对中国东部中生代动力学机制的新认识

从20世纪70年代板块构造学说引入中国后,中国地质学家(包括笔者)普遍接受了太平洋板块向欧亚板块俯冲导致中国东部中生代强烈的构造-岩浆活动和相应的成矿作用的观点,乃至成为被认知的理论至今仍然广泛流传。但是,2000—2006年国土资源部开展的《中国岩石圈三维结构》专项研究成果表明:深部软流圈(层)物质上涌才是中国东部中—新生代强烈构造-岩浆活动的主要动力来源。在进一步研究中国东部巨厚的软流圈形成的原因时发现:中侏罗世以来,中国大陆受到了来自4个不同方向的动力挤压,由此导致软流圈物质汇聚到中国东部及邻区大陆之下。太平洋板块的俯冲力只是4个方向中的一个——由东向西挤压,它起到了阻挡软流圈物质继续向东部"洋区"流动的作用,可称它为"远程力效应"。     

对中国东部中生代动力学机制的新认识

从20世纪70年代板块构造学说引入中国后,中国地质学家(包括笔者)普遍接受了太平洋板块向欧亚板块俯冲导致中国东部中生代强烈的构造-岩浆活动和相应的成矿作用的观点,乃至成为被认知的理论至今仍然广泛流传。但是,2000—2006年国土资源部开展的《中国岩石圈三维结构》专项研究成果表明：深部软流圈(层)物质上涌才是中国东部中—新生代强烈构造-岩浆活动的主要动力来源。在进一步研究中国东部巨厚的软流圈形成的原因时发现：中侏罗世以来,中国大陆受到了来自4个不同方向的动力挤压,由此导致软流圈物质汇聚到中国东部及邻区大陆之下。太平洋板块的俯冲力只是4个方向中的一个——由东向西挤压,它起到了阻挡软流圈物质继续向东部“洋区”流动的作用,可称它为“远程力效应”。     

中国东部深部构造特征及其与矿集区关系

文中以地震层析原始数据为基础,结合大地电磁测深和热流值数据,对老资料重新开发,编制了中国东部岩石圈厚度图、大地热流值图、岩石圈构造与矿集区关系图等,在此基础上对中国东部上地幔岩石圈-软流圈构造及其变异进行了初步研究,认为:(1)中生代燕山期较大型深部构造(如软流圈上涌体)的地震层析影象可存留至今,运用大地热流值及其相应浅表岩浆岩、矿集区等特征差异可以将中、新生代深部构造加以区分;(2)中国东部深部构造总特征:上地幔岩石圈-软流圈构造起伏变化,岩石圈西厚东薄,软流圈上涌发育且形式各异。大体可分为华南(构造线呈NWW)、华北(构造线近SN)、东北(构造线呈NNE)三大块,其基本特征各异。整个中国东部深部构造中,软流圈上涌起主导作用;(3)中生代软流圈上涌是相应浅表燕山期花岗质岩形成的根源,并与金属矿集区密切相关,新生代软流圈上涌则是大陆裂谷、玄武岩喷发及大型油气田形成的基础;(4)岩石圈减薄的主因是软流圈上涌,中生代燕山期主要减薄于中国东部大陆内部,新生代主要减薄于偏东部沿海区域。     

当今中国大陆地壳移动的动力

地幔圈形状周期性变化使地壳产生势能(位能)力导致地壳运动。当地幔圈由圆相对变扁,南、北半球的高纬度区地壳向低纬度区对挤;当地幔圈由扁相对变圆,恢复等位面平衡,南、北半球低纬度区的地壳区分别向高纬度区挤压。当今中国大陆地壳移动的动力是由于西部地区的地幔还在继续进行恢复等位面平衡产生的。     

全球超大型斑岩铜矿浅析

燕山-喜马拉雅期构造运动,引起印度板块与欧亚板块剧烈碰撞、太平洋板块向东俯冲与美洲大陆向西漂移,产生了"加厚旋涌"效应,即下地壳的加厚并深插上地幔软流圈,改变了软流圈运动方式而上涌,伴随强烈的岩浆活动和成矿物质上涌,完成了大规模成矿作用,在特提斯-喜马拉雅地区和太平洋东部边缘产出世界级超大型斑岩铜矿系列.初步提出太平洋东部边缘成矿作用明显超过特提斯-喜马拉雅地区原因.     

板块构造,板块运移机制及裂谷作用

一系列西半球大陆分布的古地理分析认为，通过缓慢对流的下层岩石圈的上地幔施加到岩石圈底部的磨擦力在驱驶板块运动机制上可起到重要作用。通过这样的简化，与软流圈上涌以及与在造山带处岩石圈过厚有关的岩片抽拉和岩层波状起伏，洋脊推动和张应力偏量可以被认为是次要的板块运移力。全球的现在应力状态以及整个地质证据说明了主压应力可以通过大陆和海洋岩石圈远距离传送。主要大陆块体的组合（象ｐａｎｇｅａ联合古陆）可能具有单一施加在上地幔对流系统的效应。上地慢对流系统导致了大陆块体的衰亡和重组，由岩石圈中偏张应力的发育以及由施加在巨大大陆底部之上拖曳力引起大陆分裂，形成新的软流圈上涌体系。岩石圈扩张在断裂处形成高峰，接着软流圈物质主动平流进入到两个分散板块之间，作为洋壳加积。与此同时，洋隆对板块分散起着推动力的作用。如果远区域挤压应力阻止了不同板块进一步离散的话，沿着洋底的扩张轴的活动性可能突然终止。这可以解释在板块边界重组期间通常在远距离区域海底扩张轴的几乎同时消亡特征。假设一个有限的球体，在海底扩张轴处新的洋壳岩石圈的产生一定与由洋壳岩石圈消减数量和／或大陆地壳和下部地壳物质消减以及亚地壳消减地方的数量相匹配。由地慢对流系统以及     

全球超大型斑岩铜矿浅析

燕山-喜马拉雅期构造运动，引起印度板块与欧亚板块剧烈碰撞、太平洋板块向东俯冲与美洲大陆向西漂移，产生了"加厚旋涌"效应，即下地壳的加厚并深插上地幔软流圈，改变了软流圈运动方式而上涌，伴随强烈的岩浆活动和成矿物质上涌，完成了大规模成矿作用，在特提斯-喜马拉雅地区和太平洋东部边缘产出世界级超大型斑岩铜矿系列.初步提出太平洋东部边缘成矿作用明显超过特提斯-喜马拉雅地区原因.     

中国东部地区深部结构的层析成像

利用中国国家台网60个宽频带地震台站和国际地震中心(ISC)592个台站分别记录的1996—2007和1990—2004的震相报告,从中提取出可供反演使用的远震事件9806个,共12078个高质量的P波初至走时数据,对中国东部地区进行了远震P波层析成像研究。结果显示,在五大连池火山区和大同火山区有明显的低速异常,大同火山源区较深。另外几个明显的低速区分别分布在广东地区、渤海湾地区和长江中下游地区。四川盆地的高速特征和扬子板块的低速特征在纵剖面图像上也较为明显。中国东南部的软流圈中存在大面积的地幔上涌,认为是由板块之间的碰撞俯冲、引起大尺度地幔横向流动造成的,而太平洋板块的作用局限于其俯冲的"远程效应",为大范围的软流圈物质上涌提供了东侧的深部动力条件。     

中国岩石圈三维结构专项研究主要进展和成果

“中国岩石圈三维结构”专项研究取得诸多新发现和新成果:建成中国第一个“岩石圈三维结构数据库”;建立了中国岩石圈结构模型;深化了对中国东部岩石圈、软流圈性状、结构的认识,证明岩石圈与软流圈之间存在呈“层块结构”的过渡带,在东亚至西太平洋地区70～250km深度发现一巨型低速异常带;揭示中国东部岩石圈呈现明显的“上老下新”的年龄结构;初步建立了中国大陆岩石圈岩石学结构模型,把中国大陆及毗邻海域岩石圈划分为5种类型;提出中国岩石圈构造单元划分方案,把中国大陆及毗邻海域划分为2个岩石圈构造域和6个岩石圈块体;证实青藏高原存在巨型南北向构造;在地质上获得一些新发现和新认识。     

中国东部中、新生代软流圈上涌与构造-岩浆-矿集区

以深部地球物理资料为基础,结合大地构造环境、岩浆岩同位素示踪及矿产资源分布规律,加以综合分析.通过热力学计算可知,中国东部近2亿年来的上地幔岩石圈/软流圈构造可以存留至今,且能区分出中、新生代.软流圈上涌与矿集区:(1)中生代金属矿:(a)克拉通区,软流圈沿柱身上涌,其柱头上方形成幔壳混熔花岗质岩及相应Au、Cu、Mo、Pb-Zn等矿集区,并于柱身与岩石圈块体陡接触带,形成中基性杂岩及相应富Fe矿集区;(b)褶皱带区,在软流圈上涌柱上方形成近幔源型花岗质岩,相应为Cu、Au、Pb-Zn、Mo、Ag矿集区;(c)南岭带,软流圈层在适当深度、热量充足、较大范围内"平卧",因热传导而致使地壳内物质部分重熔,形成壳源型花岗质岩及相应的W、Sn、稀有元素矿集区;(2)新生代油气田:(a)与太平洋板块俯冲有关的软流圈上涌,其上方出露玄武岩,形成较大型油田;(b)与裂陷盆地有关的软流圈上涌,其上方形成大型油田,也有中小型油田.软流圈上涌与大地构造:中生代J-K时期,通过构造力特征等的综合分析,阐明燕山运动的根源及其影响;新生代侧重剖析大陆裂谷相关特征.总之,软流圈上涌是岩石圈减薄,以及中、新生代构造-岩浆-矿集区形成的根源.     

末次冰期亚洲季风事件对南北高纬气候的响应

末次冰期千年尺度亚洲季风事件与南北高纬度气候变化的关联一直是第四纪古气候领域中的热点问题。本文基于湖北省落水洞长830 mm的LS23石笋15个²³⁰Th年龄和830个δ¹⁸O数据,重建了28.7~22.2 ka B.P.和87.0~82.9 ka B.P.两个时段内平均分辨率分别为20 a和15 a的亚洲季风变化序列。石笋LS23记录的24.7~23.4 ka B.P.期间的千年尺度亚洲弱季风事件,对应于H2事件（Heinrich 2 Event）和南极暖事件2（Antarctic Isotope Maximum 2,简称AIM2事件）。该弱季风事件在24.7~23.4 ka B.P.期间呈缓慢开始、缓慢结束的"V"型结构演化模式,与南极对应暖事件的转型特征基本一致,而与北高纬H2事件呈快速开始、快速结束的"U"型结构明显不同,表明此时亚洲季风主要受到南高纬气候变化的影响。在84.9~84.8 ka B.P.期间,亚洲季风快速增强,对应于格陵兰冰芯记录的DO21事件（Dansgaard-Oeschger 21 Event）的开始阶段。特别重要的是,在石笋δ¹⁸O序列中识别出和格陵兰冰芯记录一致的PE事件（Precursor-type Peak Event）,这是在南极温度变化中难以发现的,说明此时亚洲季风变化可能主要由北高纬触发。由此推断,末次冰期千年尺度亚洲季风事件与南、北高纬气候的联系受气候背景的影响,冰期（比如H2事件所处的MIS2阶段（Marine Isotope Stage 2,深海同位素2阶段））季风强度变化主要受到南高纬温度的控制,而间冰期（比如DO21事件所处的MIS5a阶段）主要受到北高纬的触发。

     

我国末次冰消期古气候时空演化特征初探

为探讨我国末次冰消期古气候时空演化特征,从北到南、从西到东分别选取8个和6个已发表的持续时间较长和分辨率相对较高的古气候记录,对比分析了我国末次冰消期气候演化(以Younger Dryas和Bφlling/Allerφd 事件为主)随纬度和海拔高度变化所表现出的趋势和规律.结果显示,末次冰消期的主要事件在我国基本均有显...     

首钢秘鲁马尔科纳铁矿区磁异常的数据处理

首钢秘鲁马尔科纳铁矿位于南半球低纬度地区,地磁场对磁性体的磁化以水平磁化为主,磁性体产生的ΔT异常与中国的△T异常特征差别很大,国内常用的化极方法在此类地区的应用文献少见,使用不当很难取得良好效果,虽然化赤方法在低纬度地区能取得较好的结果,但针对化赤异常的解释技术却相对较少.通过常规化极与化赤方法对秘鲁马尔科纳胡斯塔铜...     

天然气水合物与全球变化研究

天然气水合物含碳量超过全球所有其他来源有机碳的总和,是地圈浅部的极重要碳库。自然界中温压条件的微小变化都会引起天然气水合物的形成或分解,从而吸收或释放甲烷,对全球碳循环和温室效应产生重要影响。天然气水合物对全球气候变化、冰期和间冰期的交替的反馈在极地和中低纬度不同,在中低纬度
也有两种相反的过程,因而对其总效应的方向和强度尚需详细研究和估计。我国许多海区有天然气水合物存在的条件,在南海已有报道;可通过地震剖面的重新判读及数值模拟估计天然气水合物的储藏量和它对海平面变化的反馈,以提供边缘海这类研究的范例。     

MIS 3 晚期典型阶段气候模拟的初步研究

我国大量地质资料反映了全球海洋氧同位素3阶段(MIS3)晚期具有间冰阶海侵、暖湿的气候环境特征.对这一阶段的气候成因论证,将为现代温室效应的气候增温提供重要的历史相似型.本文使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用地球轨道参数驱动的太阳辐射、北半球第四纪冰盖和东亚植被预置的下垫面对35kaB.P.气候进行了敏感性模拟试验.研究结果表明:(1)MIS3晚期中、低纬度大部分大陆全年温度增加,欧亚大陆腹地气温增高主要是冬季增温贡献,反映太阳辐射变化通过大气环流作用引起的更加显著的气候效应.南北海陆水汽交换的加强首先使低纬度季风区降水收益.(2)相当于LGM50%规模的第四纪冰盖不仅仅具有高纬度区降温效应,还强化了辐射纬向差异造成的南北温差,从而增强了水汽从低纬度区向高纬度区输送的能力,使青藏高原、南亚和非洲季风区的降水进一步增加.(3)35kaB.P.东亚植被对辐射的低纬度区增温具有增强效应,而对冰盖高纬度区降温具有减缓效应,结果扩大了欧亚内陆的降水增加范围,使中国高降水带向北推移.(4)中国各大区域35kaB.P.气候类型不尽相同.当中国东部与太平洋在同纬度带的热力差异减小时,东西向水汽输送减弱,造成东部沿海降水减少;但当欧亚大陆与低纬度区海洋温差增大时,南北水汽交换加强,有利于我国内陆降水增加.     

全球显生宙碳酸盐岩时空分布规律及其控制因素

世界上约60%的油气产自碳酸盐岩。全球哪些地区、哪些时代碳酸盐岩发育？其时空分布受哪些因素控制？弄清这些问题,不仅对我国海外油气勘探战略选区有指导作用,而且可为了解全球古地理环境演化提供重要信息。根据全球179个碳酸盐岩盆地的数据统计分析,对全球显生宙碳酸盐岩时空分布规律进行了研究,并探讨了其控制因素。在显生宙的各个地质时期,碳酸盐岩均有分布,但不同时期,碳酸盐岩发育程度不同。在泥盆纪、白垩纪和古近纪,碳酸盐岩分布广泛,而在志留纪、二叠纪、三叠纪和侏罗纪,分布局限。不同时期,碳酸盐岩发育地区不同。寒武纪-奥陶纪,碳酸盐岩主要分布于俄罗斯、中国、北美洲、澳大利亚;三叠纪以后,碳酸盐岩发育区域转移至中东、北欧、北非、南美洲;至古近纪和新近纪,碳酸盐岩发育区主要分布于中东、北非、南亚地区。研究表明,全球碳酸盐岩时空分布受大陆漂移和全球海平面变化控制。古生代,古劳亚大陆、西伯利亚、中国华南地区、澳大利亚均位于赤道附近温暖浅海地带,碳酸盐岩发育,上述地区是这一时期碳酸盐岩分布主要区域;冈瓦纳大陆在古生代位于高纬度区,碳酸盐岩少。中生代,古劳亚大陆漂移至高纬度区,碳酸盐岩减少;冈瓦纳大陆解体为南美板块、非洲板块并漂移至低纬度区,发育碳酸盐岩。新生代,碳酸盐岩在南亚地区的增多,这也和板块的位置相印证。另外,当全球海平面上升时,海侵形成广阔的陆表海,碳酸盐岩广泛发育;当全球海平面下降时,海退形成陆缘海,碳酸盐岩发育面积减小。     

用三维解析信号技术处理华南航磁异常

处于低纬度的华南发育了大量的花岗岩和火山岩 ,其磁场特征不同于其他地区。本文用三维解析信号技术对华南航磁异常进行了处理 ,以探索在不同地质背景地区的解析信号技术的应用效果。根据解析信号的强弱 ,对华南磁场进行了分区 ,并结合地震和华南花岗岩同位素地球化学的研究成果探讨了磁场分区的深部地质背景。     

世界和中国的冰川分布及其水资源意义

世界上巨大数量的冰川是优质清洁的淡水资源,但分布极其不均衡,导致在各地区可利用价值的差异.冰盖全部集中在南极和格陵兰,山岳冰川的84%集中于亚洲高地和北美寒区.中国是中低纬带冰川最多规模最大的国家,又是世界荒漠区和贫水国中冰川最多的国家.中国冰川分布以青新荒漠绿洲区最多,其中塔里木是世界上冰川最多的内流水系,并哺育出塔里木冰水绿洲.为平衡绿洲经济发展与生态环境安全的关系,提出"养源平流"方针.     

中国大陆多年冻土线空间分布基本特征

本文主要根据多年冻土与气候参数的相关关系,结合现代多年冻土分布,依据我国104个气候台站的气象数据,计算出年平均温度、年较差和多年冻土线理论海拔高度,研究我国多年冻土线空间分布特征。中国大陆多年冻土线高程明显受高度地带性和纬度地带性控制,自北向南海拔高度逐渐增大。东部地区的多年冻土线高程从东北的<1200m,至海口附近增到5700m;西北地区的多年冻土高程从阿尔泰山的2600m,至昆仑山增至4500m左右,要比东部同纬度的冻土线高出1400~800m;青藏高原的多年冻土线高程基本上稳定在4500~5000m.在此基础上,进而探讨了中国现代气候多年冻土线与气候雪线之间的关系。