南海西南海盆的岩石圈张裂模式探讨

南海西南海盆的西北边缘和东南边缘在地形地貌上不对称,在地质构造特征上东南边缘为上板块边缘,西北边缘为下板块边缘,它们为一对共轭边缘。新生代张性构造运动和海底扩张活动中,上地壳呈脆性,发生过脆性变形,产生了一系列倾斜正断裂及一系列断块,断块沿断层面转动,在地表出现一系列半地堑,在拉张应力的进一步作用下,上地壳沿断层面被拉开;下地壳呈塑性,发生塑性变形,最后以瓶颈方式被拉断。由此可见,在张性应力场作用下,岩石圈的变形方式是分层而异的：上地壳以简单剪切方式变形,下地壳以纯剪切方式变形。因此,整个岩石圈的变形方式是分层变形的     

大陆张裂三维有限元的数值模拟

采用纯数值模拟的方法,研究了大陆岩石圈在拉张和底部隆起作用下的张裂现象,编制了三维粘弹性有限元程序,结果表明:(1)单纯拉张或底部隆起时不会造成岩石圈块体层间的相互滑动,不会产生不对称共轭扩张边缘,块体的中间部分总是首先被拉薄而分离,应力应变转移集中到两侧,张裂的不对称性取决于周边的约束或加载条件,张裂共轭边缘的不对称性与周边块体的作用及其它地质改造作用密切相关。(2)拉张与底部隆起同时作用时,将会造成层间的相互滑动,且应力较大。(3)介质的塑性或流变性对张裂及应力有很大的影响,如对位移产生一定影响,同时应力值降低,使层间产生相对运动,张裂以一种渐变的形式出现。     

冲绳海槽--弧后背景下大陆张裂的最高阶段

高热流、强地震活动、火山活动、张性断层作用以及快速沉降等特征表明部绳海槽的演化已经达到了大陆张裂的最高阶段。根据地震折射和重力资料的计算表明冲绳海槽底下存在低密度的异常地幔，冲绳海槽的莫霍面介于15．4－23．8km之间。在我们提出的边缘海盆地演化旋回中，冲绳海槽处于胚胎期，即处在大陆张裂的最高阶段和弧后海底扩张的过滤阶段。冲绳海槽也可视为是威尔逊旋回中连接东非裂谷和红海阶段的一个重要的中间环节。     

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     

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。     

亚氧化大陆边缘沉积物中镉和锰的成岩分离

在早期成岩作用理想稳定状态的观点中,沉积物沉淀包含了多个仅能发生某些氧化还原反应的剧变的限定带。实际上由于孔隙水成分可能受到有机碳输入、底层水温度和化学成分变化及沉积速率变化的影响,带与带之间的界线多少有点模糊。这些变化能造成沉积物中氧化—缺氧边界位...     

南海共轭陆缘构造不对称性研究及其成因的数值模拟

<正>岩石圈在水平拉张力的作用下会发生伸展变形,以致形成裂陷盆地,但是在多因素的影响下,岩石圈的拉张形式会存在很大的差异,因此学者致力于提出不同模型解释不同的裂陷盆地结构。英国学者Mc Kenzie根据大陆纯剪切伸展模式建立了岩石圈伸展量与裂陷盆地的沉降量以及后裂陷阶段热沉降量之间的定量模型[1],在解释被动大陆边缘的地壳减薄、张裂和沉降方面发挥了重要作用[2-3],但它仅适用于完全对称的纯剪拉张模型,很难解释非对称共轭     

南海大陆边缘动力学研究进展:从陆缘裂解到海底扩张

南海处于印度—澳大利亚、欧亚和太平洋三大板块汇聚中心,地理位置独特,地质作用复杂,是研究大陆裂解—海底扩张过程以及大陆边缘动力学的天然地质实验室。通过总结近年来对南海大陆边缘动力学研究的最新进展认为:①南海北部陆缘为非火山型被动陆缘,其东段虽有岩浆底侵活动,但其为海底扩张结束后的产物,南部陆缘未发现下地壳高速层,也为非火山型陆缘;②南海陆缘上下地壳的拉张因子存在差异,表明陆缘的张裂变形在纵向上并非是均一的,而具有随深度变化的特点;③南海海盆是通过2期扩张形成的,具有由NE向SW渐进式扩张的特点,其东侧表现为成熟的洋盆,而西侧保留了更多陆缘裂谷的特征;④南海海盆形成的动力学模型存在碰撞挤出模型和古南海拖曳模型2种争论,2种模型各有优缺点,需要今后进一步综合研究。     

南海北部白云大型海底滑坡的几何形态与变形特征

利用二维、三维地震资料,结合多波束水深测量,在南海北部白云凹陷发现大型海底滑坡。白云大型海底滑坡可分为滑坡根部、滑坡主体和滑坡前缘3个主要部分,广泛发育滑坡陡壁、滑塌沟谷、滑移面、滑坡台阶等典型滑坡地貌。地震相特征表现为楔状弱振幅杂乱地震相,块状平行或渡状弱振幅中连续地震相,席状亚平行/波状弱振幅连续地震相,谷状水平充填中振幅、中连续地震相和丘状/透镜体状前积地震相等5种典型地震相特征。初步估算白云海底滑坡范围约为13000km2,滑坡分布受地形和海底沉积物岩性控制,晚期活动在中更新世。白云大型海底滑坡位于深水油气和天然气水合物的富集区,对油气和天然气水合物成藏作用和勘探开发具有重要的影响。     

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.     

南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因

对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射，中子活化和电子探针研究，结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿，水针铁矿，石英，斜长石，角闪石，钾长石，伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7．1％－16．0％；Mn为5．8％－7．7％。Cu,Co,Ni,Pb含量低，分别为0．04％－0．06％、0．11％－0．15％、0．02％－0．03％和0．05％－0．07％，Mn/Fe比值为0．7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加，Cu,Ni含量波动降低，反映在其形成过程中受到沉积环境波动，陆源碎屑物供给增加和Mn,Cu,Ni,Co元素来量变化的影响，具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。     

南海西北缘多金属结核地球化学及其与大洋结核的对比

多金属结核化学成分组成的差异能够反映其赋存环境的差异与变化,也能够指示结核的成因.利用ICP-MS方法分析了分布于南海西北陆缘、太平洋、印度洋等不同区域的多金属结核样品的地球化学组成,并对其特征进行了对比.研究数据显示,南海西北陆缘多金属结核富Fe、Si、REE,而Mn、Co、Cu、Ni含量低于大洋结核,轻稀土元素(LREE)更为富集.依据结核TMn/TFe的比值特征以及w(Mn)-w(Fe)-w(Cu Ni)三组特征显示,南海结核和太平洋海山结核符合水成成因,太平洋海盆结核属成岩成因,印度洋结核具有成岩和水成双重成因.与太平洋、印度洋等大洋型结核不同,南海结核元素组成中,标识陆源物质来源的Fe、Si、REE、Al等元素含量丰富,具有典型的边缘海特征,反映了南海结核成长发育的过程中,边缘海独特的沉积条件和多变的古海洋环境因素对其产生了重要的影响.     

南海西北陆缘多金属结核地球化学及其与大洋结核的对比

多金属结核化学成分组成的差异能够反映其赋存环境的差异与变化,也能够指示结核的成因。利用ICP-MS方法分析了分布于南海西北陆缘、太平洋、印度洋等不同区域的多金属结核样品的地球化学组成,并对其特征进行了对比。研究数据显示,南海西北陆缘多金属结核富Fe、Si、REE,而Mn、Co、Cu、Ni含量低于大洋结核,轻稀土元素(LREE)更为富集。依据结核TMn/TFe的比值特征以及w (Mn)-w (Fe)-w (Cu+Ni)三组特征显示,南海结核和太平洋海山结核符合水成成因,太平洋海盆结核属成岩成因,印度洋结核具有成岩和水成双重成因。与太平洋、印度洋等大洋型结核不同,南海结核元素组成中,标识陆源物质来源的Fe、Si、REE、Al等元素含量丰富,具有典型的边缘海特征,反映了南海结核成长发育的过程中,边缘海独特的沉积条件和多变的古海洋环境因素对其产生了重要的影响。     

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。