晶质岩石的地震波性质及其地质、地球物理意义.pdfVIP

地质 科 学 2009年10月 CHINESE OFGEOI。OGY JOURNAL 晶质岩石的地震波性质 及其地质、地球物理意义宰 嵇少丞1’2 王 茜1 孙圣思1 (1．加拿大蒙特利尔综合工学院民用、地质和采矿工程系蒙特利尔H3C3A7； 2．中国地质科学院地质研究所国土资源部大陆动力学重点实验室北京 100037) 摘 要人类有关地球内部物质成份、结构和物理状态的认识绝大多数来自于地震波的资料， 而地震波资料的正确解释又离不开岩石地震波性质的高温高压实验研究。地壳和地幔岩石的 地震波性质和各向异性是当今世界地学前沿研究的一项重要内容，该领域横跨了地震学、岩石 物理学和构造地质学，在过去一段时间里非常活跃并取得许多重要的成果。本文仅将作者近 年来研究岩石地震波性质(例如，岩石波速滞后性，地震波速随围压的变化规律，纵、横波速之 间的关系，泊松比等)的部分进展做一简扼的综述，并谨以此纪念已故中国科学院院士张文佑 先生诞辰100周年。 关键词 晶质岩石 高压实验地震波速 泊松比 各向异性 地壳成份构造变形 中图分类号：P313．P541文献标识码：A 1 引 言 人类有关地球内部物质成份、结构和物理状态的认识绝大多数来自于地震波的资 料，而地震波资料的正确解释又离不开岩石地震波性质的高温高压实验研究。1946年， Bridgman教授因对高压下岩石物理性质的开创性研究，获得了诺贝尔物理学奖。此后60 多年来，人类对弹性地震波在岩石中传播速度与各向异性的研究取得了一系列重要的进 展，为现代地震学奠定了坚实的理论基础。本文仅将作者近年来研究岩石地震波性质的 部分成果做一简扼的综述，以飨读者，并谨以此纪念已故中国科学院院士张文佑先生诞 辰100周年(张文佑，1984，1986)。 2岩石波速滞后性 我们的研究发现，采自苏鲁一大别地表或浅表(例如，中国大陆科学钻探(CCSD)几 et 百米深的先导孔)的岩石标本常显波速滞后性(Jia1．，2007)。如图1a所示，在升压过 程中，岩石波速随围压逐渐升高先作迅速的非线性增加，然后在某一临界压力(P。一up)之 上再缓慢地近线性增加。在降压过程中，波速首先作缓慢的近线性减小，然后在某一临 界压力(P。-down)之下再作迅速的非线性减小。降压曲线总是位于升压曲线之上，P。-up ·国家杰出海外青年学者基金，中国科学院杰出海外青年学者和加拿大自然科学和工程研究基金联合资助的成果。 2009—06—20收稿，2009—08—18改回。 1 114 地质科学 2009正 压力珊PI b 压力珊Pa 图1 典型地壳岩石的P波速度与围压的变化关系 a．采自青岛仰u的变辉长岩(试样Sulu—YKl-x)；b．采自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔 3019．63 m深处角闪石一多硅白云母榴辉岩(试样B1536R6P41e-z) eurvesfor cⅢsml Fig．1k-p typical rocks．(Ⅱ)Metagabbro(sampleSulu—YKI-x)fromYangkou，Qingdao a of3019．63minthe (ShandongProvince)；(b)Hbl·Phneelogite(sample叭536R6P41e—Z)fromdepth ChineseContinentalScientific borehole．