by the larg e uncerta int y in the hy pocenter locations o f the v ery deep ear thquakes under the East Asia continent mar gin F inally,w e used the local and reg ional events wit h focal depths from 40to 500km to study the subducting o ceanic crust beneath No rtheast Japan and H okka ido Our r esult s sho w that the o ceanic crust ex tended do wn to 110km depth under both r egions,t he averag e thickness of the oceanic crust is 7 5and 5km,and the velocity per tur bat ion in the oceanic cr ust relative to the 1-D model is 1%and -3%,respectively T hese r esults can be int erpreted that the oceanic cr ust has dehy dr ated and metamor phosed g radu -ally because of the increasing temperature and pr essure wit h depth A fter analyzing the relatio nship betw een the hypocenters and the o ceanic crust,we co nsider that t he lar ge difference (1%and -3%)is pro bably caused by mor e fluids (such as wat er)in the o ceanic crust beneath H okka ido t han that beneath N or theast Japan T he state of the oceanic cr ust beneat h southern Japan w as not determ ined because mo st o f the r egion is co ver ed by the ocean and so ther e are few stat ions thereKey words:the subducting P acific slab;detailed structure;3-D r ay tr acing ;fo rw ard -modeling ;o ceanic crust摘 要:尽管许多学者对日本列岛下的太平洋俯冲板块做了大量的研究,但板块内部的结构(比如板块厚度,板块内地震波速度随深度的变化以及洋壳的俯冲情况等)仍然不太清楚。
壳幔相互作用深部过程的(精)
二、秦岭商丹古会聚带洋壳俯冲与壳幔再 循环论证
（一）研究基础：
1 会聚带共存着能代表古洋岩石圈残留的松树沟蛇绿 岩片（构造侵位时代为983 ±140 Ma)与形成于洋内岛 弧的丹凤群以玄武岩为主的火山岩系（984 ±36 Ma)， 它们的岩石可提供古洋岩石圈及岛弧岩浆的化学组成 信息，为研究设置本区域壳幔的具体约束； 2 古洋岩石圈特征：
图3 丹凤群基性火山岩 Ti/1000(×10-6) 对 Mg(%) 图解, 显示岩浆的演化趋 势
a: 岩浆A; b: 岩浆B; c: 混合 岩浆 C. 演化线 a 起点处的断 线圈代表早期结晶岩石的包 体; 演化线 b起点处的实线圈 代表具有接近 N-MORB 化学 成分的镁铁质岩石包体.
图4 丹凤群和二郎坪群基性火山岩Y/Tb-Y图解
图1 丹凤群玄武 岩εNd-Nb/Th、 εNd-La/Nb和 εNd-Ba/Nb图解 (据李曙光, 1994) 基础数据引自张 旗等(1995).
图2 丹凤群变玄武岩的Th/Yb-Ta/Yb图解（Pearce,1983) (引自张旗等，1995） DM: 亏损地幔；MORB：洋脊玄武岩（N型）；OIB：洋岛玄武岩； TH：拉斑玄武岩； CAB：钙碱性玄武岩；SHO：钾玄岩。空圈为 三十里铺玄武岩；黑圆点为郭家沟玄武岩；×：LREE亏损型玄武岩.
壳幔相互作用深部过程的 地球化学论证
以古洋壳和陆壳俯冲-再循环为例
张本仁 欧阳建平 张宏飞 赵志丹 凌文黎
一、引 言
壳幔相互作用是推动大陆发展的直接动力， 是整个地球动力学系统的重要组成部分。 壳幔物质再循环是壳幔相互作用的重要表现， 揭示壳幔物质再循环是探讨壳幔作用及其动 力学的必经途径。 已提出的壳幔再循环类型有： 1 板块会聚带与B型俯冲有关的壳幔再循环； 2 岩石圈的底侵和拆沉； 3 陆壳俯冲有关的超高压变质岩的形成和折返。
地球大陆边缘构造与板块俯冲带（1）
地球大陆边缘构造与板块俯冲带（1）地球大陆边缘构造与板块俯冲带（1）胡经国第一节活动大陆边缘一、大陆边缘概述㈠、大陆边缘的大地构造特征根据所属构造环境，大陆地壳可以分为两部分：①、大陆边缘地壳；②、大陆内部地壳。
大陆边缘处于陆壳与洋壳的过渡地带，大陆边缘地壳属于过渡性地壳。
大陆边缘是陆源成因和海洋成因沉积物的交汇处。
陆壳的垂直运动和洋壳的水平运动在大陆边缘同时发生。
这里成为内外动力作用和热力作用的集中地带。
㈡、大陆边缘按构造活动性分类按构造活动性，大陆边缘可以分为两种基本类型，即：活动（俯冲）大陆边缘和被动（张裂）大陆边缘。
1、活动大陆边缘的结构划分活动大陆边缘（太平洋型大陆边缘、汇聚型大陆边缘）分为：大陆架、大陆坡、海沟－火山（岛）弧体系以及海沟－岛弧向陆侧的边缘海盆（大陆隆不发育）。
2、被动大陆边缘的结构划分被动大陆边缘（大西洋型大陆边缘、离散型大陆边缘、拖曳型大陆边缘）分为：大陆架、大陆坡、大陆隆。
二、环太平洋型活动大陆边缘基本特征活动大陆边缘代表汇聚型板块边界。
它又分为环太平洋型和喜马拉雅型两种类型。
其中，环太平洋型活动大陆边缘具有以下3个基本特征：1、洋侧存在深度达6000米以上的深海沟；洋壳沿着海沟－俯冲带消减，而陆壳则增生加厚。
2、陆侧有强烈的火山活动；紧靠大陆一侧，向深部下插的洋壳板块受热熔融，产生岩浆，导致安山岩质岩浆喷发，形成火山（岛）弧。
3、深部经常有震源深度在70公里以上的深源地震发生；海沟底部大洋板块沿震源分布面即贝尼奥夫带下插（向下俯冲），因而地震都沿贝尼奥夫带发生。
三、环太平洋型活动大陆边缘分类㈠、按有无边缘海盆地分类按弧后盆地是否进一步拉张破裂并发育成为具有洋壳特征的边缘海盆地，环太平洋型活动大陆边缘可分为以下两种型式：1、发育有边缘海盆地的型式该型式即是发育有边缘海盆地的、组成西太平洋型沟－弧－盆的型式。
2、没有发育边缘海盆地的型式该型式即是没有发育边缘海盆地的、组成东太平洋型沟－弧山链的型式，又叫做安第斯型沟－弧系活动大陆边缘。
南海东部古扩张脊的俯冲机制
俯冲是指一个较大的构造单元或岩石圈板块下 插到相邻构造单元 或 板 块 之 下 的 一 种 构 造 作 用，发 生于板块的汇聚边界。俯冲带是全球板块相互作用 最活跃和构造最复 杂 的 地 区 之 一，同 时 也 是 地 震 的 频发地带。环太平洋地震带是全球最强烈的一个地 震带，美国国 家 地 震 信 息 中 心 数 据 显 示，在 １９６５— ２０１７ 年 的 半 个 多 世 纪 中 ，全 球 超 过 ８５％ 的 ８ 级 以 上 的大地震均发 生 在 环 太 平 洋 的 俯 冲 带 区 域 （图 １）。 西 太 平 洋 俯 冲 带 是 世 界 上 最 典 型 、最 集 中 的 俯 冲 带 ， 太平洋板块在此与 欧 亚 板 块 相 互 作 用，以 俯 冲 为 主 兼有碰撞，影响着 板 块 边 缘 及 板 块 内 部 的 动 力 学 过 程、应力场特 征 及 其 构 造 运 动 。 ［１］ 南 海 海 盆 位 于 西 太 平 洋 的 汇 聚 地 带 ，是 西 太 平 洋 的 边 缘 海 盆 地 之 一 ， 是在新生代期间亚 洲 东 南 缘 形 成 的 最 大、最 重 要 的 边缘海盆地，呈 ＮＥ—ＳＷ 向的菱形 展 布［２］。 南 海 边 界复杂多变，南边是 已 停 止 活 动 的 南 沙 海 槽 碰 撞 构 造 带 ，北 边 是 南 海 北 部 张 裂 边 缘 构 造 带 ，西 边 是 南 北 向越南陆坡大型平 移 断 裂 带，东 边 是 正 在 活 动 的 马 尼拉海沟俯冲 带 。 ［３，４］ 南 海 海 盆 根 据 其 展 布 的 磁 条 带形式和年龄可进 一 步 划 分 为 西 南 次 海 盆、西 北 次
大陆深俯冲的最大深度――来自数值模拟实验的结果
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%L 动力学数值模拟模型
在同类型的二维数值模拟研究中， 常将大陆深俯冲动力 学问题简化为二维平面应变问题 （ 如 F2:G !" #$， %""I ；许鹤 华， %""I ） 。据此， 作者应用动力学和固体力学原理， 建立了 大陆深俯冲的二维动力学模型 （ 由于篇幅所限， 其详细推导 过 程 不 在 本 文 列 出， 参见第一作者的硕士论文 （ 张 可 丰， %""4 ） ） 。 大陆深俯冲动力学过程具有温度高、 载荷作用时间长和 俯冲块体除表现出弹性外还具有较大流变性的特点。因此 作者将俯冲带简化为多个粘弹性块体， 各块体的材料物性常 数在表 $ 中给出。考虑到大陆深俯冲全过程有洋壳、 过渡壳 其俯 和陆壳参与， 作者提出了 ! 块体相互作用的计算模型， 冲角被选择为 A" 度， 俯冲板块最厚处为 $""&’， 如图 $ 示。 模型中 >$ 和 >% 为仰冲板块， 其中 >$ ： 陆壳 （ 厚 A"&’， 在地表处长 I""&’） ， >% ： 岩石圈地幔 （ 厚 $""&’） ； >A # >! 组 成俯冲板块， 其中 >A ： 洋壳 （ 厚 $"&’， 全长约 $""&’ ） ， >I ： 大 洋岩石圈地幔 （ 厚 M"&’ ） ， >4 和 >= ： 陆壳 （ >4 厚度由 $"&’ 渐变到 A"&’） ， >M 和 >! ： 大陆岩石圈地幔， 厚度均为 M"&’， 长度为 $"""&’。模型有限元网格划分结果和位移边界条件 由于模拟中仰冲板 见图 % 。位移边界条件的设置考虑如下： 块相对保持不动， 其左端离俯冲带较远， 可将其固定。由于 远离俯冲带的俯冲板块部分主要只作向俯冲带推进的水平 运动， 在竖直方向上基本不发生运动， 故对俯冲板块的最右 端、 俯冲板块的陆壳和岩石圈地幔均施加了 < 方向的位移约 。考虑到除俯冲带附近的岩 束 （ 模型的坐标系如图 % 所示） 石圈地幔会发生俯冲而具有垂向位移外， 其它较远处的岩石 圈地幔只会在软流圈上 “ 漂浮” 作水平运动， 因此对这些大陆 岩石圈地幔也施加 < 方向的位移约束。 接触摩擦滑动的力学模型中使用了库仑滑动摩擦准则， 模型中俯 冲 板 块 和 仰 冲 板 块 接 触 时 的 库 仑 摩 擦 系 数 取 为 由于模型中已考虑了各块 ! N "H "$ 。关于初始应力场问题， 体的重力因素和浮力因素， 因此 >JK)K 程序能自动计算初 始应力场。
新几内亚-所罗门弧俯冲体系动力过程：板块起始俯冲的制约
DOI: 10.16562/ki.0256-1492.2019062801新几内亚-所罗门弧俯冲体系动力过程：板块起始俯冲的制约宫伟1，姜效典1,2，邢军辉1,2，李德勇1,2，徐冲11. 中国海洋大学海洋地球科学学院，海底科学与探测技术教育部重点实验室，青岛 2661002. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛 266237摘要：新几内亚-所罗门弧（PN-SL ）位于印度-澳大利亚板块与太平洋板块汇聚边界、新特提斯构造域东端。
晚白垩世以来，逐渐演化形成复杂的沟-弧-盆-台、俯冲时序完整的俯冲构造体系。
受多期次、多类型板块俯冲起始作用的制约，PN-SL 俯冲体系深部结构呈现出明显的空间差异性：板块俯冲深度由＞500 km 减小至不足100 km ，板块俯冲角度则由＞70°减小至30°。
俯冲体系东侧毗邻的翁通爪哇海台作为世界上最大的海台，其显著的“凸起”构造以及低密度结构，重新塑造了PN-SL 俯冲体系的构造格局，但不同于低密度结构俯冲诱发海沟位置后移、俯冲极性反转二元经典模式，弧后所罗门海盆发生反向俯冲的同时，中新世以来呈现出NW 向、NE 向和SW 向的多向俯冲过程。
这意味着翁通爪哇海台与PN-SL 俯冲体系汇聚形变过程并非仅依据板块密度变化来简单解释，需要考虑其复杂的构造环境和诸多的构造要素。
特别是作为岩石圈强度的重要影响因子—俯冲体系流体活动，导致岩石圈强度减弱、熔点降低的同时，伴随板块俯冲向地球深部运移，促使板片脱水并与地幔楔发生水化交代作用，进而改变壳幔物质组成及流变学性质，诱发地幔楔部分熔融和岛弧岩浆活动，是理解板块俯冲构造动力的关键切入点。
关键词：新几内亚-所罗门弧；翁通爪哇海台；俯冲构造动力；密度；流体中图分类号：P736.1 文献标识码：ASubduction dynamics of the New-Guinea-Solomon arc system: Constraints from the subduction initiation of the plateGONG Wei 1, JIANG Xiaodian 1,2, XING Junhui 1,2, LI Deyong 1,2, XU Chong 11. Key Lab of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, Ministry of Education, College of Marine Geosciences, Ocean University of China,Qingdao 266100, China2. Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266237, ChinaAbstract: A complicated subduction system, the New-Guinea-Solomon arc (PN-SL), exists in the convergent boundary between the Indo-Australian and Pacific plates at the eastern end of the Neo-Tethyan tectonic domain. Since late Cretaceous, the PN-SL system has gradually become a complex trench-arc-basin-oceanic plateau system suffered various stages of subduction. Constrained by the multi-stages and multi-types of plate subduction initiation, the deep structure of the PN-SL subduction system varies dramatically in space. Among the subduction zones within the PN-SL subduction system, the extension depth of the subducting plate changes from over 500 km to nearly 100 km and the dip angle of the plate decreases from over 70° to 30°. The Ontong Java Plateau, the largest oceanic plateau in the world, is located in the east of the PN-SL subduction system. Owing to the large crustal bulge and associated low-density structure, the tectonic framework of the PN-SL subduction system is reconstructed. Driven by the subduction of the Ontong Java Plateau, the Solomon Sea back-arc basin has subducted beneath the Pacific ocean towards northwest, northeast and southwest directions since Miocene, sharply contrasted with the classical binary model of the subduction polarity reversal and transference or trench jump induced by the subduction of the buoyant lithosphere. This indicates that the convergent deformation process between the Ontong Java Plateau and the PN-SL subduction system cannot just be interpreted as the change in plate density. Complex tectonic environment and various tectonic elements must be considered in the studies on the subduction and资助项目：国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目“基于流体地球物理表征的新几内亚-所罗门弧俯冲起始动力学机制”（91858215）；国家自然科学基金青年科学基金项目“翁通爪哇海台俯冲在新几内亚-所罗门弧体系中所罗门海盆的构造记录”（41906048）作者简介：宫伟（1990—），男，博士，讲师，主要从事海洋地质学和构造地质学研究，E-mail ：21120411040@ 通讯作者：姜效典，博士，教授，主要从事构造地质与地球物理研究，E-mail ：xdjiang@ 收稿日期：2019-06-28；改回日期：2019-07-21. 周立君编辑ISSN 0256-1492海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质第 39 卷 第 5 期CN 37-1117/PMARINE GEOLOGY & QUATERNARY GEOLOGYVol.39, No.5convergent deformation of the oceanic plateau. In particular, as an important influence factor of the strength of the lithosphere, the fluid activity of the subduction system, which may induce the strength weakening and decrease in the melting point of the lithosphere, must be carefully considered. Moreover, the fluid may be transported into the deep part of the Earth together with the subduction of plate and make contributions to the dehydration of plate and the hydro-metasomatism within the mantle wedge, which changes the composition and rheological properties of the crust and mantle and induces partial melting of the mantle wedge and island magmatism. Therefore, it is concluded that fluid plays an important role in the subduction initiation and evolution as a key entry point for understanding the subduction tectonic dynamics of the plate. Key words: New-Guinea-Solomon arc; Ontong Java Plateau; subduction tectonic dynamics; density; fluid新几内亚-所罗门弧俯冲体系位于西南太平洋，处于太平洋板块、印度-澳大利亚板块汇聚地带。
秦岭北缘巨型陆内俯冲带的深部物理状态
第22卷第1期合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.22№1 1999年2月JOURN AL OF HEFEI U NIVERSITY OF T ECH NOLOGY Feb.1999秦岭北缘巨型陆内俯冲带的深部物理状态宋传中摘要 秦岭造山带是一个复合型大陆造山带。
燕山末期——喜马拉雅初期由于华北板块相对于秦岭造山带的俯冲,在秦岭北缘形成巨型陆内俯冲带。
反射地震剖面揭示该带为一向南倾斜的强反射波组带,并且在两侧显示出明显的差异;大地电磁测深剖面中该带表现为略向南倾的低阻带。
南侧为高阻体,北侧为多层结构;流变学特征揭示,该俯冲带南部相似于造山带的核带,北部则相同于中、新生代的大陆汇聚带,充分证明了秦岭北缘巨型陆内俯冲带的存在。
关键词 秦岭造山带;陆内俯冲带;流变学中图分类号 P542aDEEP G EOPHY SICA L REGIM E OF HU GE IN T RACON T IN EN T A L SU BDU CT IO N ZON E A T N ORT H M A RGIN O F Q IN LIN GSong Chuanz hong(Hefei Univer sity of Techn ology)Abstract The Qinling mountains is a co mpo site continental tectonic r eg ime w ith distinct dynam-ics.The Yang tze plate,Qinling plate and No rthern China plate achieved a full collision,and form ed the northern Qinling ov erthrust in Indosinian.In Yanshanian-early Himalayanian hug e intr acontinental subduction zone at the norther n marg in o f the Qinling w as formed between the Norther n China and Yang tze cratons w ith intracontinental subduction.Characteristics o f the geophy sical fields show this hug e intracontinental subduction zo ne.T he crust to the north of the subduction is similar to M esozoic-Cenozo ic converg ence zo ne and the crust to the south of the subduction zo ne is similar to the core zo ne of M esozoic-Cenozoic orog enic belt.Key words the Q inling o rog enic belt,intracontinental subduction zone,rheolo gy秦岭造山带是一条复合型的大陆造山带,具有长期的演化历史,并在不同的地质发展阶段,有不同的构造体制。
B型俯冲与A型俯冲
B型俯冲与A型俯冲B型俯冲与A型俯冲是俯冲作用的两种基本类型。
所谓俯冲作用即某一板块向另一板块的潜入过程。
依潜入和被潜入板块性质（主要是地壳类型）的不同可区分为上述两种基本俯冲类型。
B型俯冲B型俯冲（Binioff subduction）即大洋板块向大陆板块之下的俯冲，也可以是大大洋板块向另一小大洋板块的俯冲。
[url=]由于该类俯冲总是沿贝尼奥夫带俯冲[/url][D1]，而贝尼奥夫带又总是与洋缘海沟相伴随，海沟又是大洋板块俯冲潜没的场所，故该类俯冲就以美国地质学家H．Binioff 姓氏的第一个字母“B”来命名。
B型俯冲，包括洋—陆俯冲（有边缘海和无边缘海）和洋—洋俯冲。
典型的B型俯冲发育于太平洋东、西两岸，也见于印度洋东北缘的爪哇海沟，大西洋的波多黎各海沟和南桑德韦尔奇海沟，以及地中海克里特岛南缘的海伦尼海沟。
日本学者上田诚也（Uyeda，1982）依据岛弧是大陆弧或大洋弧把B型俯冲又进一步分为两种类型，即智利型和马里亚纳型。
在智利型俯冲中，两个板块联结紧密，包括弧后在内的整个弧沟系都处于挤压状态，弧后没有以洋壳为基底的盆地，弧后地震发震是逆冲型的，贝尼奥夫带倾角缓、海沟浅，有增生的俯冲杂岩；在马里亚纳型俯冲中，两个板块实际是脱离的，弧后是拉张的，弧后地震发震是正断层型的，贝尼奥夫带倾角陡，海沟处没有增生的俯冲杂岩。
之所以如此，主要是上部板块相对于海沟其运动方向大不相同的缘故。
如果上部板块的运动方向趋向于远离海沟（如菲律宾海板块），则发生马里亚纳型俯冲；反之，当上部板块向海沟推进时（如南美板块），则其俯冲方式是智利型的。
A型俯冲A型俯冲（Ampferer subduction）是发生在大陆板块之间的俯冲，又称陆内俯冲或大陆俯冲、陆—陆俯冲。
用字母A来命名，是为纪念阿尔卑斯山的著名研究家奥地利学者O．Ampferer（安普费若）之故，是他首先提出了阿尔卑斯山大陆地壳曾遭受过俯冲潜没的概念。
A型俯冲指由于地壳与其上地幔分离而向旁侧的陆壳发生的俯冲，与强烈的挤压作用有关，因而常发育于造山带的前陆地区，即造山带与克拉通之间。
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大别山河南省苏家河地区
超高压榴辉岩体中的剪切透镜体和褶皱
大别山湖北英山莲花地区
花岗质片麻岩中的退变质榴辉岩透镜体
湖北英山莲花地区榴辉岩体
从中心榴辉岩往边缘逐渐退变为斜长角闪岩
石榴子石
La Ce Pr Nd
Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
榴辉岩及其不同退变质产物稀土元素得球粒陨石标准化图谱
榴辉岩
退变榴辉岩和斜长角闪岩微量元素的榴辉岩标准化图谱
Eclogite-normalized trace element patterns for retrograded eclogite and amphibolite
Shetch map showing the petrotectonic units of the Dabie Mountains (Modified after Wang et al. 1995)
1. 柯石英榴辉岩； 2. 基性－超基性岩；3. 中生代花岗岩； 4. 侏罗纪火山岩； 5. 前陆带； 6. 剪切带； 7. 断层； 8. 冷榴辉岩采样点； 9. 热榴辉岩出露区； 10. 冷榴辉岩出露区。
湖北麻城大河背
退变质榴辉岩中的部分熔融条带，已褶皱
湖北麻城四道河采石场 含榴花岗岩中石榴子石集合体外的长石（白眼圈）
湖北英山莲花，退变榴辉岩中的石榴子石岩团块
安徽黄镇朱家冲
含榴片麻状花岗岩中的退变质榴辉岩
谢 谢！
Active circulation
Less active circulation
Anatectic region
Little circulation
MANTLEHEAT SOURCE
主要结论
● 榴辉岩中矿物相的规律变化是榴辉岩折返退变质过程 物理化学环境变化的结果。
● 从榴辉岩 退变质榴辉岩 斜长角闪岩，岩石的 元素地球化学特征发生明显的变化，这种变化与榴辉 岩折返过程变质环境的变化相适应。
退变质榴辉岩 斜长角闪岩
2.04
6.49
0.24
0.003
17.4
40.4
274
2351
0.33
1.06
3.52
5.24
0.30
1.07
0.06
0.06
3.36
9.55
138
4.0
0.099
0.111
0.25
0.22
地幔 1.0 0.031 30.6 327 0.11 3.55 0.17 0.11 0.98 9.26 0.116
从榴辉岩到斜长角闪岩矿物相的规律变化
● 石榴子石和绿辉石被角闪石、绿帘石、斜长石、石英取代； 在斜长角闪岩中可以看到斜长石、绿帘石、角闪石、石英保 留石榴子石的假像。
● 蓝闪石转变为普通角闪石。 ● 钛矿物相金红石转变为钛铁矿，最后转变为榍石。 ● 多硅白云母仅在退变的榴辉岩中存在；
在退变质榴辉岩中黑云母的形成局限于钛铁矿的周围； 黑云母作为独立矿物相出现在斜长角闪岩中，但是含量极少。
湖北麻城四道河采场，从榴辉岩道高压片麻岩 剪切变形？部分熔融？
河南苏河榴辉岩中的 部分熔融条带，部分 熔融之后有经历褶皱 变形。暗色条带为退 变质的榴辉岩，浅色 条带为含大量石榴子 石，绿帘石的片麻岩。
安徽碧溪岭榴辉岩 中
的部分熔融条带，部 分熔融之后有经历褶 皱变形。暗色条带为 退变质的榴辉岩，浅 色条带为含大量石榴 石，绿帘石的片麻岩。
金红石
绿辉石
未退变的榴辉岩共生组合：石榴子石+绿辉石+金红石
未退变榴辉岩中金红石被石榴子石包含
变形的榴辉岩：岩石中石榴子石和绿辉石定向排列
部分退变质的榴辉岩：石榴子石退变为纤闪石和斜长石
部分退变质的榴辉岩
绿辉石退变为闪石，金红石被钛铁矿取代
部分退变质的榴辉岩：形成了多硅白云母
斜长角闪岩：完全退变质的榴辉岩 绿帘石 + 斜长石 + 石英集合体保留石榴子石假象，榍石取代金红石
高压变质岩折返过程变质条件的变化
变质压力
榴辉岩：
1.8Gpa
退变质榴辉岩：1.0Gpa
斜长角闪岩： 0.7Gpa
推算形成深度 60Km 30Km 20Km
所研究的退变质榴辉岩是榴辉岩从大约60Km折返到 大约30Km深度时退变质的产物，斜长角闪岩是榴辉
岩折返到地壳约20Km完全退变质的产物。
榴辉岩 退变榴辉岩 斜长角闪岩
深俯冲构造过程
—元素地球化学制约
周汉文
中国地质大学地球科学学院
大别—苏鲁地区地质图
N
NHF
XMF NDC
0 20km
霍山
合肥 舒城
桐城
SDC
英山
CET
SWF HET
岳西 潜山
黄镇
TMF
太湖
SU MC
宿松
1
6
2
7
3
8
4
HET 9
5
CET 10
大别山 的岩石构造 单元略图（ 据 Wang Q et al. 1995 修 改）
榴辉岩折返退变质过程微量元素比值变化
榴辉岩 (La/Yb)N 0.62 Rb/Sr 0.009 Rb/Cs 11.2 K/Rb 638 Th/Nb 0.10 Th/U 2.40 Th/Yb 0.10 Ta/Yb 0.05 La/Nb 0.87 Ba/La 4.5 Th/La 0.113 Sm/Nd 0.29
地壳 4.91 0.123 32.0 284 0.32 3.85 1.59 0.45 1.45 15.63 0.219
Upper parts of metamorphic pile
pile
Meteoric Fliud Circulation
LESS PERMEABLE CAP Precipitation in Pores and Fractures
● 从榴辉岩 退变质榴辉岩 斜长角闪岩，岩石的元 素地球化学发生明显的变化受控于岩石中矿物相的转变。
● 用岩石的元素地球化学特征可以示踪构造过程。
变质岩快速折返过程 岩石减压部分熔融
—以大别山为例
安徽马庙南（大山乡）榴辉岩的部分熔融
安徽岳西碧溪岭部分熔融：从榴辉岩到高压片麻岩
安徽岳西碧溪岭榴辉岩的部分熔融现象