南海区域岩石圈纵向演化

本文根据南海区域地壳层厚度或莫霍面埋信息和上地幔速度结构及构造沉降、热演化分析计算结果，重点讨论岩石圈的纵向演化。     

基于滑动窗口导纳技术反演西太平洋中部岩石圈的有效弹性厚度

西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。     

太古宙多岩浆通道与穹脊构造的动力学关联

太古宙时期岩石圈的主要散热方式是岩浆活动,岩浆活动既为岩石圈提供了新的物质,也为岩石圈变形提供了动力条件。目前已发现残留的太古宙构造变形记录显示,那时"大陆"内部广泛发育与垂向运动过程有关的穹脊构造。但对于这种垂向构造是如何与太古宙岩浆活动联系起来的,目前还不清楚。为了研究岩浆的动力作用与穹脊构造间的关系,基于有限差分数值模拟方法设置了大小为879 km×400 km的二维数值模型,通过设置多岩浆通道条件模拟太古宙岩浆的侵入过程。实验结果显示出岩浆活动弱化了岩石圈并造成岩石圈的强烈变形。其中,岩浆通道的正上方呈现出正地形,并形成TTG穹窿。密集排布的岩浆通道之间呈现负地形,形成绿岩带坳陷。穹窿在演化过程中发生水平扩张,导致绿岩带不断收窄形成"钱袋子"构造样式,二者共同组成穹脊构造。本研究认为将岩浆活动作为调节岩石圈变形的条件符合太古宙地质背景。岩浆通道条件能为穹脊构造的产生提供驱动力,是造成太古宙岩石圈变形的重要因素。     

过台湾岛-西菲律宾海盆剖面的岩石圈重力模型

本文完成台湾岛及其邻区的二维重力建模和构成此处岩石圈密度剖面。依据密度参数将岩石圈划分为大陆型和大洋型。大陆岩石圈比大洋岩石圈轻,因而在其所有岩层中显出微弱的密度分界。大洋岩石圈的地壳、地幔都具有大的密度反差。在陆洋岩石圈块体的接触区内,确定了台湾岛复杂构成的叠置的密度结构——台湾密度构造。该构造划分出反差的密度边界和具有增高的高密度,形成不均一性。台湾密度体的形成同欧亚板块和菲律宾板块碰撞区的,时常发生在台湾带内的地球动力学过程有关。     

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     

南沙海槽前陆盆地热结构

岩石圈热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,从而制约着岩石圈的形成演化。在研究南沙海槽前陆盆地地质构造背景和岩石圈热结构影响参数基础上,文章采用一维稳态热传导方程模拟计算并获得了盆地94N05地震剖面岩石圈热结构。计算表明,盆地区域大地热流平均值约为62mW.m 2;地幔热流值约37—44mW.m 2,对地表热流贡献达60%—70%。南沙海槽前陆盆地处于构造热恢复阶段,地表热流受中中新世挤压构造环境影响相对较低且主要受深部地幔控制,莫霍面温度介于500—600℃,热岩石圈较薄,厚度约60—70km。通过计算岩石圈热结构及居里面深度特征揭示揭示盆地深部岩石圈温度较高以及热活动稳定可能是南沙群岛海域地震发生很少的重要原因。     

南冲绳海槽岩石圈构造动力作用机制探讨

由最新获得的重磁、地震和多波束地形数据 ,结合多尺度的地幔流动力分析 ,展示了南冲绳海槽岩石圈构造动力的多样性特征和其内在的联系。从上新世开始的三幕张性断陷活动是在以前的压性断裂构造的基础上发展起来的 ,向岛弧侧迁移 ,岩浆、火山活动主要集中在正断层与平移断层的交汇处。深部动力源可归结为上地幔对流产生的菲律宾海板块俯冲 ,引起岛弧岩石圈挤压褶皱而向海沟旋张掀斜 ,产生弧后岩石圈的张性构造 ;进一步引起弧后软流圈挤压隆起 ,岩石圈与软流圈耦合作用导致海槽断陷张裂、岩浆活动。冲绳海槽仍是一个软流圈在汇聚的弧后盆地。全球性左旋压扭滑移背景 ,琉球海沟南段俯冲受阻小、强度大 ,台湾—吕宋的北向挤压 ,使海槽表现为剪张性 ,由平移断层调控使张性断裂左旋雁行排列 ,整个海槽张性构造由北往南推进 ,张应力方向由NW过渡到NNW。     

南海的岩石圈结构与均衡模型

本文用四种方法计算了南海的岩石圈厚度,并建立了南海海盆的岩石圈均衡模型。在此基础上,分析了南海海盆的岩石圈结构特征:即从海盆中部向南、北两侧,层3厚度、地壳厚度和岩石圈厚度逐渐增大,与地壳年龄呈正向关系。这表明,南海海盆有如大洋(大西洋)一样的形成演化机制—由正常的裂谷和扩张过程发育而成。     

破裂大陆岩石圈科学计划探索

大陆边缘是研究岩石圈破裂及洋壳开始扩张的重要场所,破裂大陆岩石圈(RCL)是美国大陆边缘计划(MARGINS)围绕大陆边缘岩石圈破裂这一地质过程而实施的一项科学计划。阐述了RCL研究的主要科学问题,详细地介绍了其所采用的科学研究方法和长远计划。RCL主要利用地球物理数据,在全球及局部板块运动背景下,结合地球化学、岩石力学、地热、地磁学等方法,建立地层沉积沉降史及岩石圈破裂扩张模型,最终对其形成机制、岩石圈扩张驱动力以及扩张期间内部各系统的演化等问题进行解释。最后以加利福尼亚湾地区为例阐述了RCL的具体研究情况及存在问题。     

印度洋中部岩石圈多期褶皱作用的迹象

印度洋中部的大洋岩石圈由于与板块边界地形有关的压应力十分集中以及印度与亚洲的持续碰撞等原因已经发生了系统的变形。变形主要有两种空间形式 :①大洋岩石圈和上覆沉积物的长波长（１００～３００ｋｍ）褶皱作用 ,②５～２０ｋｍ宽的断块的逆断裂作用。ＯＤＰ１１６航次站位测出了变形导致的一个大的构造不整合的年代 ,表明印度洋中部岩石圈的主要变形时期开始于８．０～７．５Ｍａ（１１６航次船上科学工作组 ,１９８７ ;Ｃｏｃｈｒａｎ，１９９０）。该变形的位置处在板块动力环境 ,过去认为的印度—澳大利亚板块被分为印度板块、澳大…     

论全球活化构造的类型、演化与成矿作用

应用地球动力学分析结合岩石圈演化历史分析法的原则,提出动力构造分析的观点,对全球构造活化的成因类型、基本特征、分布规律以及成矿作用进行研究,并据此观点对地壳构造单元的更替递进的多向演化模式进行探讨。     

中国东南大陆边缘带岩石圈三维结构-动力学型式

通过中国东南大陆边缘至菲律宾海域太平洋间过渡带人工地震测深和天然地震面波层析成像的构造解析,发现大陆至大洋间的过渡带岩石圈存在不同的结构样式和动力学型式,结合地质学、构造地质学、地球化学和地球物理学其他标志的综合研究,建立起中国东南大陆边缘带岩石圈3种结构-动力学型式：盆岭结构伸展动力学型式（南海北部式）、弧陆楔状结构-碰撞楔入动力学型式（台湾式）和沟弧盆结构-俯冲动力学型式（东海式）。在论述中国东南大陆边缘带岩石圈3种三维结构特征的基础上,探讨了该区岩石圈3种基本动力学型式及其地质意义。     

南海中央海盆岩石圈纵向演化模拟

基于南海海盆的地质构造历史、地球物理和构造应力场资料建立准三维有限元模型,对南海中央海盆进行岩石圈纵向演化动力学模拟.本文采用弹塑性各向同性连续岩石介质模型,充分考虑拉伸速率、拉伸位移以及模型参数对模拟结果的影响,共建立了3个模型进行比较.从数值模拟结果可以看出中央海盆在被动拉张的地质构造背景下是单向生长的,动态模拟出南海中央海盆在形成过程中的陆缘裂离、海底扩张两个阶段的岩石圈纵向演化过程,并且分析了两个阶段岩石圈的动力学性质.提出水平的被动拉张力是南海岩石圈纵向演化前两个阶段形成的主要因素,并且在这两个阶段中,岩石圈的纵向演化时间主要集中在海底扩张阶段.     

西沙海域上新世以来火山特征及其形成机制

2013年采集的单道地震剖面揭示了西沙海域的火山结构,有助于理解该区域火山的形成机制和活动性特征。地震剖面显示:西沙南部存在大约10个火山构造,具有不连续强振幅反射特征的熔岩流侵入火山周围上新世和更新世地层。此外,在西沙西部边缘和中部分别发现有单个火山构造,岩浆侵入火山体周围的第四纪地层。根据岩浆侵入体和周围地层的接触关系,推测区内火山活动集中在上新世和第四纪两个时期。上涌的深源地幔岩浆弱化了地幔岩石圈并继续沿着先存断裂向上涌至古海底,可能是该区域火山形成机制。     

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。     

西太平洋洋陆板块碰撞

根据地震震中的空间分布判断,西太平洋板块除了沿日本海沟斜向向黑龙江板块大陆下俯冲外,别的地区大洋板块均近垂直向下回流,未向大陆斜向俯冲。究其原因,可能是这些地区的地幔内所存在的大范围柔性低速岩石圈阻挡了大洋板块的斜向俯冲。中国东部岩石圈的剧变不是太平洋板块俯冲到大陆岩石圈所引起的效应,它的构造动力需要重新认识。     

板块聚合带的热动力机制探讨

地幔对流改变了物质的分布状态和热状态，使不同物质的混合为放射性和化学反应生热提供了持续不断的可能性，岩石圈在消亡和增生过程中与地幔成为一个统一的壳幔对流体系，其中岩石圈向聚合带移动，软流圈向另一个方向移动，二者之间是相对运动的，软流圈内部的对流是壳幔对流体系得以维持的根本原因，从火山喷发可以直接观察到快速流动，快速对流能够将热量迅速带到岩石圈底部，促使岩石圈的受力状态发生变化，为板块的运动提供了原动力源，板块聚合构造在不同地史时期都有发现，有的已经消亡，有的正在演化，表明动力过程具有统一性。聚合带的构造演化与板块驱动力的生成有直接关系，本文探讨了一种板块运动的动力机制，初步定性分析了理想岩石圈底剖受热的4个演化阶段和动力产生机制。     

IODP304、305航次——大洋岩心复合体：形变、蚀变以及伴生的地幔橄榄岩

在 30°N大西洋中脊与大西洋断裂带东部交汇处的高熔岩丘内角处 ,大西洋断块上出露蛇纹岩化的橄榄岩和少量的辉长岩。IODP30 4、30 5航次钻探的目的是了解这些岩石类型、构造以及超镁铁质大洋岩心复合体随深度蚀变的变化特征 ,并获取新鲜橄榄岩的岩心。钻探、取心、电缆测井将记录岩石成分、微构造、熔融的产生 /迁移和这些因素之间的关系以及同构造期的蚀变。岩石圈形成和低速扩张中心地壳构造变化的起因是IODP初始科学计划固体地球循环和地球动力学重点研究的内容。IODP30 4、30 5航次的钻探 (5 12 Full3)将在大西洋中脊大西洋断块…     

IODP357航次——阿特兰提斯地块的海底过程:蛇纹石化及生物

<正>IODP357航次源自758号建议书,涉及大洋中脊研究两个令人振奋的最新发现:偏离中脊轴部的蛇纹岩主导的热液活动(如迷失之城热液区),与构造-岩浆活动过程中形成和暴露的异变蛇纹石化超基性岩和岩石圈构成缓慢和超慢速的扩张脊。蛇纹石化是一个控制大洋岩石圈流变学和物理性能的重要因素,对于热通量和在各种环境中微生物活动的地球化学循环具有重大影响。建议的重点是:(1)定量蛇纹石化的作用,如在超镁铁质岩中产生H2和富烃流体、驱动热液系统、维持微生物群落和固碳潜力;(2)理解挤离断层、     

琉球沟弧盆系及邻近海区的重力场和深部构造特征

依据以琉球沟弧盆体系为中心的重力异常图,本文进行了莫霍面计算、频谱分析、平滑滤波、解析延拓、水平求导、相关分析等多项计算处理,对照反射地震面进行分析讨论,以琉球海沟为界,两侧洋陆壳表现为明显不同的重力场和深部构造特征,由于俯冲的机制,使中国东部大陆边缘岩石圈结构复杂化,与大洋岩石圈为突变关系.