中国井下地震观测研究回顾与展望——从井下到东海深井垂直地震台阵

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作者 徐纪人 李海兵 +2 位作者 曾祥芝 许健生 赵志新 《地震学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期919-935,共17页

目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新... 目前我国约有数百个井下地震观测台。井下观测可以避免地表噪声干扰和场地效应,填补在高噪声区域获取高精度地震资料的空白。增加井下观测台站可以弥补地表观测能力的不足,使观测台站的布局更加科学合理,从而也为地震学观测研究开辟新途径。井下台网观测波形有利于准确测定地震参数,建立高精度波速模型,探索地震成因,从而推动地震预报工作。唐山强震就发生在低速体与高速体之间,文安地震前波速出现了可信的地震前兆性降低异常。井下地震仪可观测到地表反射波,对研究地壳精细结构和资源评估均有重要意义。井下观测到的震级、矩震级以及拐角频率均小于地面台站观测结果。江苏东海大陆深井垂直地震台阵井下波形的平均信噪比为70 dB以上,在高噪声背景区可获得高保真度的地震波形,也为研究震源提供更直接的约束条件,有利于高可信度的震源理论研究,以及地震波传播的非线性效应和场地效应的研究,进而提高强地面运动预测的精确度。井下与地面观测的震级差异可能与上层介质的波形非线性增幅效应及波的频率有关,它们拐角频率差异可能与上层介质对不同频率波分量的影响有关。这些差异的成因也具有多重复杂性,有待于深入地科学研究和探索。我国近期将建设更多井下地震观测台站,井下观测网和垂直地震台阵观测研究是创新未来地球物理学发展的重要途径。 展开更多

关键词 井下观测 井下垂直地震台阵 地震学 高精度观测研究 低噪声 震源

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江苏东海深井观测地震波形及其信噪比研究 被引量：1

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作者 徐纪人 李海兵 +1 位作者 曾祥芝 赵志新 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1007-1018,共12页

为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究... 为了探索在高噪声干扰地区获取高信噪比地震信息的有效途径,本文分析了我国第一个超深井地震观测站江苏东海地壳活动国家野外科学观测研究站设置在地面与井下三个不同深度处的地震仪所记录的波形及其信噪比特征。结果显示:由于观测研究站周围强烈的噪声扰动,地面地震仪记录中无法识别M_(L)0.8地方震波形,而深井地震仪可清晰地记录到该小震波形,且深井地震仪可观测到较地面地震仪更多的零级或负震级地震;井下三组不同深度地震仪所记录波形的信噪比均远高于地面地震仪,且不同深度地震波形信噪比的平均值随仪器深度的增大而增加。井下1559.5 m处的地震仪的波形平均信噪比为69.20 dB,2545.5 m处的信噪比达到74.15 dB,均达到高保真波形的信噪比值,这说明1500 m深处地震仪所观测到的波形可以有效地避免地面干扰,因此深井地震观测能够提供高信噪比的波形资料,为研究震源过程和场地效应等提供真实可靠的基础资料,这也预示着深井观测将促进深井地震学的研究与发展。 展开更多

关键词 东海深井观测站 深井地震学 微小地震 波形保真度 波形信噪比

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UAV SfM技术在活动构造研究中的应用——以青藏高原西北部龙木错断裂为例 被引量：2

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作者 江晨轶 潘家伟 +5 位作者 张丽军 李海兵 孙知明 Marie-Luce Chevalier 刘富财 苏强 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期332-347,共16页

为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 3... 为探讨搭载与未搭载实时动态差分技术/动态后处理技术(RTK/PPK)模块的无人机平台通过运动恢复结构(SfM)方法处理获得的数字高程模型(DEM)数据质量差异,以及建立不同无人机平台野外数据采集和室内数据处理过程的快速流程,利用大疆经纬M 300 RTK无人机(搭载禅思L1激光雷达(LiDAR)和测绘相机)与大疆精灵4 Pro无人机(搭载可见光相机)分别对青藏高原西北部龙木错断裂上1处位错阶地进行了数据采集,获得了该处高分辨率、高精度DEM数据和数字正射影像图(DOM)数据。对比结果显示,M 300 RTK无人机平台L1负载系统获得的LiDAR和SfM地形数据精度接近,两者在约100 m的飞行高度获得的DEM数据在水平和垂直方向的均方差分别为0.135 m、0.111 m和0.201 m、0.180 m;无RTK模块的精灵4 Pro无人机获取的DEM数据虽然绝对精度较差(水平和垂直方向均方差分别为1.707 m和249.280 m),但其反映的相对地形与实际地形接近,经过地面控制点校正后精度可以达到分米级。研究表明,RTK SfM技术克服了使用地面控制点的局限性,为活动构造研究领域微地貌测量提供了更高精度、更高效率的解决方案。当对测区的绝对三维坐标要求不高,仅需相对的地形起伏时,未搭载RTK模块的无人机也能够在无地面控制点约束的情况下满足地貌位错测量基本需求。 展开更多

关键词 无人机 运动恢复结构 摄影测量 活动构造 精度评估 龙木错断裂

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海南岛滨海断裂的构造活动历史及其动力学机制:来自磷灰石、锆石裂变径迹的证据

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作者 林弟 郑勇 +2 位作者 胡在龙 魏昌欣 袁勤敏 《地质学报》 北大核心 2025年第7期2271-2283,共13页

海南岛是南海唯一出露海平面的大型岛屿,周围被琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地等新生代断陷盆地围限,构成了这些盆地边界断裂下盘的主体。因此,海南岛的隆升剥蚀历史蕴含盆山耦合和油气、矿产资源赋存条件等重要信息。本研究首次... 海南岛是南海唯一出露海平面的大型岛屿,周围被琼东南盆地、莺歌海盆地和北部湾盆地等新生代断陷盆地围限,构成了这些盆地边界断裂下盘的主体。因此,海南岛的隆升剥蚀历史蕴含盆山耦合和油气、矿产资源赋存条件等重要信息。本研究首次报道了滨海断裂两盘获得的磷灰石和锆石裂变径迹结果。磷灰石裂变径迹年龄范围在23±2~40±2 Ma之间,平均围限径迹长度为12.2~13.2μm,相对较小。锆石裂变径迹年龄范围在63±3~82±4 Ma之间,单颗粒年龄主要集中于82~78 Ma和72~69 Ma年龄组。冷却历史模拟结果显示了三阶段的冷却历史。晚白垩世至早古新世(82~63 Ma),滨海断裂南北两盘整体快速抬升剥蚀可达3.3 km,这是受太平洋板块向北西俯冲引起NW向挤压和古南海洋中脊扩张推挤作用的联合影响,大规模挤压隆升变形导致白沙盆地西缘发育大规模的逆冲推覆构造,对白沙盆地西缘的抱伦金矿有较大的改造作用。早古新世至中中新世(63~13 Ma)阶段相对平静,其中滨海断裂北部地区,还记录了在中始新世至晚渐新世(40~24 Ma)时期的一次快速冷却事件,归因于古南海向南加速俯冲的拖曳作用,滨海断裂复活导致两侧差异隆升,这一时期沉积的粗粒物源是周缘新生代盆地的关键储层。中中新世至今(13~0 Ma),断裂南北两盘又整体快速剥蚀达1.93 km,菲律宾海板块NNW向楔入和印度-欧亚板块碰撞远程效应产生的挤压应力,使海南岛遭受强烈的挤压,导致快速隆升剥蚀。 展开更多

关键词 海南岛 南海 隆升剥蚀 冷却历史 印度-欧亚板块碰撞

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西南天山迈丹断裂周缘地壳应力演化及地震危险性分析 被引量：1

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作者 庞亚瑾 武艳强 +3 位作者 苏广利 陈长云 杨少华 李海兵 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4020-4029,共10页

迈丹断裂是一条位于西南天山南缘的相对高角度断裂,历史记录到的强震活动较少。2024年1月迈丹断裂东段发生了乌什7.1级地震,引发了对迈丹断裂孕震环境和未来地震危险性的关注。除持续的构造加载外,迈丹断裂周围的地壳应力还可能受一系... 迈丹断裂是一条位于西南天山南缘的相对高角度断裂,历史记录到的强震活动较少。2024年1月迈丹断裂东段发生了乌什7.1级地震,引发了对迈丹断裂孕震环境和未来地震危险性的关注。除持续的构造加载外,迈丹断裂周围的地壳应力还可能受一系列强震和冰川融化的影响。本文通过计算震间构造加载、历史强震和地表水文质量损失引起的地壳应力变化,定量分析迈丹断裂周缘的地壳应力积累特征。数值模拟结果表明,震间构造加载驱动迈丹断裂库仑应力增加,速率约为1.1~1.4kPa/yr。历史强震导致迈丹断裂主要断层段库仑应力降低,其中,在2024年乌什7.1级地震震中位置处,库仑应力下降约37kPa,因此历史强震可能推迟了这次地震事件的发生。尽管地表水文质量卸载造成天山山脉明显的垂直形变,但与长期构造加载相比,其引起的地壳应力变化量很小,可以忽略不计。综合区域地壳应力演化、地震活动和构造变形特征,本文认为迈丹断裂东段具有较高的应力积累,未来地震危险性更高。 展开更多

关键词 迈丹断裂 震间构造加载 历史强震 地表水文质量变化 地壳应力演化

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龙门山断裂带晚三叠世大地震的孕震深度和环境的岩石磁学证据

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作者 张蕾 李海兵 +5 位作者 孙知明 周祐民 曹勇 王焕 郑勇 司家亮 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3984-3997,共14页

假玄武玻璃可以形成于深部孕震带到近地表的不同深度,确定其形成深度对揭示断裂带力学性质和大地震孕震环境具有重要意义。本文以龙门山映秀-北川断裂带南段八角庙出露的晚三叠世假玄武玻璃及其围岩(碎裂岩和初碎裂岩)为研究对象,通过... 假玄武玻璃可以形成于深部孕震带到近地表的不同深度,确定其形成深度对揭示断裂带力学性质和大地震孕震环境具有重要意义。本文以龙门山映秀-北川断裂带南段八角庙出露的晚三叠世假玄武玻璃及其围岩(碎裂岩和初碎裂岩)为研究对象,通过岩石磁学、显微结构和地球化学测试,探讨了龙门山断裂带晚三叠世大地震的孕震深度和孕震环境。岩石磁学结果表明,假玄武玻璃和碎裂岩中主要磁性矿物是磁铁矿、单斜磁黄铁矿和顺磁性矿物;初碎裂岩中主要磁性矿物是磁铁矿和顺磁性矿物。假玄武玻璃具有高磁化率值特征,其形成的主要原因是顺磁性矿物在同震摩擦热作用下生成了磁铁矿和单斜磁黄铁矿。磁性矿物的转换过程指示了含有硫化物的弱流体作用的还原性的孕震环境。热磁曲线(χ-T)测试结果揭示了初碎裂岩在自然界中经历的最高温度约为275~300℃,根据地温梯度推算初碎裂岩和假玄武玻璃的形成深度为12.8~14.0km。根据孕震深度、假玄武玻璃构特征和地震机制估算,龙门山断裂带孕震深度的正应力σ≤240.2~264.1MPa,剪应力τ≤144.1~158.5MPa。龙门山断裂带在其漫长的演化过程中发生了多次大地震活动,其中在孕震深度(<14km)固结的碎裂岩带内形成的假玄武玻璃比较容易保存在地震断裂带内,并记录了深部较强的应力特征和弱流体作用的还原性环境。 展开更多

关键词 假玄武玻璃 岩石磁学 孕震深度和环境 映秀-北川断裂带

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鲜水河断裂带炉霍段北部断裂岩特征与变形行为研究

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作者 白明坤 李海兵 +4 位作者 郑勇 吴琼 CHEVALIER Marie-Luce 潘家伟 任治坤 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3998-4019,共22页

鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本... 鲜水河断裂带是中国陆内活动性最强、强震频率最高的活动断裂之一,断裂岩以及大地测量学研究发现该断裂带可能具有广泛的蠕滑变形。研究该断裂带几何结构和变形行为有助于认识蠕滑与粘滑机制,并为评估其强震危险性提供关键科学依据。本文以鲜水河断裂带炉霍段北部断层剖面及其中的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、显微构造观察、扫描电镜以及X射线衍射(XRD)分析等方法,对断裂带的几何结构、断裂岩物理特征与矿物组成等开展了详细分析。结果显示,炉霍段北部的最新主断面位于断裂变形带东部边界,走向N110°,倾向北东,倾角约50°,具有左行走滑兼正断的运动学特征;主断面附近的断层泥相对发育,上盘以棕色为主,宽约3cm,下盘以黑色为主,宽约20~30cm,成分主要为粘土矿物和石英。靠近主断面强矿物含量达70%以上,矿物颗粒均以棱角状、长条状为主,存在矿物颗粒被截切形成平直截切面的现象,指示其应以粘滑变形行为为主;断裂带内的断层泥透镜体则显示,粘土矿物含量极高(>60%),定向明显且面理发育,Al和K元素富集等现象,指示可能存在前期蠕滑变形行为。上述结果指示,鲜水河断裂带炉霍段可能经历了从蠕滑到粘滑变形行为的转变。以上研究结果与鲜水河断裂带以高角度左行走滑,广泛存在蠕滑变形的认识不同,表明断裂带变形行为存在明显的空间分布不一致的特征,除了围岩性质和流体作用以外,断裂的空间几何结构也是重要的控制因素。新的研究结果可以为更深入了解大型走滑断裂带变形行为、孕震机制以及未来强震危险性提供科学依据。 展开更多

关键词 鲜水河断裂带炉霍段 断裂几何结构 变形行为 蠕滑/粘滑 断层泥

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俯冲动力学数值模拟中的网格选择

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作者 杨少华 潘家伟 李海兵 《地质学报》 北大核心 2025年第4期1442-1453,共12页

包括俯冲动力学数值模型在内的地学中各种基于数学物理方程的数值模型必然涉及由离散节点组成的计算网格,它控制着数值计算精度进而控制着数值模型在解决实际地球科学问题中的可信度。近年来俯冲动力学数值模拟取得了长足进步,然而随意... 包括俯冲动力学数值模型在内的地学中各种基于数学物理方程的数值模型必然涉及由离散节点组成的计算网格,它控制着数值计算精度进而控制着数值模型在解决实际地球科学问题中的可信度。近年来俯冲动力学数值模拟取得了长足进步,然而随意使用计算网格导致的数值计算误差仍然不清楚。本文针对经典科学问题,基于3套分辨率不同的计算网格构建了数值模型,通过比较不同分辨率计算网格导致的数值结果偏差,评估了低分辨率网格在实际研究过程中的可能影响。本文认为近十年来较常用的加密区分辨率为2 km×2 km的计算网格有可能得到包含明显数值误差的计算结果,进而影响数值模型在地学中的应用。因此,可能有必要重新审视近年来低分辨率网格的模型及其相应的地学结论。随着俯冲动力学有限差分数值模型越来越高的非线性特征,选择尽可能高分辨率的计算网格可能是必然选择。对于高非线性问题使用低分辨率网格的情况,需要确切证据证明网格可靠性。本文提出了一套新的适用于俯冲动力学的网格剖分形式:含悬挂点的局部加密结构化四边形网格。该网格可能在网格总数较少的情况下完成高精度数值计算,并且实现过程相对简单。 展开更多

关键词 计算网格 数值误差 数值模拟 俯冲动力学

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2022年青海门源Ms6.9地震地表破裂带及发震构造研究 被引量：49

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作者 潘家伟 李海兵 +6 位作者 Marie-Luce CHEVALIER 刘栋梁 李超 刘富财 吴琼 卢海建 焦利青 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期215-231,共17页

2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙... 2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的同震地表变形带,表现为左旋走滑运动性质,总长约27 km。破裂带呈NWW—SEE走向,可分为南北两支,北支沿冷龙岭断裂西段分布,南支沿托莱山断裂东端分布,与北支间隔3 km呈左阶雁行排列。根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将破裂带分为三段:西段、中段和东段,与地表同震位移分布特征较为吻合。西段为破裂带的南支,呈N93°E走向,长约4.5 km,最大左行水平位错约85 cm;中段为北支破裂带西侧部分,主要呈N102°E走向,长约7.5 km,最大左行水平位错约3.7 m;东段为北支破裂带东侧部分,走向呈N110~120°E走向,长约15 km,最大左行水平位错约3.0 m。门源地震震级与地表破裂带分布规模和变形强度的对比,表明本次地震的震源深度较浅,可能远小于10 km深。这次门源地震的发震断裂为海原断裂带呈挤压弯曲部分的冷龙岭断裂,具有花状构造特征。由于本次地震余震向SE方向扩展,表明具有应力向东迁移趋势,因此,冷龙岭断裂东侧处在海原断裂带上1920年海原大地震与2022年门源地震之间地震空区的金强河、毛毛山和老虎山断裂未来强震危险性升高,需要重点关注。 展开更多

关键词 门源M_(s)6.9地震 同震地表破裂 左旋走滑 海原断裂带 冷龙岭断裂 发震构造 青藏高原东北缘

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变质岩中磷灰石变形与元素分布特征:以青藏高原东构造结变质岩为例

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作者 张岩岩 赵中宝 +4 位作者 杜瑾雪 梁凤华 毛小红 田作林 马绪宣 《地质学报》 北大核心 2025年第4期1150-1168,共19页

变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学... 变质变形岩石中副矿物的变形及元素分布特征能记录变质变形岩石的变质变形信息,特别是结合原位定年,可以更为精确地揭示岩石的变质变形历史。磷灰石是变质岩中常见的副矿物,伴随着磷灰石原位定年技术的快速发展,使其成为岩浆岩和矿床学研究中重要的定年矿物,在不同变质-变形过程中,磷灰石的变形机制与行为及其对元素扩散过程的制约效应等一系列重要问题还未得到解决。本研究选取喜马拉雅造山带中构造变形和变质作用最强的东构造结内的岩石开展研究。通过SEM和CL观测,显示麻粒岩中的磷灰石并未显示明显的成分环带,而糜棱岩化片岩中的磷灰石则呈现规律的明暗变化,也即成分变化。通过对薄片中磷灰石的展布特征统计发现两类变质岩中磷灰石的长轴方向近平行于面理的方向。EBSD组构分析显示麻粒岩中的磷灰石呈现出明显的粒内形变,而糜棱岩化片岩中的磷灰石几乎未发生粒内形变。EPMA对磷灰石成分面扫的结果显示麻粒岩中磷灰石的主量元素分布相对均匀,而糜棱岩化片岩中磷灰石的Si元素分布呈现明显的环带或者不均匀,这和CL图像的结果相一致。综合以上的磷灰石变形和元素分布特征可初步得出:(1)尽管麻粒岩中的磷灰石定向分布,参与了岩石的变形,但可能由于其变质温度较高,促使了元素的快速扩散,使元素分布趋于均一,但是后期的流体作用在沿着低角度颗粒边界或者近垂直于最大拉伸应力方向的裂隙发生了成分交代;(2)糜棱岩化片岩中磷灰石平行于糜棱面理排列,但其几乎未发生粒内形变,可能是由于形变温度较低(<450°),或者是由于糜棱岩化片岩的应变主要集中在石英和云母域,而相对强硬的磷灰石并未参与变形,其CL图像和部分主量元素分布图显示的成分变化可能是原生的,这预示着较低变质变形温度可能并未导致磷灰石中元素的快速扩散;(3)初步的年龄结果显示麻粒岩中磷灰石记录了多期年龄,指示继承的磷灰石发生元素再平衡和晚期流体对磷灰石同位素体系的改造,而长英质糜棱岩化片岩中磷灰石则是在糜棱岩化过程中流体不断活动致使磷灰石再结晶的结果。这些重要的认识为变质变形岩石中磷灰石年龄的解释提供了重要的信息。 展开更多

关键词 喜马拉雅造山带 麻粒岩 糜棱岩化片岩 磷灰石粒内形变 磷灰石元素分布特征

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西藏羌塘中部猫耳山石榴角闪岩的岩石学、地球化学及年代学研究

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作者 李超 王根厚 +5 位作者 赵中宝 杨锋 李典 闻俊豪 王仕林 李海兵 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3661-3684,共24页

青藏高原腹地羌塘地体中部猫耳山增生杂岩内保留有早古生代变质记录,对研究冈瓦纳大陆北缘的早古生代构造格架和演化具有重要意义。猫耳山石榴角闪岩呈透镜状产出于斜长角闪岩内,主要由石榴石、角闪石、单斜辉石、斜长石、白云母、黝帘... 青藏高原腹地羌塘地体中部猫耳山增生杂岩内保留有早古生代变质记录,对研究冈瓦纳大陆北缘的早古生代构造格架和演化具有重要意义。猫耳山石榴角闪岩呈透镜状产出于斜长角闪岩内,主要由石榴石、角闪石、单斜辉石、斜长石、白云母、黝帘石、绿泥石、榍石和钛铁矿组成。石榴角闪岩的全岩地球化学分析表明其具有俯冲带上(SSZ型)蛇绿岩特征,与区域内寒武-奥陶纪蛇绿岩残片一致。根据岩相学、矿物化学、相平衡模拟以及锆石定年结果,得出石榴角闪岩的成因及变质过程如下:(1)石榴角闪岩原岩为~477Ma的特提斯洋蛇绿岩残片;(2)在394~383Ma发生麻粒岩相变质过程,峰期变质温压条件为~900℃、~1.55GPa,矿物组合为石榴石+角闪石+透辉石;(3)早期的折返导致其降温降压至~800℃、~1.0GPa,矿物组合为石榴石+角闪石+透辉石+斜长石;(4)进一步的角闪岩相退变质发生于358~348Ma,矿物组合为角闪石+斜长石+透辉石+钛铁矿,在石榴石周围和港湾处形成斜长石+角闪石的后成合晶结构。石榴角闪岩的P-T-t演化轨迹结合区域蛇绿岩和岩浆岩记录,指示早古生代特提斯洋壳俯冲、泥盆纪特提斯洋弧后扩张和石炭纪特提斯洋内岛弧增生的过程。 展开更多

关键词 青藏高原羌塘地体 猫耳山增生杂岩 石榴角闪岩 P-T-T轨迹 古特提斯洋

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川西马尔康地区李家沟锂辉石伟晶岩同构造侵位记录:来自白云母和锂辉石显微构造的证据 被引量：1

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作者 马绪宣 郑碧海 +5 位作者 赵恒兵 赵中宝 高建国 李海兵 黄宇航 秦宇龙 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3909-3922,共14页

中国西部松潘-甘孜造山带广泛分布晚三叠世-早侏罗世花岗伟晶岩型锂矿床。理清该时期锂辉石伟晶岩脉形成的构造地质背景及其侵位过程对于未来勘探找矿具有重要意义。本文以川西李家沟晚三叠世-早侏罗世锂辉石伟晶岩为例,在详细的野外观... 中国西部松潘-甘孜造山带广泛分布晚三叠世-早侏罗世花岗伟晶岩型锂矿床。理清该时期锂辉石伟晶岩脉形成的构造地质背景及其侵位过程对于未来勘探找矿具有重要意义。本文以川西李家沟晚三叠世-早侏罗世锂辉石伟晶岩为例,在详细的野外观测和显微构造分析基础上,聚焦伟晶岩脉中白云母和锂辉石两种矿物的显微结构和构造特征。研究发现白云母主要有两种类型,一种是分布于锂辉石破裂处,具有自形、板条状特征;另一种白云母主要分布于相邻锂辉石晶体的边缘,并发生明显的弯折、沿解理面的滑动、晶内破裂、重结晶造成的晶内及边缘新晶粒生成,以及云母鱼等现象,为典型的韧-脆性变形特征。锂辉石呈巨晶状,表现出脆、韧性两种变形特征。脆性变形主要是晶内破裂,破裂处被晚期结晶的白云母、石英等充填;韧性变形特征包括晶体弯曲、双晶纹错动、双晶纹一端变细或尖灭等。这些显微结构、构造证据表明锂辉石伟晶岩脉完全结晶固结之前发生脆、韧性变形,是吸收了区域构造应力的结果。区域调查发现围岩地层中顺层侵位的同构造无矿伟晶岩脉与部分切层含矿伟晶岩脉为连通关系,指示二者为同源岩浆、同期侵位。此外,李家沟矿区井下工作发现大部分锂辉石伟晶岩脉都是侵位在三叠系变沉积地层褶皱的核部,靠近伟晶岩脉的围岩变形面理平行或小角度斜交二者接触面。以上证据表明李家沟锂辉石伟晶岩脉形成于造山挤压背景下,即锂辉石伟晶岩为同构造岩浆侵位的产物。 展开更多

关键词 显微构造 白云母 锂辉石 伟晶岩 同构造侵位 李家沟

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江西寻乌地区及邻区浅层三维速度结构及其孕震构造初探

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作者 王向腾 谢超灵 +6 位作者 邓中豪 邓居智 章双龙 邹勇军 包丰 姚振岸 李志伟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4651-4665,共15页

寻乌地区位于邵武—河源断裂带中段,发生过多次破坏性地震,其中包括1806年M6地震以及1941年M~5.75地震和1987年M~5.5地震群,是邵武—河源断裂带地震活跃的区域之一,也是江西省防震减灾重点关注区域之一.获取该地区的浅层速度结构有助于... 寻乌地区位于邵武—河源断裂带中段,发生过多次破坏性地震,其中包括1806年M6地震以及1941年M~5.75地震和1987年M~5.5地震群,是邵武—河源断裂带地震活跃的区域之一,也是江西省防震减灾重点关注区域之一.获取该地区的浅层速度结构有助于提高地震定位以及震动图计算的精度.然而,该地区固定台网稀疏,加之研究区NW以及NE向断层交错发育,增加了地震构造环境研究的难度.本文基于寻乌地区布设的密集台阵,获得了持续一个多月的连续波形数据,计算了台站对噪声互相关,并提取了瑞利面波相速度(0.5~6 s)信息,进而采用面波层析成像方法反演了寻乌以及邻区的地壳浅部6 km速度结构.相速度以及S波速度反演结果均很好地展示了断层的浅部空间特征、断陷盆地以及岩体的分布.约3 km深的浅层低速带揭示了会昌和寻乌等断陷盆地的分布,也与邵武—河源断裂带在周田附近"S"型急转弯有很好的对应关系,进一步说明区域断裂带对盆地发育的控制作用.区域典型地震集中在高低速结构过渡区,S波速度高低速变化显示了NW走向断层在深度上的空间展布情况,推测NW向断裂主导了研究区域的地震. 展开更多

关键词 寻乌地区 噪声成像 密集台阵 浅层速度 邵武—河源断裂

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海南岛东北缘榴辉岩的全岩Sm-Nd等时线年龄及其对东古特提斯构造演化的启示

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作者 郑勇 林弟 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3861-3875,共15页

海南岛东北缘木兰头地区发现的榴辉岩为约束古特提斯洋在东南亚地区的构造演化过程提供了重要的研究对象。全岩Sm-Nd等时线年龄将木兰头榴辉岩原岩的形成时代重新限定为389.6±9.1Ma的中泥盆世,与哀牢山-马江缝合带蛇绿混杂岩的初... 海南岛东北缘木兰头地区发现的榴辉岩为约束古特提斯洋在东南亚地区的构造演化过程提供了重要的研究对象。全岩Sm-Nd等时线年龄将木兰头榴辉岩原岩的形成时代重新限定为389.6±9.1Ma的中泥盆世,与哀牢山-马江缝合带蛇绿混杂岩的初始形成时间一致。榴辉岩主体呈现轻稀土元素亏损,具有较为明显的Ce负异常,大离子亲石元素略微亏损和Nb、Ta元素的轻微负异常;具有相对较为亏损的Sr-Nd同位素组成,I_(Sr)=0.705~0.707,ε_(Nd)(t)=+0.8~+6.0,表现出典型的洋中脊玄武岩地球化学特征,表明在中泥盆世390~380Ma沿金沙江-哀牢山-马江和海南岛北缘分布有连续的东古特提斯洋大洋中脊。仅少量样品表现出轻稀土元素轻微富集,具有轻微的Eu负异常,中等富集大离子亲石元素,且表现出明显的Nb、Ta元素正异常,代表了俯冲碰撞过程中俯冲沉积物和变质洋壳组分交代作用的结果。自石炭纪340~330Ma以来,大洋板片沿海南岛北缘向海南岛地块俯冲,由此形成了木兰头榴辉岩的进变质作用和邦溪-晨星沿线分布的弧后盆地。因此,哀牢山-马江缝合线应向东延伸至海南岛东北缘木兰头附近。 展开更多

关键词 海南岛 榴辉岩 东古特提斯洋 俯冲碰撞 缝合线

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汶川地震假玄武玻璃的特征、成因及其构造意义 被引量：3

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作者 王焕 李海兵 +3 位作者 司家亮 裴军令 孙知明 张蕾 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3833-3847,共15页

富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为,地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压,形成同震断层弱化(热增压机制),从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现,在2008年汶川大地震(M_(W) 7.9)中断层浅部发生了摩... 富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为,地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压,形成同震断层弱化(热增压机制),从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现,在2008年汶川大地震(M_(W) 7.9)中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后,我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔(WFSD-1)732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃(凝固的摩擦熔融物)。该假玄武玻璃形成的位置极浅,且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看,断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示,该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成,基质中发育众多不规则的微裂隙,并可见流动构造。化学成分分析显示,其基质富Ba且被重晶石(BaSO 4)小细脉切割,为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变,且龙门山地区大地震复发周期为3000~6000年,因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震,即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验,证实了在钻孔732m深度发生地震滑动的条件下确实会产生假玄武玻璃。因此WFSD-1钻孔732.6m的假玄武玻璃被认为是汶川地震的产物,代表了汶川地震主滑动带位置。这是首次在自然界中发现浅部含水断层泥摩擦熔融形成假玄武玻璃的实例,不仅对认识汶川大地震的发震机制、断层强度、应力迁移与破裂传播具有重要意义,而且有助于我们认识断裂带内浅部脆性区域的力学属性、岩石变形环境和变形机制,促进对地震滑动机制和破裂过程的认识。 展开更多

关键词 假玄武玻璃 显微构造 摩擦熔融 富流体断层泥 汶川地震

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台湾-吕宋双火山弧的可能成因:菲律宾板块北西向加速运动 被引量：3

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作者 杨少华 李海兵 +2 位作者 潘家伟 郑勇 柳畅 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2917-2926,共10页

台湾-吕宋双火山弧绵延近500 km,南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间,其成因尚无定论。前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲,然而数值模拟研究并不能有效支持该观点。随着欧亚-菲律宾板块的会聚,南海东部次海盆被... 台湾-吕宋双火山弧绵延近500 km,南北向展布于台湾岛和吕宋岛之间,其成因尚无定论。前人将其归因于轻质物质(南海洋中脊或南海北部轻质高原)的俯冲,然而数值模拟研究并不能有效支持该观点。随着欧亚-菲律宾板块的会聚,南海东部次海盆被动俯冲于菲律宾板块之下。为了验证被动俯冲和主动俯冲对俯冲角度的控制作用,本文构建了二维高精度数值对比模型,在其他因素完全相同的情况下,考察会聚方向的差异对俯冲角度的影响。模拟结果显示,仅仅改变会聚方向,俯冲角度就能够发生巨大变化。在被动俯冲背景下如果条件合适则易于发生低角度俯冲。综合前人研究成果可以发现,南海-菲律宾俯冲系统的条件满足发生低角度俯冲的要求,表现在两方面:①南海东部次海盆的年龄从最新的洋中脊向北波动增加,最老为33 Ma,小于低角度俯冲洋盆年龄要求的40 Ma;②欧亚-菲律宾板块的会聚速率大于低角度俯冲速率要求的4 cm/a。由此,本文认为菲律宾-欧亚板块在被动俯冲背景下的低速会聚形成了高角度俯冲从而导致西弧的形成;之后菲律宾板块北西向加速运动导致俯冲角度减小,西弧停止活动而东弧开始形成。本文模型不需要俯冲的轻质物质提供额外的浮力进而促使板片角度减小。西弧和东弧存在分叉现象,我们认为原因可能是洋壳年龄向北增加和(或)菲律宾板块旋转。本文提出了台湾-吕宋双火山弧另一种可能的演化机制,有助于推进对该双火山弧和该俯冲系统的理解,也能够为认识其他被动俯冲过程提供参考实例。 展开更多

关键词 台湾-吕宋双火山弧 马尼拉俯冲带 被动俯冲 板块旋转

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龙门山地震断裂带的热年代结果及其对断裂活动的指示

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作者 郑勇 李海兵 +4 位作者 王焕 司家亮 张蕾 李成龙 张佳佳 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3542-3558,共17页

中生代和新生代多期次的新老构造活动叠加造成了龙门山现今地震频发和复杂的构造格局。沿2008年汶川地震断裂带出露有多种断裂岩组合,为直接开展断裂带热年代学研究提供了重要素材。本研究首次尝试针对映秀-北川断裂带出露的假玄武玻璃... 中生代和新生代多期次的新老构造活动叠加造成了龙门山现今地震频发和复杂的构造格局。沿2008年汶川地震断裂带出露有多种断裂岩组合,为直接开展断裂带热年代学研究提供了重要素材。本研究首次尝试针对映秀-北川断裂带出露的假玄武玻璃开展^(40)Ar/^(39)Ar年龄的多重扩散域(MDD)模拟研究。与钾长石相似的阶梯状上升的年龄谱图表明假玄武玻璃同样具有开展MDD模拟的应用潜力。模拟结果显示,映秀-北川断裂带分别经历了~230Ma和~180Ma起始的构造热事件,对应青藏高原东缘中-晚三叠世统一的挤压造山运动和造山后的伸展垮塌。断裂带内新获得的断层角砾岩磷灰石裂变径迹(AFT)结果与上、下盘已有结果共同组成了较为完整的年龄-高程剖面,揭示出年龄拐点出现在~13Ma,位于~1100m的海拔高度,与热历史反演结果一致,对应映秀-北川断裂带的出露位置,直接证实断裂活动在中中新世以来龙门山的隆升过程中发挥了重要作用。进入中中新世以来,龙门山断裂带的快速剥蚀和地温梯度的显著降低很可能暗示了构造活动机制上的重要转变。 展开更多

关键词 断裂岩 热年代学 假玄武玻璃 多重扩散域 磷灰石裂变径迹

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南海潜在海啸传播过程的数值模拟:初始海啸衰减的影响

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作者 杨少华 石耀霖 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3802-3815,共14页

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减... 准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减.本文基于高精度地形和高密度网格,求解非线性浅水方程,分别针对马尼拉断裂带的南段、中段和北段,构建南海海啸传播数值模型,试图定量考察初始海啸衰减作用对南海海啸的影响.模拟结果表明一定幅度的初始波高衰减将导致几乎相同幅度的海啸波高衰减,相应的偏差可以忽略.在保守的初始海啸衰减幅度(10%)下,模拟结果显示我国东南沿海、越南东部沿海和巴拉望岛为海啸危险区.另外,模型显示科里奥利力导致的波高变化幅度小于5 cm且其分布样式符合预期,这进一步佐证了数值模型的可靠性,也表明在实际南海海啸模拟中可以忽略科里奥利力进而提高计算效率.结合前人的沉积学认识和本文的数值模拟结果,本文认为南澳岛、西沙东岛和越南绥和周边曾同时遭受海啸侵袭,产生海啸的断裂带最有可能是马尼拉断裂带南段.后续有必要加强南澳岛、西沙东岛和越南东部的沉积学研究,识别更早的海啸事件,以期有力约束南海下次海啸事件的发生年份. 展开更多

关键词 海啸危险性 初始海啸衰减 数值模拟 科里奥利力 南海

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南海北部盆地新生代物源对周边主要河流演化的响应 被引量：7

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作者 刘栋梁 李海兵 +3 位作者 王平 潘家伟 郑勇 朱训璋 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2761-2774,共14页

源汇系统(Source-to-sink system)是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题,沉积物碎屑锆石U-Pb定年是源汇系统研究的有效方法之... 源汇系统(Source-to-sink system)是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题,沉积物碎屑锆石U-Pb定年是源汇系统研究的有效方法之一。南海北部与其周边地区构成了一个完整的源汇系统,通过源汇分析可获得南海北部各盆地沉积物来源及周边主要河流的演化历史。本文通过总结前人在南海北部主要盆地新生代沉积物碎屑锆石U-Pb研究成果,探讨珠江、红河和昆莺琼古河的新生代演化历史。珠江最早的支流北江和东江形成于早渐新世,晚渐新世溯源到西江上游的红水河、左江和右江,中新世溯源到西江中游柳江、桂江和上游的北盘江、南盘江。在晚白垩世—古近纪红河属于青藏高原东缘大型向东南或向南流河流的一部分,之后由于地貌变化形成现今红河。昆莺琼古河在早渐新世开始发育影响到珠江口盆地,在晚渐新世昆莺琼古河雏形已经基本形成,中新世起昆莺琼古河可能向西有一定程度的退缩。 展开更多

关键词 南海北部 新生代物源 碎屑锆石U-Pb 河流演化

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龙门山汶川-茂县断裂带的岩石磁学特征及其地震作用的指示意义 被引量：4

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作者 张蕾 李海兵 +4 位作者 孙知明 葛成隆 叶小舟 曹勇 郑勇 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3817-3832,共16页

汶川-茂县断裂带是龙门山后山断裂,是松潘-甘孜褶皱带与龙门山断裂带之间的边界断层,然而,在2008年M_(W) 7.9级汶川大地震中并没有发生破裂。同时,汶川-茂县断裂带在汶川地震之前是否发生过历史大地震仍缺少确切的证据。这不仅制约着汶... 汶川-茂县断裂带是龙门山后山断裂,是松潘-甘孜褶皱带与龙门山断裂带之间的边界断层,然而,在2008年M_(W) 7.9级汶川大地震中并没有发生破裂。同时,汶川-茂县断裂带在汶川地震之前是否发生过历史大地震仍缺少确切的证据。这不仅制约着汶川地震发生机制的认识,而且还影响对龙门山形成演化过程的理解。因此,确定汶川-茂县断裂带的断裂作用环境对于认识龙门山断裂带的地震发生机制至关重要。断裂岩的岩石磁学可以有效地揭示断裂带的物理和化学环境。本文以汶川-茂县断裂带北部地表露头的断裂岩为研究对象,通过岩石磁学研究,并结合显微结构观察和地球化学分析,探讨汶川-茂县断裂带的断裂作用环境。断层泥和断层角砾岩最大磁化率值分别约为围岩的30倍和15倍,具有高磁化率值特征。断层泥的主要载磁矿物为磁铁矿、磁黄铁矿、针铁矿;断层角砾岩的主要载磁矿物为磁黄铁矿、针铁矿。断层泥的高磁化率值异常的主要原因是围岩中的含铁矿物在地震摩擦热和流体作用下新生成磁铁矿和磁黄铁矿。断层角砾岩的高磁化率值异常是围岩在含有大量硫元素的低温热液流体作用下生成了磁黄铁矿。大量针铁矿指示了震后期还原性的低温热液流体作用。断裂岩的高磁化率值异常和新生磁铁矿指示了汶川-茂县断裂带曾经发生了摩擦热温度>500℃的大地震活动,发震和震后期均为还原性的硫元素含量较高的低温热液流体环境。 展开更多

关键词 断层泥 岩石磁学 断裂作用环境 大地震活动 汶川-茂县断裂带

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