加拉帕戈斯三联点北部岩石层的开裂

加拉帕戈斯三联点是由科科斯板块、纳斯卡板块和太平洋板块在加拉帕戈斯微板块处汇聚形成的脊-脊-脊型三向连接构造。在科科斯—纳斯卡裂谷的大部分内斜坡以北区域,长约250km、宽约50km的西北—东南向的火山岩裂谷横插在东太平洋海隆的南北向海山上。在过去的4百万年中,东北—西南向的东太平洋海隆为一系列的较小裂谷提供了条件,使得那些小裂谷通常与东太平洋海隆共同形成三联点,而且与正在扩张的科科斯—纳斯卡裂谷有50～100km的距离。本文假设该裂谷的位置是由压力控制的,并且压力与占主导作用的科科斯—纳斯卡裂谷相关,随着与东太平洋海隆的距离增大而增大。我们推测,在科科斯—纳斯卡裂谷的南侧也曾有类似的短暂性的裂谷发生,并且曾有助于旋转的加拉帕戈斯微板块的初期形成(大约是1.5百万年)。     

西南印度洋超慢速扩张洋脊的岩浆一构造旋回：来自轴部火山洋脊地形变化和深海丘陵样式的证据

综合利用洋脊轴部的深拖侧扫声纳资料和轴外的水深数据,研究了超慢速扩张的西南印度洋洋脊处洋壳增生过程的瞬时变化。在洋脊各段的侧扫声纳图像中可以观察到轴部火山洋脊的长度与高度的差异,及这些火山建造不同的变形程度。这些差异是由于轴部火山洋脊处于其生命演化周期的不同发育阶段,包括火山建造期和构造裂解期。利用轴外侧的水深数据确定了每个洋脊段中许多大小均匀的深海丘陵。这些深海丘陵均显示不对称的形状,面向轴部为陡峭的断层崖,背向轴部为平缓倾斜的火山岩斜坡。这些深海丘陵是被运移到两翼的、已被裂解的早期轴部火山洋脊的残留,它们形成于连续的岩浆建造期和构造裂解期之中,即一个岩浆-构造旋回。在厚地壳的洋脊区段观察到大型深海丘陵,而在薄地壳的洋脊区段观察到小型深海丘陵。这说明岩浆供给量控制着深海丘陵的大小。在薄地壳的洋脊区段,深海丘陵有规律地等间隔排列,表明岩浆一构造循环的伪周期性过程持续约0．4ma,比厚地壳的洋脊区段的周期时间短4～6倍。我们认为,有规律的深海丘陵样式与长寿命洋脊段下部几乎恒定的岩浆持续供给有关。相比之下,在岩浆供给急剧减少并极不连续的情况下,不再存在有规律的深海丘陵样式。     

南大西洋洋中脊板块构造运动过程:古地磁的约束

海底磁异常的形态与洋中脊两侧板块的微运动或变形密切相关.因此,这方面的研究可为确定板块运动的演化历史、小尺度的动力学过程以及洋中脊分段的机制等提供重要约束.本文对南大西洋一段洋中脊(31°S—34.5°S)两侧的磁异常的偏度进行了系统研究.结果表明研究区域内扩张方向并不总是垂直于洋中脊走向,并且研究区域不同剖面的扩张方向也不一致,具体表现为从北向南,平均扩张方向逐渐增加,依次为33.6°±5.3°、62.8°±13.0°以及94.3°±8.0°.这表明洋中脊的倾斜扩张机制具有复杂性,初步解释应该与转换断层的剪切应力增加有关.深部辉长岩层倾斜和扩张速率不对称性对海底磁异常偏度的影响值得深入研究.另外,由北向南确定的欧拉极向东移动,表明洋中脊两侧的板块在6.5 Ma期间存在剧烈形变.     

洋中脊扩张速率对洋壳速度结构的约束

洋中脊速度结构是揭示大洋岩石圈演化过程的重要约束.为探讨不同扩张速率下洋中脊的洋壳速度结构特征,挑选了全球152处快速(全扩张速率 90mm·a-1)、慢速(全扩张速率20～50mm·a-1)和超慢速(全扩张速率20mm·a-1)扩张洋中脊和非洋中脊的洋壳1-D地震波速度结构剖面,通过筛选统计、求取平均值等方法对分类的洋壳1-D速度结构进行对比研究,获得了不同扩张速率下洋中脊洋壳速度结构差异以及洋中脊与非洋中脊洋壳速度结构差异的新认识:(1)快速、慢速和超慢速扩张洋中脊的平均正常洋壳厚度分别为6.4km、7.2km和5.3km,其中洋壳层2的厚度基本相似,洋壳厚度差异主要源自洋壳层3;其洋壳厚度变化范围分别为4.9～8.1km、4.6～8.7km和4.2～10.2km,随着洋中脊扩张速率减小,洋壳厚度的变化范围逐渐增大;(2)快速扩张洋中脊的洋壳速度大于慢速和超慢速,可能与快速扩张脊洋壳生成过程中深部高密度岩浆上涌比较充足有关;(3)非洋中脊(10Ma)的洋壳比洋中脊(10Ma)的洋壳厚～0.3km,表明洋壳厚度与洋壳年龄有一定的正相关性.     

控制非洲和北美之间的破裂及古海洋学的脉动构造的最新钻井资料

布莱克-巴哈马(Blake-Bahama)盆地,深海钻井计划(DSDP)534井位的IPOD最新钻井资料给出了与北美大西洋板块边缘破裂有关的扩张中心的漂移的确定年龄。布莱克-斯潘 (Blake-Spur)地磁异常测定的为具有基本的卡洛夫年龄。这种地磁异常记录了标志着现代北大西洋诞生的洋脊扩张中心的漂移,比以前设想的年龄年轻约20Ma。由此可以得出一种推断: 引起北大西洋开裂的扩张中心漂移现在具有的年龄指出延伸扩张中心的漂移在墨西哥湾要结束了。有人认为这可能是同一个事件。另一种推断是:沿北美边缘的侏罗纪外层的磁静带需有很高的扩张速度,这种相对高的扩张速度与磁静带之间的关联同白垩纪中期的相似,同时也暗示了在上地幔控制的板块扩张速度过程和在外核控制的磁场过程之间的一种联系。海洋扩张速度的快和慢与地磁场的宁静和反转都具有60—100Ma的周期。由地幔最低层的热物质流的周期性喷发而形成的脉动构造理论能够解释这种相关性。这些喷出物带着热量离开核幔边界,后来达到软流圈和岩石圈,引起快速扩张。在侏罗纪,这种扩张的脉动明显地导致了北大西洋的洋脊开裂。由快速扩张引起的其它一些脉动的出现与地球各部分的多数洋脊破裂有关,这意味着扩张是一种全球性的过程。被动边缘的破裂也许就是受脉动构造理论所描述的较基本的全球性过程的控制。     

南海西北次海盆的磁条带重追踪及洋中脊分段性

由于缺少有效钻孔资料,对于南海扩张的时间一直存在较大的疑问.在南海三大海盆中,西北次海盆面积最小、磁条带特征不明显,因此对其扩张年代的争议最大.最新采集的高密度(小于10 km测线间距)船测地磁资料清晰地显示了西北次海盆磁条带的存在.在OBS和多道地震资料的约束下,利用船测地磁资料,本文对西北次海盆的地壳年龄进行了重追踪.根据定量的比较,西北次海盆的主体扩张始于35.8 Ma(C16n,2n),在34.7 Ma(C15)时其西南部开始扩张,扩张最终同时终止于33.2 Ma(C13n),整体的全扩张速率在40~50 mm/a之间.这表明南海的扩张可能首先起源于西北次海盆,在其结束扩张后,东部次海盆才开始打开(约30 Ma).得益于数据精度和密度的提高,利用化极后的磁力异常以及反演的磁化强度可以对西北次海盆进行二级中脊段的划分.我们共划分出六个中脊段和一个明确的转换断层.中脊的分段性与OBS反演的地壳厚度的变化相一致.转换断层东侧,中脊主体分为四个中脊段,每个中脊段长度均在30 km左右.转换断层西侧,存在一个长约50 km的中脊段和一个不确切的中脊段.中脊段上磁化强度的变化幅值和中脊段长度在整体上成正比.每个中脊段中央的磁化强度弱于中脊段两端的磁化强度,这与扩张速率相近的大西洋中脊的磁化强度特征一致.     

西南印度洋洋中脊热液活动区综合地质地球物理特征

西南印度洋洋中脊(SWIR)是超慢速扩张洋脊的代表,是海洋地学研究热点.本文从SWIR多波束水深数据、重、磁数据和地震结构等几方面,阐述了SWIR热液活动区(49°39′E)的综合地质地球物理特征.SWIR热液活动不仅与扩张速率有关,构造作用更是一个重要控制因素;热液活动区位于Indomed和Gallieni转换断层之间,从水深地形上看,该区段洋脊是SWIR上水深最浅的区域之一,水深与MBA存在良好的镜像关系,MBA和RMBA低值意味着较厚的地壳厚度与较高的地幔温度,洋脊段27地壳厚度大于9km,可能是受到Crozet热点的影响;磁条带数据表明,此区段洋脊南北两翼呈不对称扩张,形成南翼的浅离轴域比北翼宽;在洋脊段28发现的活动热液喷口刚好位于热液蚀变形成的低磁强区内,具有良好的硫化物资源.这些认识必将为在该区首次实施的三维地震探测研究的地质地球物理解释及活动热液喷口的动力学机制研究打下坚实基础.     

20 Ma以来Mohns洋中脊的非对称扩张速率与地壳结构

超慢速扩张的Mohns洋中脊共轭两侧的地球物理场与地壳结构具有显著的非对称性.利用我国第五次北极科学考察采集的水深、重力与磁力数据,结合历史资料,我们计算了14条垂直Mohns洋中脊剖面的扩张速率、剩余水深、剩余地幔布格重力异常（RMBA）、地壳厚度和非均衡地形.对洋中脊共轭两侧以上计算结果的进一步对比发现,Mohns洋中脊两侧整体（下文均指同一地质时刻各剖面的平均值）的非对称性呈现明显的两段性：20~10.5 Ma,相比Mohns洋中脊东侧,西侧的扩张速率更慢、地壳更厚、非均衡地形更低;10.5~0 Ma,扩张速率、地壳厚度和非均衡地形的非对称的极性与20~10.5 Ma期间完全相反.后一阶段,整体扩张速率在西侧更快、剩余水深更浅,但是对应更薄的地壳和更高的非均衡地形.我们推断前者为冰岛沿Kolbeinsey洋中脊的作用增厚了Mohns洋中脊西侧地壳并使得洋中脊向西侧跳动,而后一阶段反映了岩浆供给减少后西侧集中的构造活动导致的更多的拉伸与隆升.沿各剖面上,10.5~0 Ma期间构造活动集中的洋中脊西侧均具有薄地壳和高非均衡地形,但构造拉伸的增加并不总是对应增快的扩张速率.岩浆在浅部更多地向东侧的分配以及洋中脊向西侧的跳动可能使得东西两侧具有相近的扩张速率.     

利用海洋重力场变化分析洋底板块运动

洋底板块运动是地球动力学和全球变化研究的重要内容.本文根据质量迁移与地球外部重力场变化的对应关系,利用不同时期测高资料推算的1995—2019全球海洋重力场变化结果,反演分析全球洋底板块运动特征.研究表明,板块汇聚边界、板块内无震海岭、海山群、断裂带等区域重力异常变化显著,而在板块离散边界无明显变化趋势;西南印度洋中脊、大西洋中脊、中印度洋中脊等地区重力异常垂直梯度变化显著,且在西太平洋俯冲带、部分海岭区域也存在明显变化,其空间分布与地形基本吻合.海洋重力场变化整体上准确反映了全球洋底板块构造运动.相较于重力异常变化反演结果,重力垂直梯度的变化能够更为准确地反映洋底板块运动特征,特别是在洋中脊区域,扩张速率越小,垂直重力梯度变化越显著.此外,详细讨论了测高海洋重力场不确定因素对洋底板块运动分析结果的影响,海面坡度改正是主要因素之一.     

南美洲及周边洋盆的地壳和地幔顶部结构

给出了南美洲及周边洋盆一套新的地震波结构等值线图。这些图使用了新数据,因而更好地约束了地壳厚度、全地壳P波和S波的平均速度以及地幔顶部的地震波速度(Pn和Sn)。我们发现:(1)南美洲地壳厚度的加权平均值为38.17km(标准差为±8.7km),这比全球陆壳平均值39.2km要薄约1km;(2)南美洲全地壳P波速度的直方图呈双峰形态,其低峰值发生在缺失下地壳高速层(6.9~7.3km)的区域;(3)结晶地壳的P波平均速度(Pcc)为6.47km/s(标准差为±0.25km/s),这与全球平均值6.45km/s基本相同;(4)南美洲下方的Pn平均速度为8.00km/s(标准差为±0.23km/s),略低于全球平均值8.07km/s;(5)横贯智利北部与阿根廷东北部的地壳内存在一个P波和S波低速异常带,地理上正对应于纳斯卡板块浅俯冲部分[Isacks等在1968年首次提出的南美大草原(Pampean)平缓板块],同时也是一地壳拉张区域;(6)巴西克拉通的厚地壳一直延伸到委内瑞拉和哥伦比亚;(7)亚马逊盆地以及沿巴西克拉通西部边缘地壳可能由于拉伸作用而变薄;(8)东太平洋海床之下的地壳P波平均波速要大于其在西大西洋海床的数值,这可能源于较古老的大西洋海床覆盖了更厚的沉积层。     

智利三联点南部含洋脊海洋板块俯冲过程的数值模拟

"三联点"是全球板块运动系统的重要组成部分.扩张的智利洋脊向南美板块俯冲形成了智利三联点,并造成了智利三联点以南数百千米范围内剧烈的地形变化.智利三联点区域的初始板块俯冲角度、洋脊扩张速率等因素的差异对南美板块岩石层热结构及地形起伏造成了显著影响.本文采用有限差分方法,构建了智利三联点区域洋脊俯冲的二维数值模型,模拟洋...     

钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

对钢筋混凝土（RC）柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。     

地台活化脉冲和板块动力学间一个可能的关系

地台循环演化的观点可能有一种解释,它与板块动力学有关,并作为两个主要参数——板块扩张速率和旋转极变动的函数。这些由研究南大西洋的其他作者定义的动力学参数,看来与南美及非洲的地台活化脉冲有相互密切的关系。在冈瓦纳发展的历史中,在其瓦解     

在西哥伦比亚洋—陆转换带处的重力和高度变化

最近二十年间,通过地震测深和重磁测量.在衬西哥伦比亚的地壳的研究中发现,它同南美的安第斯山南段相比,具有极其异常的地壳构造.急剧的重力样度和地震波速的差异分布显示出,在中、西安第斯山之间具有从海洋向大陆过渡的特征. 刚得的重力和高度的反向变化以及三条50到100 km长的东西向剖面,与西安第斯山的典型正布格重力异常相关程度非常好,而后者反映着该处均衡的不稳定性.有两条剖面的重力值减小0.5一1 .0 mGal,中间的一条重力位有所增加,相应的重力对视高度变化之比为一20 mGal加,这可用深部的密度变化予以解释.本文推断,位于太平洋纳斯卡板块的无震洋脊和大陆之间的碰撞与近代仰冲过程可能同上述现象有关.     

层状介质模型多道海洋直流电法拖缆变形数据校正模拟分析

多道海洋直流电法是海洋地球物理探测技术的重要手段之一,应用该方法进行海洋探测时,其用于数据采集的拖缆在外力作用下会产生变形,导致测量的数据产生畸变,进而影响反演结果.本文基于视电阻率、视电阻率变异比及视电阻率变异系数等参数,通过数值模拟的方法分析了拖缆不同曳航高度、不同变形形状、不同变形方向、不同变形幅度等因素对测量数据及校正后数据的影响并进行定量评价,基于校正后的数据,引入异常变化比等参数综合分析拖缆变形对含气层和孤立含气区异常特征分辨的影响.研究结果表明,拖缆变形不仅会导致测量的视电阻率数据发生畸变,还会使利用实际装置系数校正后的数据视也产生偏差,数据畸变的特征与拖缆变形形式及曳航高度有关,可用视电阻率、视电阻率变异比、视电阻率变异系数综合分析对数据的畸变水平进行量化评价.在一定变形范围内,校正后的数据可以显现含气异常,但反映能力有所下降;当拖缆变形幅度过大时,校正后的数据会差生大幅度波动,不仅淹没原有含气反映,甚至产生虚假异常.     

基于变参数板块模型的大洋岩石圈参数反演与岩石圈伸展成盆模拟

本文利用热导率、热容、热膨胀系数等参数随温度变化的经验表达式,在板块模型的基础上用隐式有限差分方法解非线性热传导方程,并利用北太平洋和北大西洋海底年龄与水深数据反演了大洋岩石圈厚度与底界温度等参数,结果表明大洋岩石圈的厚度在105 km左右,岩石圈底界温度在1450℃左右,这与Stein等用全球大量数据反演的结果一致.将变参数模型用到岩石圈拉张成盆的模拟中,结果表明当考虑岩石圈热参数随温度变化之后,预测的地表热沉降要大于常参数均匀伸展模型的预测量.由此我们指出：McKenzie的均匀伸展模型预测的初始沉降偏大而热沉降偏小,可能与该模型没有考虑热参数随深度(即温度)变化有关.     

全球大洋混合层深度的计算及其时空变化特征分析

本文利用2005-2009年的全球网格化Argo数据,分别采用温度判据和密度判据计算了全球大洋混合层深度(Mixed Layer Depth, MLD),讨论了障碍层(Barrier Layer, BL)和补偿层(Compensated Layer, CL)对混合层深度计算的影响,得到了合成的混合层深度,并研究了其时空变化特征. 研究表明:(1)在赤道西太平洋(10°S -5°N,150°E-150°W),孟加拉湾,热带西大西洋(10°N-20°N,30°W-60°W)是障碍层高发区域. 冬季的北太平洋副热带区域(30°N附近)以及东北大西洋(40°N-60°N,0°-30°W)是补偿层发生的区域. (2) 在各个半球的夏季MLD都比较浅,在各个半球的冬季MLD则普遍比较深. 北太平洋和北大西洋的MLD的分布和变化比较相似,印度洋MLD受季风影响显著,呈现半年周期变化. 太平洋和大西洋的MLD 的经向分布大致呈现出"两端深,中间浅"的拱形特点. (3)混合层深度距平场EOF第一模态时间变化为周期的年信号,北太平洋和北大西洋、南大洋(尤其是南极绕流区)都是MLD变化剧烈的海域,第二模态显示全球大洋混合层深度距平存在着一个半年的变化周期.     

地幔对流对全球岩石圈应力产生与分布的作用

利用动力学模拟方法研究地幔对流对于大尺度岩石圈内部应力场形成的作用. 地幔物质内部的密度横向非均匀及表面板块运动引起地幔流动,并在岩石圈底部产生一个应力场. 该应力场作为面力将造成岩石圈本身变形,从而产生岩石圈内部的应力分布. 模拟计算结果表明,大部分俯冲带及大陆碰撞带区域应力均呈现挤压特征,如环太平洋俯冲带及印度－欧亚碰撞带等;而东太平洋洋脊、大西洋洋脊及东非裂谷处应力状态均表现为拉张;并且绝大多数热点位置处于应力拉张区域,这与目前对全球构造应力状态的理解是一致的. 计算的岩石圈内部最大水平主压应力的方向与观测表现出相当的一致,其结果总体上吻合得较好,然而在局部区域（例如西北太平洋的俯冲带、青藏高原等地区）存在着较大的差异. 研究表明,地幔对流是造成岩石圈内部大尺度应力状态及分布的一个重要因素.     

大洋中脊玄武岩磁性特征

大洋中脊玄武岩磁性研究是了解洋脊磁异常机理和洋壳圈层结构等基础科学问题的重要手段,但由于深海样品采集难度较大,岩浆后期氧化和热液蚀变如何改变岩石磁性至今仍然是研究的瓶颈.本文从磁性矿物类型、岩石磁性能和磁性颗粒特征等方面概述了大洋中脊玄武岩的岩石磁性特征,其主要的磁性矿物是钛磁铁矿,平均居里温度274℃,具有较高的Q比.这表明在磁法勘探正演与资料解释过程中,不能忽视岩石剩余磁化和感应磁化的共同作用,通过重点对比分析超慢速扩张西南印度洋中脊的玄武岩磁性特征,认为该区的岩石磁性研究将为磁法勘探提供约束务件,同时有望基于岩石磁性研究,在热液蚀变过程定量化研究,与超慢速扩张洋中脊下地壳演化模型等研究方面取得突破.     

大孔径地震台阵噪声互相关函数中体波信号的研究——以ChinArray二期数据为例

本文利用ChinArray二期大孔径台阵677个台站2013年10月至2016年4月期间的垂直分量记录,计算了不同路径上的噪声互相关函数（Noise Cross-correlation Function,NCF）,观测到4~8 s和8~12 s频带内的NCF零时附近存在显著的高视速度信号.基于NCF的慢度聚束分析表明,这些信号由背景噪声中的远震P、PP和PKPbc波干涉产生,且以P波能量为主.位置聚束图像表明,P波类型的噪声源主要分布在北大西洋、北太平洋和南大洋凯尔盖朗深海高原,其位置对应于平均海浪波高较高的区域.同时,在阿拉斯加海岸及澳大利亚附近海域也存在P波噪声源.利用已识别的P波噪声源位置,计算了其在NCF中产生的干涉信号理论到时,结果与实际观测一致.