辽宁及其邻区高精度航磁数据分析:对区域性断裂带与岩石圈热结构约束

高精度航磁数据分析与挖掘是揭示区域性断裂带空间展布与岩石圈热结构的重要手段之一.为了揭示辽宁及其邻区航磁异常与区域性断裂带关系,估算其居里面深度与岩石圈厚度,本文在对航磁数据进行化极的基础上,利用功率谱法反演了研究区居里面深度;采用一维稳态热传导方程,计算了辽东?渤海湾地区岩石圈厚度.研究表明:（1）辽东、辽西与渤海湾地区存在多条北东向/北北东向航磁异常带,它们是晚中生代以来太平洋板片俯冲作用背景下,活动大陆边缘长期伸展与短暂挤压状态交替演变的产物;而辽北地区被北东向磁异常带错断的近东西/北西西向航磁异常带,则是古亚洲洋闭合后碰撞造山晚期伸展抬升至中地壳层次的构造形迹.（2）辽宁及其邻区居里面深度在16~40 km之间,平均深度为28 km,阜新与盘锦等居里面隆起区对应的大地热流值相对偏高;而沈阳与辽源居里面坳陷区对应的大地热流值偏低.（3）辽宁及其邻区岩石圈厚度具有空间非均匀性,变化范围为70~150 km,平均值为100 km;郯庐断裂带附近的营口?鞍山地区下方岩石圈厚度最薄,为60~80 km;辽东与渤海湾地区岩石圈厚度空间非均匀性可能是晚中生代以来太平洋板片俯冲诱导的上升流与克拉通岩石圈内部先存的构造薄弱带共同作用的结果.      

台湾海峡及邻区地球物理特征及地壳密度结构

本文对台湾海峡及邻区的岩石物理性质和重力、磁力异常进行了分析研究。在此基础上,利用地震资料进行约束,对过台湾岛中部和南部恒春半岛的两条重力剖面进行了定量计算,并对建立的地壳密度结构进行了分析。研究表明,在台湾岛中部,欧亚大陆板块与菲律宾海板块碰撞,导致地壳增厚的模型更为符合迄今为止的地球物理探测结果。而台湾岛南部的地壳密度结构揭示了,属于欧亚大陆的南海板块向菲律宾海板块下俯冲的地壳密度分布。     

中西太平洋海山区的岩石圈有效弹性厚度及其地质意义

中西太平洋海山区是太平洋板块上洋壳年龄最老、磁条带异常最复杂、海山分布最密集、地质构造最独特、构造活动最强烈的一个区域, 为探讨区内众多海山的构造成因, 以板块构造理论为指导运用弹性板挠曲理论计算了中西太平洋海山区岩石圈的有效弹性厚度.结果显示, 研究区的有效弹性厚度总体上表现为北西高南东低的趋势, 西边的麦哲伦海山链表现出南北低中间高的趋势, 东边的中太平洋海山群呈现出由西往东厚度递减的现象, 且这2个典型区域的岩石圈有效弹性厚度与现今法属玻利尼西亚群岛处的比较接近.据此推测它们是在白垩纪期间(约130~90 Ma)形成于现今法属玻利尼西亚群岛处的大规模热点群附近, 且受到了后期火山岩浆活动的改造作用.      

利用S波接收函数研究下扬子及其邻区的岩石圈结构

下扬子及其邻区位于欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块的交汇地带,自中生代以来经历了广泛的伸展变形和岩浆活动,其岩石圈结构和性质对深入认识华南块体乃至整个中国东部的显生宙构造演化以及相关动力学过程都具有重要意义。本文使用中国科学院地质与地球物理研究所地震台阵实验室在合肥—金华沿线布设的流动地震台阵数据,通过S波接收函数偏移成像方法对下扬子及其邻区岩石圈的速度间断面结构进行了研究。成像结果显示,主测线下方Moho面深度为32~42 km,岩石圈底界面深度为84~112 km,总体表现为西深东浅,且速度间断面结构与区域构造特征变化趋势相一致。这为下扬子及其邻区岩石圈中生代以来的改造和减薄提供了新的观测证据：华北南部盆地区下方Moho面结构复杂,岩石圈较厚（90~112 km）,表明该区域的改造程度相对较低;下扬子克拉通与华夏块体北缘岩石圈结构特征相似,仅在江南造山带附近Moho面和岩石圈底界面有小尺度变化,表明它们自新元古代拼合以来可能作为一个整体被改造。进一步结合同剖面南段大地电磁测深成像结果,文章对研究区的岩石圈改造提出了与华北地区相似的地幔流模型,郯庐断裂带和江南造山带两侧断裂带等薄弱带在太平洋板块俯冲的作用下,可能成为软流圈物质上涌的通道。     

中国东部及邻区晚中生代伸展拆离构造——综述与新认识

伸展构造是大陆岩石圈减薄破坏在上部浅层的一种重要表现。其中, 低角度伸展拆离构造为中国东部以及邻区晚中生代地壳伸展变形的显著构造变形样式, 是研究区域岩石圈浅层构造变形与深部减薄过程关系的重要窗口。结合相关的几何学、运动学、年代学等资料的综述分析, 本文对中国东部及邻区低角度伸展拆离构造时空展布、运动学极性、应变机制进行了系统论述。在空间展布上, 这些伸展拆离构造在东亚大陆的分布不均一, 指示岩石圈的不均匀伸展减薄作用。在形成时代上, 伸展拆离活动主要集中在两个时代区间: 140–125 Ma为伸展拆离构造在中下地壳初始形成期, 在水平伸展作用主导下, 以简单剪切为主; 125–110 Ma为伸展拆离构造快速隆升剥露期, 在垂向挤压的主导下, 以纯剪切为主。相关的几何学和运动学标志表明这些伸展构造总体具有在NW–SE方向上单向低角度伸展拆离运动学特征, 反映它们总体受NW–SE向伸展应力场作用控制。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯度带为界, 东、西两侧区域伸展活动均具有从NW向SE传播的趋势, 且这种趋势西部较东部明显, 表现为不同的动力学背景特征。东部主要受到古太平洋板块后撤影响, 而西部可能与蒙古—鄂霍茨克洋闭合之后, 增厚地壳发生重力崩塌而引发区域大规模伸展活动以及同时发生的秦岭—大别构造带陆内造山后应力伸展的联合作用相关。     

菲律宾海岩石圈磁异常特征

利用NGDC720地磁模型提供的磁异常数据, 分析了菲律宾海板块磁异常特征, 进而对磁异常进行多尺度分解, 给出了研究区岩石圈深部和浅部磁异常.结合热流分布特点和磁异常信息, 进一步分析了研究区引起磁异常成因.菲律宾海板块区域的磁异常既反映了该区域岩石圈浅部的构造特征, 也隐含深部构造信息.在西菲律宾海盆以及大东脊构造区, 浅部构造磁异常信息较好地继承了深部构造特征, 反映这些区域岩石圈的整体性特征.四国海盆与帕里西维拉海盆浅部磁异常信息显示了与近代(约10Ma)扩张轴一致的特征, 且磁异常与海底构造走向不一致; 而深部异常显示的帕里西维拉海盆磁异常走向与西菲律宾海盆一致的信息, 可能指示帕里西维拉海盆岩石圈曾与西菲律宾海盆有过类似的演化史.      

华北地区新生代岩石圈伸展减薄机制的数值模拟

新生代时期华北东部裂谷的伸展减薄机制及其周边的构造应力场,西部鄂尔多斯克拉通的抬升和周边断陷盆地的形成机制是目前研究的热点问题,但是较少有人从数值模拟的角度进行探讨。笔者采用有限元程序FEVPLIB对该地区5个剖面进行了模拟,初步取得如下认识:①在太平洋俯冲带的附近岩石圈伸展减薄较强,这与剖面经过的冲绳海槽正在拉开是吻合的,而太平洋的俯冲对较远的华北盆地的伸展减薄的影响较弱;②火山喷发时期,华北盆地有大的软流圈物质上涌造成华北裂谷的伸展减薄,符合纯剪切的机制,现今华北地区已趋于均衡,动力正趋于稳态;③六盘山逆冲在鄂尔多斯块体之上,代表着青藏高原东北缘的挤压,对华北是一个大的推挤力,可诱发鄂尔多斯块体的隆升,而鄂尔多斯向东北方向移动时提供了周边盆地的拉张的背景;④华北地区岩石圈的伸展减薄是六盘山处的挤压和东部太平洋板块俯冲两者联合的影响。模拟的结果与研究区GPS、重力异常以及岩石圈三维结构是吻合的。     

大陆岩石圈有效弹性厚度研究及其动力学意义

介绍了大陆岩石圈有效弹性厚度（Te）的概念及研究状况，并对其动力学意义作了探讨。大陆岩石圈有效弹性厚度不仅受板块热结构（热年龄）的控制，同样也受壳幔边界性质（拆离或耦合）、力学地壳厚度及其与地幔厚度比等因素控制，Te反映了地形、板块边力及岩石圈结构之间的动态平衡。     

四子王旗钾玄岩的40Ar/39Ar激光探针定年及其地质意义

内蒙古四子王旗地区位于华北板块北缘中段,该地区中生代构造在总体由挤压造山向陆内伸展转变的背景下,于晚侏罗世至早白垩世发生了挤压构造与伸展构造的交叉重叠。挤压构造发生于上地壳,而伸展构造发生于中地壳及其以下,二者的动力学因素不一。其中的伸展构造很可能与深部岩石圈的拆沉、减薄,基性岩浆的底侵有关。而四子王旗早白垩世钾玄岩是该地区岩石圈减薄的产物,代表岩石圈深部的伸展构造。通过对该钾玄岩进行40Ar/39Ar激光探针定年,获得反等时线年龄为127±2Ma,表观年龄的加权平均值为127.1±1.1Ma。该年龄值表明华北板块北缘中段的岩石圈减薄高峰发生于127Ma以前,127Ma以后开始逐渐增厚。     

台湾海峡及其邻区的地质构造综述

台湾海峡及其邻区位于一个重要的地壳构造带一东亚活动性大陆边缘。但是海峡既不是弧后盆地、边缘盆地,也不是一个裂谷。在东亚大陆边缘和菲律宾海板块之间的碰撞作用机理不同于台湾北部和南部。海峡西部的基底是古大陆,它包括早、中元古代低构造层和震旦纪、早古生代高构造     

大陆岩石圈有效弹性厚度与有关地球物理参数的关系--以泉州-黑水地学断面为例

大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)是反映岩石圈综合强度的参数,它反映了岩石圈的整体特征。分析岩石圈有效样性厚度与反映深部地质特征的有关地球物理参数之间的关系,对研究控制Te的因素、各因素之间的关系以及探索大陆构造与大陆动力学等具有重要意义。泉州一黑水地学断面Te与地壳厚度、热岩石圈厚度、均衡重力异常、磁性构造层底面深度、上地幔低速层顶界面深度、上地幔低阻层顶面深度之间的关系研究表明：Te与大地热流关系密切的“热”地球物理参数磁性构造层底面深度、热岩石圈厚度相关性好;与地壳厚度有一定的相关性;上地幔低速层顶界面深度和上地幔低阻层顶面深度与大陆岩石圈Te相关性均较差。     

Plate tearing in the northwestern corner of the subducting Philippine Sea Plate

The Philippine Sea Plate (PHS) simultaneously subducts northwestward and collides eastward with the Eurasian Plate (EU) in northeast Taiwan. These two tectonic events induce high seismic activity, which makes northeastern Taiwan one of the most seismically active zones in the world. To understand the mechanical processes at work, we used existing geophysical data and the aftershocks recorded following a recent large strike-slip event occurring within the PHS oceanic crust. During this event, a NW–SE trending left-lateral sub-parallel to the PHS/EU convergence vector was active. As a consequence of the collision/subduction plate geometry, we show that the lithosphere of the northwestern corner of the PHS has been torn in a NW–SE orientation. This tectonic feature is associated with an abrupt tectonic stress boundary and could generate large intra-plate earthquakes.     

Stress concentration in the upper lithosphere caused by underlying visco-elastic creep

The implications of subdividing the lithosphere into upper elastic and lower viscoelastic layers are investigated by finite-element analysis. Application of uniform horizontal boundary stresses at the ends of a lithospheric plate leads to amplification of the stress in the elastic layer by a factor about equal to the ratio of lithospheric to elastic layer thicknesses, and the visco-elastic layer becomes nearly stress-free except near its ends. The time constant for approach to equilibrium is proportional to viscosity, being for our model 0.21 My for 10²³ N s m⁻², and there is some accompanying flexure of the lithosphere. Local variation in the thickness of the elastic layer causes inverse variation in the stress, in part explaining the stability of shield regions and the tectonic activity of hot plateau uplift regions. It is shown that stress amplification also occurs where the stresses arise from body forces such as differential loading and isostatic compensation across continental margins.     

东北北部中新生代盆地群构造与深部结构特征

松辽盆地及其东西两侧的中、新生代盆地群的形成与演化表现为两大盆地构造旋回,包括两次成盆期和两次反转期。由于所处大地构造位置的岩石圈厚度、软流圈的起伏、莫霍面的埋深以及岩石圈有效弹性厚度等的差异,导致了3个盆地群的时空演化及其盆地结构特征的规律性变化。研究表明,浅层次盆地类型、断陷样式、反转构造组合以及盆地构造演化规律等明显地受深部岩石圈结构的控制和制约。      

西太平洋边缘构造特征及其演化

西太平洋边缘构造带是地球上规模最大最复杂的板块边界,以台湾和马鲁古海为界,自北往南大致可以分为3段。北段是典型的沟-弧-盆体系,千岛海盆、日本海盆及冲绳海槽均为典型的弧后扩张盆地。中段菲律宾岛弧构造带为双向俯冲带,构造复杂,新生代经历大的位移和重组,使得欧亚大陆边缘的南海、苏禄海和苏拉威西海成因存在很大的争议。南段新几内亚—所罗门构造带是太平洋板块、印度—澳大利亚及欧亚板块共同作用的结果,既有不同阶段的俯冲、碰撞,也有大规模的走滑与弧后的扩张,其间既有新扩张的海盆,又有正在俯冲消亡的海盆。台湾岛处于枢纽部位,欧亚板块在此被撕裂,南部欧亚大陆边缘南海洋壳沿马尼拉海沟俯冲于菲律宾岛弧之下,而北部菲律宾海洋壳沿琉球海沟俯冲欧亚大陆之下。马鲁古海是西太平洋板块边界又一转折点,马鲁古海板块往东下插于哈马黑拉之下,往西下插于桑义赫弧,形成反U形双向俯冲汇聚带,其洋壳板块已基本全部消失,致使哈马黑拉弧与桑义赫弧形成弧-弧碰撞。     

下辽河盆地外围深部构造特征及中生代构造演化模式

深部地质、地球物理综合研究表明，辽西地区与松辽南部地区在莫霍面起伏、岩石圈厚度、壳内高导层深度和分布形式及岩石圈的有效弹性厚度方面均存在着重大差异，这种差异是造成辽西盆岭区与松辽盆地中生代构造发展差异的主要原因。软流圈顶面深度和岩石圈有效弹性厚度决定了盆地类型，壳内高导层分布控制着盆地构造样式。辽西盆岭区和松辽盆地南部构造模式的差异可以解释二者之间构造演化的不同。     

中国西部大陆岩石圈的有效弹性厚度研究

中国西部是地球上陆地隆升最显著的地区, 有世界上新构造运动最强烈的青藏高原、规模巨大的左行走滑位移的阿尔金断裂系和中亚地区最大的板块内部造山带———天山褶皱造山带.作为印度板块与欧亚板块相互碰撞的会聚带, 本区是研究岩石圈动力学的有利场所.主要运用重力资料和地形资料来研究中国西部地区显著上地壳结构和其上地幔变形之间的关系.依据岩石圈流变学的理论, 在空间域采用垂直和水平受力的多个变刚度的三维有限差分方法来计算弹性板的有效弹性厚度.模拟结果显示中国西部地区的岩石圈有效弹性厚度存在明显的横向不均匀性, 从6~10 km的造山带区域的有效弹性厚度变到大于60 km的古陆区域的有效弹性厚度.青藏高原地区的岩石圈有效弹性厚度平均为30 km, 塔里木盆地的有效弹性厚度为40~50 km, 南、北天山的岩石圈有效弹性厚度分别为10~15 km和30 km左右, 阿尔金断裂在东经90°以西部分的岩石圈有效弹性厚度要小于90°以东部分.      

华南陆块岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

华南陆块受多阶段超大陆聚合、裂解, 碰撞、陆内造山, 及伸展等作用影响, 造成其深部结构和构造极其复杂。岩石圈有效弹性厚度(Te)是表征地质时间尺度上岩石圈力学强度的定量指标, 可为深入认识岩石圈力学结构及演化提供有效约束。本文基于导纳和相关函数联合方法对地壳布格重力异常和地形数据进行计算, 获得华南陆块Te的空间分布。Te高值(>20 km)区域主要分布于扬子地块的四川盆地周边区域, 而Te低值(<20 km)区域集中于华夏地块和江南造山带区域。由于Te分布特征与地热场、地震关系密切。通过分析研究区Te与地热场(地表热流、居里面深度)、地震之间的关系, 本文得到如下认识: (1)Te与地热场参数具有较好的相关性, 但受浅部地壳被破坏, 深部仍为克拉通地壳影响, 导致龙门山断裂带和江南造山带区域的Te与地表热流或居里面深度之间的部分对应关系相反。(2)Te与地震关系复杂, Te较薄区域并不代表着地震频发区域, 地震活动性与其所处的深部环境相关。龙门山断裂带强震频发的原因是受周边两块体中上地壳刚性地层长期相互作用, 致使应力和能量积累较强; 华夏地块区域地震较少是因为深部热物质上涌对华夏地块的壳幔进行强烈改造, 且地壳中存在横向不均匀分布的软弱地层对应力吸收, 造成能量和应力不易积累; 扬子地块的岩石圈力学强度较强是该区较少发生地震的重要原因。