南海东北部及邻区深部结构的综合地球物理研究

南海东北部及邻区,特别是洋陆转换带地区的复杂地壳结构特征一直是南海岩石层结构研究的热点.本文在Pn波地震层析成像结果和深部地震探测剖面的约束下,利用重力数据建立该区两条剖面的密度模型.两条重力剖面二度半密度正反演的拟合结果支持琼粤隆起至吕宋岛弧区一带的地壳结构中存在下地壳高速层的观点,同时认为台西南盆地的拟合结果表明南部凹陷区仍属于过渡型地壳.本文认为剖面AA′和剖面BB′的构造属性虽然均总体倾向于火山岩型,但二者的地质结构并不完全一致,表明了北部陆缘深部结构的横向差异与构造属性的复杂.     

汕头－吕宋岛岩石圈速度结构与震源构造──台湾浅滩7．3级地震构造之一

汕头－吕宋岛岩石圈速度结构剖面，划分出华南陆缘古生代陆壳、陆架区晚古生代－中生代陆壳、陆坡带中生代－早第三纪过渡壳、新生代南海海盆洋壳及吕宋岛中生代－新生代岛弧陆壳与东吕宋海槽洋壳等地壳构造组分，并确定了上述地壳构造之间的边界断裂构造及其性质。结合地震震源分布及机制，初步确定了华南陆架盆岭构造带北、南两侧地震构造的控震构造与发震构造性质及其震源力学特征；１）指出１９９４年９月１６日台湾浅滩７．３级地震属于板缘壳幔地震及造成一千公里有感范围的原因；２）马尼拉海沟的海底地堑构造与南海海盆岩石圈地幔上隆是马尼拉海沟俯冲带震源显示正断层性质的原因，且为被动的或转换俯冲带；３）东吕宋海槽仍属于菲律宾海俯冲带性质；吕宋岛东西两侧俯冲带岩石圈板片震源深度的准三层分布，可能表明俯冲带岩石圈板片存在相应的低速滑移层。     

晚始新世以来台湾-吕宋-民都洛地带的地球动力学演化

本文基于三个主要断面描述了台湾-吕宋-民都洛地带(或称为花彩弧)的构造格局。这三个断面是:(1)俯冲和岛弧均活跃的吕宋断面;(2)以碰撞活动为主的台湾断面;以及(3)以俯冲活动为主和碰撞不活跃的民都洛断面。基于地质研究和可利用的地球物理资料,并通过重建晚始新统和现代沉积层序,提出了菲律宾海和欧亚板块边界地区的地球动力学演化模式。其主要地球动力学事件为:(1)早渐新世时期中国南海(S.C.S)开始扩张,与此同时随Zambales和Angot蛇绿岩间吕宋岛俯冲;(2)自晚渐新世到早中新世,中生界(?)海洋盆地沿原马尼拉海沟俯冲;(3)在中新世中期(14—15×10~6年)南海扩张结束,与主要的运动学重建相关的中国南海海洋地壳向中国和Reed海岸-Calamian不活动边缘俯冲;(4)在晚中新世(～7×10~6年)时期,吕宋微地块与中国南海两个边缘开始碰撞;在上新世时期台湾的碰撞仍然活跃,但在民都洛的碰撞停止了。     

台湾岛的年龄

台湾岛为华夏陆块东缘自中生代晚期以来的年轻活动造山带,在东海-南海陆架地质背景上,台湾岛具有多重特殊性:除缺失始新世晚期层序外,始新世-更新世间有连续陆相至浅海相层序出露;记录"中国海"的发展及东海-南海陆架沧海桑田变迁;快速的隆升速率及重要的海洋沉积物贡献源;活跃的地震活动;既有被动又有活动大陆边缘层序;从台湾-吕宋间海域到岛上同时进行俯冲-碰撞-仰冲-张裂构造活动,因此有完整的威尔逊构造旋回地质纪录."台湾岛什么时候出露?"及"台湾岛怎么形成?"是大家关心台湾岛地质的基本问题.如果把东海陆架一半水深(60m)的海水拿掉,150km宽的台湾海峡就是台湾岛跟大陆相连的脐带;如果把台湾岛恢复到未造山前的原始形貌,台湾岛就是东海连结到南海间的脐带.但是为什么在东海及南海的陆架上只有台湾岛有比较大范围的出露?显然是有一个特定的地质作用在这个特殊的脐带位置发生,那就是早中新世19~18Ma开始的南海俯冲及随后6.5Ma开始的北吕宋火山岛弧与俯冲的欧亚大陆发生了斜向碰撞.台湾岛在晚中新世(~6.5Ma)时开始出露,最早出露部位就在中央山脉.中央山脉为中生代白垩纪的活动大陆边缘,随后拼合为欧亚大陆一部分,经新生代古近纪断陷构造(50~39Ma)、渐新世-中期中新世南海张裂(33~16Ma)、早中新世(19~18Ma)至今欧亚大陆-南海岩石圈沿马尼拉海沟向东俯冲于西进的花东海盆-菲律宾海板块之下,形成中新世增生楔,及6.5Ma至今由北向南迁移的斜向弧陆碰撞,导致中央山脉隆升出露海平面之上,形成原始台湾岛.由此原始台湾岛,台湾河流系统开始发生,并将侵蚀物经河流向西供输到原始台湾海峡前陆盆地,同时也向东供应到北吕宋海槽弧前盆地.随着弧陆碰撞的持续进行,南海东北部陆架上层序被推覆并出露在中央山脉西侧,台湾岛出露的面积也随之变大;1Ma的吕宋火山岛弧北段更向西仰冲,形成海岸山脉,拼贴在中央山脉东侧;最后又因1Ma冲绳海槽弧后张裂,中央山脉东北部又发生断陷,产生宜兰平原,形成今日台湾岛的形貌.     

台湾大地构造格局及其对油气的地质意义

中国台湾的大地构造格局和晚中生代以来的演化过程一直是地质研究的难点和热点,特别是对其构造单元的类型、性质和演化过程存在较多争论.本文系统综述了50多年来已有中国台湾大地构造格局和重建晚中生代以来构造演化史的主要认识,特别是近10年来新的研究成果,侧重探讨了板块运动和弧陆碰撞对中国台湾大地构造形成过程中起到的作用.研究认为中国台湾总体经历了4个关键期:(1)晚中生代太平洋活动大陆边缘时期(约80 Ma),在华南陆缘形成造山带和俯冲沟弧盆系统;(2)古近纪到早中新世被动大陆边缘时期(约80～16.5 Ma),形成新生代台西盆地和台西南盆地雏形;(3)中-晚新世板块汇聚初期(16.5～6 Ma),形成的马尼拉海沟北段俯冲增生楔为中央山脉、恒春半岛前身,向南连接恒春海脊,部分南海洋脊因碰撞挤压形成中国台湾东部蛇绿岩套;(4)晚中新世末以来活跃造山期(6 Ma至今),菲律宾海板块朝欧亚大陆向西碰撞和向北俯冲,分别形成西部麓山带、雪山山脉、高屏斜坡和大屯火山区—琉球火山弧、宜兰平原—冲绳海槽;北吕宋岛弧向欧亚大陆碰撞和逆冲,形成花东纵谷和利吉混杂岩体、海岸山脉.中国台湾地区在同裂谷(syn-rift)时期的晚白垩系到古近系、后裂谷(post-rift)时期的中新统、造山定型期的下中新统和第四系地层发育了三套主要含油气系统.从大地构造格局和演化来认识中国台湾独特的发生、发展规律,从而理解其独有油气和天然气水合物成藏规律,这对该区油气和天然气水合物的寻找和评价具有指导意义.     

汕头——吕宋岛岩石圈速度结构与震源构造：——台湾浅滩7.3级地震…

汕头－吕宋岛岩石圈速度结构剖面，划分出华南陆缘古生代陆壳、陆架区晚古生代一中生代陆壳、陆坡带中生代－早第三纪过滤壳、新生代南海海盆洋壳及吕宋岛中生代一新生代岛弧陆壳与东吕宋海槽洋壳等地壳构造组分，并确定了上述地壳构造之间的边界断裂构造及其性质，结合地震震源分布及机制。初步确定了华南陆架贫岭构造带北、南西侧地震构造的控震构造与发震构造性质及其震源力学特征；１）指出１９９４年９月１６日台湾浅滩７．３级     

南海扩张的地震反射标志——南海东北部多道地震剖面结果

南海的扩张、成因演化研究的成果主要基于深部速度研究及磁条带研究的基础上,但南海东北部边界的研究相对薄弱.本次通过对南海东北部边界的反射地震剖面973的综合研究,结合前人的天然地震震源研究及地质研究成果,得到南海形成与扩张是单方向向菲律宾吕宋岛弧—台湾岛地块漂移的结果.南海各块体处于一个统一的区域应力场作用之下,菲律宾吕宋岛弧—台湾岛地块限制了南海的扩张与发展;在此应力条件下,不同部位受力状态不同,就南海东北部973剖面地震波场特征,可划分为五个构造单元：AB段南海东北部大陆架张性盆地区;BC段大陆坡为伸展区,形成大量张性盆地;CD段中部深海沉积盆地为弱挤压区,深海沉积盆地弱变形,大陆坡张性盆地浅俯冲其下,深海沉积盆地西部翘起,向东倾斜;DE段东部为强挤压区,沉积盆地挤压变形,越向东挤压越强烈,深海沉积盆地浅俯冲其下,相对弱变形并西部翘起;E以东,菲律宾吕宋岛弧—台湾岛构造带为稳定地块.南海东北部在东或南东方向统一的区域应力场作用下,处于张性、弱挤压、强挤压不同压力状态,形成南海特有的由北西向东呈现拉张-弱挤压-强挤压构造格局,反射地震剖面上显示两个浅俯冲点.每个块体构造层呈手风琴风箱式折曲并向东聚敛,近菲律宾吕宋岛弧—台湾岛构造带其折曲更为严重,沉积盆地由西向东,展现为不同阶段的沉积盆地,发育、成长、结束、消亡,块体俯冲方向以及各块体的区域性倾伏方向均与区域应力场方向一致.     

大陆造山带碰撞-俯冲-折返-垮塌过程的岩浆作用及大陆地壳净生长

地球上的造山带可以划分为增生型造山带和碰撞型造山带,造山带岩浆作用发生在从大洋俯冲、大陆碰撞到造山带垮塌的每一个阶段.陆-陆碰撞的必要条件是大陆俯冲带的存在.一般假设,大陆岩石圈深俯冲的前提是大洋岩石圈俯冲及其在陆-陆碰撞时对紧随被动大陆边缘岩石圈的重力拖曳.大陆俯冲和碰撞的结果是地壳加厚和隆升,但是所产生的造山带岩浆作用发生在什么时间则取决于岩石圈加热机制.增生型造山带没有发生大陆之间强烈碰撞和深俯冲,一般缺少大规模的地壳叠置加厚和隆升,缺少与大陆深俯冲有关的超高压榴辉岩相变质岩,虽然大洋俯冲阶段可以形成巨厚的陆弧地壳,但同碰撞和碰撞后岩浆作用是否存在值得怀疑.碰撞型造山带由于大陆深俯冲和地壳强烈加厚,超高压变质的洋壳和大陆地壳在折返过程中减压熔融,形成同碰撞岩浆作用,在造山旋回晚期去根和垮塌过程中,由于岩石圈伸展和软流圈地幔上涌,形成碰撞后岩浆作用,并标志造山旋回的结束.因此,碰撞造山带的岩浆作用可以发生在大陆深俯冲的同时、俯冲洋壳与陆壳断离后的折返和隆升、造山带的去根和垮塌过程,从大陆碰撞到造山带垮塌和剥蚀(造山旋回结束)的时间跨度为50~90百万年.大陆碰撞造山带是深入了解大陆深俯冲、折返隆升及其造山带垮塌过程的重要场所,而碰撞造山过程中的岩浆作用对大陆地壳生长和再造有重要意义.     

华南中生代构造-岩浆活动研究：现状与前景

华南陆块是由华夏地块和扬子克拉通在新元古代早期碰撞拼贴形成,在古生代时期其北侧、西侧和南侧受到古特提斯洋消失的影响,在晚古生代末期在南、北两侧分别与印支陆块和华北陆块发生碰撞形成现今中国大陆东部的基本格架,自中生代起受到太平洋板块向西俯冲的影响．因此,华南陆块经历了三大构造体系的作用,产生了叠加复合型构造样式．华南与周边地区有关中生代地质的对比研究表明,尽管华南陆块中生代紧邻西太平洋俯冲带,但东缘尚未发现有新生的弧型地壳,华南中生代地质特征主体表现为吉大陆边缘再造至陆内构造,缺乏洋岛玄武岩和大陆弧安山岩．研究华南中生代构造．岩浆活动的重点,是确定华南中生代岩浆岩的时空展布和构造演化．本文通过总结华南具有挤压．伸展构造转换的三条结合带的岩浆岩记录,结合构造变形和深部地球物理资料,试图推动华南地质研究,使其成为发展板块构造理论的典型靶区．     

发展板块构造理论:从洋壳俯冲带到碰撞造山带

地壳俯冲和大陆碰撞是板块构造理论的核心,而认识大陆碰撞造山带的形成和演化,是发展板块构造理论的关键.根据俯冲地壳的性质,业已认识到不同类型的板块俯冲带.根据碰撞块体的性质及其衍生岩石的成分,已经认识到大陆碰撞形成了两种类型的造山带.弧陆碰撞造山带既含有古老地壳物质,也含有新生地壳物质,它们在碰撞后阶段的再造就能够产生不同地球化学成分的岩浆岩.而对于两个相对古老大陆之间的碰撞所形成的造山带来说,碰撞后岩浆作用只是俯冲带古老地壳的再造.碰撞造山带在岩石圈拉张作用下发生活化再造,不仅再造作用在构造体制上具有继承性,而且再造产物岩浆岩在地球化学成分上也具有继承性.因此,研究碰撞后体制下的造山带再造,认识大陆碰撞造山带深部物理化学差异、俯冲地壳性质与碰撞后岩浆岩之间的成因联系,建立碰撞后阶段大陆构造演化的基本规律,是构建大陆动力学体系、发展板块构造理论的关键.     

南海北部东沙运动的构造特征及动力学机制探讨

南海北部陆缘在南海扩张结束后发生了一次重要的构造运动—东沙运动.因前人对其研究较少,目前对其发生时间、影响范围和形成机制等都存在较大的争议.通过对东沙海区及其邻区新近纪地层二维、三维地震资料的详细解释,确定了东沙运动发生在晚中新世晚期,并在晚中新世末/早上新世初(5.5Ma)停止活动.东沙运动主要波及东沙隆起和潮汕坳陷地区,构造上主要表现为断块升降,其中隆起区沉积物遭受剥蚀,造成中新世及部分上新世地层的缺失.这次运动还形成了大量次级的NW-NWW向张性、张扭性断裂,构造运动整体上具有东强西弱的特点.东沙运动可能与新近纪以来菲律宾海板块持续向NWW方向运动导致的吕宋岛弧与欧亚大陆在9～6Ma期间开始发生的弧陆碰撞有关.同时,由于南海向马尼拉海沟下的俯冲及洋壳的冷却沉降作用,南海北部陆缘处于拉张环境,岩浆底侵到下地壳底部形成高速层,破坏了该区域的地壳均衡,从而造成上部地壳的隆升.     

台湾岛以东海域加瓜“楔形”带对冲绳海槽南段的构造控制

基于实际调查资料与历史基础资料的综合分析与解释, 对台湾岛以东海域加瓜“楔形”构造带的地球物理场特征、构造属性和冲绳海槽南段弧后扩张的构造主应力方向及其变化规律进行了研究; 提出加瓜“楔形”构造带在构造上与加瓜海脊及其东、西两侧断陷盆地相对应; 并对西菲律宾海板块的运动方向和运移量进行了调整, 使构造带以东的西菲律宾海盆的北西向运动转为西侧的向北俯冲, 从而导致冲绳海槽构造主应力方向由NW-SE方向逐渐转成近南北向, 为冲绳海槽进入第二次拉张-扩张阶段提供了应力来源.     

台湾—吕宋会聚带的地壳运动特征及其动力学机制

南海东部的台湾-吕宋会聚带是南海四个边界中构造背景最为复杂、构造活动最为活跃.本文收集该区的GPS速度场资料,通过对速度场进行样条插值获得了该区连续的速度场、主应变率场、最大剪应变率场等结果.研究发现,该区的地壳运动受西北侧华南陆缘基底隆起和西南侧巴拉望岛阻挡、台湾北部24°N俯冲极转换、琉球海沟弧后扩张,以及菲律宾大...     

苏拉威西地热特征的重、磁分析

苏拉威西海与苏拉威西岛地处西太平洋沟-弧-盆构造区,火山活动、板块俯冲与地震活动十分活跃.苏拉威西海于中始新世-晚始新世扩张形成,海盆向南倾斜,近一半始新世洋壳已俯冲消减于北苏拉威西海沟之下.苏拉威西岛于上新世-更新世早期拼接定型,火山活动不断,近期仍十分活跃.该区是西太平洋板块边缘南段研究火山地热条件、起始俯冲机制的最佳场所,具有重要的地热学和地球动力学研究意义.文章利用重、磁资料,结合133个热流数据,计算了苏拉威西海与苏拉威西岛周缘的莫霍面、居里面结构,分析了地温梯度、热导率分布特征.结果表明:该区莫霍面平均深度为18.4km,居里面平均深度为14.3km,与前人在苏拉威西海盆用双船折射获得的地壳速度分层结构相符;计算得到的平均地温梯度为4.96℃(100m)^?1,海区为高地温梯度、低热导率区,陆区为低地温梯度、高热导率区,与实测热流点地温梯度统计结果一致,变化幅值相近,其中,最高地温梯度带出现在苏拉威西海向苏拉威西岛过渡区,与向南移动的苏拉威西海盆扩张脊对应.重、磁、热综合研究发现,研究区地壳地温梯度较高,有利于俯冲起始活动,苏拉威西岛西侧的Palu-koro断层北段是可能发生起始俯冲活动的地点.此外,苏拉威西岛北支与岛东支在向北-西方向运动的过程中,速率不同,北支慢、东支快;深部构造动力方向不同,北支向北上倾、东支向北下倾.     

再论雅鲁藏布江缝合带构造模型

作为欧亚与印度板块缝合线的雅江蛇绿岩带在野外并未发现统一的构造极性,岩石处于脆性一韧脆性变形和低绿片岩相变质作用;构造样式沿南北剖面上总体呈现对称状;两侧复理石建造与蛇绿岩套之间没有大型南北向剪切糜棱岩带;局部可直接观察到复理石与蛇绿岩深海沉积整合接触;许多“构造混杂岩”属于深水陡坡滑塌堆积;蛇绿岩带南北两侧的中生代一新生代沉积建造的沉积环境演变具有时间上的宏观对应性;蛇绿岩带常以狭窄的平行条带产出．此外,高喜马拉雅的基底岩石组合可与拉萨地块及羌塘基底进行宏观对比,但与印度陆块则有很大区别．上述地质特征暗示雅江蛇绿岩带属于部分洋壳化的弧后裂陷盆地．印度与欧亚板块的真正界线——新特提斯洋可能位于喜马拉雅南坡西瓦里克覆盖之下．新的构造演化框架是：晚三叠世起,新特提斯洋向北俯冲,高喜马拉雅陆弧被向南拉出,弧后盆地张开．晚侏罗至晚白垩世,弧后盆地陆续出现线状洋壳：其北侧形成冈底斯岩浆弧．从古新世早期起,弧后盆地塌缩,并伴随高喜马拉雅弧与欧亚碰撞而完全闭合．盆地内条带状新洋壳向南、北两侧小规模俯冲,沉积层褶皱冲断,形成构造混杂带,海相陆续消失．渐新世晚期至中新世中期,印度陆块与高喜马拉雅陆弧发生陆．弧碰撞,北侧发育冈底斯盖层林子宗火山岩系．中新世中期至今,高原南部地壳透入性变形缩短,区域性隆升,伴随藏南滑移系、穹窿作用和南北向裂谷发育,残留的雅江弧后洋壳整体出露．     

台湾地壳中的古陆刚体和现代板块运动

古陆,泛指前第三纪变质基底:“刚体”,则相对第三纪柔性岩石而言.我们把台湾的基础地质和布格重力异常等资料,通过三维重力正演,得到了深部重力异常.与布格异常相比较,提出了两个地壳深部构造问题:(1)在北纬23.5-25.2°的台湾西部,潜伏着一个密度较高的块体,可能是陆壳;(2)北纬23.5°以南,还有一个密度更高的块体,可能是现代海洋地壳.作者初步认     

喜马拉雅─祁连山地壳构造与大陆─大陆碰撞过程

在青藏高原,利用远震波形及演所得的Moho界面深度,其横向变化很大．在班公缝合带附近,Moho界面出现10余公里的错断．羌塘块体的Moho界面向北倾斜,而柴达木和巴颜喀拉的Moho界面向南倾斜．利用近震Pn的走时验证远震波形反演所得的Moho界面深度,两者的结果十分吻合．综合近来地球物理观测的结果。我们得到喜马拉雅─祁连山的地壳构造图,它贯穿印度─欧亚的碰撞带和中生代的陆─陆碰撞带．特提斯喜马拉雅和拉萨块体的地壳是由多个双向冲断层所组成,它们可以解释为在不同时期中,印度次大陆曾经数次向拉萨块体地壳挤入,而且羌塘块体的地壳也向拉萨块体的地壳挤入．测量冲断层的水平长度,可以定量估算自50Ma陆─陆碰撞以来,印度次大陆和羌塘块体向特提斯喜马拉雅和拉萨块体地壳挤入的长度．     

喜马拉雅─祁连山地壳构造与大陆─大陆碰撞过程

在青藏高原,利用远震波形及演所得的Moho界面深度,其横向变化很大．在班公缝合带附近,Moho界面出现10余公里的错断．羌塘块体的Moho界面向北倾斜,而柴达木和巴颜喀拉的Moho界面向南倾斜．利用近震Pn的走时验证远震波形反演所得的Moho界面深度,两者的结果十分吻合．综合近来地球物理观测的结果。我们得到喜马拉雅─祁连山的地壳构造图,它贯穿印度─欧亚的碰撞带和中生代的陆─陆碰撞带．特提斯喜马拉雅和拉萨块体的地壳是由多个双向冲断层所组成,它们可以解释为在不同时期中,印度次大陆曾经数次向拉萨块体地壳挤入,而且羌塘块体的地壳也向拉萨块体的地壳挤入．测量冲断层的水平长度,可以定量估算自50Ma陆─陆碰撞以来,印度次大陆和羌塘块体向特提斯喜马拉雅和拉萨块体地壳挤入的长度．     

南海南北陆缘中生代地层—构造特征及碰撞造山

为进一步深入了解南海地区中生代构造演化过程.本文对南海南北陆缘的中生代地层进行了分析对比,在此基础上挑选了南北陆缘处的两条地震测线07ns-6和97301进行了详细的解释分析.通过地震剖面的解释发现,南海北部和南部(礼乐地块)地震剖面中的中生代地层均显示有褶皱—冲断构造发育.据此推断,研究区在中生代先后经历了洋—陆俯冲活动、陆 陆碰撞造山运动及中生代晚期开始的造山带的塌陷.提出南海地区中生代晚期的“古双峰笔架碰撞造山带”概念.     

南海东部现时地壳运动、震源机制及晚中新世以来的板块相互作用

南海东部的板块汇聚带是了解南海和菲律宾海晚中新世以来构造演化的一个重要窗口.针对这一区域地壳运动的研究,获得了该区内微块体的现时地壳运动特征及其动力机制,在此基础上结合俯冲板片形态和震源机制资料提出了该区晚中新世以来的板块汇聚作用特征.研究发现:晚中新世晚期,菲律宾海板块西缘在南、北部的西向运动均受到限制的情况下,位于中间区域的吕宋岛北部则由于其西侧相对自由而继续往NW方向运动.该过程中,菲律宾大断裂等汇聚带内部的走滑断裂对于协调不同块体之间的地壳运动速度差异有着重要作用.受南、北阻挡的影响,中间部分的西向运动速率呈现出中间大(吕宋岛北部)两端小的特征.因而北吕宋西侧的马尼拉海沟也以相对于南部更快的速率不断向NW迁移.然而俯冲的南海岩石圈受其下方SE向地幔流的影响,未能发生相应的俯冲板片后撤,而是在两板块之间的直接接触面形成强烈推挤并发生反向弯曲.结合这一板块作用特征认为,马尼拉海沟现今的构造形迹是在上述背景下北段多次向NW方向变迁形成的,而双火山弧的形成则主要是由菲律宾海板块在吕宋岛弧南、北部的西向运动速率差异引起的.