关于岩石圈有效弹性厚度的地质理解-地质科学.PDF

地 质 科 学 2005年 10月 CH INESE JOURNAL OF GEOLOGY 40( 4): 585 593 * 1 1 2 付永涛 范守志 施小斌 ( 1. 中国科学 海洋研究所 山东青岛 266071; 2. 中国科学 南海海洋研究所 广州 510301) 简要回顾了岩石圈均衡理论的发展及岩石圈区域均衡和挠曲理论在岩石圈动力学 研究中起的作用, 阐述岩石圈有效弹性厚度 (T e)的概念和特征。强调 T e 的研究是地质学和 地球物理学的紧密结合, 即通过岩石圈挠曲理论和区域均衡原理, 对地形和重力资料进行谱分 析计算, 来获取岩石圈的物理性质信息。计算的T e(和相应的挠曲刚度) 是岩石圈等效的强 度, 与爆破地震、地震层析成像和大地电磁测深等方法观测到的岩石圈和地壳厚度不同, 它们 之间只有通过岩石圈的屈服刚度包络面 (YSE) 才能比较。大洋和大陆岩石圈YSE 的理论计 算, 表明T e值显著小于地震学的地壳和岩石圈厚度。尤其对于大陆岩石圈, 地壳厚度、热年龄 和应变率均可显著影响岩石圈的强度。本文还以滇西为实例介绍了对相干值曲线计算的新认 识和当前岩石圈T e研究的必威体育精装版趋势。 岩石圈有效弹性厚度 屈服刚度包络面 区域均衡 谱相干法 : P313 : A : 0563- 5020( 2005) 04- 0585- 09 岩石圈有效弹性厚度(T e)研究是岩石圈动力学研究的一个热点。其基本的计算方 法是重力和地形之间的谱分析, 最终要解决的是地质问题, 因而是地球物理学与地质学 研究的结合。 作者注意到国内一些地学工作者虽然对T e的研究做了一些具体的工作 (如周辉等, 2000; 袁炳强等, 2002), 然而对于爆破地震、地震层析成像和大地电磁测深获得的岩石圈 和地壳厚度, 与基于区域均衡补偿和弹性板挠曲理论的岩石圈的T e之间是怎样的关系, 尚未专门进行解释。因此, 本文试图依据国内外的必威体育精装版研究成果(如Watts, 2001; 金煜 等, 2002)和作者的认识(付永涛等, 2000), 就岩石圈有效弹性厚度的地质解释这一问题 发表一些看法, 希望能有益于国内岩石圈动力学领域的研究。 1 均衡学说的简要回顾 均衡是岩石圈的一种理想状态: 在这种状态下, 岩石圈所受的外力及内部应力达到 平衡。 均衡学说的思想最早由达芬奇( 1452~ 1519)提出, 由E. MacCurdy在 1928年和 1956年译成英文 (转引自W atts, 2001) 。 从 19世纪中叶至 20世纪初, 建立了艾里均衡模式(A iry, 1855)和 Pratt重力均衡模 * 国家重点基础研究规划项目(G200004670303) 、国家自然科学基金项目( 、国家海洋局海底科学重点实 验室项目( 2002-2)和中国科学 创新项目( K CX2-209)联合资助。 付永涛, 男, 1970年 11月生, 副研究员, 大地构造学专业。 2003- 12- 17收稿, 2004- 03- 30改回。 586 地 质 科 学 2005年 式( Prat,t 1871), 又在这两种均衡模式基础上建立了A iry-H eiskanen均衡模式(H eiskanen and VeningMeinesz, 1958)和 Pratt-H ayford均衡模型(Hayford and Bow in, 1912)。然而, 这 两种模式都是局部的补偿。 V eningM einesz观测到了像夏威夷群岛、爪洼 苏门答腊海沟等地区的重力异常, 发 现用局部补偿模式难以解释这些异常。他于 1941年建立起区