我国海洋地学编图现状、计划与主要进展

我国海洋地质地球物理工作起步晚,整体调查程度较低,进一步加强我国海洋地学编图显得十分必要.我国实施的"海洋地质保障工程",将分"中国海陆"、"中国海及邻域"和"中国各海区"三个层次来进行地学编图.第一层次编制了空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、地震层析成像图、莫霍面深度图、地质图、大地构造格架图和大地构造格架演化图等8种图件.编图反映出中国海陆重力异常是"线性异常带纵横交错,块状异常区坐落其间"、重力梯级带主要为块体结合带;陆地磁力异常大致正负磁异常相间分布,海域北部为沟-弧-盆相关异常、南部磁条带异常;莫霍面总体特征为"东西分带,南北分块";地震层析成像反映出中国东部和西部岩石层厚度的差异以及上地幔软流层的分布特点;大地构造格架和演化图再现了块体体制向板块体制的转换过程.本次编图强调地球深部结构的变化对表层构造的关联,重视地球物理资料与地质构造的结合,以深-浅层结合来划分中国大地构造格架.已有成果表明,中国海陆大地构造格局可以用"块体构造学说"来描述.     

块体构造学说的大地构造体系

在中国及邻区大地构造的研究过程中,板块构造理论用于解释中国复杂的大陆动力学过程有所局限,而中国本土的大多数大地构造观点无法展开洋陆对比研究.朱夏和刘光鼎对中国大陆边缘和中国大陆的构造演化历史和动力学体制有其独到的见解,即以活动论为内涵的全球构造理论,我们在此基础上增加了方法论和认识论等内容,提出块体构造学说.块体构造学说在用板块理论解释新全球构造阶段构造现象的基础上,将块体和结合带赋予新的定义和内涵,作为板块之下的二级构造单元,用以表示古全球构造阶段的大地构造单元.本文在简要介绍块体构造学说提出的历史和背景基础上,简述对中国海陆及邻区大地构造演化的理解,系统阐述块体构造学说的大地构造体系,明确块体和结合带的定义、分类和特征,作为正在编制的"中国海陆大地构造格架图"中大地构造单元划分的依据.     

印支运动以来中国海陆地势演化及阶梯地貌特征

地势是地面高低起伏的形势,是地球内营力和外营力共同作用的结果,是地壳内部结构、构造及其发展在地表的反映.空间重力异常与地形、地貌密切相关,反映地壳内部结构和构造的变化.均衡原理认为高山下面地壳厚,平原下面地壳薄,即地势的起伏同莫霍面的起伏呈镜像关系.中国海陆地质地球物理系列图编制了大地构造格架图和大地构造格架演化图等专题图件,对中国海陆各主要块体的时空演化进行研究,研究了中国海陆地势的"跷跷板"演化过程.本文根据中国海陆1:500万空间重力异常图和莫霍面深度图分析了海陆地貌特征,按照构造地貌的分类原则,将中国海域和陆域作为一个整体进行地貌分类,在中国大陆地势呈三个地貌阶梯的基础上,总结出中国海陆地貌总体特征为西高东低,呈五级阶梯分布.     

中国海陆大地构造宏观格架演化:编图启示

为宏观表达中国海陆大地构造演化过程,本文基于综合利用大量的古地磁、生物古地理、古气候、沉积岩石和构造演化史等地质地球物理资料进行中国海陆构造古地理编图,重点对古生代以来中国主要块体进行了概要的活动古地理重建,系统结果体现在新一轮《中国海陆大地构造宏观格架演化图》成果中.编图结果表明,运用以活动论为内涵的全球构造观,在古地磁数据为定量约束的基础上,综合古生物、古气候、沉积岩石学及构造演化史等多方面的定性约束,选择地史中关键的时间断面,以时间切片的形式描绘现今中国主要块体在不同地质历史时期的相对位置和洋-陆格局,可以较好的展示中国主要块体的宏观演化过程.     

中国南部海区编图及其基本地学特征

新编中国南部海区及邻域1:100万地质地球物理系列图与"中国东部海区及邻域1:100万地质地球物理系列图"为一套系列成果,包括空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、沉积物分布图和区域构造图五种专题图件.这五种图件采用统一的地理底图,根据不同专题的技术要求,利用当代先进的编图方法和成图技术,综合已有资料、前人成果和近年实测数据编制而成.本文在充分阅读新编图件的基础上,对中国南部海区的地球物理场特征、沉积物分布规律、区域构造演化等基本地学特征进行了分析研究,加强了对南部海区地质、地球物理特征的认识.     

中国海——西太平洋典型剖面(南幅)揭示的微陆块-窄洋盆构造格局

基于编制最新地学成果图件的需要,我们整合了最新地质、地球物理资料成果,运用最新的技术方法,开展了中国海—西太平洋地区典型剖面的编制工作.典型剖面(南幅)主要集成了南海地区近年来获得的广角地震探测资料,运用重-磁-震联合反演方法,结合拖网、钻井、地热、地质剖面等,以块体构造学说为编图思想编制而成.典型剖面(南幅)从华南以NNW-SSE向直抵苏拉威西海,穿过了多个构造单元,包括3个陆缘-离散地块区(华南块体—南海北部陆缘、中沙地块、礼乐—北巴拉望地块)、4个海盆区(西北次海盆、中央海盆、苏禄海盆、苏拉威西海盆)、2个俯冲-岛弧区(卡加延脊、苏禄脊),这些构造单元一起构成了西太平洋边缘独特的“微陆块-窄洋盆”构造格局.自古特提斯向欧亚大陆之下俯冲以来,该区域经历了复杂的构造演化过程.在形成这种构造格局的过程中,地壳处在不断消亡和生成的动态循环之中,同时构造应力也处在动态变化之中.通过对区域地球动力学的综合分析,认为这种微陆块-窄洋盆构造格局的形成,很大程度上是由于其位于三大板块交接的独特区域,以及受区域内复杂而丰富的俯冲作用的影响和制约.通过典型剖面编制工作,推动了中国海—西太平洋区域内大地构造和地球物理特征研究,为“跳出南海看南海”提供了良好的研究范例,同时启发我们未来加强对邻区研究空白区域的探索.     

中国海地球物理场特征

1960年开始对中国海进行地球物理系统调查,经过30年积累了丰富的测控、重力、磁力和地震资料,应用“一、二、三、多”的综合解释原则,编绘并出版了比例尺为1：5M的“中国海区及领域地质地球物理系列图”（1992）,在此基础上,认识到中国海的一些地球物理现象,进而讨论了中国大地构造格架及其演化历史,提出了中国对海底油气资源的看法。     

中国海陆及邻域布格重力异常编图研究

收集、整理了中国海陆及周边22个国家陆地实测重力资料和海域卫星测高重力资料,建立了覆盖2672万平方千米的重力异常数据集.研究解决了高精度海洋卫星测高重力数据与陆地实测重力数据的海陆异常联编、不同来源和背景重力数据之间的调平以及大区域重力异常编图表达等技术问题.采用当代规范、先进的数据拼接与编图技术编制了中国海陆及邻域1500万布格重力异常图,并进一步结合区域地质构造认识,划分了38个重力异常区.     

中朝与扬子地块结合带东部的卫星重力异常特征研究

中朝板块与扬子板块碰撞结合带过黄海向东延伸方式一直是国内外学者关注的问题.本文采用最新的地球重力场模型(GGM03C)计算了中国东部海域及朝鲜半岛的360阶卫星布格重力异常,通过异常分离、水平梯度及其垂直导数等位场资料处理和边界识别技术的应用,获得与研究区地块边界及断裂相关的各种信息.结合地质资料,对中国东部海域及朝鲜半岛进行地质构造单元划分与断裂系统分析,探讨了中朝与扬子地块结合带在海区位置与东部延伸模式.对京畿地块的深部结构及地质构造的认识是探讨中朝-扬子地块结合带在朝鲜半岛所在位置的关键.分析认为,五莲-青岛-荣城断裂和嘉山-响水断裂构成中朝-扬子地块结合带的海区段,南黄海南部断裂带与绍兴-勿南沙断裂带构成中朝-华南地块结合带;在京畿地块中部可能存在近南北向的断裂带,与临津江构造带、沃川构造带和上述两个结合带共同构成中朝、扬子与华南地块结合带;南黄海属于扬子地块,而北黄海与朝鲜半岛大部分仍属于中朝地块,其南界位于济州岛南缘断裂带附近,济州岛南缘断裂带南部海域为华南地块.     

根据重、磁资料探讨中国东部及其邻域断裂体系

对中国贺兰山－龙门山以东的中国陆、海及其邻域，在分析地球物理场特征的基础上进行断裂体系研究．基本以重、磁资料为基础，结合地质资料，重点讨论断裂构造，进而揭示出断裂体系主要分为板块边界断裂带、块体边界断裂带和块体内部断裂带．这些断裂反映出研究区＂东西成带、南北分块＂的特征。     

我国近海地震活动特征及其与地球物理场的关系

对我国近海海域有历史记载以来的地震的震级、震中参数进行了整理分析,并分析了各海域地震活动的时、空分布规律,根据历史地震资料,确定海域受历史地震影响的最大影响烈度,然后初步分析了地震活动与现代构造应力场、地球物理场的关系.研究发现:(1)近海海域历史地震资料的精度较低,中强地震存在明显的遗漏.(2)渤海、台湾海峡、南海北部地震活动性较强,黄海次之,东海最弱.(3)近海海域的震害主要来自海域地震和近岸陆地强震的影响,影响强弱依次为:渤海、黄海、东南沿海、东海.(4)现代构造应力场以水平向构造应力场作用下的走滑运动为主,最大主应力方向受印度板决和太平洋板块、菲律宾海板块的俯冲挤压方向影响.(5)海域地球物理场,特别是布格重力异常、地壳厚度分布与强震构造带的空间分布关系的相关性较好.本文的研究结果可为我国海域及滨海重要工程的抗震设防、海域地震危险性区划提供一定的基础.     

中国海域地震区划及关键问题研究

国家重点研发计划项目《海域地震区划关键技术研究》已实施3年，进入项目结题阶段，已形成海域地震区划方法与技术体系，研究成果为即将开展的中国海域地震区划图编制工作提供技术支撑。项目组分析和探讨了海域地震区划研究基础与存在的问题，结合所关注的关键科学和技术问题，介绍和分析了主要研究成果和进展，包括海域断裂活动性探测和地震构造、中国海域与邻区地震目录及地震活动特征、海域地震动特性及衰减模型、海域场地条件及对地震动的影响、海域地震区划图编制方法与技术等；编制了一系列相关图件、数据库和计算软件，包括中国东部和南部海域活动构造框架图、3个典型海域（位于黄海、台湾海峡、南海内）地震构造图、中国海域及邻区统一地震目录、中国海域潜在震源区划分图与考虑不确定性的对比方案及考虑三维潜源模型的地震危险性分析软件；建立了中国海域及邻区俯冲带地震构造模型、基于地震动观测记录和地震模拟数据的南海俯冲带板内地震动衰减关系、利用强震动加速度记录结合宽频带速度记录的俯冲带板缘与板内地震的地震动长周期反应谱衰减关系，提出了以场地覆盖土层厚度及土层等效剪切波速为指标的大陆架场地分类方法及相应的场地地震动参数调整方案；最后形成了海域地震区划图编制原则、技术要求和技术方法体系，完成了海域地震区划图编制规程（初稿）的编制工作，基本完成了3个典型海域地震区划图的编制工作。     

Determination of Euler parameters of Philippine Sea plate and the inferences

Euler vectors of 12 plates, including Philippine Sea plate (PH), relative to a randomly fixed Pacific plate(PA) were determined by inverting the 1122 data from NUVEL-1 global plate motion model, earthquake slip vectors along Philippine Sea plate boundary, and GPS observed velocities. Euler vectors of Philippine Sea plate relative to adjacent plates are also gained. Our results are well consistent with observed data and can satisfy the geological and geophysical constraints along the Caroline(CR)-PH and PA-CR boundaries. Deformation of Philippine Sea plate is also discussed by using the plate motion Euler parameters.     

UNIFIED EARTHQUAKE CATALOG FOR CHINA’S SEAS AND ADJACENT REGIONS AND ITS COMPLETENESS ANALYSIS

China’s seas and adjacent regions are affected by interactions among the Eurasian plate, the western Pacific plate, and the Philippine Sea plate. Both intraplate and plate-edge earthquakes have occurred in these regions and the seismic activities are frequent. The coastal areas of China are economically developed and densely populated. With the development and utilization of marine energy and resources along with the development of national economy, the types and quantity of construction projects in the marine and coastal areas have increased, once an earthquake happens, it will cause huge damage and loss to these areas, therefore, the earthquake-related research for these sea areas cannot be ignored and the need for study on these areas is increasingly urgent. One type of essential basic data for marine seismic research is a complete, unified earthquake catalog, which is an important database for seismotectonics, seismic zoning, earthquake prediction, earthquake prevention, and disaster reduction. Completeness and reliability analysis of an earthquake catalog is one of the fundamental research topics in seismology.
At present, four editions of earthquake catalogs have been officially published in China, as well as the earthquake catalogue compiled in the national fifth-generation earthquake parameter zoning map, these catalogs are based on historical data, seismic survey investigations, and various instrumental observations. However, these catalogs have earlier data deadlines and contain the earthquake records for only the offshore regions of China, which are extensions of coastal land. Distant sea regions, subduction zones, and adjacent sea regions have not been included in these catalogs. Secondly, there were no cross-border areas involved in the compilation of earthquake catalogs in the past. It was not required to use magnitudes measured by other countries’ seismic networks and observation agencies to develop an earthquake catalog with a uniform magnitude scale, moreover, there was no formula suitable for the conversion of magnitude scale in China’s seas areas and adjacent regions. Little research has been conducted to compile and analyze the completeness of a unified earthquake catalog for China’s seas and adjacent regions. Therefore, in this study, we compiled earthquake data from the seismic networks of China and other countries for China’s seas and adjacent regions. The earthquake-monitoring capabilities of different sea areas at different time periods were evaluated, and the temporal and spatial distribution characteristics of epicentral location accuracy for China’s seas and adjacent regions were analyzed. We used the orthogonal regression method to obtain conversion relationships between the surface wave magnitude, body wave magnitude, and moment magnitude for China’s seas and adjacent regions, and established magnitude conversion formulae between the China Seismic Network and the M_L magnitude of the Taiwan Seismic Network and the M_S magnitude of the Philippine Seismic Network. Finally, we developed an earthquake catalog with uniform magnitude scales for China’s seas and adjacent regions.
On the basis of the frequency-magnitude distribution obtained from the magnitude-cumulative frequency relationship (N-T) and the Gutenberg-Richter(GR)law, we conducted a completeness analysis of the unified earthquake catalog for China’s seas and adjacent regions, Then, we identified the beginning years of each magnitude interval at different focal depth ranges and different seismic zones in the earthquake catalog.
This study marks the first time that a unified earthquake catalog has been compiled for China’s seas and adjacent regions, based on the characteristics of seismicity in the surrounding sea regions, which fills the gap in the compilation of the earthquake catalogue of China’s seas and adjacent areas. The resulting earthquake catalog provides a basis for seismotectonics, seismicity study, and seismic hazard analysis for China’s seas and adjacent regions. The catalog also provides technical support for the preparation of seismic zoning maps as well as for earthquake prevention and disaster reduction in project planning and engineering construction in the sea regions. In addition, by evaluating the earthquake-monitoring capability of the seismic networks in China’s seas and adjacent regions and analyzing the completeness of the compiled unified earthquake catalog, this study provides a scientific reference to improve the earthquake-monitoring capability and optimizing the distribution of the seismic networks in these regions.     

Basic characteristics of active tectonics of China

Active tectonics is inferred to all the structures which have been active since the late Pleisto-cene, 100—120 ka B.P., are still active recently, and will be active in a certain time period in the future, such as active faults, active folds, active basi…     

中国东部海域断裂构造格架与地震活动研究

渤海、黄海和东海等中国东部海域在地质构造上是大陆向海的自然延伸，海域内的构造方向与大陆一致，均为NNE-NE向，但属于不同的二级大地构造单元，渤海和北黄海属于华北地块，南黄海属于扬子地块，东海属于华南地块。由于各地块与现今活动板块边界位置不同，构造与地震活动性差异较大，渤海和北黄海地区地震活动主要受印度板块与欧亚板块碰撞形成的东喜马拉雅构造节远场效应影响，地震活动强烈；南黄海地区以中强地震活动为主；东海地区地震活动主要受菲律宾海板块与欧亚板块碰撞形成的琉球俯冲带影响。冲绳海槽是正在形成的（活动的）边缘海盆地，不仅有浅源地震，且有中源地震活动。东海陆架盆地由于受冲绳海槽扩张的影响，停止发育，构造与地震活动相对较弱。     

对黄海—东海研究区深部结构的一些新认识

综合地震层析成像与重磁数据的处理结果，选择26°N～36°N，120°E～130°E的范围作为研究区，讨论了黄、东海研究区的深部结构特点及其与周边各地质单元的相互关系，完成了研究区两条剖面的密度结构反演，认为东海陆架地区地壳厚度变化与大陆地区相比并不明显，显著减薄开始于冲绳海槽地区，中地壳消失；琉球岛弧处地壳厚度明显再度增加，特别是上地壳的厚度增加最大，推断其原因应与俯冲作用及俯冲带附近板块与地幔的运动速率之差有关.地球物理场“东西分带”是黄海—东海地区壳内结构从西向东变化的反映，但随着深度的增加，研究区的岩石层结构出现以近EW向为优势的构造格局.因此推断深部近EW向的异常是三叠纪时期南北板块碰撞、挤压所致，浅部的NE向条带异常是后期构造运动在岩石层较浅部位构造效应的反映.黄海—东海地区岩石层结构存在浅部与深部优势构造方向不协调的现象.层析成像结果证实了南黄海东缘断层的存在，还勾绘出绍兴—十万大山碰撞带为以40°左右的倾角向NW方向倾斜的高速带，另一条倾向基本相同的高速带则是南、北扬子块体结合带在深部的反映.