大地测量在研究青藏地壳运动及其机制中的作用

基于对GPS和重力测量数据的分析,扼要地介绍了重力与内部构造关系,大地水准面的场源与其动力效应等方面的研究内容和方法。总结了利用重力与形变资料研究青藏地区的现代地壳运动及其动力机制的研究结果。     

地壳运动的机制及动力来源

通过分析各种地壳运动假说,提出了地幔胀缩力和重力是地壳运动的主要动力来源,地球自转离心力和潮汐摩擦力是地壳运动的次要动力来源。地幔软流圈中放射性元素衰变热产生的膨胀使岩石圈产生拉裂,软流圈物质以岩浆形式喷出地表,岩浆柱散热收缩,产生负压,岩石圈在负压和重力作用下形成地壳运动。     

从GPS水平矢量场对中国及全球地壳运动的新认识

利用中国GPS矢量场和IERS公布的全球矢量场,对中国及全球地壳水平运动的状态进行了从全球到局部不同空间尺度的构造运动的描述和理解,其要点如下：①GPS矢量场定量地显示了中蒙构造区是全球大陆内变动最强的地区;②中蒙构造区（或中蒙次板块）内部可分出三级各具特色的构造区块、条块和地块;③中蒙西部区块呈大"",3条边缘带都是地壳厚度陡变带,是结构性地震带,控制了全球大陆内 2／3以上的 8级地震;④中蒙东部构造区块是挤压型和伸展型大陆边缘最典型地区,GPS矢量场展现了现今向东的伸展蠕散运动;⑤中国西部2001年在昆仑山发生的 8．1级地震与西部从GPS矢量场算得的视应变场中高应变带相关;⑥全球GPS矢量场揭示 N／S半球之间存在明显的运动不协调带,该带（B带）直接表现为13条左列的走滑兼挤压断裂带,该带控制的强震活动与环太平洋俯冲带（A带）控制的地震自1897年以来交替活动已有七幕。讨论提出：①全球 4个构造系（环太平洋构造系、洋脊构造系、北半球大陆高原构造系和环赤道构造系）是否与地球的 N／S半球、0～180°半球的双重非对称有关？②全球GPS矢量场所描述的板块运动可否作为约束推算地幔三维运动的表层条件？     

地理信息系统在地球演化、环境等方面研究中的应用

随着信息科学的发展，地理信息系统地各行业中的应用越来越广泛，本文简要回顾了地理信息系统在地球演化和环境方面研究中的几个应用情况。     

非主题来搞选登

笔者建立了基于地震层析成像的热地幔对流模型,并分别计算了有、无地表板块运动约束下的中国大陆岩石圈底部的地幔对流速度场和水平剪切应力场。结果表明,欧亚板块运动速度对中国大陆地幔浅部的对流速度场影响较大,而对对流应力场的影响较小。在岩石圈底部(约100km深度),对流速度方向差异基本上达到了50%,幅度差异达到了80%以上,而地幔对流应力场的差异在方向上基本上小于10%、幅度上基本上小于20%。因此,如果仅研究岩石圈底部地幔对流应力场,则可以采用无板块速度约束的热对流模型。但如果要研究地幔浅部的对流状态和格局,则需要考虑板块运动速度。     

地球深部物质科学在地球深部研究中的作用和意义

为解决地球深部探测过程中地球物理和地球化学两大系列研究成果无法联系和统一的难题，地球深部物质科学应运而生。该学科既要研究组成地球深部的一切物质实体的物理和化学的属性，又要从物质的角度去研究地球深部的结构和动力学过程。随着该学科的发展，将会为地球深部的观测结果和计算模拟结果赋予物质内容，从而促进对地球深部的物质组成、结构分层以及动力学形成统一认识，建立适合于各学科的地球深部模型。     

特提斯洋壳在青藏隆升中所起的作用

地幔对流使特提斯洋壳显示为刚性的整体性,并以“抽屉式”插入到青藏陆壳之下,使之第一次隆升,之后受四川盆地,鄂尔多斯盆地和柴达木盆地刚性地块的阻抗,发生强烈的褶,断,叠作用,使青藏陆壳第二次隆升,同时,莫霍面下沉,褶断,从而形成了今天整个青藏高原的地质特征和地理形态。     

一种构造应力与重力复合作用下的表生构造十字星构造

研究表明 ,十字星构造是构造应力和岩体重力复合作用的产物 ,是一种发生在陡倾岩层临空部位的表生构造。同时 ,文章给出了这种小型构造规模大小的计算公式。     

地球轨道参数在前寒武纪地层中的记录及研究进展

前寒武纪(4.6 Ga～541 Ma)占据约90％的地球发展历史.该时期大气成分、海洋氧化还原条件、全球气候和生命演化历程等均发生极大程度的改变,为现在的地球系统奠定了基础.地球轨道参数是描述地球系统演化过程的重要指标,对于研究日地系统、地月系统及地球本身演化具有重要意义.近年来一些学者在全球范围内2650～550 M...     

地球轨道参数在前寒武纪地层中的记录及研究进展

前寒武纪 (4.6 Ga~541 Ma) 占据约90%的地球发展历史。该时期大气成分、海洋氧化还原条件、全球气候和生命演化历程等均发生极大程度的改变,为现在的地球系统奠定了基础。地球轨道参数是描述地球系统演化过程的重要指标,对于研究日地系统、地月系统及地球本身演化具有重要意义。近年来一些学者在全球范围内2650~550 Ma地层中成功识别出大量可靠的地球轨道参数。本文通过总结前寒武纪地球轨道参数,分析了地球外动力系统和地球深部动力系统对于地球轨道参数的影响;并以前寒武纪重大地质事件为基础,进一步阐述了地球轨道参数对于地球表生环境的影响。     

燕山运动与东亚构造体制的转变

构造体制转变的本质是动力学体系的转变。东亚构造体制的转变是从一个汇聚碰撞的动力学体系转变为一个活动大陆边缘的动力学体系。其核心问题是古太平洋板块开始向新生的亚洲大陆下俯冲。在这一独特的动力学体系转变过程中 ,产生了陆缘俯冲消减增生杂岩带 ,火山弧和相关的表壳变形等一系列标志。文中强调以自然的、显著的、易于识别的标志———火山弧的出现代表东亚构造域动力学体系的转变 ;指出翁文灏命名的燕山运动A幕———髫髻山组火山岩下的不整合 ( ( 16 0± 5 )Ma前 )和B幕———张家口组火山岩下的不整合 ( ( 13 5± 1)Ma前 )代表这一转变。也就是说 ,燕山运动是东亚构造体制转变的产物 ,其出现有着深刻的地球动力学背景     

隧道应力扰动区地应力测试及反演研究

通过对隧址区地应力的调查和现场测量,初步确定该区域存在较大的构造应力,但因岩芯破碎,只获得隧道应力扰动区的应力实测值。为此在三维数值模拟过程中模拟了河谷的下切过程,以反映地形对应力场的影响,并采用试算的方法调整侧压系数,从而确定合理的初始应力,使试算结果与现场测量的数据基本吻合,最终确定出合理的侧压系数和初始地应力的数值,弥补了现场测量的不足。研究结果表明,隧道轴线各点的地应力与隧道的埋深、地形地貌有关,且在K42段处于极高的应力状态,为隧道的开挖、支护及稳定性分析提供了科学依据。     

青藏高原及其周围地区区域应力场与构造运动特征

本文系统解析并分析了1931年8月-2005年10月期间青藏高原及其周围发生的905个震级M4．5-8．5地震的震源机制结果,研究了青藏高原岩石圈的区域应力场与构造运动特征。结果表明,来自印度板块的北北东或北东方向的水平挤压应力控制了青藏高原及其周缘地区的岩石圈应力场。从喜马拉雅到贝加尔湖以南包括中国西部的广大范围内,主压应力P轴的水平分量位于近NE-SW方向,形成了一个广域的NE-SW方向的挤压应力场。特别是青藏高原周缘地区,除其东部边缘外,南部的喜马拉雅山前沿以及青藏高原的北部、西部边缘地区所发生的绝大部分地震都属于逆断层型或走滑逆断层型地震,表现出周缘地区的水平挤压应力更为强势。应力场特征充分表明, 印度板块的北上运动,以及它与欧亚板块之间的碰撞,所形成的挤压应力场是青藏高原强烈隆起的直接原因。在青藏高原周缘地区受到强烈挤压应力场控制的同时,有大量正断层型地震集中发生在青藏高原中部海拔4000m以上的地区,其中许多地震是纯正断层型地震。震源机制结果显示,近E-W向或WNW-ESE向的水平扩张应力控制着该区的岩石圈应力场;正断层型地震的断层走向多为南北方向,断层位错矢量的水平分量大体位于近东西方向。这表明青藏高原中部高海拔地区存在着近东西方向的扩张构造运动,且扩张构造运动是该区引张应力场的作用结果。其动力学原因可能与持续隆升的高原自重增大引起的重力崩塌及其周边区域构造应力状况有关。研究青藏高原存在挤压应力场与引张应力场及其构造运动的区域特征,对于认识青藏高原形成、发展的地球动力学机制,有着极其重要的意义。     

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

地质条件是矿山开采岩层移动的基础,复杂的地质条件常使得地表移动角、沉陷角预测不准,导致灾难性后果。以典型复杂地质矿山程潮铁矿东区为例,以多年地表变形监测结果为依据,对在其特殊地质条件下地表变形和岩层移动的机制进行了分析研究。结果表明,地下采矿是矿区岩体破坏的直接诱因,地下水产生的静水压力和动水压力强化了岩体的变形与破坏;矿区岩体中断层、节理等特殊地质结构是岩体破坏的基础;构造应力场的存在是围岩向采空区产生较大移动变形的主要影响因素;在采矿之初,地表塌陷主要是由地下水疏干引起的;地表大规模塌陷形成以后,地下采空区的扩大是引起地表塌陷的主要原因,但矿区特殊的地质条件对地表塌陷范围的扩展速度有重要影响。     

华北东部地幔热柱的特征与演化

燕山运动以来,华北东部地区发生了翻天覆地之构造转变,构造体制从印支期末华北地块与扬子地块的拼贴-增生,转变为地幔热柱演化-区域伸展断陷。华北地幔热柱强烈上隆过程中,在岩石圈底部受阻并呈蘑菇状向外拆离流变,在使上部岩石圈发生热减薄-断陷的同时,向外拆离流变的地幔岩在盆地外围受到韧性剪切带的切割,导致深熔岩浆活动并带动围岩上隆,形成一系列次级隆起(幔枝构造)。地形地貌上亦从东部隆起的高原转变为一盆多山耦合格局——地幔热柱上部的热减薄断(拗)陷与外围的一系列幔枝构造的空间有机组合,即华北东部裂陷盆地西与太行造山带、北与燕山造山带、东与朝鲜半岛、南与大别造山带(即中心裂陷盆地与外围各幔枝构造)均为盆-山耦合关系。     

略论引潮力的交变应力效应及其地球动力学意义

地球在日、月引潮力作用下,产生周期性引潮力与西向引潮力。周期性引潮力所致构造应力达到104Pa左右的量级,属对称循环交变应力,对应于105Pa量级的静态构造应力,对地震等构造过程能起显著的触发作用。西向引潮力所致西向剪应力达到105Pa左右的量级,属脉动循环交变应力,对应于106Pa量级的静态构造应力,对岩石圈、软流圈水平运动有显著的驱动意义,是构造运动基本驱动力之一。     

四川盆地晚三叠世动力学特征及与油气运聚的关系

晚三叠世是四川盆地形成演化的起点,其地层是油气勘探的一个重要目标层。通过对四川盆地晚三叠世动力学特征的分析,建立其动力学模型（构造应力（叠加）场模型）,采用有限单元法进行模拟,其结果显示,四川盆地晚三叠世构造应力条件以ＮＷ—ＳＥ方向的挤压占主导。构造动力是油气运聚的驱动力,驱使油气运移的动力来自构造应力场,通过模拟认为,四川盆地晚三叠世构造应力场形成的圈闭为模拟计算的最大应力值２．０～４．０ＭＰａ之间的区域。     

塔里木板块及其周缘地区有关的构造运动简析

本文从板块运动及板块相互作用的角度来探讨塔里木板块及其周缘地区构造发展过程中的几次主要构造事件。研究表明，在塔里木的演化历史中，有多次重要的构造事件，他们的发生和板块之间的相互运动及相互作用是密切相关的。中元古代以来，塔里木在和周缘的地块不断碰撞增生和拼贴的过程中不断扩大，同时发生了一次又一次的构造运动，最终形成了塔里木周缘的山系及内部的盆地。     

台湾及周边海域的板块构造格局

从重、磁异常以及天然地震的震源深度特征三方面分析了台湾及周边海域的板块构造格局,提出台湾东部更新世以来存在数次碰撞—俯冲活动和南海洋壳“北上”进抵嘉、南、高、屏地区的见解,并认为这就是台湾地区现代板块构造的格局。台湾强烈的地震活动主要受制于此,今后的防震减灾规划亦应考虑这一总的大地构造背景。     

某黄金矿山地下应力的计算

一般认为地应力的形成主要与地球的各种动力运动有关，且构造应力场与重力场是地应力的主要组成部分。以某黄金矿山为例，以地球物理学的基本观点及地球重力场理论为指导，得出重力所致竖向地应力和水平地应力的表达式；认为地下应力产生的最根本原因在于重力(地心引力)，重力不仅可以产生竖向地应力，而且还可以产生水平地应力。计算证明黄金矿山(地下工程)水平地应力远大于竖向地应力。地壳内黄金矿山采掘巷道所受的各种压力均来源于地心对岩土(石)的引力。