东海莫霍面起伏与地壳减薄特征初步分析

收集、整理大量由地震剖面提供的沉积层厚度资料,得到东海沉积层等厚图。对完全布格重力异常进行沉积层重力效应改正后,得到剩余重力异常,利用地震资料揭示的莫霍面深度值来约束界面反演得到东海莫霍面埋深。结果表明,东海陆架盆地莫霍面深度在25～28 km之间平缓变化,地壳厚度为14～26 km,西厚东薄;冲绳海槽盆地莫霍面深度为16～26 km,地壳厚度为12～22 km,北厚南薄。东海陆架盆地东部与冲绳海槽盆地南部地壳减薄明显,拉张因子分别达到2.6和3。初步分析认为冲绳海槽地壳以过渡壳为主,并未形成洋壳。     

中国东部海区地球物理调查及重磁场特征

中国海洋地质调查始于20世纪50年代,大致分为创业阶段、起步阶段、发展阶段、全面发展阶段和蓬勃发展阶段,经过多年的地质与地球物理调查,获取了大量的地质地球物理资料。该区磁场强度一般为±200nT,局部达到±500nT以上,呈NE、NNE向作带状分布,局部异常走向不一,类型多变。空间和布格重力异常总体走向为NE向,陆区以负异常为主,海区主要表现为正异常,空间重力异常值总体上为-45~+100mGal,局部异常值可达+200mGal以上;布格重力异常极小值为-140mGal,极大值可达+440mGal,局部地区分布高值异常圈闭。根据重、磁异常的幅值高低、形态展布和区域变化等特征,将重、磁异常各自划分为华北-渤海异常区、山东半岛-北黄海异常区等9个异常区,重磁场特征充分展示了中国东部海区东西分带、南北分块的构造格局。     

小波分析与解析延拓方法相结合研究东海深部构造

东海是环太平洋活动构造带的重要组成部分,是探讨西太平洋边缘及边缘海形成演化的重要窗口。向上延拓主要用来削弱局部异常,突出深部异常,小波分析是重磁场位场分解的有效工具,不仅能提取深部异常,还能更好地将区域异常和局部异常分离。本文利用东海及邻域最新的布格重力异常数据资料,将小波分析与解析延拓方法相结合,分析对比向上延拓20 km的布格重力异常结果与小波分析4阶逼近布格重力异常结果,结合东海及邻域莫霍面的深度,对重力场及莫霍面深度进行初步研究。其中小波4阶逼近结果代表莫霍面形态,小波4阶细节结果代表东海及邻域凹陷凸起形态。     

南黄海布格重力异常的小波多尺度分析

采用二维小波变换与多尺度分解技术,对南黄海布格重力异常进行了分解,得到了自地表至莫霍面深度范围的不同尺度的密度体所产生的重力异常,从而获取不同切割深度的断裂构造、沉积基底及莫霍面所产生的重力异常。结果表明：该区断裂相互交错、切割深度不一,有明显的多期活动的迹象;小波变换的四阶异常细节主要由沉积基底面起伏所引起的,而小波变换四阶异常逼近主要反映了该区莫霍面起伏特征。     

南极布兰斯菲尔德海峡区域重力场特征及异常分析

南极布兰斯菲尔德海峡及周边区域是南极大陆火山、地震等新构造活动最活跃的地区,与南设得兰海沟、南设得兰群岛一同构成南极大陆边缘现存唯一的"沟-弧-盆"构造体系。本文基于"雪龙"船第28、第30航次实测数据及两个航次的国际共享资料,利用均衡改正数据处理方法获得布兰斯菲尔德海峡的莫霍面深度及其分布规律,分析深部构造-断裂的区域分布及其重力异常特征等。布兰斯菲尔德海峡内的空间重力异常呈条带状分布,走向总体与地形相近,布格重力异常则由两侧向中间升高,大致在坡折处形成异常场值为100×10-5 m/s2的分界线,在中央次海盆和东部次海盆海山处形成两个异常高值圈闭,异常值最高为150×10-5 m/s2。莫霍面深度以弧后扩张中心为最低值,向南设得兰群岛和南极半岛两个方向递增,深度从12 km递增至陆坡位置的24 km。     

冲绳海槽及邻区重力异常特征及其地质意义

通过分析冲绳海槽及邻区自由空间重力异常和布格重力异常的分布特征,对其构造地质学意义进行了定性研究。冲绳海槽空间重力异常和布格重力异常较高,与其下地幔物质上涌引起的质量盈余有关;海底正向地形单元、基底隆起等具有较高的空间重力异常,而地壳浅部低密度岩浆房表现为较低的空间重力异常;布格重力异常及其上延结果反映了地壳厚度的变化,冲绳海槽地壳显著减薄,台湾地区地壳显著增厚;琉球岛弧及弧前布格重力异常受菲律宾海板片俯冲和岛弧地壳结构的共同影响,俯冲洋壳与琉球岛弧地壳的接触带位于琉球海沟以西,大致与120mGal布格重力异常等值线相对应。     

一种估算地壳厚度方法的初步研究

布格重力异常和地壳厚度之间存在着一种反相关系,即重力异常越低,反映的莫霍面就越深;重力异常越高,反映的莫霍面则越浅。这种关系在一般情况下是成立的。但是应当指出,有许多地方并不遵守上述相关关系,这主要是由于上地幔密度的非均匀性对区域重力异常的影响所致。一些反演地壳厚度的公式如sinx/x法、压缩质面法都要解决上地幔的密度这个问题。由于地球上各处上地幔的密度不尽相同,有的地方相差比较悬殊。所以想把各个地区每点的上地幔密度值了解清楚是困难的,特别是对广大的洋区,在地震资料比较少的情况下更是如此。但是,用测线上(或附     

南海中北部莫霍面及深部构造

本文用重力资料反演计算了测区莫霍面埋深,试分析了影响莫霍面埋深及其展布形态的深部因素,并以莫霍面等埋深图为依据,结合重磁水深图探讨了南海地壳结构及深部构造,发现与相邻边缘海和大洋相比,南海具有莫霍面埋深浅,布格重力异常值低的特点,究其原因可能与南海复杂的构造活动和低密度地幔的存在有关。     

南极罗斯海重力场特征及莫霍面深度反演

本文基于中国南极考察第30航次、第32航次所获得的实测重力资料,结合NGDC资料,开展12个航次重力场数据的平差融合工作,全部386个交点平差后标准差减小为±1.53×10^-5 m/s²,与卫星重力差值平均值为1.49×10^-5 m/s²,均方差为±3.81×10^-5 m/s²,并在此基础上采用频率域界面反演法计算莫霍面深度。研究发现,与沉积盆地对应重力异常低值相悖,在罗斯海北部盆地、维多利亚地盆地、中央海槽、东部盆地4个主要盆地腹地却表现为重力异常高值,跨度达100 km以上。莫霍面深度分布整体呈南深北浅之势,范围为10～28 km。伴随着罗斯海西部盆地的多次拉张及岩浆活动,该区域的地壳厚度和莫霍面深度高值和低值相间分布,并表现出越来越大的差异性。综合剖面结果表明,罗斯海重力异常值的长波长变化与莫霍面的起伏呈正相关关系,但是反演的莫霍面深度与区域重力场特征并非完全对应,所以岩浆底侵和地壳侵入仍不足以导致罗斯海盆地的重力异常或盆地几何形状。     

西南印度洋脊14°E—25°E区域洋壳增生的构造与岩浆特征

文章利用高精度船载多波束测深及重力数据研究了超慢速西南印度洋脊14°E—25°E区域洋壳增生的构造与岩浆特征。首先采用滤波的方法将原始地形数据分为短波长地形(波长小于20km)和长波长地形(波长大于20km)。然后利用长波长地形剖面获得洋中脊裂谷的深度,利用短波长地形剖面和坡度来识别正断层,并计算出岩浆作用在整个扩张过程中所占的比例,即M值。同时从自由空气重力异常中去除海底地形、参考莫霍面以及板块冷却等重力效应,获取能够表征相对洋壳厚度的剩余地幔布格重力异常(Residual Mantle Bouguer Anomaly,RMBA)。最后在垂直于洋脊的剖面上以10km宽的窗口计算出一系列窗口内的M值、平均RMBA值以及断层的垂直断距,并探讨它们之间的相关性。研究发现在超慢速扩张的西南印度洋脊14°E—25°E区域,岩浆率M值随时间和空间变化明显,裂谷深度呈现较强的两翼不对称性,裂谷深度在一定程度上反映了脊轴附近的平均M值。区域性的平均构造拉伸率(即1-M)处于20%~50%之间,南翼整体处于较强的拉伸状态。统计结果表明,在岩浆作用较强的时期,M值偏大,通常产生较厚的洋壳以及断距较小的断层。     

《中国海陆及邻区地质地球物理系列图(1∶500万)》荣获中国地球物理学会科学技术进步一等奖

<正>2015年10月12日,在北京举办的中国地球物理科学技术奖颁奖典礼上,《中国海陆及邻区地质地球物理系列图(1:500万)》荣获中国地球物理科学技术进步一等奖。据青岛海洋地质研究所副所长张训华研究员介绍,《中国海陆及邻区地质地球物理系列图(1∶500万)》编制项目于2008年启动,历时5年之久,编制完成了空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、地震层析成像图、莫霍面深度     

西南次海盆洋壳温度变化对岩石热导率的影响

温度对岩石热导率的影响是一个重要的地热学研究课题。在前人岩石热导率实验的基础上,结合南海西南海次盆地壳实际资料,用数值模拟的方法,对倒数型、直线型和指数型热导率-温度模型系数进行了约束,并对温度对热导率影响条件下莫霍面深度的求解方法以及海底热流与莫霍面温度关系的探讨产生了新的认识。计算结果表明:倒数型(K(T)=a+b/(T+c),a、b、c为常数)和直线型(K(T)=a·T+b,a、b为常数)热导率-温度模型系数呈线性相关,指数型(K(T)=a·ebT,a、b为常数)则更符合二次多项式形式,据此可简化热导率-温度表达式系数个数,使岩石热导率与温度之间的定量化描述更进一步。根据模拟结果与实验室统计结果对比分析得到西南次海盆莫霍面深度为14~16km。通过热导率-温度模型系数反演发现,热导率受温度影响时海底热流值同莫霍面温度呈正相关,当海底热流为100~125mW/m2、莫霍面深度为10.3km时,西南次海盆莫霍面温度为420~540℃,且随莫霍面深度增加而升高,当莫霍面深度增至14~16km时则可达600~1 000℃。     

南海北部地壳结构重震联合模拟

收集了中德合作调查的SO49-18测线北段地震剖面和水深数据,结合区域的声呐浮标、OBS和双船折射等成果信息,利用重力数据,采用LCT综合反演软件,对南海北部的地壳结构进行重震联合模拟,建立了初始2.5维地球物理模型,并由该模型计算出正演理论空间重力异常曲线.同时,采用匹配滤波技术对实测空间重力异常的不同深度异常进行分离,并与计算空间重力异常曲线进行比较,在物性参数合理的范围内逐层进行模型修饰,使计算与实测空间重力异常曲线相吻合,建立了地壳结构初始深度模型.结果显示,南海北部地壳结构总的特点是:从陆架到陆坡,地壳厚度不断减薄,呈连续阶梯状变化,上地壳厚度较小,下地壳厚度较大;北部洋陆过渡带,莫霍面埋深急剧变浅;西北次海盆地壳厚度(莫霍面埋深)较薄;中沙海台,地壳厚度相对较大.     

冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析

利用冲绳海槽地区最新的调查资料,系统地总结和分析了冲绳海槽地区地震波场、重力场、磁力场、热流场的特征,通过居里面的反演和莫霍界面的计算,结合编绘的图件对该地区的居里面深度和莫霍面深度的分布特征进行了研究。居里面的深度为4~15km,莫霍面深度在4~28km之间,综合分析以往OBS的调查结果和地震资料解释成果,对该地区的深部地壳结构进行了探讨。     

尼日利亚南部大陆边缘重力场特征及解释

利用中国-尼日利亚国际合作航次获得的船载重力数据,分析了尼日利亚南部大陆边缘的自由空间重力异常和布格重力异常特征,并通过两条从陆架—陆坡—陆隆一直延伸到深海盆地的重力剖面拟合出地壳密度结构。研究结果表明,地壳厚度总体上从陆架、陆坡至深海平原呈现阶梯状减薄的趋势,东侧的减薄幅度大于西侧,东侧从24 km减小到10 km,西侧从21 km减小到14 km。     

琼东南盆地深水区长昌凹陷地壳结构特征

长昌凹陷位于琼东南盆地深水区,向东通过西沙海槽与南海西北次海盆相通,其近东西向的展布形态明显异于深水区其他凹陷的NE-NEE向形态,为了弄清其地壳结构,从而更好地分析凹陷的结构和演化机制,这里根据深反射地震资料、VSP资料和最新重力资料对长昌凹陷的地壳结构进行了综合地球物理模拟.结果显示:长昌凹陷北侧地壳厚度为22～24 km,南侧地壳厚度约20～22 km,从两侧向长昌凹陷中央地壳厚度逐渐减薄,最薄处只有2.8 km;莫霍面深度与沉积基底呈镜像关系,沉积基底最深的地方莫霍面深度最浅,最浅深度距海平面13.8 km;凹陷中央东部存在一层厚约4 km的下地壳高速层,该层在地震剖面和层速度剖面上均可识别.     

太平洋卫星测高重力场与地球动力学特征

通过多卫星测高数据的综合处理，获得西太平洋卫星测高重力场，进行不同尺度、深度构造动力信息的分离，探讨诸边缘海盆的地球动力学问题。测高大地水准面反映了研究区板块相互作用的特点，其高频成分可以刻画各海盆的构造特征。测高空间重力异常也可刻画陆架构造及盆地分布，由其推算出的海底地形含有大量的海底构造信息。各边缘海盆的莫霍面埋深具有往南变浅的趋势，与菲律宾海各海盆的莫霍面埋深大致相当，说明岛弧两侧的构造动力强度基本相似。大尺度地幔流应力场总体上反映了欧亚板块向东南蠕散和太平洋板块向北西扩张的特点；日本海北侧和南海巽他陆架的中尺度上地幔对流与地幔柱之间有着密切关系，西菲律宾海的上地幔对流强化了日本-琉球-台湾-菲律宾岛弧的活动强度；小尺度地幔流主要限于软流圈层内部，在各海盆分散，而在冲绳海槽和马里亚纳海槽则会聚，可与均衡重力异常类比。还讨论了大、中、小地幔流体系的特点及相互之间的关系，籍以阐明海盆及海槽演化的地球动力学过程。     

南海海域布格重力异常图及莫霍面等深图

南海是西太平洋最大的边缘海之一,面积约350万平方公里,地质构造复杂,资源丰富,是世界上最有希望的油气远景区之一。 近年来国内外地质工作者先后在南海开展了多次地质和地球物理调查,我们利用重力测量资料编制了南海海域布格重力异常图和莫霍面等深图;它不仅可估算地壳厚度,推断某些地质构造,了解海区重力场对大地测量座标原点的垂线偏差的影响,还可提出如何进行详细的地质和地球物理调查的意见,对岩石圈的研究及油气预测具有重要意义。     

南海北部磁静区重磁特征及成因

南海磁静区位于南海北部的洋陆结合带上,在磁异常图上位于陆架高值正磁异常带以南,海盆磁异常条带区以北。收集了南海北部的地质和地球物理相关资料,总结了南海北部磁静区的研究现状,对ΔT磁异常数据进行了低纬度化极处理,参考磁静区周围的自由空间重力异常分布,结合区域地质背景划分了南海磁静区的分布;采用小波多尺度分解方法讨论了南海北部磁静区及周围区域的重磁场特征,对主要界面的反演发现磁静区内存在磁性基底深度增加、居里等温面隆升、磁性层厚度减薄和莫霍面抬升的现象,认为南海磁静区形成的直接原因是区域内磁性层厚度的减薄,包括中生代末期地壳的拉张沉降使区域老地层断陷,磁性基底深度增加,磁异常减弱;拉张减薄促使深部地幔热物质向上运移,莫霍面抬升,磁性层发生热退磁,居里等温面抬升,磁性层厚度减薄,磁异常减弱;南海扩张期和张裂以后磁静区的热活动剧烈,深部高温物质底侵,形成高速层,进一步减弱了区域磁异常。     

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。