由EUROBRIDGE'97地震剖面的P波與S波速度模型和重力數(shù)據(jù)得到的巖石層上部密度—速度關(guān)系

E.Kozlovskaya T.Janik J.Yliniemi G.Karatayev M.Grad

由EUROBRIDGE'97地震剖面的P波與S波速度模型和重力數(shù)據(jù)得到的巖石層上部密度—速度關(guān)系

E.Kozlovskaya T.Janik J.Yliniemi G.Karatayev M.Grad

傳統(tǒng)的折射與廣角反射地震和重力數(shù)據(jù)的聯(lián)合解譯是基于大量地殼巖石彈性性質(zhì)實驗室研究證實的地震P波速度和密度之間眾所周知的相關(guān)性。與這一方法相矛盾的一個問題是富含鈣長石的巖石具較高的P波速度，而不滿足常規(guī)密度—VP關(guān)系。這說明基于常規(guī)密度—VP關(guān)系的聯(lián)合反演不適用于橫跨大的非造山帶環(huán)斑－輝長－斜長巖地塊的廣角地震調(diào)查，因為其組成成分富含斜長石。同時使用VP和VS計算密度模型就可解決這一問題。巖石屬性的實驗室結(jié)果表明密度與VS相關(guān)性很強。此外，各向同性VS與密度的相關(guān)性較VP更強，且受高斜長石含量的影響更小。即便如此，利用這一已知的密度與VS或者密度與VP及VS的相關(guān)性進行地震和重力數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演仍然十分少見。其重要原因在于暴破地震學中S波波至的質(zhì)量低，因而難以得到可靠的S波速度模型。

本文闡述了在烏克蘭地盾EUROBRIDGE'97廣角反射和折射剖面所做的地震和重力數(shù)據(jù)聯(lián)合反演的結(jié)果。該區(qū)缺失厚沉積體，使我們可以得到P波和S波速度模型。通過重力反演得到EUROBRIDGE'97剖面密度模型，我們利用密度和VP、VS模型的關(guān)系，將密度模型參數(shù)化。這樣參數(shù)化后，經(jīng)重力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以獲得密度和地震波速的關(guān)系。結(jié)果顯示EUROBRIDGE'97剖面的密度與地震波速之間呈非線性和離散的關(guān)系。對相關(guān)性的分析表明，造成離散是緣于橫跨該剖面的大的地質(zhì)構(gòu)造單元的差異。為解釋這一差異，我們對比EUROBRIDGE'97剖面上3個主要地質(zhì)單元中地震速度和密度的關(guān)系和來自烏克蘭地盾及另一個前寒武紀地區(qū)的巖石學資料。可見與平均密度—速度關(guān)系的偏移量是巖石的特殊礦物組合的反映，包含了不同的巖石時代和地殼形成環(huán)境。論述了如何通過密度—速度圖分析，來限定地殼成分，尤其是下地殼的成分和變質(zhì)程度。

重力模擬 密度—速度關(guān)系 聯(lián)合解譯 陸殼 前寒武紀 烏克蘭地盾

引言

折射及廣角反射與重力數(shù)據(jù)聯(lián)合解譯的主要條件是1960年代（Birch，1961）就已建立并被全球大量巖石密度和地震速度的實驗室測量所證實的地震波速度與密度的相關(guān)性（Carmichael，1989；Henkel et al，1990；Krasovsky，1981；Christensen and Mooney，1995）。通常，這些早期的密度—速度關(guān)系的研究，旨在獲得與不同圍壓和溫度下不同巖石層巖石密度和速度實驗室測量結(jié)果近似的線性和非線性回歸曲線。這些曲線被用來重算由廣角反射和折射實驗產(chǎn)生的地震波速度模型，從而得到密度模型。

盡管有關(guān)密度—速度相關(guān)性的研究很多，但它們卻極少專門用來分析屬不同構(gòu)造和地質(zhì)年代的各地質(zhì)單元的此類相關(guān)性。Krasovsky（1981）認為，全球范圍內(nèi)與實驗室測量的密度—速度關(guān)系大致相符的回歸曲線與那些和局部地區(qū)數(shù)據(jù)基本吻合的回歸曲線之間的差異是對全球不同地質(zhì)區(qū)域的響應(yīng)。

除了實驗室測量之外，局部巖石層單元的密度—速度關(guān)系還能夠直接從大尺度地震實驗和觀測的重力數(shù)據(jù)提供的巖石層內(nèi)的速度分布得到，如見Kozlovskaya和Yliniemi（1999）、Kozlovskaya等（2001a，b；2002）。該方法能夠發(fā)現(xiàn)使觀測重力數(shù)據(jù)與密度模型耦合程度最佳的密度—速度關(guān)系，也就是，通過反演重力問題的途徑得到密度—速度關(guān)系。

在東歐克拉通（EEC），通過可用的廣角反射和折射剖面，用該方法研究了大尺度地質(zhì)單元的密度—速度關(guān)系的變化：芬蘭地區(qū)的SVEKA 剖面（Kozlovskaya and Yliniemi，1999）和EUROBRIDGE'95－97 剖面（Kozlovskayaet al，2001a，b；2002），這些剖面橫跨了芬蘭、立陶宛、白俄羅斯和烏克蘭不同地質(zhì)年代的一系列構(gòu)造單元。對這些剖面得到的密度—速度關(guān)系基本上是準線性的，并且說明圍繞相應(yīng)密度值的P波速度的散射適中。而散射則源于不同構(gòu)造單元的密度—速度關(guān)系的變化。該研究同時揭示了密度—速度關(guān)系在背離準線性關(guān)系時的一些例證。正如 EUROBRIDGE'96剖面（Kozlovskayaet al，2002）所說明，密度—VP關(guān)系由于構(gòu)造變形巖石所組成的地質(zhì)單元，在其內(nèi)部形成大尺度地震各項異性的影響使之背離一般關(guān)系。這種背離準線性密度—VP關(guān)系的現(xiàn)象也見于某些大規(guī)模環(huán)斑－輝長－斜長巖地塊，因其含有豐富的高長石礦物的巖石，如環(huán)斑花崗巖和斜長巖。廣角反射和折射剖面橫跨這樣的地塊時顯示在上地殼深度P波速度非常高（最快達6.4km/s）。有時地震波高速區(qū)域卻為負重力異常區(qū)，如橫跨維堡的環(huán)斑巖巖基波羅的海剖面（Luosto et al，1990）和橫跨烏克蘭地盾的科羅斯堅拉斑－輝長－斜長深成巖體的EUROBRIDGE'97 剖面（Thybo et al，2003）。然而，假若采用任意常規(guī)的密度—VP關(guān)系重算這些高速區(qū)的密度，可見其顯示的計算重力作用結(jié)果應(yīng)為正值。

本文論述了如何通過P波和S波兩個速度模型和密度的關(guān)系計算密度以解決上面的問題。我們應(yīng)用來自EUROBRIDGE'97廣角反射和折射剖面的地震和重力數(shù)據(jù)，包括布格異常與P波和S波速度模型（Thybo et al，2003）。本項研究另一個目標是通過比較EUROBRIDGE'97剖面地震波速度和密度與巖石學數(shù)據(jù)，解釋橫跨該剖面不同構(gòu)造單元的密度與速度之間的差異性。

1 地震和重力數(shù)據(jù)聯(lián)合反演主要條件的密度—速度關(guān)系

1.1 來自巖石彈性性質(zhì)實驗室研究的密度—速度關(guān)系

巖石密度和壓縮波速度的關(guān)系最初是由Birch（1961）獲得的，其限定壓力上限為10kbar（千巴）并假定各向同性介質(zhì)中的壓縮波速度VP主要取決于兩個參數(shù)，即平均原子質(zhì)量mA和物質(zhì)密度d：

（1）式中的平均原子質(zhì)量mA是表征巖石組分的另一個參數(shù)。Anderson（1967）用自己的方法研究證明了Birch得出的主要結(jié)論，即地震波速度、密度和平均原子質(zhì)量之間是相關(guān)的。他認為密度由壓縮波和剪切波速度得到，并得出了密度—地震波速的關(guān)系式：

式中VS指各向同性介質(zhì)的剪切波速度，Φ是地震參數(shù)，a是系數(shù)，指數(shù)n為一個可取1/4或1/3的量。按 Birch（1961）已注明的富含鈣質(zhì)斜長石的巖石具有較高的P波速度而不滿足常規(guī)密度—VP關(guān)系。Simmons（1964）對Birch（1961）關(guān)系進行了修正，其將CaO含量的影響考慮了進去。而后，Manghnani等（1974）得到了壓縮波和剪切波速度的相似等式：

（3）式說明平均原子質(zhì)量和CaO含量對剪切波速度的影響弱。由此可見，各向同性介質(zhì)S波速度與密度的相關(guān)性較之P波速度更強。

此后，在實驗室條件下得到的以及來自不同地質(zhì)區(qū)、不同壓力和溫度條件下的各種巖石類型的鉆孔測試得到的速度—密度的結(jié)果已編錄成大量的密度—速度關(guān)系。關(guān)于這些結(jié)果的詳細分析的論文有：Krasovsky（1981）、Barton（1986）以及 Sch?n（1998）。從這些文章中可見，在多數(shù)常規(guī)狀況下，壓縮波速度與密度關(guān)系對地殼巖石而言是與線性回歸曲線近似的。一個在廣角反射和折射數(shù)據(jù)與重力數(shù)據(jù)聯(lián)合反演中應(yīng)用最為廣泛的密度—速度關(guān)系曲線是 Nafe－Drake曲線（Ludwiget al，1970）以及由Christensen和Mooney（1995）得出的壓縮波速度和密度的關(guān)系。

應(yīng)用這種密度—速度關(guān)系的一個顯著的難點是對所揭露的所有巖石層巖石類型常常出現(xiàn)圍繞其平均值發(fā)生明顯散射現(xiàn)象。而KTB超深鉆孔的密度—速度關(guān)系研究說明，密度—速度關(guān)系的統(tǒng)計特性與觀測范圍呈強相關(guān)性（Kneib，1995；Goff and Holliger，1999）。在短波區(qū)間（小于10m），由于大的散射影響，記錄的速度和密度間的相關(guān)性非常差，而隨波長變大，該相關(guān)性變強（散射減弱）。這意味著對于大于10km特征尺度的地質(zhì)單元，密度—速度關(guān)系的散射現(xiàn)象明顯小于實驗室?guī)r石樣品測試的散射。因此，我們認為對于數(shù)十及數(shù)百千米特征尺度的巖石層單元的廣角反射和折射調(diào)查區(qū)，其密度—速度的相關(guān)性是很強的。

1.2 大陸巖石層中密度和壓縮波速的相關(guān)性

大陸巖石層中，地震速度和密度受壓力和溫度條件以及巖石的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)、裂隙和節(jié)理，還有流體和構(gòu)成巖石各種礦物的各向異性的影響。總體來看，這些因素都以各自不同的方式在微觀或者宏觀尺度上對密度和速度產(chǎn)生作用。因此，巖石層研究中，在處理大尺度的數(shù)十千米深度的地質(zhì)單元時，這些因素并非都要考慮。

上地殼中，影響地震速度的主要因素包括裂隙和節(jié)理的存在，以及其間常充填的流體。超深鉆的巖石屬性的精細研究說明，深度下達至少10～12km的上地殼都存在含流體的節(jié)理和裂隙穿插（Ganchinet al，1998；Smithsonet al，2000）。據(jù)此，地震波在上地殼中的傳播速度將低于固有（無裂隙）速度約0.2km/s（Smithsonet al，2000）；因此以這些速度為基礎(chǔ)的任意線性密度—速度關(guān)系計算得出的密度值，也許系統(tǒng)地被低估了。

中下地殼的巖石裂隙緊密，地震波速和密度取決于壓力和溫度，但是較之巖石組分影響這些因素則顯得微弱。在低熱流區(qū)，壓力與溫度對地震速度和密度的綜合效應(yīng)，在中下地殼對應(yīng)的深度（即壓力超過2kbar）時消 失 （Kern and Richter，1981；Sch?n，1998）。因此，在中下地殼的深度，速度和密度都主要取決于巖石的礦物組分的彈性性質(zhì)，并受控于壓敏性（由壓力變化產(chǎn)生的礦物——譯注）礦物反應(yīng)形成的礦物集合體，即巖石組成由富長－貧石榴子石到富石榴子石－貧長石的變化（Green and Ringwood，1967）。密度與地震速度隨深度增加而增加，同時密度與P波和S波速度相關(guān)性也更強（Sobolev and Babeyko，1994）。從芬蘭的SVEKA剖面（Kozlovskaya and Yliniemi，1999）以及EUROBRIDGE'95—EUROBRIDGE'97剖面（Kozlovskayaet al，2001a，b；2002）等區(qū)域得到的巖石層單元密度與P波速度的關(guān)系與Sobolev和Babeyko（1994）的密度—VP曲線大體相符，而這一關(guān)系在不同構(gòu)造單元的變化則導(dǎo)致了P波速度圍繞相應(yīng)的密度值的散射（0.2～0.5km/s）。我們還發(fā)現(xiàn)，在一些構(gòu)造單元我們所得到的密度—VP關(guān)系與常規(guī)關(guān)系相背離。如橫過EUROBRIDGE'96的中白俄羅斯地帶，密度—VP關(guān)系線性就因構(gòu)造變形的巖石的各向異性（Kozlovskayaet al，2002）而背離常規(guī)關(guān)系。另一個構(gòu)造單元是科羅斯堅拉斑－輝長－斜長非造山帶巖體（科羅斯堅深成巖），在那里EUROBRIDGE'97剖面揭示上地殼的P波速度較高（Thyboet al，2003）。高速P波區(qū)顯示的是負重力異常。然而，該剖面的重力模擬表明按任意準線性密度—VP關(guān)系均難以解釋負重力現(xiàn)象。

科羅斯堅深成巖主要由兩類巖石組成，即環(huán)斑花崗巖和輝長－斜長巖。因此，在地殼頂部高P波波速和相伴的負重力異?？勺餍遍L巖解。由于含有大量斜長石和CaO，這些巖石具有與輝長巖相當?shù)母逷波波速，而其密度則明顯偏?。℉enkelet al，1990；Kernet al，1993）。但是斜長巖的平均密度大約在2.7g/cm3，這樣的密度對于解釋該負重力仍然是過高的。

對高P波波速和負重力的另一種解釋認為，與其他花崗巖類不同的是低密的環(huán)斑花崗巖的P波速度受壓力的影響更大。在限定與今天地溫相應(yīng)的壓力和溫度條件下，Lebedev （1989）、Lebedev 和 Korchin（1982）、Lebedev等（1972，1983，1990）對烏克蘭地盾花崗巖彈性性質(zhì)進行了大量詳盡的實驗室研究?；谶@些成果，Sch?n（1998）認為花崗巖類的P波速度與巖石的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)粗粒環(huán)斑花崗巖的VP速度受壓力影響最大，其VP從地表的大約6.0km/s至大約5km深度迅速升高到6.5km/。而對于細粒和中等粒度的花崗巖而言壓力對VP的影響要小得多。

在環(huán)斑花崗巖中，由于壓力對P波速度的影響是非線性的，因而如果僅用P波速度，就不能識別更大密度的斜長巖。與P波不同，實驗室研究表明環(huán)斑花崗巖和斜長巖中的S波速度，在同等深度間隔的情況下，總體受壓力的影響更小。由公式（3）可得出下面的結(jié)論：S波速度受高斜長石含量的影響也較小。這說明基于P波和S波兩者的反演更有利于獲得更接近實際的密度模型，與觀測重力數(shù)據(jù)的耦合度也更好。

1.3 剪切波速度與密度的關(guān)系

與更加常見的密度—VP關(guān)系一樣，密度與剪切波速度之間經(jīng)歷了大量實驗室研究，得到了與實驗室測量結(jié)果相近的關(guān)系（如見，Gebrandeet al，1982；Dortman，1992；Sch?n，1998）。

Gebrande等 （1982）和 Manghnani等（1974）認為，各向同性的剪切波速度主要取決于巖石密度，而mA對其影響微弱。這些研究也表明，各向同性VS受CaO含量的影響也較VP更小，對此可見公式（3）。

Rosental（Dortman，1992）得到了與巖石層巖石的VP、VS和密度關(guān)系相近的線性回歸：

Khalevin等（1986）也得到了壓縮波和剪切波速度與密度關(guān)系的非線性回歸：

密度與VS速度的關(guān)系或者密度與VP、VS兩者的關(guān)系很少用于地震與重力數(shù)據(jù)聯(lián)合反演研究，其原因在于廣角反射和折射調(diào)查通常是基于P波解譯的。而根本在于S波的接收質(zhì)量較差，其被P波的尾波所掩蔽。這使得獲得S波速度模型變得很困難。但是在地盾區(qū)，由于缺失厚沉積物，廣角反射和折射數(shù)據(jù)中的S波質(zhì)量與P波相當。在這樣的地區(qū)，我們可以得到獨立的S波模型。因此P波和S波速度都可以用于重力建模。Kozlovskaya和Yliniemi（1999）在研究芬蘭的SVEKA剖面時采用了基于這一密度與VP和VS關(guān)系建立重力模型的方法。本文中，我們應(yīng)用相同的手段獲得EUROBRIDGE'97剖面的密度模型，并分析在橫跨該剖面的各地質(zhì)單元中密度與VP和VS間的關(guān)系。

2 EUROBRIDGE'97廣角反射和折射剖面地震P波和S波速度模型

2.1 EUROBRIDGE'97廣角反射和折射實驗

地震實驗是EUROBRIDGE計劃的一個組成部分，其目的是為了建立波羅的海與烏克蘭地盾元古代和太古代裸露雜巖下的東歐克拉通巖石層深部結(jié)構(gòu)模型（Bogdanova et al，1996a）。之前已完成了總長1200km的三段陸上剖面的深地震探測：1995（EUROBRIDGE Seismic Working Group，2001）、1996 （EUROBRIDGE Seismic Working Group，1999）和 1997（Thybo et al，2003）。EUROBRIDGE'97調(diào)查由白俄羅斯、烏克蘭、英國、丹麥、芬蘭、德國、波蘭和瑞典等研究機構(gòu)間的國際合作完成。1997年8、9月間，于東歐克拉通薩爾馬提亞（東歐地區(qū)維斯杜拉河和伏爾加河之間地區(qū)——譯注）沉積區(qū)完成了530km南北走向剖面的地震數(shù)據(jù)采集（Thybo et al，2003）。EUROBRIDGE'97橫跨薩爾馬提亞巖層，尤其值得注意的是在科羅斯堅深成巖附近獲得的較高分辨率數(shù)據(jù)。EUROBRIDGE'97地震調(diào)查的詳細情況見Thybo等（2003）的描述。

EUROBRIDGE'97北部剖面位于薩爾馬提亞部分地殼西北邊緣附近的奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶（OMIB）內(nèi)。奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶大約有100～150km寬，由不同組分元古代火成巖構(gòu)成，整體未經(jīng)歷區(qū)域變質(zhì)作用。雜巖主要成分為閃長－花崗閃長－花崗巖和石英－正長－花崗巖以及變輝長－輝綠巖（2.1～2.0Ga）。奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶局部有普里皮亞特地槽和沃倫—奧爾沙大陸裂谷（Bogdanova et al，1996b；Claesson et al，2001）的沉積物覆蓋。

普里皮亞特地槽（PT）是顯生宙普里皮亞特—第聶伯—頓涅茨克古裂谷的一部分（Stephenson et al，1996）。普里皮亞特地槽大約長280km，寬150km，被局部厚度達6km的沉積物充填。厚200～300km的中泥盆世陸源和碳酸鹽巖層為其最老的地層。分布最廣的地層時間從上泥盆世至中泥盆世，含有陸源沉積巖、碳酸鹽巖、鹽巖和火山碎屑巖。它們組成了幾千米厚的地層，而最新的上三疊世至第四紀地層厚度僅有150～200m（Aizberg et al，1987）。

沃倫地塊（VB）完全由元古代巖石構(gòu)成。古元古代片麻雜巖出露于沃倫地塊的南東和南西部，其發(fā)生了角閃石相到綠簾－角閃石相變質(zhì)作用，地層的年代介于2.2～2.1Ga（見 Stepanyuk et al，1999；Bogdanova et al，2004）。這里代表性的巖石為南部和北部塊體的重熔花崗巖（2.06～2.02Ga）以及沿深斷裂形成的多種成分的侵入雜巖（2.02～1.98Ga）（Shcherbak et al，1989；Skobelev et al，1991）。橄欖巖－輝巖－輝長巖、橄欖巖－橄長巖－斜長巖、堿性超基性巖、蘇長輝長巖－二長巖、輝長巖－正長巖－花崗巖和花崗閃長－花崗巖集合體都已得到區(qū)分（Skobelev et al，1991）。

科羅斯堅深成巖體（KP）是一個獨特的局域顯著分層的環(huán)斑－輝長－斜長巖非造山深成雜巖（1.8～1.74Ga），局部厚達6km，其下地殼發(fā)生廣泛的鐵鎂質(zhì)巖漿上侵?？屏_斯堅深成巖體主要由環(huán)斑花崗巖、輝長－斜長巖和蘇長輝長巖組成（Lichak，1983；Verk－h(huán)ogliad，1995）.。

波多利地塊（PB）位于西烏克蘭地盾南部。其最古老的地質(zhì)單元（＞3.4Ga）是由紫蘇花崗閃長鐵鎂質(zhì)麻粒巖和紫蘇花崗閃長－片麻巖組成，呈侵入狀態(tài)（Shcherbaket al，1989；Lesnayaet al，1995）。古元古代該區(qū)經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造運動、變質(zhì)作用和重熔過程，形成了多種重熔花崗巖類（2.08～2.02Ga）（Shcherbaket al，1989；Skobelevet al，1991；Lesnayaet al，1995）。這些巖石在北部接近沃倫地塊的地區(qū)廣泛分布。

2.2 EUROBRIDGE'97剖面地震速度模型

通過P波的初至波層析成像反演獲得了初始二維 P 波速度模型（Thyboet al，2003）。應(yīng)用SEIS83射線追蹤軟件包及MODEL和 XRAYS軟件（Komminaho，1998）支持下得到了最終深度達80km的巖石層二維模型，1983）。在射線追蹤過程計算得到理論走時，并將其與觀測走時比較，而后相應(yīng)地調(diào)整模型參數(shù)關(guān)系直至得到觀測和模型反演走時的吻合度在0.2s的合理模型。另外，在地震測線邊界，通過計算合成地震圖來控制各層的速度梯度和地震邊界的速度差。圖2a是沿EUROBRIDGE'97剖面的最終精細速度模型（Thyboet al，2003）。

由P波速度模型可見，該區(qū)地殼在空間上分別與奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶、沃倫地塊、波多利地塊和科羅斯堅深成巖體相關(guān)聯(lián)，波速度的橫向變化顯著。地殼厚度大約45km，南部地區(qū)有輕微的增加，最厚達50km。

深度10～15km的上地殼結(jié)構(gòu)是最為復(fù)雜的。在該剖面北部和南部，結(jié)晶地殼的速度值約在6.1～6.2km/s。而與普里皮亞特地槽厚沉積物對應(yīng)的剖面北部地區(qū)，其下大約4km為低速度層（2.4～4.2km/s）。在剖面南部10～12km深度存在速度值約6.1km/s的弱低速層。中地殼由兩個層組成，其速度分別為 6.4km/s和 6.7km/s。地殼最下部以7.0～7.4km/s波速為特征。地殼底部，尤其在剖面中部的沃倫地塊區(qū)下，具有7.4km/s超高速度的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。莫霍面下的速度在剖面南部為8.3～8.4km/s，中部則為8.1km/s。另外，在剖面中部莫霍面下已發(fā)現(xiàn)傾斜反射界面。

觀測折射和反射S波的垂直分量記錄用于分析EUROBRIDGE'97剖面S波波至的關(guān)系（Thyboet al，2003）。整體來看，剖面南部的觀測S波數(shù)據(jù)更強，也更清晰。而北部，最大距離200km S波波至數(shù)據(jù)相對于背景的P波尾波往往非常微弱。

拾取的S波走時的數(shù)據(jù)集有限，不滿足建立獨立S波速度模型的條件。因而，對于普里皮亞特地槽，VP/VS比采用 Molotova和Vasiliev（1960）對該區(qū)沉積巖精細的實驗室研究得到的關(guān)系，并利用最佳的互相關(guān)S波走時曲線估算出結(jié)晶地殼主要分層的VP/VS比。圖2c是EUROBRIDGE'97剖面下巖石層內(nèi)VP/VS的分布圖。通過該分布圖，并利用圖2a中的P波速度模型計算得到初始S波速度模型。最終的S波速度模型（圖2b）是通過試錯法反復(fù)交互式的調(diào)整得到與觀測的折射和反射S波走時耦合最好的模型。

上中結(jié)晶地殼中VP/VS比（圖2c）在1.68～1.78之間變化。模型中部下地殼的兩個主要分層和上地幔的P波速度分別為7.1、7.4～7.6和8.35km/s，而S波速度則分別是3.95、4.25～4.45和4.55km/s（圖2b）。這里得到其對應(yīng)的下地殼兩個主要分層的VP/VS比為1.78和1.71～1.74，而上地幔為1.84。

在模型中科羅斯堅深成巖體的上中地殼的VP/VS較其鄰區(qū)（1.77～1.84）整體具有更高的比值，而波多利地塊則具最低VP/VS比值。

圖2 沿EUROBRIDGE'97剖面二維P波（a）和S波（b）速度模型以及VP/VS 比（c）（Thybo et al，2003）。粗黑線表示由反射或/和折射的P波或/和S波約束得到的主要速度不連續(xù)面（界面）；細線表示速度等值線；各種顏色（原圖為彩色圖——譯注）代表VP/VS的比值分布

3 沿EUROBRIDGE'97剖面的密度模型

3.1 重力數(shù)據(jù)

本研究所用的重力數(shù)據(jù)包括沿EUROBRIDGE'97剖面的布格異常及重力的長周期區(qū)域分量（圖3a）。數(shù)據(jù)來源為白俄羅斯國家科學院地球科學研究所根據(jù)在白俄羅斯和烏克蘭的重力測量結(jié)果所繪制的相應(yīng)數(shù)字重力圖 （Garetskyet al，1991；Egorovaet al，2003）。重力場的區(qū)域分量通過Karatayev（1996）的非線性濾波技術(shù)計算得到。

由圖3a可見，沿EUROBRIDGE'97剖面區(qū)域性重力低在空間上與普里皮亞特地槽相耦合。然而僅覆蓋該剖面北部的厚沉積層的作用能解釋這一現(xiàn)象，其中普里皮亞特地槽的北翼為觀測布格異常的水平梯度高的區(qū)域（圖3a）。在普里皮亞特地槽的南部，重力場比較緩慢地向南增大，在剖面約350～450km間出現(xiàn)清楚的區(qū)域極大值。局部的趨勢是上地殼密度變化導(dǎo)致的幾個較小振幅的重負異常的疊加的效果。

觀測的覆蓋科羅斯堅深成巖體的重力場的形態(tài)不是 “典型”的環(huán)斑－斜長巖巖基圓弧形負異常，如芬蘭的維堡環(huán)斑巖體的觀測結(jié)果（Elo，1997）。科羅斯堅深成巖體是一個由多期次上侵的屬幾個大的地質(zhì)單元的各種復(fù)雜的具明顯密度差異巖石組成的雜巖體（花崗巖和輝長－斜長巖）。因此重力效應(yīng)是不同強度的正負異常綜合的結(jié)果（圖3a）?？屏_斯堅深成巖體的布格異常從普里皮亞特地槽的接近－60mGal到科羅斯堅深成巖體南部的＋20mGal。在科羅斯堅深成巖體的北部（190～275km）為該區(qū)主要的負異常區(qū)，其部分是由普里皮亞特的厚沉積造成的。普里皮亞特地槽的南邊，即模型218km處可見顯著的布格異常的極小值。局部異常在空間上與奧夫如奇地槽沉積物充填有關(guān)。剖面的更南邊在科羅斯堅深成巖體的西南部，那里的重力場以沃洛達斯科―沃林斯基斜長巖巖體形成的負重力作用為主。EUROBRIDGE'97剖面的二維重力模型正演結(jié)果見Egorova等（2003）的描述，其認為如果用密度—VP標準線性關(guān)系重新計算VP與密度的關(guān)系，則重力極小值位于科羅斯堅深成巖體北部是不合適的。

3.2 EUROBRIDGE'97剖面重力數(shù)據(jù)的反演

本文EUROBRIDGE'97剖面的二維密度模型（圖3）是由P波和S波速度模型（圖2）應(yīng)用Kozlovskaya和 Yliniemi（1999）的重力數(shù)據(jù)反演方法得到的。該方法基于VP、VS和密度間的非線性關(guān)系，其與Khalevin等（1986）及公式（5）相似。根據(jù)這一公式，我們認為二維剖面密度和地震波速關(guān)系可近似表達為如下的函數(shù)：

式中：U0（x，z）＝1，U1（x，z）＝VP（x，z），U2（x，z）＝VS（x，z），U3（x，z）＝VS（x，z）VP（x，z），U4（x，z）＝V2P（x，z），U5（x，z）＝V2S（x，z），U6（x，z）＝1/VS（x，z），U7（x，z）＝VP（x，z）/VS（x，z）。函數(shù)Uj（x，z），j＝8…N，代表沿該剖面測量的額外的一些地球物理參數(shù)，這些參數(shù)反映了研究區(qū)不同巖石層塊體的差異，也可以從地震模型中直接獲得。這些函數(shù)引入到公式（6）使我們可以建立大尺度巖石層單元的各種密度—速度關(guān)系模型。這些函數(shù)可以是沿剖面的區(qū)域性磁場或者各種熱流等。大尺度巖石層塊體間的差異信息同樣可從地震模型獲得。

圖3 沿EUROBRIDGE'97剖面由圖2所示P波和S波速度模型計算的二維密度模型（原圖為彩色圖——譯注）。（a）觀測重力場（黑線）、區(qū)域重力場（藍虛線）和二維模型計算重力效應(yīng)（粉色線）的比較；（b）二維密度模型（虛線為地震模型的范圍）；（c）和（d）由圖2的P波和S波速度模型和圖4b的密度模型得出的密度—速度圖

如 Karatayev等（1993）和Christensen與Mooney（1995）所述，不同地質(zhì)年代和演化過程的地質(zhì)單元具有不同的地殼構(gòu)造，即主要邊界的深度（莫霍面、基底面、上地殼和中地殼邊界、中地殼與上地殼邊界）和平均地殼速度。剖面上大尺度的各地質(zhì)單元的密度—速度模型參數(shù)也相應(yīng)地發(fā)生改變。本文中，函數(shù)U8（x，z）＝VPmean（x）表示由圖2模型z軸平均值得到的P波速度；U9（x，z）＝H1（x），U10（x，z）＝H2（x），U11（x，z）＝H3（x）表示由地震模型得到的3個主要地震邊界，即基底面、上中地殼邊界以及莫霍面。函數(shù)U12（x，z）＝H4（x）和U13（x，z）＝H5（x）表示由地震模型得到的2個額外地震界面，即中下地殼邊界面和下地殼和高速層界面。密度—速度模型的變化情況可表示為U14（x，z）＝VPmean（x）VP（x，z）和U15（x，z）＝dVPmean（x，z）/dx。

公式（6）中系數(shù)Ak是未知的，其可由重力問題的反演方法得到，該方法可見Kozlovskaya和 Yliniemi（1999）的詳盡闡述。公式（6）是在已知P波和S波速度模型的情況下，經(jīng)對任意二維密度分布常規(guī)積分算子和數(shù)值積分來計算密度分布。為此，速度—密度模型需通過規(guī)則矩形網(wǎng)格進行參數(shù)化。該研究中我們采用2×2km的正方形網(wǎng)格，滿足表示主要間斷面的密度和速度梯度。

圖3c和3d為重力反演結(jié)果，表達了EUROBRIDGE'97剖面密度—速度關(guān)系。圖中給出了由二維速度密度網(wǎng)格中提取的密度值和其相應(yīng)的速度?？梢娡ㄟ^該方法使我們建立了與實際巖石實驗測量結(jié)果相近的非線性和離散密度—速度關(guān)系模型。

圖3a表明，由密度模型計算的重力場與EUROBRIDGE'97剖面觀測布格異常除剖面端元外，均十分吻合。剖面的北部端元重力場主要受普里皮亞特地槽厚沉積物的影響，因此重力建模需要詳細的沉積蓋層的結(jié)構(gòu)信息。雖然普里皮亞特地槽的速度結(jié)構(gòu)有前期該區(qū)地震調(diào)查（Thyboet al，2003）的約束，但是沉積蓋層的內(nèi)部分界仍需進行平滑處理以適應(yīng)SEIS83射線追蹤的要求。而平滑處理也會將一部分精細的沉積結(jié)構(gòu)丟失，這使得在普里皮亞特地槽的模型曲線與實際觀測的布格異常的擬合較差。

普里皮亞特地槽下的地殼密度值與此前EUROBRIDGE'96剖面重力模擬獲得的結(jié)果（Kozlovskayaet al，2002）相符。上部結(jié)晶地殼，即深度5km處的密度值與EUROBRIDGE'97剖面主要地質(zhì)單元巖石密度的先驗數(shù)據(jù)（Egorovaet al，2003）高度擬合。與波多利地塊位置相對應(yīng)的剖面南部為該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的上地殼最大密度。在剖面的中部，科羅斯堅深成巖體下地殼具有復(fù)雜的密度分布。高速下地殼（HVLC）的密度約為3.1g/cm3，而奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶和波多利地塊毗連區(qū)下地殼的密度約2.95～3.0g/cm3。模型同時也顯示科羅斯堅深成巖體下的上地幔密度較低，地震數(shù)據(jù)可見其莫霍面傾向南。該層（HVLC）的密度約3.25～3.30g/cm3，而與其直接接觸的莫霍面下毗連區(qū)的密度為3.35～3.40g/cm3。該結(jié)果可作為比較此地幔界面區(qū)域的巖石彈性學性質(zhì)的另一個證據(jù)。該層與鄰區(qū)上地幔的構(gòu)造單元的密度對比說明，這種密度差別足以在普里皮亞特地槽和科羅斯堅深成巖體區(qū)南部產(chǎn)生與重力場的局部趨勢相一致的負重力效應(yīng)。

4 EUROBRIDGE'97剖面所跨不同地質(zhì)單元的密度—速度關(guān)系

圖3b和3c分別為由重力數(shù)據(jù)反演得到的密度—VP和密度—VS的關(guān)系?？v觀EUROBRIDGE'97剖面的密度與VP的關(guān)系可見其由一些分支組成，而不能擬合歸納成任何一種簡單的線性關(guān)系。密度—VS關(guān)系表明有相同的特征，盡管其密度域在2.5～3.0g/cm3的散射較密度—VP關(guān)系的要小。EUROBRIDGE'97地震剖面揭示出密度大于3.2g/cm3的上地幔巖石中密度—VP與密度—VS的關(guān)系均由兩枝組成，它們對應(yīng)上地幔的不同速度值（圖2）。

圖4 橫跨EUROBRIDGE'97剖面的大地質(zhì)單元密度、VP和VS間的關(guān)系。（a）奧斯內(nèi)斯克―米卡舍維奇火成巖帶，（b）波多利地塊，（c）沃倫地塊和科羅斯堅深成巖體。左側(cè)圖為密度—VP的關(guān)系，右側(cè)圖為密度—VS的關(guān)系（VS的軸用1.73標定）。五角星表示參考密度—速度關(guān)系

為理解密度—速度關(guān)系的散射現(xiàn)象，我們分別繪制了垂直該剖面的3個主要構(gòu)造單元的關(guān)系圖。分別從與奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶、沃倫地塊以及科羅斯堅深成巖體和波多利地塊區(qū)域相應(yīng)的二維速度和密度網(wǎng)格中提取密度值與其對應(yīng)的速度值。該研究不包括普里皮亞特地槽的沉積巖。結(jié)果見圖4，這里說明的是上述3個構(gòu)造單元的密度—速度關(guān)系，左側(cè)圖為密度與VP的關(guān)系，右側(cè)圖為密度與VS的關(guān)系。從圖中可見，在這些單元中密度—VP與密度—VS的關(guān)系是不同的。考慮到剖面所在區(qū)域為低熱流區(qū)，因此較之不同巖石組分對影響密度和速度的影響，壓力和溫度的作用是次要的。這樣對于奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶、沃倫地塊/科羅斯堅深成巖體和波多利地塊間密度—速度關(guān)系的差異，可以解釋為巖石組分的變化，即比較某一關(guān)系所對應(yīng)的巖石的已知的化學和礦物組分。但是從實驗室獲得的巖石樣品的密度—速度關(guān)系受其他因素影響，如裂隙和孔隙度，這些都可能混淆組分的作用效果。為排除非巖石因素的影響，假設(shè)特殊組分礦物的彈性剛度模量和密度已知，可采用模態(tài)礦物學的方法計算密度和速度。

表1 模擬所用巖石類型的模態(tài)礦物成分（%）。Pl的An在括號中給出

4.1 蒙特卡羅法對已知組分巖石的地震波速度和密度的模擬

我們挑選了能夠代表該區(qū)主要地殼巖石并包含不同性質(zhì)的主要成巖礦物的巖漿巖和變質(zhì)巖進行計算。挑選巖石的模態(tài)礦物學特征來自烏克蘭地盾和其他前寒武紀地區(qū)的巖石學研究（Kozlovskayaet al，2002；Hurichet al，2001；Lichak，1983；Markwick and Downes，2000； Markwicket al，2001），并用其來估算每個巖石類型中主要礦物的模態(tài)比的范圍。礦物學數(shù)據(jù)歸納為表1。而后對通過蒙特卡羅模擬估算出地震波速度和密度，其中每種巖石類型產(chǎn)生1000個隨機結(jié)合的礦物模態(tài)比。Belikov等（1970）方案改進了 Voigt（1910）的均勻應(yīng)變方法。我們應(yīng)用Belikov方案根據(jù)一定空間壓力和溫度的模態(tài)礦物來計算彈性學參數(shù)。該方案的具體描述亦可見Sch?n（1998）。主造巖礦物的彈性勁度模量來自Dortman等（1992）。由蒙特卡羅模擬法得到的密度—地震波速度關(guān)系見圖5。

圖5a的密度—VP關(guān)系與 Hurich等（2001）的結(jié)果十分吻合。Hurich等（2001）分析了不同礦物對加拿大格林維爾省的巖漿巖和變質(zhì)巖的密度和P波速度的影響，其沒有分析S波速度問題。圖5展示了不同密度—速度關(guān)系對應(yīng)的不同模態(tài)礦物學結(jié)果，但是它們的趨勢是相似的。為解釋礦物對密度—速度關(guān)系的影響，我們必須將我們計算的結(jié)果與一些參考曲線作比較，即未經(jīng)過變質(zhì)的巖石的平均化學組分與密度—速度關(guān)系。Sobolev和Babeyko（1994）得到了一些可代表主要地殼巖石的具有不同平均化學組分的無水巖漿巖的密度—速度關(guān)系，包括花崗巖、花崗閃長巖和輝長巖。在圖5相應(yīng)的密度—速度圖中用五角星給出參考關(guān)系。從中可見，礦物成分對密度—VP關(guān)系的影響總體強于密度—VS關(guān)系。

對計算密度—速度關(guān)系與參考曲線進行比較（圖5a，b）可見，富含鈣長石而貧角閃石的巖石（即斜長巖、輝長－蘇長巖和輝長巖）的密度—VP關(guān)系與參考曲線正偏移。然而富含鈣長石對斜長巖的密度—VS關(guān)系無明顯影響，其與參考曲線十分接近。在一般斜長巖的成分從拉長石向奧長石的變化以及花崗巖和環(huán)斑花崗巖中長石含量的增加使得這些巖石的密度—VP關(guān)系移向參考曲線下方，而相應(yīng)的密度—VS關(guān)系與參考曲線卻相當接近。受角閃石作用，密度—VP和密度—VS關(guān)系均與參考曲線呈負偏移關(guān)系，但密度—VP關(guān)系偏移更加明顯。這一偏移是長石巖組分由拉長石向奧長石變化，同時長石總量減少而角閃石含量增加共同作用的結(jié)果。麻粒巖和鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖，其包含的角閃石和富鈣斜長石相對含量是一樣的，而其密度—速度關(guān)系也與參考曲線接近。而在鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖和榴輝巖中石榴石的增加與斜長石的減少都會使速度和密度較原曲線明顯增大。鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖的密度—速度關(guān)系與參考曲線具有相似的趨勢，而榴輝巖中密度—速度關(guān)系則較參考曲線為正偏移，其可解釋為榴輝巖缺失斜長石而富含輝石。

圖5 對烏克蘭地盾和其他前寒武紀地區(qū)所選火成巖和變質(zhì)巖類型由蒙特卡羅模擬得到的密度與地震速度間的關(guān)系。（a）密度—VP關(guān)系，（b）密度—VS關(guān)系（VS的軸用1.73標定）。五角星表示參考密度—速度關(guān)系

綜上我們認為，對密度—速度圖的分析可用于約束地殼的組分，尤其是下地殼的組分和變質(zhì)程度。因此與下地殼對應(yīng)的一系列速度值中，如果密度—速度關(guān)系與參考曲線接近，就說明下地殼可能為鐵鎂質(zhì)組分和麻粒巖相變質(zhì)級的巖石。計算的密度—速度關(guān)系與參考關(guān)系的正偏離說明斜長石含量高且角閃石缺失，這種現(xiàn)象在火成巖中尤為典型。相反，負偏離則暗示下地殼更富含角閃石相巖石。若下地殼密度小于3.0g/cm3，說明下地殼含有高壓和超高壓石榴石相變的變質(zhì)巖較少，即鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖和榴輝巖為其次要組分，而如果下地殼的密度大于3.0g/cm3，則說明下地殼發(fā)生了高壓條件下的變質(zhì)作用且含有鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖和/或榴輝巖。

4.2 EUROBRIDGE'97剖面的密度與速度的關(guān)系分析得出的地殼組分

EUROBRIDGE剖面橫過的主要構(gòu)造單元體的密度與速度的關(guān)系已經(jīng)得到（圖4a，b），其中參考密度—速度關(guān)系用五角星標出。奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶的密度—速度關(guān)系在上中地殼與參考的曲線接近。而在下地殼深度則與參考曲線呈正偏移。這說明該處地殼主要由巖漿巖組成，其上部、中部以及下部分別主要為如花崗巖、花崗閃長巖和輝長巖的火成巖。

波多利地塊的密度—速度關(guān)系的上中地殼同樣也與參考曲線接近，而在下地殼則呈輕微的正偏移。這說明在波多利地塊內(nèi)，對于上中地殼而言，其由普通花崗巖－花崗閃長巖組分和低變質(zhì)級巖石組成，而下地殼則為鐵鎂質(zhì)組分和麻粒巖變質(zhì)級的巖石。而在波多利地塊，隨著地殼厚度的增加使得下地殼的壓力—溫度條件達到發(fā)生榴輝巖相變的條件。盡管如此，此處下地殼的密度仍低于3.0g/cm3，表明石榴石為其次要組分且斜長石含量的增多暗示下地殼為經(jīng)歷榴輝巖化作用。這大概是波多利地塊的厚地殼形成于無水條件時的情況（Austrheimet al，1997）。

沃倫地塊和科羅斯堅深成巖體的密度—速度關(guān)系最為復(fù)雜（圖4c）。圖中可見計算的密度—VP關(guān)系與參考曲線是呈強烈發(fā)散的關(guān)系，并且它們之間既有正偏移又存在負偏移。這說明沃倫地塊/科羅斯堅深成巖體的地殼的巖石組分及其來源都是不同的。然而，科羅斯堅深成巖體的密度—VP關(guān)系在地殼密度和速度范圍內(nèi)是近線性的。這便是盡管其上地殼具有高P波速度，而其與觀測重力仍能較好吻合的原因。

密度—VP圖中的正偏移區(qū)的密度小于3.0g/cm3，其對應(yīng)科羅斯堅深成巖體的火成巖，即環(huán)斑花崗巖、輝長－蘇長－斜長巖和輝長－蘇長巖。斜長巖、輝長－蘇長－斜長巖和輝長－蘇長巖中斜長石的含量分別達到90%～95%，75%～85%和差不多50%（Lichak，1983）。

在密度—VP圖中呈負偏移的點的速度和密度與上中地殼對應(yīng)，其表示變質(zhì)巖的存在。這些巖石和科羅斯堅深成巖體北部的高速體相聯(lián)系，那里地震模型揭示出在5～12km深度有高VP和VS（分別為6.40～6.46km/s和3.66～3.72km/s）。高速體中的VS值異常高，不能單單由環(huán)斑花崗巖或者斜長巖解釋。由密度模型（圖3a）判斷高速體的密度為2.75～2.80g/cm3。這種VP、VS與密度的關(guān)系可能是由富角閃石變質(zhì)巖造成的（Lebedevet al，1983）。

科羅斯堅深成巖體的上部（0～5km）確定的VP、VS和密度的值說明，它們的組分為環(huán)斑花崗巖和斜長巖，但是深部地震探測數(shù)據(jù)的分辨率難以達到辨別精細構(gòu)造。有一點是清楚的，即科羅斯堅深成巖體的確是一個復(fù)雜的且非勻一的地質(zhì)體。

值得注意的是，計算的密度和P波速度與地殼頂部對應(yīng)，其與參考曲線呈正偏移，而若按模態(tài)礦物學（圖5a）計算的值則在其下。這是十分蹊蹺的，因為科羅斯堅深成巖體的環(huán)斑花崗巖中鉀長石的含量非常高，約為45%～50%（Lichak，1983）。因此這些密度和地震波速度值不能單單解釋為組分差異。本文第二部分（第7頁）已經(jīng)提及，在粗粒環(huán)斑和似環(huán)斑花崗巖中VP受壓力的強烈影響。巖石中VP從地表的6km/s至大約5km深度迅速增加到6.5km/s，而5～15km深度速度基本保持一致，在20km左右深度減小到約6.3km/s。這便可以解釋圖4中環(huán)斑花崗巖對應(yīng)的密度—速度關(guān)系高于密度—VP的情況。

科羅斯堅深成巖體下的高速下地殼的密度值大于3.0g/cm3，說明它由鐵鎂質(zhì)石榴麻粒巖組成。然而在高速下地殼對應(yīng)的密度和速度范圍內(nèi)密度—VP關(guān)系高于參考曲線。這可能是斜長石含量較高壓麻粒巖（表1）高的反映。下地殼巖石的P波速度和密度值與挪威比爾根弧的格林維爾石榴麻粒巖相輝長－斜長巖地區(qū)的觀測結(jié)果相近，其在Fountain等（1994）分類中歸于輝長質(zhì)麻粒巖相斜長巖。

5 結(jié)論

1.本研究表明，通過基于密度和P波及S波關(guān)系的廣角反射和折射數(shù)據(jù)的聯(lián)合反演能得到更符合實際情況的密度和模型，其較常規(guī)的僅僅基于P波得到的模型與觀測的重力數(shù)據(jù)的吻合度更好。EUROBRIDGE'97剖面的密度模型的計算重力場與觀測布格異常顯示為良好的耦合關(guān)系，同時也解釋了其主要特征。

2.EUROBRIDGE'97剖面獲得的大尺度構(gòu)造單元的密度與地震波速度呈近線性關(guān)系。然而，各構(gòu)造單元間的密度—速度關(guān)系是離散的，它們之間存在差異并與參考的具一般化學組分無水巖漿巖的曲線是背離的。

3.密度—VP關(guān)系的離散度總體要高于密度—VS關(guān)系。這是因為VS受平均原子質(zhì)量和高鈣斜長石的含量的影響較小的緣故。

4.總體來看，橫跨該剖面的個別構(gòu)造單元的密度—速度關(guān)系間的差異性及與參考曲線的背離關(guān)系，可解釋為這些單元體內(nèi)地殼的不同變質(zhì)程度和組分差異導(dǎo)致的主要造巖礦物的實際礦物組合比例的不同。

5.奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶的火成巖隨斜長石含量的增多以及少量的角閃石形成了密度—VP關(guān)系與參考曲線的正偏離?？梢妳^(qū)域變質(zhì)作用過程并未明顯改變奧斯內(nèi)斯克—米卡舍維奇火成巖帶的地殼構(gòu)造。

6.波多利地塊的密度—VP關(guān)系與參考曲線十分接近，說明中上地殼為大致平均的花崗巖－花崗閃長巖組分和低變質(zhì)級，下地殼為鐵鎂質(zhì)組分和麻粒巖變質(zhì)級。盡管地殼厚度變大，但波多利地塊的下地殼卻未發(fā)生榴輝巖化，表明波多利地塊厚地殼形成于無水條件之下。

7.沃倫地塊和科羅斯堅深成巖體的密度—VP關(guān)系最為離散和復(fù)雜，表明這里火成巖和變質(zhì)巖共存。然而，沃倫地塊/科羅斯堅深成巖體的密度—VP關(guān)系總體正偏移于參考曲線，可解釋為有高的斜長石含量?？屏_斯堅深成巖體的粗粒環(huán)斑和似環(huán)斑花崗巖區(qū)，密度—VP關(guān)系背離參考曲線是上地殼應(yīng)力對VP的非線性作用的響應(yīng)。

譯自：Acta Geophysica Polonica.2004.52（4）：397～424

原 題：Density－velocity relationship in the upper lithosphere obtained from P－and S－wave velocity models along the EUROBRIDGE'97seismic profile and gravity data

（浙江省海洋水產(chǎn)研究所 薛 彬譯；阮愛國校；呂春來復(fù)校）