深地震探测揭示的西北地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来, 在我国西北地区进行了大量的深地震探测研究。本文通过对西北地区的深地震探测研究的总结和梳理, 探讨了西北地区的莫霍面深度与变化及其地球动力学意义。结果表明: 比起我国其他地区, 西北地区莫霍面无论是埋深还是形态均变化最大, 反映出受印度板块与欧亚板块碰撞远程效应影响, 西北地区地壳整体变形强烈。莫霍面最深(约90 km)位于西昆仑与喀喇昆仑构造结合处, 最浅处位于准噶尔盆地西缘的克拉玛依(约35.5 km), 最深与最浅相差约55 km。在盆山结合部位及大型走滑断裂, 如阿尔金断裂、中天山北缘断裂带等均存在莫霍面错断。天山造山带东西段莫霍面深度变化明显, 西段深于东段。这些特征指示了中国西北部盆山之间的构造关系、天山造山带西段和东段不同的深部动力学机制以及古老断裂带的活化。     

莫霍面地震反射图像揭露出扬子陆块深俯冲过程

近垂直深地震反射剖面对莫霍面变化的观测 ,强有力地说明大陆莫霍面的复杂特征记录了岩石圈的构造历史。横过大别山造山带前陆的深地震反射剖面长约 1 4 0km ,记录时间达 3 0s ,探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。深地震反射剖面揭示出扬子陆块与大别山造山带结合部位的岩石圈精细结构、清晰的莫霍面及其变化特征。作为相关解释的第一步 ,我们将探测到的莫霍面变化特征与其他特殊反映不同地质年代和岩石圈构造历史的深地震反射剖面进行对比 ,以追索扬子陆块与大别山造山带的岩石圈构造过程。总体北倾的莫霍面和同样北倾的下地壳结构记录了中生代扬子陆块的向北俯冲。北倾的莫霍面错断、叠置现象描述出扬子陆块的俯冲过程。大别山前向北和向南倾斜的交叉反射图像 ,反映了扬子陆块与大别山造山带岩石圈尺度的碰撞关系     

南海共轭大陆边缘地壳结构及其类型特征

为了分析南海共轭大陆边缘的地壳结构,在收集南海地区多次海底地震仪探测、海陆地震联测以及重、磁探测等成果资料的基础上,首先构建了南海北部陆缘3条由东向西横贯海陆的深部地壳结构剖面图,并以中地壳低速层和下地壳高速体的分布特征为基础,推测滨海断裂带可能为华南正常陆壳与南海减薄陆壳的分界断裂;以地壳减薄程度和下地壳高速层的尖灭...     

大陆下地壳研究进展评述

近十年来许多国家开展了陆壳深部(地震反射、深部钻探、高压捕虏体、下地壳剖面等方面)的研究.其成果表明,不同构造区的地震反射特征存在差异;显生宙地区普遍存在层纹状强反射性下地壳,其成因与造山带演化晚期的伸展作用有关.以上发现导致对大陆莫霍面及中地壳界面的重新评价.显生宙地区的下地壳广泛发生板底垫托作用,它们代表麻粒岩相变质事件,对于造山带向克拉通方向的转化具有重要意义.     

深地震探测揭示的华北及东北地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来,在我国华北及东北地区进行了大量的深地震探测研究.本文通过对该地区的深地震探测研究的总结和梳理,探讨了该区的莫霍面深度与变化及其地球动力学意义.结果表明:华北地区最深的莫霍面出现在内蒙褶皱带内,最浅的莫霍面出现在渤海湾盆地.东北地区最深的莫霍面出现在大兴安岭地区,最浅的莫霍面出现在依兰-伊通断裂带...     

南海北部陆缘的磁异常特征及居里面深度

为了研究南海北部张裂大陆边缘的地壳热结构,利用船载测量磁力数据,通过功率谱方法反演南海北部陆缘居里等温面,并结合深地震剖面、区域断裂及大地热流分布,讨论了深部热结构状态.结果显示研究区居里面深度在13~26 km之间,在上下陆坡转换带处与莫霍面相交,北东向断裂多位于居里面梯度带上,北西向断裂多具有分割、错断的特点,居里面深度和大地热流值具有相关性.结果揭示了陆架、上陆坡地区磁性体可能主要位于上地壳和下地壳上部,下陆坡及洋壳区地壳与地幔顶部有被磁化的迹象.磁静区位于居里面上隆区边缘,F3断裂和F4断裂之间可能是残留古洋壳.潮汕凹陷和台西南盆地中央隆起是发生底侵的主要区域,F2断裂为其北界.      

大别山高压-超高压岩石折返与扬子北缘构造变形的关系

大别山造山带及其"前陆"形成于三叠纪,是华北陆块与扬子地块经长期构造演化、最终碰撞的产物。研究表明,该"前陆"实际是扬子地块中部的九岭基底隆升带演化相关的褶皱-逆冲推覆构造带。综合横贯大别山造山带的大地电磁探测、宽角反射与折射地震探测、天然地震波(P波)层析成像研究、莫霍面地震反射图像,揭示大别山造山带及扬子地块北缘的地壳物性、速度结构、莫霍面错断、变形特征等,发现该区上、下地壳结构具有不一致性,总体表现为鱼骨刺状;并结合地表地质调查,推断扬子地块北缘深层向南逆冲的构造与大别山超高压变质岩的形成及折返过程密切相关,而浅部构造向北的逆冲推覆构造与大别山造山带向南的逆冲推覆构成对冲构造样式。最后,本文讨论了该区大地构造演化和背景,分析了其动力学机制。     

由地震探测揭示的青藏高原莫霍面深度

全球最新、规模最大的青藏高原造山带是研究陆陆汇聚、板块俯冲和高原隆升等大陆动力学问题的天然实验室。自20世纪50年代至今, 已经积累大量被动源地震观测和主动源地震探测资料用于揭示青藏高原的地壳与上地幔结构, 勾勒出青藏高原的壳幔结构的基本特征。本文在汇总前人工作基础上, 通过对深地震测深、深地震反射剖面和宽频地震观测三种地震方法资料的梳理, 探讨青藏高原的莫霍面深度及其分布特征。结果表明, 青藏高原莫霍面形态复杂, 深度变化很大, 分布总体特征呈现出中间浅, 南部较深, 北部较浅, 西部较深, 东部较浅的趋势, 最深的和最浅的莫霍面可以相差40 km。这种变化趋势记录了印度板块和欧亚板块的相互作用使高原地壳增厚、减薄过程, 并驱使地壳物质由西向东流动。     

南海海盆区莫霍面分布规律及其对深部钻探的意义

钻遇莫霍面是人类一直以来的梦想。深海海底是地球上离莫霍面最近的地方，目前有研究推测南海是世界上莫霍面深度最浅的海域之一，但缺乏足够的直接证据。深反射地震探测可以直接揭示岩石圈的构造形态，是莫霍面探测的重要手段。本文基于长达15000 km的深反射多道地震剖面的解释、处理、制图和分析，结合前人的研究，形成了南海海盆区莫霍面反射特征和空间分布的初步认识。① 南海东部次海盆南部早期经历了较快速扩张，岩浆供应充足，受扩张停止后岩浆活动影响较小，基底平坦，地质构造相对简单，同时洋壳地震速度结构不存在异常，且有较强的广角莫霍面反射波和可识别的地幔顶部折射波，具备莫霍面钻探的基本条件。② 南海海盆不同区域的莫霍面反射强度存在较大差异。其中东部次海盆莫霍面反射最为强烈且清晰，西北次海盆次之，西南次海盆仅有零星出现的清晰莫霍面反射且可信度不高。③ 识别南海海盆区莫霍面地震反射长度超过3500 km，首次形成了海盆区深度域莫霍面地震反射空间分布图。与重力反演的莫霍面深度相比，利用深反射多道地震计算的莫霍面深度细节更为丰富，并且可以在垂向上清晰刻画莫霍面的结构。整体上，南海海盆区莫霍面地震反射强烈和可信度高的区域中，深度较浅的区域之一是东部次海盆南部，最浅处仅约9. 5 km，其中水深4. 01 km，洋壳厚度仅5. 54 km。综合判断，东部次海盆南部是南海重要的莫霍面钻探备选区，这对南海莫霍面钻探选址具有重要意义。     

论中国南部的大地构造

显生宙期间,中国南部的构造属性曾几经转化。加里东旋回,那里有扬子准地台、华南加里东褶皱带、印支—南海准地台3个单元,其中华南加里东褶皱系并不是一个碰撞造山带,而是一个向滇越呈剪刀状张开的拗拉槽型冒地槽褶皱系;印支旋回,华南处于特提斯构造域的范畴,但那里并不存在深海洋盆;晚三叠世以来,特别是燕山造山阶段,华南属亚洲东部滨太平洋大陆边缘活化带的一部分。中国南部大陆内部并不存在阿尔卑斯式造山带。     

松潘地块与西秦岭造山带下地壳的性质和关系——深地震反射剖面的揭露

松潘地块位于青藏高原的东缘，处于中国大陆东西向构造与南北向构造的结合部位，特殊的构造环境使其长期控制并影响着中国大陆的形成与演化。探测松潘地块的岩石圈细结构，揭示其与东昆仑-西秦岭造山带的关系，既可为研究青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程奠定基础，同时又关联着松潘地块的油气远景评价。2004年完成了第一条横过松潘地块北缘若尔盖盆地和西秦岭造山带的长约257km的深地震反射剖面，首次揭露出若尔盖盆地和西秦岭造山带岩石圈的细结构。发现若尔盖盆地和西秦岭造山带同属统一的稳定的大陆地块，并且下地壳均以北倾的强反射为主要特征。这种北倾的反射为松潘地块向西秦岭下地壳俯冲提供了地震学证据。近于平坦的Moho反射特征反映出西秦岭造山带在造山后又经历了强烈的伸展作用。     

珠江口外海域滨海断裂带沿构造走向的变化特征

珠江口外海域滨海断裂带是南海北部陆缘重要的控震和发震构造,其研究关系到区域防震抗震、地壳稳定性评价及对南海构造演化的认识.为探明滨海断裂带沿构造走向上的变化特征,对2015年珠江口海陆联测数据进行了处理,使用射线追踪、走时模拟等方法,获得了珠江口西侧的地壳纵波速度结构模型和滨海断裂带在珠江口地区的发育位置和构造形态等信息.结果显示,珠江口西侧滨海断裂带总体倾向SE,向下可能延伸至莫霍面;沉积层在断裂带陆侧较薄,在滨海断裂带处突然增厚;断裂带内地壳速度为5.3~6.7 km/s,相对两侧地壳表现出低速特征;莫霍面的埋深由断裂带陆侧的28.5 km抬升至其海侧的24.5 km;海陆两侧的地壳结构具有明显的非均一性.对比前人在珠江口东侧的研究成果,珠江口外滨海断裂带总体形态特征相似,但也表现出明显的差异,自东向西,断裂带内部的结构形态从简单变得复杂,逐渐发育明显的阶梯状断层;北界断裂从断距很大的陡崖式正断层逐渐转变为断距较小的低角度正断层,且北界断裂的位置向北错动了一段距离,断裂带内的低速异常则逐渐变弱.本研究不但可以加深对滨海断裂带浅、深部结构的认识,而且还能为研究南海北部陆缘的发震构造提供参考.      

Topography of the crust–mantle boundary beneath the Black Sea Basin

A map of Moho depth for the Black Sea and its immediate surroundings has been inferred from 3-D gravity modelling, and crustal structure has been clarified. Beneath the basin centre, the thickness of the crystalline layer is similar to that of the oceanic crust. In the Western and Eastern Black Sea basins, the Moho shallows to 19 and 22 km, respectively. Below the Tuapse Trough (northeastern margin, adjacent to the Caucasus orogen), the base of the crust is at 28 km, whereas in the Sorokin Trough, it is as deep as 34 km. The base of the crust lies at 29 and 33 km depths respectively below the southern and northern parts of the Mid-Black Sea Ridge. For the Shatsky Ridge (between the Tuapse Trough and the Eastern Black Sea Basin), the Moho plunges from the northwest (33 km) to the southeast (40 km). The Arkhangelsky Ridge (south of the Eastern Black Sea Basin) is characterised by a Moho depth of 32 km. The crust beneath these ridges is of continental type.     

中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

南海南、北陆缘中生代构造层序及其沉积环境

新生代海底扩张,使南海陆缘分为南、北两部分。南部礼乐地块与南海北缘在扩张之前构成了统一的活动陆缘。通过对南、北陆缘的钻井研究和井旁地震剖面解释,发现二者的中生界均具有4 个地震层序及3 个构造层。南北陆缘构造层序及物源分析表明,早白垩世礼乐地块与南海北缘曾发生碰撞拼贴。早白垩世的南海北缘地区沉积环境由海陆过渡相向陆相演化,相应的礼乐地区是由浅海相向滨海相演化,二者反映出相同的向上变浅旋回,说明在南、北陆缘拼贴之后,两者具有了统一的构造沉积背景。到晚白垩世末,两区均隆升为陆,且遭受剥蚀; 南海北缘地区上白垩统部分被剥蚀,而距俯冲边界更近的礼乐地区上白垩统则被剥蚀殆尽。     

南海南部地壳结构的重力模拟及伸展模式探讨

对南海南部地壳结构研究有助于揭示南海完整的演化历史。本研究对南海南部获取的两条多道地震剖面进行了地震 解释,并对重力数据进行了壳幔密度反演。其中 NH973-1 测线始于南海西南次海盆,覆盖了南沙中部的北段;NH973-2 测 线始于南海东部次海盆,穿越礼乐滩东侧。反演结果显示,莫霍面埋深在海盆区 10~11 km,陆缘区 15~21 km 左右,洋壳向 陆壳莫霍面深度迅速增加。海盆区厚度在 6~7 km,为典型的洋壳;陆缘区地壳厚度在 15~19 km,为减薄型地壳。进一步研 究表明(1)在西南次海盆残余扩张脊之下,莫霍面比两侧略深;(2)在礼乐滩外侧海盆区有高值重力异常体,推测为洋壳与深 部岩浆混合的块体;(3)南沙区域上地壳存在高密度带,且横向上岩性可能变化。南海南部陆缘未发现有下地壳高速层,有 比较一致的构造属性和拉张样式,为非火山型陆缘。我们对两条测线陆缘的伸展因子进行了计算,发现上地壳脆性拉伸因 子与全地壳拉伸因子存在差异,其陆缘的拉张模式在纵向上是不均匀一的。     

关于南海北部特提斯的讨论

南海及邻区处于欧亚大陆与冈瓦纳古陆拼合带的东南端,是特提斯构造域和濒太平洋构造域交汇的重要地区.特提斯缝合带沿金沙江-哀牢山构造带进入南海,人们从而认为南海可能存在特提斯洋遗迹,并认为缝合带存在于磁静区中.本文通过对南海北部陆坡地球物理资料的解释结果,包括重力、磁力、海底地震和深反射地震数据,以及区域地质特征分析,研究了南海北部陆缘高磁异常带和磁静区的成因.结果表明高磁异常带是中白垩世时期古太平洋板块转向俯冲形成的陆缘火山弧,当时存在古俯冲带.磁静区经历了后期大陆边缘张裂和古南海和南海的打开,并经历了高温热物质的底辟作用,使得地壳拉张减薄,居里面抬升形成磁静区.经历了南海的扩张后,原始的俯冲带可能已经向南迁移到南海南部或者已经俯冲消失,其中也不存在缝合带.      

东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制

近年来,我国地球科学家提出“陆缘构造扩张”观点,较好的解释了亚洲东部大陆边缘于新生代发生扩张离散运动的原因。本文基于“陆缘构造扩张”观点,探讨东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制。东亚陆缘带是具有强烈岩浆活动和构造变形的扩张带,此构造带的主要地球物理特征是频繁的地震活动和明显的地热异常。东亚陆缘扩张带地震层析成像显示,太平洋板块低角度俯冲到欧亚板块之下并平卧于670km相变界面之上。这种图像可能是俯冲后撤导致陆缘扩张的结果。热模拟及地球动力学计算表明:俯冲后撤时间距今约76Ma,海沟带后撤为陆缘壳体的生长留下空间,并形成东亚陆缘壳体增生扩展的前沿带,陆缘扩张量约700km。     

华南洋陆过渡带构造演化:特提斯构造域向太平洋构造域的转换过程与机制

南海北部陆缘位于大华南地块洋陆过渡带南段的关键核心段落,曾处于特提斯洋构造域与（古）太平洋构造域交接地带,是印度洋构造动力系统与太平洋构造动力系统波及的共同地区。然而,以往研究和勘探程度较低,特提斯构造域与太平洋构造域交接转换区域的大地构造背景、过程、机制始终不够明确。基于南海北部陆缘地震剖面,不仅关注该区新生代盆地结构构造,以服务该区油气精准勘探,并且试图以此解剖、揭示该区中生代基底结构特征,进而探索新生代南海海盆打开、扩张、停滞到消亡过程的前生今世。对珠江口盆地地震剖面解析和华南陆缘野外构造研究表明:华南地块洋陆过渡带先后经历了中生代印支期碰撞造山、燕山早期增生造山、燕山晚期压扭造山三个过程;随后进入新生代,又经历了早期北东东—南西西走向正断层主控下的弥散性裂解成盆、中期北东—北北东走向张扭断裂主控下的右行走滑拉分成盆、晚期北西—北西西向张扭断裂主控下的左行走滑拉分成盆三期伸展构造叠加。总体上,该区特提斯洋构造体系向太平洋构造体系的转换过程经历了四个阶段:古特提斯洋构造体系向新特提斯洋构造体系转换、新特提斯洋构造体系向古太平洋构造体系转换、新特提斯洋构造体系向太平洋构造体系转换及古太平洋构造体系向太平洋构造体系的转换。东亚洋陆过渡带的构造转换折射出地球深浅部动力系统驱动“东亚大汇聚”的长期机制,即东南亚环形俯冲驱动体系、太平洋LLSVP和非洲LLSVP的深部动力系统（统称为海底“三极”）的重要性,其中,东南亚环形俯冲驱动体系是地球板块运动的重要动力引擎之一。