海南岛地壳厚度与泊松比结构

地壳厚度和泊松比是了解地球内部介质的重要参数,研究二者之间的关系能够为揭示深部地壳结构特征提供重要信息。本文提取了海南岛固定地震台站记录到的远震接收函数波形,通过在地壳厚度和波速比域对壳-幔间断面的Ps转换波及其多次波震相进行振幅叠加,同时参考人工地震探测结果,获得了海南岛地区的地壳厚度和泊松比分布。结果显示:海南岛地区地壳厚度为26—31km;受普遍发育的花岗岩以及火山作用影响,其泊松比值基本小于0.26,地壳厚度与泊松比之间存在正消长关系,表明该区的构造伸展作用主要造成富含镁铁成分的下地壳的明显减薄;部分地区的上地壳可能存在褶皱或逆冲推覆构造,其泊松比出现低值异常。     

南海西北部与红河地区地球物理场及其地壳深部结构特征

分析了南海西北部与红河地区地球物理场特征，计算了研究区重、磁资料的一阶小波细节变换、四阶小波逼近变换。根据重力场资料以及南海北部盆地钻井取样的测试结果，同时参考在研究区进行的地震勘探结果，对研究区的地壳结构进行了反演计算。结果表明，研究区域地壳结构较为复杂，地壳厚度在17—38km之间，总的趋势由陆向洋地壳厚度逐渐减薄，反映出该区域地壳具有陆壳、过渡壳的性质，同时存在上地幔隆起区及凹陷区。用地震层折成像结果与重力资料计算出的地壳分布趋势进行了对比验证。根据地幔对流结果探讨了研究区深部地球动力学特征及其与深部地壳结构的关系。     

南海北部磁静区重磁特征及成因

南海磁静区位于南海北部的洋陆结合带上,在磁异常图上位于陆架高值正磁异常带以南,海盆磁异常条带区以北。收集了南海北部的地质和地球物理相关资料,总结了南海北部磁静区的研究现状,对ΔT磁异常数据进行了低纬度化极处理,参考磁静区周围的自由空间重力异常分布,结合区域地质背景划分了南海磁静区的分布;采用小波多尺度分解方法讨论了南海北部磁静区及周围区域的重磁场特征,对主要界面的反演发现磁静区内存在磁性基底深度增加、居里等温面隆升、磁性层厚度减薄和莫霍面抬升的现象,认为南海磁静区形成的直接原因是区域内磁性层厚度的减薄,包括中生代末期地壳的拉张沉降使区域老地层断陷,磁性基底深度增加,磁异常减弱;拉张减薄促使深部地幔热物质向上运移,莫霍面抬升,磁性层发生热退磁,居里等温面抬升,磁性层厚度减薄,磁异常减弱;南海扩张期和张裂以后磁静区的热活动剧烈,深部高温物质底侵,形成高速层,进一步减弱了区域磁异常。     

东海地区地热场综述

综述了东海地区地热场的特征及研究进展,根据收集的各航次热流值资料,绘制了东海地区的热流值分布图,并根据热流值的分布特点将东海地区分为陆架区、冲绳海槽区、琉球岛弧和海沟区、菲律宾海盆区等4个区块,详细分析了它们的热流分布成因,在已有的东海南北热结构模型基础上对东海南北热结构差异进行了分析。南冲绳海槽区的地壳热流值和地壳减薄程度都明显高于北冲绳海槽及其它各区,说明高热流值起源于地幔抬升和地壳的减薄,东海的扩张已经从冲绳海槽北部转移到南部。     

冲绳海槽地热研究中若干问题的探讨

根据冲绳海槽地区实测海底热流资料,结合该地区最新的地质地球物理调查研究成果,分析了冲绳海槽地热研究中的几个问题,认为(1)相对于其它边缘海盆地,冲绳海槽是一个高热流异常区,同时具有热流值极不均匀的特点;(2)冲绳海槽的壳幔热流比值介于大陆地壳与大洋地壳之间,具有过渡性地壳的性质;(3)冲绳海槽强烈的岩浆作用是造成局部高热流的重要原因;(4)广泛分布的海底热液活动造成了局部热流值强烈的高低变化。     

南海北部与南部新生代沉积盆地热流分布与油气运聚富集关系

南海处于欧亚、印度澳大利亚及太平洋三大板块相互作用的特殊构造位置,区域地质背景及地球动力学条件复杂,不同类型大陆边缘盆地深部地壳属性与大地热流分布均差异明显:北部大陆边缘以拉张裂陷型为主,形成了具典型断坳双层结构的断陷裂谷盆地,由于处在减薄型陆壳及洋陆过渡型地壳位置,深部地壳自北向南逐渐减薄,大地热流值由北至南逐渐递增...     

南海区域岩石圈的壳-幔耦合关系和纵向演化

南海区域岩石圈由地壳层和上地幔固结层两部分组成。具典型大洋型地壳结构的南海海盆区莫霍面深度为９～１３ｋｍ,并向四周经陆坡、陆架至陆区逐渐加深;陆缘区莫霍面一般为１５～２８ｋｍ,局部区段深达３０～３２ｋｍ,总体呈与水深变化反相关的梯度带;东南沿海莫霍面深约２８～３０ｋｍ,往西北方向逐渐增厚,最大逾３６ｋｍ。南海区域上地幔天然地震面波速度结构明显存在横向分块和纵向分层特征。岩石圈底界深度变化与地幔速度变化正相关;地幔岩石圈厚度与地壳厚度呈互补性变化,莫霍面和岩石圈底界呈立交桥式结构,具有陆区厚壳薄幔—洋区薄壳厚幔的岩石圈壳－幔耦合模式。南海区域白垩纪末以来的岩石圈演化主要表现为陆缘裂离—海底扩张—区域沉降的过程,现存的壳－幔耦合模式显然为岩石圈纵向演化产物,其过程大致可分为白垩纪末至中始新世的陆缘裂离、中始新世晚期至中新世早期的海底扩张和中新世晚期以来的区域沉降等三个阶段。     

南海西沙海槽岩石圈的密度结构与热-流变结构

在中德合作获得的速度－深度模型基础上，通过重力异常拟合以及地温场和流变性质的估算，获得了西沙槽的密度结构、热结构和流变结构。计算表明，海槽中部上地壳的密度比两侧低：“热”岩石圈底界在海槽中部埋深为54km，向南北两侧逐渐加深，在神弧隆起区为76km，在西沙－中沙地块达到70km；地壳热流贡献量比地幔热流小，海底热流主要来自深部；在海槽中部地幔热流最高，并且具有较高的流变强度；研究区的流变学结构具有纵向分层性及横向变化的特点，向两侧韧性层变厚，脆性层逐渐减薄。地幔顶部的脆性层底界埋深大约为26km左右，相当于650℃等温线。分析表明，海槽中部强度增加主要归因于后期的热松驰，而块体空间移动困难以及西南次海盆的扩张可能是西沙海槽没有进一步破裂的重要原因。     

福建长乐—诏安断裂带地壳上地幔结构与地热远景的初步探讨

本文根据在福建长乐—诏安断裂带开展爆炸地震得到的地壳上地幔结构特征,如地壳低速层、壳幔混合物层、深断裂在莫霍面隆起区交汇,结合地球物理场,如重、磁、居里面分布、水热活动和温泉点分布,初步探讨了该带地热资源远景很可能介于现代裂谷和古裂谷之间,并指出该带的福州盆地、漳州盆地、德化—安溪—永春区是有希望的地热田远景区。认为因热源的成因是太平洋板块、菲律宾板块和欧亚板块之间的相互运动,导致台湾海峡和长乐—诏安断裂带的两次热活动幕有关。     

大陆岩石圈在张裂和分离时的变形模式

通过对南海南北共轭边缘地壳剖面的对比研究,发现大陆岩石圈的物理性质是分层的：上、中地壳呈脆性,下地壳表现出塑性,而岩石圈上地幔则仍呈脆性。因此,在它受张性应力场作用时,其变形和破裂分离方式也是分层进行的：上、中地壳能发生犁式断裂,产生的断块沿断面转动在地表产生一系列半地堑,并使地壳厚度减薄;如拉张应力继续作用时,上、中地壳将沿犁式断裂被拉开,从而形成上、下板块边缘,并彼此分开。下地壳则发生塑性变形,使地壳厚度减薄,并最终将其拉断。岩石圈上地幔亦可产生陡倾断裂,形成的断块沿断面转动亦使其厚度减薄,并最终沿陡倾断裂被拉断。这就是我们称之为岩石圈变形和破裂分 离时的分层变形及分层破裂分离模式。     

南海北部陆缘西部的地壳结构

通过中美科学合作,在南海北部陆缘西部采集了一条地壳剖面,从阳江地区开始,经珠三坳陷、神弧-东沙隆起、西沙海槽至西沙-中沙台地.结果表明,珠三坳陷的地壳已减薄至23km,去掉新生代沉积,则只有15km厚.西沙海槽的地壳结构已具备裂谷特征,地壳强烈减薄,厚14.47km;下地壳有高速地壳层,层速度为7.1km/g,厚6.7km.说明在新生代,南海北部陆缘西部受过强烈拉张,地壳减薄;上地幔部分熔融物质沿强烈拉张处侵入到地壳底部,使其地表形成裂谷.在西沙海槽的南部和北部,地壳结构差异很大,推测这里可能是由两个古老地块沿西沙海槽缝合起来,新生代早期的张性事件,又将这条古缝合线拉开,形成新生代裂谷──西沙海槽.     

用样条函数计算结果研究冲绳海槽热源机制

对冲绳海槽１９８４－１９９０年的实测热流值，利用数字滤波方法计算，得到反映该区深部地壳热状态的区域热流值为８０－１６０ｍＷ／ｍ＾２，用Ｂ样条函数法对其作数值模拟，计算出海槽地温场模式，并以此研究冲绳海槽海底高热流的形成机制，得出冲绳海槽热流值的区域性变化与綦中地质构造格局呈正相关，高热流是该区现代构造活动所致，其明显特征是地壳减薄，地幔上拱等结论。     

南海西部海域新生代地质构造

南海西部海域地质构造复杂,以北东、北西和近南北向断裂构成区域性格架,重力异常和磁力异常具有明显方向性,地震剖面反映新生代地层可划分出上、中、下三套构造层,深部地壳结构变化较大,地壳强烈减薄,甚至出现了洋壳。此外,南海西部海域发育了一系列新生代沉积盆地,是南海地区一个重要的油气聚集带。本文通过收集多年来的地质一地球物理调查成果,从宏观上综合研究了这一地区的地球物理场和地质构造特征及地壳结构,为评价这一地区的油气资源潜力提供基础背景资料。     

冲绳海槽及邻区重力异常特征及其地质意义

通过分析冲绳海槽及邻区自由空间重力异常和布格重力异常的分布特征,对其构造地质学意义进行了定性研究。冲绳海槽空间重力异常和布格重力异常较高,与其下地幔物质上涌引起的质量盈余有关;海底正向地形单元、基底隆起等具有较高的空间重力异常,而地壳浅部低密度岩浆房表现为较低的空间重力异常;布格重力异常及其上延结果反映了地壳厚度的变化,冲绳海槽地壳显著减薄,台湾地区地壳显著增厚;琉球岛弧及弧前布格重力异常受菲律宾海板片俯冲和岛弧地壳结构的共同影响,俯冲洋壳与琉球岛弧地壳的接触带位于琉球海沟以西,大致与120mGal布格重力异常等值线相对应。     

南海北部陆缘地热状态及其成因探讨

对收集、整理的462组大地热流和地温梯度数据进行统计分析,结果表明南海北部陆缘具有普遍偏高的大地热流和地温梯度,大地热流总体表现为由陆架向洋盆方向递增的趋势。海底热流资料经稳态温度场计算南海北部随深度变化的热流和温度分布,获取热居里面深度,与地磁资料反演的居里面深度进行对比,发现南海北部中、下陆坡磁居里面深度浅于热居里面深度,处于地热不平衡状态。通过对地壳结构、拉张因子、莫霍面埋深、断裂带及火山活动的综合分析,表明南海北部陆缘地热状态受控于地壳拉张减薄和莫霍面抬升的构造格局,裂后晚期局部岩浆活动对地热状态亦有影响。     

冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析

利用冲绳海槽地区最新的调查资料,系统地总结和分析了冲绳海槽地区地震波场、重力场、磁力场、热流场的特征,通过居里面的反演和莫霍界面的计算,结合编绘的图件对该地区的居里面深度和莫霍面深度的分布特征进行了研究。居里面的深度为4~15km,莫霍面深度在4~28km之间,综合分析以往OBS的调查结果和地震资料解释成果,对该地区的深部地壳结构进行了探讨。     

广角反射/折射地震探测揭示的冲绳海槽地壳结构

广角反射/折射地震探测是研究冲绳海槽地壳结构与性质的有效方法。通过收集整理冲绳海槽及邻区广角反射/折射地震研究成果,对冲绳海槽地壳结构性质进行了探讨。结果表明,冲绳海槽地壳厚度较薄,绝大部分地区属于减薄的陆壳,但局部已出现洋壳;海槽北、中、南三段处于不同的构造演化阶段,地壳厚度、结构、减薄方式等存在较大差异;琉球俯冲带不同分段活动特征及构造应力场的不同是造成冲绳海槽地壳结构性质和构造演化南北差异的主要原因;冲绳海槽内洋壳局限于海槽中、南段轴部,在轴部地堑沿走向方向布设OBS测线将有助于进一步确定洋壳的存在。     

南海南沙海槽深部热状态及其构造意义

南沙海槽是古南海俯冲消亡、南沙地块与婆罗洲碰撞的关键区域, 其构造演化史记录了南海前世今生的重要信息。为深入认识对其构造变形有重要影响的南沙海槽深部热状态, 本文首先利用热传输方程分析了滑坡体快速堆积的热披覆效应对海槽底部深水区海底观测热流的影响, 然后利用磁异常的频谱分析技术获取南沙海槽及其邻区的居里面深度。结果表明, 受沉积物快速堆积的影响, 南沙海槽底部深水区文莱滑坡范围内现今海底热流测量值仅为深部背景热流的60%~77%, 推测该区深部背景热流约为77~98mW·m^-2; 南沙海槽内居里面深度一般小于16km, 比位于其北侧的南沙岛礁区居里面深度(18~24km)小。现今南沙海槽区深部具有较高的背景热流, 该区较高的热状态与其地壳强烈减薄特征对应, 是华南陆缘裂陷和南海形成演化的结果。     

冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘的弧后盆地,对其地壳结构性质的研究具有重要的理论和现实意义。本文在总结冲绳海槽重力场、广角反射/折射地震探测、海底磁异常条带以及火山岩和岩浆作用这4个方面研究成果的基础上,对海槽的地壳结构、地壳性质和所处的构造演化阶段进行了探讨。认为冲绳海槽绝大部分地区地壳厚度大于正常洋壳,应属减薄的陆壳,由裂陷作用形成;但海槽中段和南段中央地堑地壳速度结构与洋壳类似,发育条带状磁异常,且已有大量幔源物质参与了地壳的组成,具备初始扩张作用的特征。对于海槽内是否存在洋壳,仍需进一步调查和研究。     

南海东北部居里面特征及其石油地质意义

居里面是岩石中铁磁性矿物因温度升高达到居里点而由铁磁性变为顺磁性时的温度界面, 在这个面以下的岩石由于温度超过居里点而被认为几乎无磁性。1985年中美双船地震扩展排列东剖面(ESPE)和1993年中日合作海底地震仪剖面(OBS93)均穿越南海东北部各主要构造带和盆地, 获得了完整的地震及重、磁资料。通过上述剖面的磁测异常反演出其磁居里面, 同时由热流探测资料计算其地温场并从中获取了热居里面(575℃等温面)数据(热居里面是笔者相对于磁居里面而提出的一个新概念, 即指由海底热流探测资料经地温场模拟而获得的居里面)。研究结果表明, 两种方法得到的居里面深度在很多地区并不一致, 表现出显著的差异。笔者认为造成这种差异的主要原因在于, 在有可能存在未知热事件的地区, 计算稳态地温场的前提条件并不成立, 因而由这种方法计算出来的热居里面在这些地区并不能真正反映居里面的深度, 从而形成了它与磁居里面的显著差异。通过计算研究区磁及热居里面并根据其差异可以快速判定该区下部是否存在10Ma以来的热侵事件以及是否有浅层热源, 这对于研究南海东北部新生代含油气盆地深部结构及沉积充填特征与烃源岩成熟生烃作用以及油气运聚成藏规律和油气资源潜力评价等, 均具有重要的油气地质意义和地球科学意义。