南海及其围区新生代岩浆活动时序与成因研究

南海及其围区新生代岩浆活动具有相似的特征,根据与南海扩张时间(32~15.5 Ma)的先后关系,将岩浆活动分为三期:扩张前(32 Ma)、扩张期(32~15.5 Ma)和停止扩张后(15.5 Ma)。从岩相学特征可知:扩张前的岩石以三水盆地双峰式岩浆岩组合为代表;根据最新的IODP 349航次的钻孔样品资料,南海海盆扩张期岩浆岩为典型的MORB,而少量的陆缘岩石资料显示,该期岩浆岩为碱性玄武岩;停止扩张后岩浆活动可分为两期,早期以大陆-大洋中脊过渡型拉斑玄武岩为主,晚期以碱性玄武岩为主。除了扩张期南海海盆的MORB,整个新生代的岩浆岩地球化学特征大体一致,与OIB相似,显示地幔源区具有不均一性,由一个DMM和一个EM端元组成,且岩石均表现出明显的Dupal异常特征。对于富集端元的性质和来源、Dupal异常的成因、海南地幔柱是否存在等问题目前存在较大争议。具OIB特征的岩浆除来自地幔柱作用外,地幔交代作用也是重要的产生机制。本文认为碳酸盐流体对地幔源区的交代作用可能在南海地区新生代岩浆活动中扮演了重要的角色。另外,岩浆岩成岩过程的研究也不够全面深入,这些都是在今后的研究工作中需要关注的地方,有待后来进一步的研究。     

广东三水盆地玄武岩源区特征与南海早期演化

南海在扩张前是否经历了陆内裂谷阶段是南海成因研究中一个重要的问题。三水盆地位于南海北部陆缘,其新生代以来喷发的双峰式火山岩具备大陆裂谷的岩石组合特征。通过对其中玄武岩主微量元素分析认为三水盆地玄武岩可以分为亚碱性和碱性玄武岩系列,两者均显示出明显的Nb、Ta正异常,相对于大陆地壳具有较低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000,陆壳混染程度低;首次对盆地内玄武岩进行40Ar-39Ar测年,结合前人年代学结果表明玄武质岩浆强烈喷发的时段为61～54 Ma,其中亚碱性玄武岩喷发时间(60 Ma)早于碱性玄武岩(56 Ma);通过熔融柱模型反演得到亚碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1 517℃(3.03 GPa)和1 471℃(2.25 GPa),深度为101～76 km,碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1 555℃(3.33 GPa)和1 506℃(2.48 GPa),深度为110～84 km,整体为石榴石-尖晶石橄榄岩过渡区且呈逐渐变深的趋势。综合岩浆源区特征以及岩石组合特征认为三水盆地在古新世具备大陆裂谷特征。通过对比三水盆地与南海扩张期岩浆活动的分布时段及源区特征,发现三水盆地与南海扩张期岩浆活动时间分布存在较长间隔,深部过程差异较大,三水盆地岩浆活动与南海扩张并无直接因果联系。     

印度洋Carlsberg洋脊玄武岩岩石地球化学特征及其地质意义

本文对采自印度洋Carlsberg脊14个站位的新鲜玄武岩样品进行了常量和微量元素组成分析,旨在研究岩浆源区地幔的性质以及岩浆作用过程。研究结果表明:该区玄武岩为典型的源于亏损型地幔的大洋中脊玄武岩,不同样品经历了不同程度的结晶分异作用,演化过程主要受控于橄榄石的结晶分异作用,部分样品中有单斜辉石结晶分异作用的影响,斜长石的结晶分异作用不显著;玄武岩岩浆来源于亏损型尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,主微量元素组成中尚未见到富集型组分混入的证据;源区地幔不同比例的熔融作用及其后岩浆演化过程的差异是造成不同样品间地球化学性质差异的主要原因,彼此独立的局部岩浆作用过程是岩浆作用差异的主控制因素。Carlsberg脊玄武岩整体与全球标准大洋中脊玄武岩(N-MORB)平均组分相近,不同脊段间岩浆源区地幔的组成、熔融程度(比例)和熔融深度等无明显差异,这种特征向南直到CIR的北段。     

南海海盆及其周缘岩浆岩地球化学特征对岩浆过程及地幔结构的指示意义

本文通过对昆嵩高原,三水盆地以及玳瑁海山岩浆岩的地球化学研究来揭示南海海盆以及周边地区的岩浆过程以及地幔源区的性质。昆嵩,三水及玳瑁海山玄武质岩浆的地球化学特征均反应这些岩浆并非来源于一个起源于核幔边界的深部地幔柱,而是来源于较浅的岩浆源区,例如岩石圈下地幔或者软流圈地幔。此外,南海海盆岩浆岩的地幔源区较昆嵩高原和三水盆地岩浆岩的地幔源区更加亏损并且表现出较低的地幔温度。这些差异可能表明三水盆地内的岩浆活动被南海的开张所抑制,而之后又在昆嵩高原复苏。研究区的地幔表现出不均一性,其中的富集地幔端元表现出EM2的特征。这个EM2富集端员是由于伴随着大陆沉积物的中生代古南海板块俯冲到研究区地幔中所形成的。     

南海西南次海盆与超慢速扩张西南印度洋中脊地壳结构对比

近年来对西南印度洋中脊的研究显示,超慢速扩张(全扩张率:12~18mm·yr~(-1))的西南印度洋中脊包含岩浆增生型和非岩浆增生型两种截然不同的地壳结构。岩浆增生型中脊段表现为轴向的海底隆起,通常具有较低的地幔布格重力异常和较强的磁性,地壳厚度较大;非岩浆增生型中脊段通常水深较深,缺乏转换断层,发育拆离断层和高角度正断层,具有较高的地幔布格重力异常和微弱的磁性,大量蛇纹石化的地幔橄榄岩出露海底,火成岩地壳较薄甚至不存在。南海西南次海盆具有较慢速扩张率(全扩张率:50~35mm·yr~(-1)),其接近消亡洋中脊中央部分的地壳厚度也较薄,也有可能存在蛇纹石化地幔,具有超慢速扩张脊非岩浆增生段的特点。     

南海中央海盆条带磁异常特征及构造演化

根据对60000千米新资料的分析,作者提出了南海中央海盆扩张的新模式,认为南海中央海盐磁异常是一种新的边缘海条带磁异常类型;对南海海盆的构造发展史划分了三个扩张期,并指出扩张脊的南移同不对称扩张有关.     

西太平洋若干沟-弧-盆体系及板内岩浆成因研究进展

板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原)分布最集中的场所。为阐明西太平洋海盆的上地幔软流圈性质、岛弧岩浆形成的控制机制、以及板块内部火山作用(碱性火山岩)的成因机制,在中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"项目的资助下,本文对西太平洋马里亚纳-雅浦俯冲系统、汤加-科玛迪克俯冲带及其俯冲前缘海盆的成因机制、南中国海扩张期海盆玄武岩和板内火山作用、西太平洋海盆上地幔的Dupal异常分布和成因机制等展开了系统的岩石学和地球化学研究,并取得了新的科学认识和成果。主要认识包括:(1)雅浦岛弧主要由变质岩-角闪岩组成,其形成于3—6Kbar温压条件下,代表岛弧下部来自帕里西维拉海盆的变质基底;(2)加洛林洋脊主要由玄武岩组成,其不是一个岛弧,而可能是一个地幔柱形成的洋底高原;(3)汤加-科玛迪克岛弧岩浆组成体现了西南太平洋俯冲板片俯冲速率的直接影响;(4)厘定了汤加-科玛迪克俯冲前缘板块的年龄(103.7Ma),并认识到其代表古太平洋扩张中心并消耗了Ontong Java超级地幔柱的组分;(5)首次在南海发现了碳酸盐化的硅酸岩岩浆向碱性玄武岩转化的现象,提出了板内碱性玄武岩成因的新链条;(6)西太平洋海盆的地幔广泛存在Dupal异常,该异常从西太平洋岛弧俯冲带一直延伸至南海海盆,其中南海海盆的Dupal异常主要受到大陆裂解和海南地幔柱作用的双重影响。通过以上认识,进一步揭示了西太平洋沟-弧-盆体系和板内岩浆体系作用机制,以及俯冲板片物质与板内火山活动之间的成因关联,这对于深刻理解板块构造导致的地球内外物质循环规律有一定的推动作用。     

南海中部海盆海山磁性反演及初步解析

南海中部海盆分布着众多海山,从实测磁异常反演海山磁性是南海海盆古地磁研究新的重要课题,它有助于解决南海海盆的运动方向和运动形式等问题.对南海海盆16座海山作磁性反演取得了较高的计算精度.对南海中部海盆海山磁性反演表明,海山均为非均匀磁化体,海山形成经过多期火山喷溢叠加.海山磁性差异清晰地显示了海盆分区特征.南海海盆分东部海盆区和西南部海盐区,海盆地壳运动规律差异较大:东部海盆以逆时针旋转由南往北运移;西南海盆先经历了顺时针旋转,后改为逆时针旋转,由北往南运移.     

全球三大洋底高原重力异常与地壳厚度特征及对比研究*

翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆是全球三大洋底高原, 是大量岩浆喷发到地表的结果, 火山面积分别达1.90×10⁶、1.25×10⁶、0.53×10⁶km²。本文详细分析了该三大洋底高原的地形、剩余地幔布格重力异常(residual mantle Bouguer anomaly, RMBA)与重力反演的相对地壳厚度, 并结合地质与地球化学特征约束进行对比研究。结果显示, 翁通爪哇高原、凯尔盖朗高原与沙茨基海隆分别高出周围海底约4.3、5、4km, 相应的地幔布格重力异常最大变化值分别为250、330、200mGal, 以及相应的相对地壳厚度变化分别为11、13、9km, 表明形成三大洋底高原的岩浆量远远大于正常洋中脊的岩浆量。此外, 三大洋底高原皆形成于洋中脊附近。Nd、Pb、Hf同位素比值分析表明, 翁通爪哇高原的玄武岩组分为洋岛玄武岩; 凯尔盖朗高原大部分类似于洋岛玄武岩, 并含有洋中脊玄武岩组分; 沙茨基海隆的玄武岩组分主要为东太平洋海隆正常洋中脊玄武岩, 却又存在少量位于全球洋岛玄武岩范围内。这些特征揭示了三大洋底高原可能形成于“地幔柱-洋中脊相互作用”。对此本文提出了两种模式: 一为洋中脊被地幔柱拖拽至其上方; 二为洋中脊之下的软流圈受到地幔柱影响, 从而产生超常熔融与超厚地壳。     

西南印度洋中脊岩石地球化学特征及其岩浆作用研究

作为超慢速扩张脊的代表,西南印度洋中脊(SWIR)因其独一无二的地形地貌特征、洋壳结构、洋壳增生机制、岩浆和热液活动以及深部动力学过程,近30年来成为国内外研究的热点区域。基于近年来对SWIR玄武岩、辉长岩及橄榄岩的岩石学和地球化学研究成果总结,重点探讨了沿SWIR轴向(大尺度)以及单个洋脊分段(小尺度)的岩石地球化学变化特征及其影响因素,阐述了SWIR的岩浆供应及洋壳增生模式。其中,在9°～16°E斜向扩张脊,以构造作用为主的洋脊扩张模式导致了更宽的洋壳增生带和显著的地球化学异常;而在50°～51°E脊段,发育了强烈的火山活动,其成因机制包括克洛泽热点与洋中脊相互作用、微热点、古老熔融事件的残留地幔再熔融等几种观点。此外,西南印度洋中脊龙旂热液区(～49.7°E)的最新研究表明,其热液循环路径与拆离断层的发育密不可分,热液流体循环最深可达莫霍面以下6 km。因此,在今后的一段时间,应进一步加强SWIR不同空间尺度地幔源区性质、洋中脊构造与岩浆作用过程、热点-洋中脊相互作用和岩浆-热液活动与成矿等主要科学问题的研究。     

台湾以东中尺度涡对黑潮入侵东海路径的影响

利用AVISO数据集的卫星高度计资料,分析了中国台湾以东中尺度涡的时空特征,通过具体的中尺度涡实例探讨了其对台湾以东黑潮路径的影响。研究表明气旋式中尺度涡在春夏季节的数目要少于反气旋式中尺度涡,在秋冬季节气旋式涡旋个数则多于反气旋涡;并且台东以东区域涡旋传播存在多种路径,涡旋的存在对台湾东北部黑潮入侵东海的路径具有重大影响,特别是2004年夏季台湾以东区域存在多个涡旋,相应的吕宋海峡黑潮主轴向东偏移明显,台湾东北黑潮入侵东海的路径发生了显著变化。     

渤海湾北部底质沉积物中黏土矿物组成与物源研究

采用X射线衍射物相分析,对渤海湾北部166个表层沉积物样品和A435柱状样中的23个沉积物样品的主要黏土矿物含量组成进行分析。研究结果表明:渤海湾表层沉积物黏土矿物中伊利石(53.0%)含量最高,其次为蒙脱石(27.9%)、绿泥石(9.9%)和高岭石(9.2%),黏土矿物组合为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石型。渤海湾北部表层沉积物可分成3个沉积区,分别代表不同的沉积物来源:北部沿岸为滦河-海河物源区;中部和东部为黄河-海河物源区;西部沿岸为海河物源区。渤海湾北部表层沉积物黏土矿物分布和组合特征显示了渤海湾环流对海河、黄河和滦河来源物质的搬运和扩散作用。A435柱状样各黏土矿物含量在100cm以上层段具有很大的波动性,推测主要为黄河在1048—1128年和1128—1855年的改道事件的影响。     

协方差阵二次型容许估计的一个必要条件

研究协方差阵Σ的二次型容许估计问题。设 y1,y2 ,… ,yniid,n≥ 2 ,y1与 p维正态分布N (β,Σ )有相同的前四阶矩。其中β =(β1,β2 ,… ,βp)′∈ Rp与Σ =(σij) p× p >0均未知。记 y =△ (y1,y2 ,… ,yn)′。在二次损失 L (d ,Σ ) =tr(d -Σ) 2下给出Σ的二次型估计 a S2 + nby-y-′是容许估计的必要条件为 :(n - 1) a + b + 2 max(a,b)≤ 1。此必要条件比张立振等协方差阵的二次型容许估计中的必要条件有了明显的加强     

协方差阵二次型估计可容许的充要条件

该文研究协方差阵Σ的二次型容许估计问题。设 y1,y2 ,… ,yn　 iid,n≥ 2 ,y1与 p维正态分布 N(β,Σ)有相同的前四阶矩。其中 β=(β1,β2 ,… ,βp)′∈Rp与 Σ=(σij) p× p>0均未知。记 y=Δ(y1,y2 ,… ,yn)′。在损失函数 L (d ,Σ) =tr(d -Σ) 2 下给出Σ的二次型估计在 D={ y′Ay:A≥ 0 ,A∈Rn× n}容许的充要条件     

南半球气旋发生频数的变化及其与赤道东太平洋水温和南方涛动的关系

北半球的许多天气现象与南半球的大气环流有关[1],尤其是南半球的气旋发展及其路径的变化[2-6],真实地反映了南半球大气环流的特征.对南半球气旋进行分析研究,不仅对南半球的大气环流研究有重要意义,对热带地区乃至北半球的气候研究也具有重要参考价值.本文拟在分析南半球气旋发生频数特性的基础上,重点探讨其与赤道太平洋水温和南方涛动之间的内在联系.     

北黄海盆地与朝鲜安州盆地和中国胶莱盆地的对比

北黄海盆地位于黄海北部,是我国油气地质与勘探开发研究相对最为薄弱的海域,在研究的3个盆地中,北黄海盆地系海域含油气盆地,面积5万km^2,迄今我国尚未钻井;朝鲜安州盆地系跨海陆域盆地,面积最小,但是钻井最多;中国胶莱盆地则为最邻近北黄海盆地的陆域沉积盆地,目前有少量钻井,并是胜利油田外围勘探盆地。在前人研究基础上,利用后两者钻井地质与野外剖面调查的测试研究成果,初步对比了3个沉积盆地地层岩性沉积与含油气性的特征。     

若干西边界潜流的气候态分布特征

"西边界潜流(WBUC)"是海洋环流中的重要现象,与表层环流相比,对次表层潜流的结构认识不足。本文利用SODA、OFES和ARGO资料,分析了北太平洋中的棉兰老潜流(MUC)和吕宋潜流(LUC)、南太平洋中的大堡礁潜流(GBRUC)和东澳大利亚潜流(EAUC)及南印度洋中的阿加勒斯潜流(AUC)的气候态空间分布特征,并且根据地转流反向的判据,分析WBUC的发生条件。     

东海海域溶解氧垂直分布最大值的分析研究

本文讨论了１９８７年５～６月东海海域溶解氧垂直分布及其氧最大值分布特征。结果表明，春末在东海北部、中部的中层存在明显的溶解氧垂直分布最大值。氧最大值与冷水同存。本文对氧最大值及垂直结构与冷暖水入侵和温跃层关系进行了初步分析     

芬迪湾、缅因湾和圣劳伦斯湾潮汐共振的数值研究

本文采用"初值方法"研究了芬迪湾、缅因湾和圣劳伦斯湾的潮汐共振情况。结果表明,缅因-芬迪湾系统共振是由陆架共振造成的,最强共振周期约为13.0h。芬迪湾次强共振周期约为9.2h,是由该海湾本身的四分之一波长共振引起的。圣劳伦斯湾共振现象主要体现在其东北海区,共振周期约为9.2h,可能是由半波长共振引起的。     

渤海湾贝壳堤研究现状及意义

贝壳堤是渤海湾西岸、西北岸近五六千年以来成陆过程中的一类重要地质现象。它的发育规模、时间跨度和所包含的地质古环境信息在第四纪地质研究中占有重要的位置。在整理总结前人有关贝壳堤研究的基础上，介绍了贝壳堤研究的现状、方法和意义，并指出了研究中仍需探讨的问题。