南海深部地球动力学特征及其演化机制

利用地热学、流变学和重力学方法,计算了南海岩石层温度结构、流变特征及地幔对流格局.南海莫霍面温度在600—1000℃之间.岩石层底界面温度在1150—1300℃之间,有效粘滞系数为1020—1021Pa·s,与冰期回弹资料确定的地幔粘度吻合,表明南海深部具备产生地幔热对流的物理条件.研究认为地幔物质由北西向南东方向的运移以及印澳-欧亚板块的碰撞,导致南海北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体.在向洋离散过程中,陆-洋岩石层底部地幔局部对流使中央海盆扩张和北部陆缘发生差异性块断运动.     

南海北部陆缘带构造扩张的深部地球动力学特征

利用地热学和重力学方法, 计算和分析了南海北部陆缘带岩石圈热结构及流变特征. 研究表明, 南海北部陆缘带岩石圈存在分层变形的物理条件, 上地壳温度比下地壳温度低150~300℃, 而粘滞系数比下地壳高2~3个数量级, 说明上地壳脆性程度较高, 下地壳塑性程度较高. 陆缘带岩石圈之下地幔总体由西北向东南方向流动, 带动北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体. 在向洋离散过程中, 由于上地壳温度低、粘滞性大, 下地壳温度高、粘滞性小, 形成低粘滞通道, 在新生代构造扩张活动中, 岩石圈内出现分层变形, 扩张的陆缘发生差异性块断运动、形成陆缘地堑系.     

南海北部壳幔结构特征及其地球动力学过程指示

地壳和上地幔结构及其性质对于理解地球浅部构造演化过程具有非常重要的指示作用.南海地区位于亚洲东南部,其构造演化长期以来受到了特提斯和太平洋构造域的控制.晚中生代以来,南海北部经历了主动大陆边缘向被动大陆边缘的演化,并且发生了多期次拉张构造运动,形成了一系列裂陷和盆地.近几年来,地震学探测方面的丰硕成果为理解此过程提供了...     

南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构与各向异性

利用中国地震台网和ISC台站1980～2004年的地震数据,反演了南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构和各向异性.上地幔顶部的速度变化揭示出区域地质构造的深部特征：华南地区速度较高并且变化平缓,具有构造稳定地区的岩石层地幔特征;华南沿海尤其是滨海断裂带附近出现低速异常,表明该断裂可能穿过壳幔边界深达上地幔顶部.南海北部至台湾海峡较高的速度与华南地区类似,反映出大陆边缘和陆架地区的岩石层地幔性质;西沙海槽附近较高的速度不仅反映了华南大陆向南的延伸,而且与海槽裂谷拉张引起的地幔上拱有关,整个南海北部没有发现大规模地幔热流的活动痕迹.相比之下,南海东部次海盆的上地幔顶部存在明显的低速异常,对应于海底扩张中心的地幔上涌区,表明岩石层地幔强烈减薄甚至缺失;台湾东部－吕宋－菲律宾北部的低速异常与地震、火山活动以及岩浆作用紧密相关,揭示了西太平洋岛弧俯冲带的活动特征;南海东北部的洋－陆边界清晰,南海东部和菲律宾海西部较高的速度代表了海洋岩石层地幔的性质.Pn波各向异性反映出区域性构造应力状态及岩石层地幔的变形痕迹：华南地区的各向异性较小,说明这一构造稳定地区的岩石层地幔变形程度较弱;南海北部的快波方向与地壳浅表层构造的伸展方向一致,主要反映了中、新生代以来的大陆边缘张裂和剪切作用对岩石层地幔结构的影响;琉球－台湾－吕宋岛弧两侧各向异性十分强烈,平行于海沟的快波方向表明菲律宾海板块和欧亚大陆的相互作用导致俯冲板块前缘的岩石层地幔强烈变形;台湾东南海域快波方向的变化可能与欧亚大陆和菲律宾海板块俯冲机制的转换以及岩石层被撕裂有关.     

南海岩石层及边界构造的地球物理特征

南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层的综合地球物理特征进行了深入总结,发现深地震探测剖面所确定的洋、陆壳转换位置与空间重力异常梯级带位置较为一致,据此拟定了南海洋、陆壳的转换边界;依据多条地壳结构剖面中拉张减薄的程度确定了正常减薄陆壳、洋陆壳过渡带及洋壳等属性特征,并初步圈定了南海下地壳高速层的分布范围.对比分析了南、北陆缘地壳结构及其拉张减薄的变化特征,从综合地球物理特征的相似性上推测了北部陆缘的中西沙陆块与南部陆缘的南沙礼乐滩陆块具有共轭对称性.依据S波速度梯度变化确定了南海岩石层厚度分布情况,揭示出南海北部陆缘存在一条岩石层厚度的减薄带,且该减薄带与高热流带具有较好的一致性.在综合分析的基础上,以深地震探测剖面与重、磁异常变化的对应性为基础,划定了南海边界构造的位置.     

青藏高原隆升过程的三阶段模式

综合分析了前人对青藏高原岩石层构造和动力学研究的成果,提出印度板块和欧亚板块会聚、大陆碰撞及大陆形变的基本特征为青藏高原地壳的加厚和地壳缩短,地壳物质的横向流动;青藏高原隆升过程呈现出阶段性、多样性和复杂性;组成青藏高原的各块体可能有不同的主导隆升机制．认识到在板块构造理论所揭示的全球构造格局中,青藏高原不仅仅是印度板块和欧亚板块会聚、碰撞以及大陆形变的结果,它也是青藏高原大陆岩石层和下伏地幔物质运动的相互耦合、相互作用的结果．从地幔动力学的角度出发讨论了青藏高原隆升的断离险升－挤压隆升－对流隆升三阶段模式（ＢＣＣＭ）,结合数值模拟的结果分析了与此模式相对应的该区域岩石层构造、运动的地幔深部物质运移和动力学背景．     

青藏高原隆升过程的三阶段模式

综合分析了前人对青藏高原岩石层构造和动力学研究的成果,提出印度板块和欧亚板块会聚、大陆碰撞及大陆形变的基本特征为青藏高原地壳的加厚和地壳缩短,地壳物质的横向流动;青藏高原隆升过程呈现出阶段性、多样性和复杂性;组成青藏高原的各块体可能有不同的主导隆升机制．认识到在板块构造理论所揭示的全球构造格局中,青藏高原不仅仅是印度板块和欧亚板块会聚、碰撞以及大陆形变的结果,它也是青藏高原大陆岩石层和下伏地幔物质运动的相互耦合、相互作用的结果．从地幔动力学的角度出发讨论了青藏高原隆升的断离险升－挤压隆升－对流隆升三阶段模式（ＢＣＣＭ）,结合数值模拟的结果分析了与此模式相对应的该区域岩石层构造、运动的地幔深部物质运移和动力学背景．     

蒙古—贝加尔地区上地幔小尺度对流及 地球动力学意义

上地幔小尺度对流是控制区域地球动力学过程的主要机制之一,蒙古—贝加尔地区的一些区域动力学过程被认为与上地幔小尺度对流相关.本文目的在于利用重力资料研究蒙古—贝加尔地区的上地幔小尺度对流,并探讨其与构造动力学的关系.基于区域均衡重力异常与上地幔小尺度对流的相关方程,本文利用区域均衡重力异常资料反演了蒙古—贝加尔地区上地幔小尺度对流流场及作用于岩石层底部的应力场.结果显示,蒙古—贝加尔地区地幔流场及对流应力场呈现非常复杂的图像,流场及应力场分布与地表构造具有很好的相关性.西伯利亚地台和蒙古褶皱带下地幔流场和对流应力场均较弱,这与这些地区现今较弱的构造活动性是一致的.贝加尔裂谷区下存在地幔上升流,对流应力场呈拉张状态,但应力场的幅值较小(约8 MPa),表明地幔对流不是贝加尔裂谷开裂的主要控制因素.Hangay高原、阿尔泰和戈壁—阿尔泰下存在地幔上升流,对流应力场为拉张状态,这一方面可能构成Hangay高原隆升的深部动力机制,另一方面,也为Amurian板块西边界划分提供了动力背景.     

南海北部陆架西区盆地地质、地球物理场特征及其深部结构

分析了南海北部陆架西区盆地的地质、地球物理场特征，计算了研究海域重、磁资料的1阶小波细节、4阶小波逼近变换。根据分析与计算可知，研究区的布格重力异常以北西低的负值，东南高的正值为特征。在东部及东南部异常等值线走向为北东；西部异常等值线以北西走向为特征；西北地区异常以北东东、北东走向的局部等值线圈闭为特征。磁场的展布十分复杂，按磁异常的变化程度可分为三个变化区，即磁异常平静区、剧变区及缓变区。磁异常的平静区位于研究区的西部，即莺歌海盆地所在位置，这一带磁异常等值线极为稀疏，异常值为负背景异常。剧变区位于海南岛，该地区的磁异常变化极为剧烈，异常特征以局部小圈闭为特征，等值线分布密集。磁异常的平缓区位于平静区及剧变区之外的其它地区。琼东南盆地、北部湾盆地的磁异常具有此特征。根据重、磁场资料以及南海北部盆地钻井取样的测试结果、同时参考穿越南海地学断面的结果，对研究区的地壳结构进行了反演计算，计算表明南海陆架盆地区域地壳结构较为复杂，研究区的地壳厚度在22－33km之间，总的趋势由陆向洋地壳厚度逐渐减薄，反映出该区域地壳具有陆壳、拉伸陆壳、过渡壳的性质，同时存在有上地幔隆起区及凹陷区。磁性底界面厚度在17－24km之间变化，其中在莺歌海盆地较深，在海南岛地区磁性界面较浅。     

地幔对流与深部物质运移研究的新进展

现代固体地球科学已经认识到,地幔对流不再是少数动力学家的假想,它是地幔热动力系统的主要构架.地幔对流和板块运动驱动机理关系的研究已经从简单的主动或被动驱动的讨论转向对统一热动力系统的探讨.包括地幔热柱在内的地幔对流的深入研究不仅成为研究地幔热动力系统演化的主线,也成为研究大陆形成和演化驱动机理的主线.与此同时,以地震层析成像为主体的地震、地球物理观测资料和以地幔岩石化学组份为主体的地球化学观测成为认识地幔对流的强有力的工具.然而,地球化学和地球物理观测之间存在明显的差异,一些依赖于地球化学数据构思的新的热动力学框架对地幔对流的研究构成了强烈的挑战.     

星载微波SSM/I对南中国海海面遥感的辐射特征及其风场反演

研究了星载微波DMSPSSM／I对南中国海海面遥感数据的定量辐射特征．与现有的经验性统计反演不同,本文用37GHz垂直和水平极化两个通道的辐射亮度温度,提出了物理意义明确,又易于计算和参数标定的海面风速反演公式．海面风速及演结果与现有的海面浮标风速观测记录作了很好的比较．这一方法应用于南中国海海面风速的反演,得到了南海海面风速在空间和时间尺度上的分布和变化．     

星载微波SSM/I对南中国海海面遥感的辐射特征及其风场反演

研究了星载微波DMSPSSM／I对南中国海海面遥感数据的定量辐射特征．与现有的经验性统计反演不同,本文用37GHz垂直和水平极化两个通道的辐射亮度温度,提出了物理意义明确,又易于计算和参数标定的海面风速反演公式．海面风速及演结果与现有的海面浮标风速观测记录作了很好的比较．这一方法应用于南中国海海面风速的反演,得到了南海海面风速在空间和时间尺度上的分布和变化．     

华南及其海域三维速度分布特征与岩石层结构

利用华南（包括台湾省）及其邻近地区地震台网记录到的５１４个区域地震和７１６个远震事件的１９７７７条Ｐ波到时数据，用地震层析反演方法重建了华南及其海域（１８．０°－３１．５°Ｎ，１０６．５°－１３０°Ｅ）的三维速度图像。结果表明：１．华南及其海域地壳和上地幔广泛存在显著的横向不均匀性，它不仅出现在海域和陆区不同构造之间，同时也出现在陆区不同构造单元之间及其内部．２．地壳上部速度图像呈现出陆区和海域的速度差异：海域表现为低速，陆区的大部分表现为高速，而地处陆缘海的长乐－南澳断裂带恰好对应于陆区高速和海域低速块体分界处。陆区的一些主要断裂带几乎都显示在速度梯度带上．３．１１０ｋｍ深度处的速度图像表明，华南海域普遍显示低速；陆区除东南沿海褶皱系和华南褶皱系西部为低速外，均为高速．说明海域和陆内活动区在这一深度处已有软流层显示。４．研究区域内岩石层厚度变化显著，在陆区，扬子准地台与较为活动的褶皱系相比，具有较厚的岩石层。华南褶皱系内部岩石层厚度也十分不同，其东北部岩石层厚度大于西南部，说明华南褶皱系内部活动程度不同，东北部相对稳定，西南部较为活动。台湾以东沿大陆架、大陆坡岩石层逐渐抬升，至海洋下...     

南海北部陆缘地震带的深部结构和孕震机制

南海北部陆缘地震带的地震震源基本上分布在地壳内６￣１３ｋｍ和１７￣２２ｋｍ两个深度范围内,发震层恰好位于区内中地震低速层和下地壳低速层的顶部附近。地壳深部结构的不稳定性以及侧向应力和垂向应力共同作用下的平移正断层错动,可能是该带地震孕育、发生的一种重要机制。     

华北地台岩石放射性元素与现代大陆岩石圈热结构和温度分布

在华北地台1.4×106km2的范围内系统采集了12193个岩石样,组合成1207件分析样,对放射性产热元素K,Th,U进行了测试,同时由国家一级岩石地球化学标准物质监控分析质量．根据岩石中K,Th,U的含量和地壳各结构层的岩石组成,计算了地壳各壳层放射性产热元素的含量,系统研究了华北地台岩石与各时代地层的平均热产生率及其变化,并建立了华北地台现代大陆岩石圈的热结构和温度分布．应用一维稳志热传导模型,求得了华北地台岩石圈的深度-平均地温分布曲线．地表热流密度分布和岩石圈深度-地温分布曲线研究表明,现今华北地台壳内熔融作用不明显。与世界上其他大的稳定克拉通区相比,华北地台地壳活动性较大,具有准地台的特点．     

南海地震研究的基本思路与构想

南海有丰富的海洋资源和矿藏资源，开发南海是２１世纪的战略目标之一．开展南海地震研究有重大的现实意义和深远意义．阐明了南海地震研究的基本任务和科学问题，进而提出了若干具体构想和措施．     

南海北部陆缘地震带基本特征及区域稳定性初步分析

讨论了南海北部陆缘断裂构造的格局及其活动性，提出南海北部陆缘地震带与邻区其它地震带有别的新观点，对该区各地震带的地震活动进行了探讨，分析了强震构造与活动断裂的关系。通过综合分析，将该区划分为强活动、中等活动和微弱活动三大区域。     

华北地台岩石放射性元素与现代大陆岩石圈热结构和温度分布

在华北地台1.4×106km2的范围内系统采集了12193个岩石样,组合成1207件分析样,对放射性产热元素K,Th,U进行了测试,同时由国家一级岩石地球化学标准物质监控分析质量．根据岩石中K,Th,U的含量和地壳各结构层的岩石组成,计算了地壳各壳层放射性产热元素的含量,系统研究了华北地台岩石与各时代地层的平均热产生率及其变化,并建立了华北地台现代大陆岩石圈的热结构和温度分布．应用一维稳志热传导模型,求得了华北地台岩石圈的深度-平均地温分布曲线．地表热流密度分布和岩石圈深度-地温分布曲线研究表明,现今华北地台壳内熔融作用不明显。与世界上其他大的稳定克拉通区相比,华北地台地壳活动性较大,具有准地台的特点．     

华南地区震源机制与应力场特征

本文以159个震源机制解为主,并结合其他途径所得结果,对华南地区震源应力场作进一步综合分析,推断本区现代地壳构造应力场方向特征,并对分区差异、震源破裂机制和力源等作了较全面的探讨。