大洋钻探与南海的形成

南海是太平洋西部边缘海之一。由于其特殊的大地构造位置和复杂的地 质结构，多年来其形成演化一直是地学界研究和争论的焦点。在南海开展大洋钻 探，不仅可以回答南海形成演化方面的一系列问题，而且对于研究边缘海的形成演 化过程和欧亚板块、印一澳板块、太平洋板块的相互作用与影响，以及全球构造运 动都有重要意义。     

被动大陆边缘张裂特征与南海北部陆缘构造属性

大陆边缘研究是板块构造运动史重建、地球环境演变研究与矿产资源开发的关键。火山型(volcanic passive margins)与非火山型(magma-poor passive margins)大陆边缘作为被动大陆边缘的2种基本类型,在结构特征、演化过程、洋陆过渡带等方面存在一定的相似之处,但二者在形成机制、构造过程、沉积特征等方面显著不同。向海倾斜的基底反射层(SDRS)以及其下高速异常体是火山型被动大陆边缘的典型标志,而非火山型被动大陆边缘以低角度拆离断层(S反射面)为主要标志。我国南海地处三大板块与两大构造域的结合部,构造特征复杂,北部大陆边缘构造属性一直备受争议。以国外典型被动大陆边缘研究成果为基础,开展多尺度构造综合研究与数值模拟分析,是行之有效的研究手段。     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

西太平洋边缘海盆的形成与演化

从地球深部地幔流动引起的地质作用出发，结合裂谷的发展演化规律，认为地幔向东（或南东）的蠕散和流动促使亚洲大陆边缘地壳拉伸、变薄以致破裂，由大陆裂谷发展至弧后裂谷，形成西太平洋边缘海盆。最后提出边缘海盆发展演化的4个阶段，即：新生阶段（郯庐裂谷系）、幼年阶段（冲绳海槽）、青壮年阶段（日本海）和成熟阶段（南海）。     

非火山型大陆边缘从张裂到破裂分离时岩石圈伸展：流变学、蛇纹岩化和对称性

在过去二十年中,大陆破裂分离过程的对称性和非对称性存在许多争论,一些作者提出了非对称性的简单剪切模式,另一些作者则强调对称性、纯剪切模型和部分二者的结合。在非火山型边缘大陆下的地幔上涌侵蚀使得一些作者认为简单剪切模式是正确的,但缺乏足够的支持证据。从共轭边缘对的沉降史之证据是可疑的,这些边缘详细的地壳和岩石圈结构不十分了解,不能得到确定的结论。在Porcupine盆地,这里大陆破裂分离的最后阶段是可知的,不对称构造的发育是存在的,它们显然与在随着地壳完全脆裂过程中地壳和地幔的后期耦合作用有关。这和理论模拟的结果是一致的,只有当地壳和地幔紧密耦合时,仅仅在岩石圈尺度上可预测不对称模型的发育。然而,对在地幔连续剥露过程中是否一直是存在这样不对称性仍不清楚。     

大洋和大陆边缘岩石圈有效弹性厚度的研究意义

大洋岩石圈有效弹性厚度分布在 (45 0± 15 0 )℃等温面内 ,并且随着加载时岩石圈年龄的增加而增加。因此 ,大洋岩石圈的挠曲刚度强烈地依赖岩石圈的热结构。一些海隆下岩石圈有效弹性厚度的降低 ,可能是岩石圈经历过热活化 ,岩石圈热年龄降低的结果。大西洋一些群岛的岩石圈有效弹性厚度小于理论值 ,则反映了岩石圈结构的不同。在海沟 ,板块的挠曲也是影响岩石圈有效弹性厚度的因素 ,它降低了岩石圈的强度。在被动大陆边缘海陆岩石圈交界处 ,向陆的方向 ,岩石圈弹性厚度比同年龄的大陆或大洋岩石圈的小 ,表明强度明显降低 ;向大洋方向 ,岩石圈的弹性厚度与正常的大洋岩石圈弹性厚度吻合。在活动大陆边缘的挠曲前陆盆地和造山带 ,岩石圈有效弹性厚度变化较大 ,部分地区受先前的岩石圈低强度影响 ,而表现出岩石圈强度的弱化。同时 ,这种方法还广泛地用于大洋中脊岩浆侵位、地幔流动、南太平洋超级海隆的动力学机制、大陆边缘的变形和构造演化、新生岩石圈的力学性质和流变学性质的研究     

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。     

主动大陆边缘的海底块体运动——发震带钻探计划（NanTroSEIZE）第一航次期间在南海（Nankai）海槽所取岩心样之初步结果

2007年底到2008年初,综合大洋钻探计划（IODP）“南海海槽发震带试验”（NanTrosEIZE）的第一阶段是沿南海海槽的汇聚边缘开始钻井、取芯。NanTroSEIZE项目是一个多阶段的IODP钻探计划,重点是通过直接取样、原位测试以及长期监测,了解地震成因、破裂传播以及海啸成因的力学性质。第一阶段包括三个非立管钻探航次,调查几个横穿西南日本纪伊半岛海域的陆坡和隆起的站位。主要目的是研究板块边界和张性断裂的浅部特征,这些钻探航次还为研究主动大陆边缘的海底块体运动提供了有价值的信息。     

大洋钻探计划（IODP）302科考中的地球物理学研究：原有资料与新成果的大整合

1引言 作为对综合大洋钻探计划（IODP）、北极钻探科考计划实施所做的准备,一个包含了Lomonosov海岭地质与地球物理资料的大型勘测数据库已经建立完成。这一综合数据库包括了自1961年至2001年间从浮冰岛、破冰船以及潜艇上采集到的地球物理数据资料。     

OSP-03大洋边缘和大洋岛屿沉积物块体运移及其影响：何时？何地？起因？（一） ：3D陆坡稳定性：概率分析法在尼斯（法国）机场陆坡的应用

SAMU-3D,是由Sultan等（2007）最近研发出的一个能解决复杂形态的三维陆坡稳定性评价软件。该模型以陈等人的塑性上限定理为基础,利用三维分析评价了一个有可能引起滑坡的块体的安全因素。这个模型最值得注意的一个方面就是给出了复杂的临界破坏面,适用于峡谷这类具有破坏面形态（用椭圆率、曲率和大小尺寸等8个参数定义）的复杂测深。     

AAN—01南极洲地球动力学演化和古地理研究环南极洲被动大陆边缘：陆壳-洋壳转换的地球动力学指示

南极洲板块是古冈瓦纳超级大陆的中间块体,在南极洲长达10000km的大陆边缘中,约有85％的长度是张裂扩展类型,以及沿南极洲半岛太平洋边界的近1200kin大陆边缘,是经山脉-海沟碰撞后,由俯冲类型转换成了被动大陆边缘。南美洲、非洲、印度、澳大利亚和新西兰从南极洲的分离以及连续性南半球海洋的形成,都开始于侏罗系并一直持续到第三纪中期。近年来,南极洲大陆边缘的地球物理数据有了很大的增加,     

OSP-03大洋边缘和大洋岛屿沉积物块体运移及其影响：何时？何地？起因？（二）——墨西哥湾陆坡Ursa盆地斜坡失稳的触发因素

Ursa盆地水深1000m,位于密西西比峡谷的东部隆起上,是研究大型无震滑坡现象的超级天然实验室。近期的研究表明,本地区有记载的地震活动有可能是由浅层重力滑动而不是深层构造作用导致的。在Ursa盆地,块体运移沉积物广泛存在,其时空关系在多波束以及地震反射资料中都有显示。2005年6月,综合大洋钻探项目（IODP）308航次在靠近全新世大滑坡以及泥火山型流体溢出构造附近钻了三个孔,钻穿了更新世-全新世一系列块体运移沉积物,采集了这几个钻孔的测井、沉积学以及土工资料,     

AAA-06北极油气区（三）——北美及格陵兰盆地石油地质：Spitsbergen大陆边缘的地质构造和油气潜力

地球物理综合研究（CDP反射放炮、折射放炮、高分辨率连续地震剖面、海磁调查、海上重力调查以及底质取样）等资料揭示了Spitsbergen大陆边缘西南海域（包括陆架、陆坡和陆坡坡脚）的地质特征。     

AAA—01北极地区显生宙古地理演化（二）：北格陵兰、斯瓦尔巴特群岛和加拿大北极区晚白垩世沉积的碎屑锆石研究

晚侏罗世-早白垩世期间,北极盆地（包括巴伦支海、北格陵兰Wandel海盆地和加拿大北极区）是一个宽广的陆缘海,从东部Novaya Zemlya一直延伸到西部Sverdmp盆地。斯瓦尔巴特群岛晚白垩世Helvetiafjellet组、加拿大北极区Isachsen组、北格陵兰LichenRyg和Ladegrdsell组均沿该陆缘海西侧沉积。