南海北部陆缘张裂--岩石圈拆沉的地壳响应

南海北部陆缘在中生代晚期曾形成宏伟的华夏陆缘造山带。火成岩岩石学、岩相古地理学和地球物理学证据显示，该造山带不仅具有巨厚(50～60 km)的陆壳，而且还有巨厚(160～180 km)的岩石圈根，在地势上曾出现过高3 500～4 000 m 的华夏山系。陆缘裂陷盆地的形成发育历史、地壳-岩石圈深部结构、火成岩地球化学特征及理论计算均表明，南海北部陆缘从晚白垩世以来发生的张裂作用起始于华夏陆缘造山带的拉伸塌陷，岩石圈拆沉是南海北部陆缘张裂的重要的引发机制。因此，南海北部陆缘张裂既不同于弧后扩张，也不受控于大西洋式的海底扩张，而是该区大陆构造演化和深部壳幔相互作用的结果。     

南海的“山根拆沉成因观”——南海成因新议

南海成因问题至今仍众说纷纭。作者以寻求南海形成演化的内因为着眼点,在大量地震剖面地质解释的基础上,运用构造解析法对南海南北陆缘前新生代基底地质构造变形形迹进行了系统的构造恢复和组合分析,发现了残存于南海南北陆缘中生代基底中的断层褶皱具有碰撞造山带特有的背冲断褶构造特征,指出该古造山带的中轴位置大致沿现今双峰笔架海山连线分布,并称之为古双峰笔架碰撞造山带。结合南海地区新生代岩浆岩地球化学特征分析和南北陆缘新生代伸展构造特征分析,提出该造山带在新生代发生了山根拆沉的解体过程,并明确提出了该“山根拆沉”机制是诱发南海形成的根本原因。     

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。     

Characteristics of seismic reflections in central region of the South China Sea and their geological significance

I~IOXThe speCiality in gootectonic position and complicity in origin and evolution of the sleuth China Sea (SCS) has aroused particular attention of the geoscientists at home and abroad. The central region, which consists of continental slope, island slope and a deep-sea basin, is an importantarea for the study of the mechanism of origin and evolution of the SCS. In addition to the surveysof bathemetry, gravity and magnetism, seismic surveys have been carried out by domestic andforeign in…     

南海——我国深海研究的突破口

近两年来,海内外和海峡两岸的中国科学家围绕深海研究进行反复研讨,一致认为南海是我国深海研究的首选,并初步形成了“南海深部计划”的研究方案,提出以“构建边缘海的生命史”为主题,从洋壳深海盆的演化、深海沉积、生物地球化学过程三方面开展研究的建议方案。他们建议：利用现代技术重新测定南海磁异常条带,争取钻探大洋壳,系统研究火山链;观测现代深部海流和海底沉积过程,从深海沉积中提取边缘海盆演化的信息;认识海底溢出流体与井下流体的分布与影响,揭示微型生物在深海碳循环中的作用。争取在科学和技术全国性合作的基础上,在南海实现我国深海研究的突破。     

南海中部地震反射波特征及其地质解释

20世纪70年代以来,在南海中部海区开展了各种地震调查,为研究盖层和基底发育、断裂和岩浆活动、海盆成生演化提供了重要依据。在对南海中部海区4112km48道反射地震资料解释的基础上,识别出了T₁,T₂,T₄,T₆,T_g等五个反射界面;识别出了I～V五套地震反射层组,推测时代分别为上新世-第四纪、中新世晚期、中新世早-中期、渐新世和前渐新世。层组I～Ⅱ全区广布。在陆坡、岛坡区,层组Ⅲ以下层组主要见于断陷中;在深海盆,层组Ⅲ分布仍较广,除了在深海盆北段见到层组Ⅳ外,在西南次海盆剖面两缘也见到该层组。在东部次海盆剖面中还不同程度见到了双程反射时间为8.4～8.7s的莫霍面反射,埋深为10～12km,地壳厚度为6～8km.西南次海盆水深和新生界基底埋深均比深海盆北段除外的东部次海盆深,分别为4000-4300和5200～5500m.根据年龄和基底深度关系经验公式,计算西南次海盆基底年龄为距今51～39Ma.地震反射层组解释和年龄一基底深度关系计算表明,西南次海盆形成并非晚于东部次海盆,而是同时或早于东部次海盆。     

南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探

利用我国近海1986-2008年间的海温再分析资料,分析了南海海温异常的时空变化,重点揭示了南海夏季风爆发前后(4-6月)南海表层海温异常的时空演变特征,并探讨了其与南海夏季风爆发早晚的相关关系。结果显示,南海夏季风爆发前后南海表层海温异常存在一个显著时空演变模态,4月南海全域海表温度异常几呈负位相态势,其中正值信号首先出现于巴拉望岛以西海域,随后逐步向西向北扩展,5月南海大部已被海表温异常正位相控制,6月南海表层海温异常完成负-正位相转换。分析表明,南海表层海温异常时空演变的年际差异与南海夏季风爆发的早晚存在显著相关。综合已有研究认为,南海海表温异常时空演变所形成的季节内尺度的热力差异(主要包含演进趋势、速度和幅度等)可能是影响南海夏季风爆发早晚的一个重要因子,据此建立了海表温温差异常指标,其对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力。此外,南海海表温异常时空演变与南海暖池的变化紧密关联。相关分析还发现,南海夏季风爆发前期南海暖池与印度洋暖池的海表温差异常存在显著正相关关系,而与西太平洋暖池为负相关关系。南海海表温异常季节内演变在印-太暖池区海表热力格局及差异形成背景下或可通过影响大尺度经向和纬向环流而引发南海夏季风爆发早晚之年际异常。     

南海形成演化探究

通过分析前人对南海的研究,对南海扩张期次、扩张脊结构、动力来源等几个关键研究问题进行探讨。认为应将南海放入到欧亚板块、印度一澳大利亚板块和太平洋板块三大板块相互作用的统一构造应力场中进行研究。利用FLAC软件,首次对南海及邻区进行数值模拟分析,并进一步探讨了南海的形成演化机制,认为南海的打开和扩张是印度板块与欧亚板块的碰撞、地幔柱上涌以及太平洋板块向欧亚板块的俯冲共同作用的结果。     

Distributions of nutrients in the East China Sea and the South China Sea connection

Surface maps of nitrate, phosphate and silicate of the East China Sea (ECS) have been constructed and are described. Reports on exchanges of material between the ECS and the South China Sea (SCS) through the Taiwan Strait are reviewed. Recent advances seem to have reversed the earlier view that the SCS exports nutrients to the ECS through the Taiwan Strait. This is because the northward flow of seawater in the summer carries little nutrient. On the other hand, the waters flowing southward along the coast of China in winter carry orders of magnitude higher nutrient concentrations. The outflow of subsurface waters from the SCS, however, is the major source of new nutrients to the ECS continental shelves because these subsurface waters flow out of the Luzon Strait, join the northwardly flowing Kuroshio and enter the Okinawa trough. Around 10% of the nutrients exported from the SCS through the Luzon Strait upwell onto the ECS shelf. These inputs are larger than the aggregate of all the rivers that empty into the ECS, contributing 49% of the externally sourced nitrogen, 71% of the phosphorous, and 54% of the silica for the ECS.     

南海及其周缘地区全新世海平面遗迹的构造含义

通过对海南岛海岸带野外考察,在文昌市铜鼓岭石头公园观察到高程为30m的海平面遗迹,在东方市黄流镇观察到高程为25~35m的海平面遗迹,在三亚市鹿回头观察到高程为2.5m的海平面遗迹。综合研究前人在该区关于海平面变化的研究成果,得出如下几点初步认识:(1)南海及其周缘地区中全新世以来海平面呈下降趋势,海平面最高位置出现在7000a左右、高于现代海平面3m左右的位置;(2)南海中全新世以来海平面遗迹所揭示的古海平面高程的差异性是古海平面本身持续下降和该区地壳差异性垂直运动共同作用的结果;(3)南海及其周缘地区中全新世期间中央海盆及其西缘的珠江口、红河、湄公河和昭披耶河4个河流三角洲地区为构造沉降区,而南海周缘的台湾岛、雷州半岛、印支半岛、南马来半岛、爪哇岛和苏拉威西岛6个地区为构造抬升区,抬升幅度最大的地方在台湾岛。     

南海北部微微型光合浮游生物的丰度及环境调控

1999年夏季首次在南海北部海域进行了微微型光合浮游生物(photosynthetic picoplankton)的观测研究,发现了聚球藻(Synechococcus,Syn)、原绿球藻(Prochlorococcus,Pro)和真核球藻(Eukaryotes,Euk)3类微微型光合浮游生物存在,并对其丰度与分布及其环境调控机制进行了研究.结果表明,研究海区Syn,Pro和Euk丰度的总平均值分别为(5.0±7.6)×104,(4.6±4.2)×104和(1.8±1.1)×103个/cm3,Syn种群丰度的高值大多出现在营养盐丰富的雷州半岛及海南岛东部海域的河口、沿岸带与陆架,北部湾次之,是陆坡和开阔海的数十分之一;其水层分布主要在跃层以上,跃层以下其值迅速降低,发现Pro存在两个不同种群:表层种群和深层种群,前者分布型式与Syn相似,后者的分布型式迥然不同,其丰度向营养盐贫瘠的外海、陆坡和开阔海显著增高;同时发现Pro水层分布的高值主要出现在真光层的底部,并往往出现在硝酸盐跃层之上,Euk在不同海域的分布差异不如Syn和Pro来得大,但仍以沿岸带与陆架为高,陆坡与开阔海较低,水层分布的高值大多出现在真光层的底部,而且它是对次表层叶绿素a极大值的主要贡献者,这些分布型式的差异,取决于环境的调控和3类生物生态生理适应的差异.研究海区Syn,Pro和Euk 3类微微型光合浮游生物对微微型光合浮游生物生态生理适应的差异.研究海区Syn,Pro和Euk3类微微型光合浮游生物对微微型光合浮游生物群落总丰度的贡献分别为50.996,47.3%和1.8%.     

南海及其周缘地区全新世海平面遗迹的构造含义南海及其周缘地区全新世海平面遗迹的构造含义

通过对海南岛海岸带野外考察,在文昌市铜鼓岭石头公园观察到高程为30 m的海平面遗迹,在东方市黄流镇观察到高程为25～35 m的海平面遗迹,在三亚市鹿回头观察到高程为25 m的海平面遗迹。综合研究前人在该区关于海平面变化的研究成果,得出如下几点初步认识：（1）南海及其周缘地区中全新世以来海平面呈下降趋势,海平面最高位置出现在7 000 a左右、高于现代海平面3 m左右的位置;（2）南海中全新世以来海平面遗迹所揭示的古海平面高程的差异性是古海平面本身持续下降和该区地壳差异性垂直运动共同作用的结果;（3）南海及其周缘地区中全新世期间中央海盆及其西缘的珠江口、红河、湄公河和昭披耶河4个河流三角洲地区为构造沉降区,而南海周缘的台湾岛、雷州半岛、印支半岛、南马来半岛、爪哇岛和苏拉威西岛6个地区为构造抬升区,抬升幅度最大的地方在台湾岛。     

南海南部造山运动及其与古南海俯冲的成因联系

古南海的展布范围以及俯冲消亡过程等一直是地质学家们争论的焦点问题。这不仅与南海扩张诱因密切相关,而且对南海地球动力学研究有重大的指导意义。在研究前人文献的基础上,对南海南部造山运动以及古南海俯冲过程之间的关系进行详细的论述。结果表明,南海南部构造活动主要分为两期：第一期运动从早白垩纪到晚白垩纪,古太平洋的洋壳俯冲到婆罗洲岛下方,俯冲带位于现今卢帕尔线一带,引起了曾母-南沙地块不断向西南婆罗洲靠近,并于晚白垩纪引发了碰撞造山运动。由于婆罗洲自身是由众多地块拼合而成,所以在始新世期间发生了多期碰撞之后的地块变形重组事件。最终在晚始新世（37 Ma）完成最后一期变形（沙捞越运动）。第二阶段是晚始新世（35 Ma）到中中新世（15.5 Ma）,位于西巴拉姆线以东至菲律宾卡加延一带的古南海从西巴拉姆线以东,向婆罗洲岛下方俯冲,随后扩散到沙巴以及巴拉望岛以南的地区,直至菲律宾的民都洛岛一带停止俯冲。由此产生的拖曳力是南海扩张的主要诱因。与古太平洋板块俯冲产生的效果相似,古南海的俯冲使得婆罗洲岛与南沙地块不断靠近。在中中新世（15.5 Ma）,引起南沙地块与婆罗洲岛在沙巴地区的碰撞（沙巴造山）以及巴拉望北部陆壳与菲律宾岛弧的碰撞而停止。由此带来的不整合面在南海南部普遍可见,甚至到达了巴拉望岛一带。而现今南沙海槽与巴拉望海槽并非是俯冲带的前渊,前者是对沙巴新近纪增生楔重力驱动变形的响应,后者是巴拉望岛北侧伸展背景下产生的半地堑盆地,在后期增生楔的作用下发生强烈沉降所形成。真正的俯冲带则分别位于南沙海槽东南部以及巴拉望海槽东南部。据现有证据推测,最少在10 Ma之前古南海就在菲律宾民都洛一带停止俯冲,从而完成了整个古南海的封闭。