地壳“轧展效应”与海底扩张及大陆漂移

作为板块运动的驱动力“地幔对流”假说,仍然是当代地球科学中一个亟待解决的全球性重大课题。近廿多年来,为什么该假说从理论到观测仍得不到肯定的结论,作者认为其原因主要是研究该课题的着眼点有问题。到目前为止,几乎全部有关板块运动驱动力源的研究,都把着眼点集中在地球内部。 作者的思路恰恰相反,从地球外部寻求驱动板块运动的力源,根据地壳“轧展效应”假说,太阳及其地球的运行规律正好组成一个类似一般轧制的“轧机”,地壳像“轧件”一样在“轧制力”(光压)的作用下必将受到“轧制”并在其地壳内部产生应力、应变和应力波。作者分析了地壳“板带”内产生的应力、应变和应力波的传递方向和分布特征,并以此理论从成因机制上解释了如非洲大裂谷的形成。太平洋的海底扩张及其特征、大陆漂移(非洲与南美洲之间距离的增加)等地球科学中的重大问题。     

软流圈气体压力和洋板自重驱动海底扩张

基于地幔软流圈不断产生高温气体的事实和气体压力随密度和温度而变的特性，提出：洋板（海洋岩石圈部分）随其下高温气体积聚增压而逐渐上隆，最后会从弯张应力最大的中部继裂并弹性回缩；熔岩随气体喷出楔入裂缝，使洋板保持拱隆状并使其下气本压力降，洋板因自重睛沉并产生巨大推力，使相邻大陆向两旁分离或将洋板边缘推入软流圈而熔融；楔入的熔岩形成新洋板和密闭条件使高能气体又重新积聚，旧洋板向两旁推移。这一过程的往复进     

大洋海底扩张图蛛网裂缝的扁壳力学模式

在考虑半径为10~3公里数量级的全球海洋岩石圈时,必须考虑地球的弯曲效应,当作弹性地基上的薄扁球壳。若忽略曲率,将产生各向异性和不均匀性。本文还考虑了地热对岩石圈的作用,得出洋底蛛网状裂缝的力学表达式。     

大陆漂移、海底扩张和板块／地幔柱构造

引言 大约在200年前的工业革命时代，固体地球的研究就从陆地地质学开始了。根据早先就有的诸如阿尔卑斯和阿巴拉契亚造山带的丰富知识，提出了像地槽（geosynclines）一类的重要概念。大约从1900年以来，在物理学和新技术的帮助下，诸如大地测量学和地震学一类的地球物理研究开始兴旺起来，产生了地壳均衡说的原理和地球内部分层结构的观点。然而，不管上述各种情况及学科本身已有很久历史，地球动力学仍旧是一个高度推测性的学科（Scheidegger，1963）。     

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.

     

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> 90 mm·a^-1）、慢速（全扩张速率20~50 mm·a^-1）和超慢速（全扩张速率 < 20 mm·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6.4 km、7.2 km和5.3 km,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4.9~8.1 km、4.6~8.7 km和4.2~10.2 km,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（>10 Ma）的洋壳比洋中脊（< 10 Ma）的洋壳厚~0.3 km,表明洋壳厚度与洋壳年龄有一定的正相关性.

     

南海西北次海盆地壳结构：海底广角地震实验结果

利用完整穿越南海西北次海盆及其两侧大陆边缘的海底广角反射/折射地震测线,反演了该地区的地壳结构.该测线总长484km,共投放海底地震仪（OBS）14台,台站间距30km,组合枪阵激发总容量5160in3（1in3=16.3871cm3）.结合同测线多道地震资料,通过OBS数据的精细处理和初始建模,利用射线追踪正反演技术,获得了西北次海盆地壳速度结构模型.结果表明,地壳厚度从上陆坡的21km减薄至下陆坡的14km,在西北次海盆为7.7km;莫霍面埋深从上陆坡的21km上升到海盆中央的11km.西北次海盆和东部次海盆的地壳速度结构相似,都为大洋地壳,但不同的是层1（沉积层）增厚,层2减薄,该特点在东部次海盆尤其明显.西北次海盆及其两侧边缘构造形态和速度结构对称分布,存在共轭关系,其陆缘张裂机制属纯剪切模式.模型中的西北次海盆北侧陆缘下地壳没有发现高速层,这为南海北部陆缘西部非火山型地壳性质提供了新的证据.西北次海盆海底扩张规模小、时间短,且层2可能经历了玄武岩岩浆的不对称溢流,这可能导致西北次海盆磁条带异常的模糊化.     

Nature Geoscience:大洋海底地幔扩张的2种方式

大洋中脊周围的大洋地壳一般是由熔岩流动形成圆丘状岩石表层。然而,2013年第6期在线发表在《自然:地球科学》(NatureGeoscience)上的《地质构造:横跨整个海底的地幔扩张》(Tectonics:Mantle spreadacross the sea floor)研究有了新的发现。该研究利用西南印度洋洋脊的大洋地壳遥感影像,发现由于地壳扩张和剥离作用,海底暴     

洋中脊构造及地震调查现状

介绍了洋中脊的全球分布和构造特征,对全球主要的、不同扩张速率的洋中脊进行了分类和列表描述;对洋中脊的构造特征,如地形特征、地壳厚度与扩张速率的关系及扩张轴下的岩浆房的特征、洋中脊与地幔柱的相互作用进行了阐述。回顾了海底地震仪在洋中脊构造调查中的应用及取得的主要成果。简要介绍了我国将用海底地震仪开展洋中脊构造调查的技术路线。     

海底地震监测网络发展现状

近年来随着地面与空间的遥测遥感通信技术,特别是随之衍生而来的海底光纤电缆技术的发展,海洋学者可以从海底回头向上观测整个海洋世界,对深入海底做近距离和全天候监测海洋信息变为可能。近年来许多国家正在逐步策划和建设以海啸减灾为目的,以海底电缆为主轴、海底地震监测为核心内容的海底观测网络。本文分别针对美国、加拿大、欧洲、日本以及中国多种典型海底观测网的主要观测技术进行分析,提出发展中国海底地震监测网络的建议。     

海底地震观测技术探索与实践

天津市近海地震观测试验系统首次在井下将测震仪器和前兆仪器进行组合观测,可为海底地震观测技术的进一步发展积累经验,为海底地震监测和前兆观测积累大量的基础观测资料,具有良好的社会效益。     

龙须岛外海底断裂

陆地卫星图象真实地记录了地质体的几何特征和光学特征,具有形象、直观的优点。运用卫星图象不但可以通过松散沉积物的岩性、结构、厚度、含水性的差异等所表现的形态和色调显示的线性影象,反映出地下一定深度的活动断裂形迹,而且卫星图象具有多波段性质,4、5波段图象,波长0.5—0.6μ,属可     

国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用

海底地震仪(Ocean Bottom Seismographs,OBS)及由其组成的海底流动地震观测台阵是近年来发展起来的高新技术,在油气探测、科学研究、防灾减灾等方面有广泛的用途,是地球物理仪器与探测技术发展中的一个新增长点.本文介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所研制成功的宽频带、7通道海底地震仪((I-7C)OBS)的性能、指标以及关键技术的实现.同时,介绍了(I-7C)OBS近年来在渤海、南海以及西南印度洋的5次海上试验与应用的结果.5次应用试验中均有国外同类型的一起参加,(I-7C)OBS在性能指标、回收率和数据质量等方面都有较好的表现.2010年以来,国产OBS在我国各海区经过上百台次的海上作业(超过半数工作水深在2000 m以上),仅丢失一台.仪器回收率超过98%,数据完整率超过95%.一些航次的首席科学家认为我国国产OBS已经达到国际先进水平.     

寻找海底地震巢

在沿岸的海底堆积物中累积有关过去断层活动的痕迹，通过声波探测和活塞式岩芯取样已能精密地再现这些断层的位移量和年代，并确认了笔者提出的地震发生时间预测模型的准确性，我们认为，通过这样的海底活断层调查，能够对地震的长期危险性作出评价。     

黄河三角洲北部海底刺穿初步研究

通过对地形、高分辨率浅地层剖面及钻孔等资料分析 ,发现现代黄河三角洲北部存在海底刺穿 .刺穿体分布在废弃三角洲叶瓣水下斜坡的中下部 ,由河口沙坝之下的前三角洲沉积的软弱层变形造成 .进一步研究表明其成因与密西西比河三角洲有很大差别 ,与海洋动力对海底侵蚀密切相关 ,刺穿发生在侵蚀量最大的部位 .软弱层及其刺穿体对海洋工程设施危害极大