、简述大陆岩石圈的分层性与岩石圈结构 实验岩石变形研究揭示出,岩石圈的流变性可以出现在不同温度、压力条件下,并且包括了 各种脆性、韧性变形机制。这些流变学机制的出现,不仅与岩石圈的组成、地球化学背景有关, 而且与其所处的物理环境(即与深度有关的温、压条件)和大地构造背景有着内在联系,由此可 以将地壳断裂带乃至大陆岩石圈划分出不同的流变学域 1.大陆岩石圈多层结构模式的提出 过去人们在考虑岩石圈分层结构时主要考虑的是物质成分分层或速度分层,同时把岩石圈认 为是一个相对刚性的整体,这也是板块学说的一个重要前提条件。实际上,无论是在上、中或下 地壳甚至地幔上部都有一些薄弱带或强流变带存在,这一点尤其得到了对某些常见结晶岩的流变 特性研究的支持。这些薄弱带主要出现在10-15km,20-28km,25-40km和60一85km深度范围 内。据此可以将大陆岩石圈划分出多个不同层圈,在这些圈层的分界处,即薄弱带上可能聚集了 促使岩石圈流动或板块运移的主要应力。它们也可能是地壳拆离和滑动的主要场所,而某些板内 地质现象就可能与地壳层圈的不同流变特性有关。当然,对于这些薄弱带出现的深度范围,不同 的大地构造背景和岩石学成分会有很大的影响。 2.地壳断层带的流变学模式 已有的地质、地球物理和大地测量资料都证实,大陆岩石圈的大规模应变主要是集中在一些 相对狭窄的断层带(剪切带)上。断层带上岩石的流变学特点与变形机制主要受控于变形作用的 物理、化学条件。自 Sibson(1977)提出了著名的断层双层结构模式(将断层带划分为上部发震 脆性域和下部无震准塑性域)以来,一些学者相继提出了许多新的断层带模式。 Stremlau(1986) 模式由上部摩擦碎裂带、中部过渡域或半脆性域和下部的塑性糜棱质剪切带构成,其中的摩擦域 和过渡域是无震域; Scholz(1988)模式认为,糜棱岩不仅可以形成于下部塑性域,而且也可以 产生于中间过渡域。在此基础上, Shimamoto(1989)根据盐岩模拟变形实验结果认为:1)上部 脆性域和下部韧(塑)性域之间的过渡域实际上还要宽,而且 Byerlee的经典脆性岩石摩擦强度 公式不能直接外推到韧性域:2)盐岩实验中半韧性域内发育的构造非常类似于S-C糜棱岩。因 此,糜棱岩的形成不应仅限于韧性域。所以,他提出了半韧性域的概念并建立了新的断层模式 Shimamoto模式由脆性域、半脆性域、半韧性域和韧性域构成,发震深度可以达到半韧性域上部。 Shimada和刘俊来(1999)近期对花岗质岩石开展的不同温度实验研究(达650°C)表明,在大 约250°C的温度条件下,花岗质岩石表现出异常低强度域,而这一低强度域恰好对应于大陆地壳 多震层的空间位置。他们的实验研究结果进一步补充和完善了现有地壳结构模型。 3.对陆壳结构认识的深化 Mattauer(1980)在考虑了深度、温度、压力变化过程中物质状态变化规律的同时,根据岩 石的主导宏观变形机制变化提出了颇有影响的构造层的概念,并把地壳理想剖面划分为上、中、 下三个构造层。后来, Carter等(1987)意识到物理(温度、压力、应变速率和应力)、化学(物 质成分、流体等)和大地构造背景对大陆岩石圈流变性的意义以及岩石的力学表现及其微观机制 对区分具不同流变规律的流变域的重要性。因此,他将陆壳岩石圈划分出四个流变域,即顶部的 脆性域(0-l0km,以碎裂流动为主):半脆性域(10-25km,碎裂作用与颗粒滑移同时出现);低 温韧性域(35一50km,颗粒边界过程与位错蠕变):和高温韧性域(>50km,位错蠕变、扩散 作用和分熔作用) 、构造地质学硏究对于改善人类生存环境的意义 资源与环境是过去、也是未来地球科学研究的永恒主题,地质构造与地壳运动的分析与研究一、简述大陆岩石圈的分层性与岩石圈结构 实验岩石变形研究揭示出，岩石圈的流变性可以出现在不同温度、压力条件下，并且包括了 各种脆性、韧性变形机制。这些流变学机制的出现，不仅与岩石圈的组成、地球化学背景有关， 而且与其所处的物理环境（即与深度有关的温、压条件）和大地构造背景有着内在联系，由此可 以将地壳断裂带乃至大陆岩石圈划分出不同的流变学域。 1．大陆岩石圈多层结构模式的提出 过去人们在考虑岩石圈分层结构时主要考虑的是物质成分分层或速度分层，同时把岩石圈认 为是一个相对刚性的整体，这也是板块学说的一个重要前提条件。实际上，无论是在上、中或下 地壳甚至地幔上部都有一些薄弱带或强流变带存在，这一点尤其得到了对某些常见结晶岩的流变 特性研究的支持。这些薄弱带主要出现在 10-15km，20-28km，25-40km 和 60 一 85km 深度范围 内。据此可以将大陆岩石圈划分出多个不同层圈，在这些圈层的分界处，即薄弱带上可能聚集了 促使岩石圈流动或板块运移的主要应力。它们也可能是地壳拆离和滑动的主要场所，而某些板内 地质现象就可能与地壳层圈的不同流变特性有关。当然，对于这些薄弱带出现的深度范围，不同 的大地构造背景和岩石学成分会有很大的影响。 2．地壳断层带的流变学模式 已有的地质、地球物理和大地测量资料都证实，大陆岩石圈的大规模应变主要是集中在一些 相对狭窄的断层带（剪切带）上。断层带上岩石的流变学特点与变形机制主要受控于变形作用的 物理、化学条件。自 Sibson（1977）提出了著名的断层双层结构模式（将断层带划分为上部发震 脆性域和下部无震准塑性域）以来，一些学者相继提出了许多新的断层带模式。Strehlau（1986） 模式由上部摩擦碎裂带、中部过渡域或半脆性域和下部的塑性糜棱质剪切带构成，其中的摩擦域 和过渡域是无震域；Scholz（1988）模式认为，糜棱岩不仅可以形成于下部塑性域，而且也可以 产生于中间过渡域。在此基础上，Shimamoto（1989）根据盐岩模拟变形实验结果认为：1）上部 脆性域和下部韧（塑）性域之间的过渡域实际上还要宽，而且 Byerlee 的经典脆性岩石摩擦强度 公式不能直接外推到韧性域；2）盐岩实验中半韧性域内发育的构造非常类似于 S-C 糜棱岩。因 此，糜棱岩的形成不应仅限于韧性域。所以，他提出了半韧性域的概念并建立了新的断层模式。 Shimamoto 模式由脆性域、半脆性域、半韧性域和韧性域构成，发震深度可以达到半韧性域上部。 Shimada 和刘俊来（1999）近期对花岗质岩石开展的不同温度实验研究（达 650C）表明，在大 约 250C 的温度条件下，花岗质岩石表现出异常低强度域，而这一低强度域恰好对应于大陆地壳 多震层的空间位置。他们的实验研究结果进一步补充和完善了现有地壳结构模型。 3．对陆壳结构认识的深化 Mattauer（1980）在考虑了深度、温度、压力变化过程中物质状态变化规律的同时，根据岩 石的主导宏观变形机制变化提出了颇有影响的构造层的概念，并把地壳理想剖面划分为上、中、 下三个构造层。后来，Carter 等（1987）意识到物理（温度、压力、应变速率和应力）、化学（物 质成分、流体等）和大地构造背景对大陆岩石圈流变性的意义以及岩石的力学表现及其微观机制 对区分具不同流变规律的流变域的重要性。因此，他将陆壳岩石圈划分出四个流变域，即顶部的 脆性域（0-10km，以碎裂流动为主）；半脆性域（10-25km，碎裂作用与颗粒滑移同时出现）；低 温韧性域（35 一 50km，颗粒边界过程与位错蠕变）；和高温韧性域（＞50km，位错蠕变、扩散 作用和分熔作用）。 二、构造地质学研究对于改善人类生存环境的意义 资源与环境是过去、也是未来地球科学研究的永恒主题，地质构造与地壳运动的分析与研究