俯冲板片形貌特征和活动大陆连缘演化体制的关系

当大洋板块向大陆板块下俯冲时,上覆板块的边缘可以以沟－弧－盆体制发育,也可以不发育弧后拉伸盆地,为什么同属上覆板块边缘但可以这二种完全不同的体制演化是现代地球科学研究的一个热点。本文在查阅大量最新文献的基础上认为造成这二种不同演化体制除了与俯冲作用的年代学特征有关外还可能主要与俯冲板片的形貌不同所导致局部地幔对流方式不一有关。由于俯冲的倾角,俯冲达到的最大深度以及俯冲板片在６７０ｋｍ上下地幔过渡带     

大陆边缘热状态研究进展

热流与岩石圈热状态是大陆边缘构造研究的重要课题,其研究不仅能为探讨发生在大陆边缘的物理、化学和生物过程提供地热约束,而且还能为深水油气资源评价和勘探提供依据.近年来,随着对海底过程研究的深入和对能源资源问题的关注,大陆边缘热状态研究取得了新认识,特别是,主动大陆边缘弧后地区高热流的认识及成因机制以及被动大陆边缘洋陆过渡带可能存在的高热流异常等这些重要发现,进一步丰富和完善了大陆边缘热状态的认识.本文总结了近年来大陆边缘热流研究进展,重点讨论了主动大陆边缘岛弧弧后地区热状态和部分被动大陆边缘发现的高热流异常,前者一般被认为是与弧后地区岩石圈之下的浅地幔对流有关;而后者既包括来自浅层地壳生热贡献,也有深部地幔热流所致,一些学者将此归因于小尺度地幔对流或岩石圈厚度差异引发的边界效应,仍存争议.我们还分析了探针热流、钻孔热流和BSR热流等不同类型数据的优缺点,指出钻孔热流和BSR热流成为继传统探针热流之后研究大陆边缘热流的有效手段.在海底热流和近海底过程之间相互响应的基础上,强调热流探测对近海底过程研究的贡献.还对比了国内外热状态的研究,探讨了国内研究与国际的差距.最后,就未来大陆边缘热状态研究提出了几点建议.     

板片深部俯冲动力学研究的新进展

高精度的层析成像结果显示了全球范围内形态各异的俯冲板片,这充分表明地球动力学过程的复杂性.本文简单回顾了影响板片俯冲的主要因素和对俯冲板片有关的,如对地震、火山、弧后变形等地球物理现象的各种合理解释.讨论中国东北新生代火山的地球动力学背景可能是不同于一般俯冲带火山的成因.     

张裂大陆边缘形成演化的数值模拟

本文在等黏态角落流模型的基础上,建立了上升离散地幔流场,将该流场作用于大陆岩石圈底部,能解释岩石圈减薄、裂解并最终形成海底扩张和张裂大陆边缘等一系列过程.数值模拟的结果表明,岩石圈在上升离散地幔流的作用下发生依赖于深度的伸展减薄,表现为不同深度的拉张因子不同,地表热流显著升高,热扰动引起的均衡调整造成地表沉降,同时热扰动造成岩石圈流变强度尤其是在变形中心处显著减小,脆性变形临界深度变浅,而韧性变形范围扩大.在上升离散地幔流的持续作用下最终导致大陆裂解,岩石圈地幔出露,形成海底扩张和张裂大陆边缘.     

南海大陆边缘构造活动与重磁场特征研究

南海是研究大陆边缘类型、大陆边缘成因机制的理想场所.本文对南海重力和磁力数据及其向上延拓处理结果所反映的地球物理场特征进行了分析.在综合前人关于南海地质、地球物理研究工作的基础上,论述了南海大陆边缘构造特征与重磁场特征、基底断裂体系及火成岩分布与性质.南海周边的大陆边缘类型各不相同,重磁场特征、基底断裂和火成岩分布直接...     

马尼拉海沟俯冲带板缘地震特征及衰减关系研究

俯冲带通常位于陆地板块与海洋板块或者海洋板块之间的交界处,地质构造复杂,地震活动频繁.在南海海域,马尼拉海沟俯冲带对中国海洋战略及近海重大工程的实施位置至关重要.在缺少实际地震数据的前提下,为分析马尼拉海沟俯冲带地震动及其衰减关系特征,通过采用随机有限断层法模拟该俯冲带地震动,分析地震动加速度时程及反应谱特点,同时分别...     

深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例

西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加—克马德克俯冲带,是研究地球动力学最重要的区域之一.本文研究根据MIT-P08地震数据,结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等,基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像,对西南太平洋板块的汤加—克马德克俯冲板片进行三维解释.地震层析成像显示汤加—斐济地区地幔至少存在三个"高速"异常体.早期汤加—克马德克俯冲板片穿过地幔转换带,并进入下地幔,最大深度达1600 km.三维构造模型揭示了汤加—克马德克板片在深度600~800 km处存在断折形变,该俯冲板片去褶皱恢复后,测量其俯冲的最大位移达2600 km.汤加—克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30 Ma之前,平均移动速率约为68~104 mm /a.俯冲板片三维构造重建和恢复,可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学,为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束.     

南海南北大陆边缘盆地构造演化差异性对油气成藏条件控制

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,形成了离散型、走滑-伸展型和伸展-挠曲复合型3类陆缘盆地.这些盆地由于其构造演化差异性,导致了盆地沉积充填存在较大差异,相应地导致这些盆地油气成藏条件及油气资源量的巨大差异.南海北部离散型大陆边缘盆地主要发育湖相泥岩和海相泥岩烃源岩,尽管存在较好的湖相烃源岩,但由于各断陷分隔且面积较小,因而油气主要富集于各富烃凹陷周缘.南海南部伸展-挠曲复合型大陆边缘盆地构造演化差异明显,南部曾母盆地周缘前陆阶段早于礼乐盆地、北康盆地和南薇西盆地,一方面由于坳陷面积大及相应的海陆交互相煤系地层及海相泥岩烃源岩面积大、厚度大,另一方面断坳转换时期(15.5 Ma)缓慢的沉降速率导致大面积碳酸盐岩及礁灰岩广泛发育,形成了较为有利的生储盖组合.南海西部走滑-伸展型陆缘盆地介于上述两者之间,具有较厚的沉积物充填和高热流值,油气聚集以天然气藏为主.总之,无论是烃源岩分布范围及厚度,还是储集层,特别是礁灰岩储层分布以及生储盖组合等方面,南海南部大陆边缘盆地油气成藏条件均优于北部大陆边缘盆地,前者具有更优的油气勘探前景.     

基于重力数据特征的东北地区深部动力机制解析

中国东北地区处于古亚洲构造域、蒙古-鄂霍茨克构造域和环太平洋构造域叠加作用最为显著的地区,是地学研究的热点区域.为了探析欧亚大陆下西太平洋板片的俯冲形态以及揭示该区域深部地球动力学机制,利用卫星重力数据通过预处理共轭梯度快速密度反演算法获得了包含东北地区、华北部分地区及日本海海域在内的研究区域上地幔三维密度结构,结合天然地震三维层析成像结果共同揭示太平洋板片的俯冲形态和深部动力机制.俯冲的太平洋板片在日本海沟处呈高密度异常,向西横向持续扩张,深度方向上有逐渐增加趋势.不连续的高密度体俯冲至地幔转换带（410~660 km）后继续水平西向俯冲,部分滞留板片可能进入下地幔;在大兴安岭断裂带下面转换带中同样发现水平分布的高密度体,推断是大兴安岭断裂带下方地幔岩石圈拆沉的结果,横向不均匀分布的俯冲板片边缘已抵至大兴安岭造山带附近,这对于研究东北地区深部动力学机制具有重要的意义.

     

大尺度地幔动力学研究的现状和展望

这篇综述讨论大空间、大时间尺度的地幔动力学近几十年的发展和现状,着重讨论了相关的观测及其动力学意义.这些观测包括现在地球的板块运动的基本特性,中、长波重力异常及大地水准面异常,地震层析成像得到的地幔结构,以及过去10亿年超级大陆Pangea和Rodinia的形成、裂解和演化,及火山岩浆活动.关于地球动力学模型的讨论是围绕着这些相关的观测而进行的.涉及到的一些主要问题包括以下.第一,地幔动力学研究显示,地震层析成像得到的下地幔的二阶结构（比如核幔边界附近的LLSVP结构）,和俯冲带的快速异常体,可以解释为过去1亿年左右的板块运动和地幔对流的结果;第二,地幔三维结构作为地幔对流的驱动力,是导致中、长波重力及大地水准面异常的直接原因;结合地幔动力学模拟,观测的大地水准面异常对地幔黏性结构提供了强有力的约束,很可靠的结果之一是下地幔的黏性比上地幔要高至少一个量级,并且最近的研究确定软流圈的存在;第三,过去10亿年大陆块体经历过的Rodinia和Pangea两期超级大陆的形成和破裂是地幔动力学在地表的反映.地幔结构在Pangea形成过程中是一阶结构（即一个半球是冷的下降流,而另一个半球是热的上涌流）主导的,而现在的二阶为主导的地幔结构是Pangea形成后,破裂前或破裂过程中才形成的;地幔动力学和其他研究支持地幔结构在一阶和二阶间转换的1-2-1模型;第四,板块构造在地球上的起源和动力机制依然是充满争议和不确定的课题,但是这些问题同时也是重要的地球动力学基本问题.

     

PROGRESS IN APPLICATION OF GNSS TO DIVISION OF ACTIVE TECTONIC BLOCKS IN CONTINENTAL CHINA

Chinese scientists proposed that large earthquakes that occurred in mainland China are controlled by the movement and deformation of active tectonic blocks. This scientific hypothesis explains zoned phenomenon of seismicity in space. The active tectonic blocks are intense active terranes formed in late Cenozoic and late Quaternary, and the tectonic activity of block boundaries is the intensest. Global Navigation Satellite System(GNSS)has advantages of high spatio-temporal resolution, broad coverage, and high accuracy, and is utilized to monitor contemporary crustal deformation. High accuracy and resolution of GNSS velocity field within mainland China and vicinities provided by previous studies clearly demonstrate that different active tectonic blocks behave as different patterns of movement and deformation, and block interaction boundaries have intense tectonic deformation. The paper firstly introduces the GPS networks operated by the Crustal Movement Observation Network of China(CMONOC)since 1999, and GNSS data processing methods, including GAMIT, BERNESE and GIPSY/OASIS, and discusses the advantages of using South China block as a regional reference frame for GNSS velocity field, then proposes three strategies of block division, F-test, quasi-accurate detection(QUAD), and clustering analysis. Furthermore, we introduce rigid and non-rigid block motions. Rigid block motion can be denoted by translation and rotation, while non-rigid block motion can be described by rigid motion and internal strain deformation. Internal strain deformation can be divided into uniform and linear strains. We also review the usage of F-test to distinguish whether the block acts as rigid deformation or not. In addition, combining with recent GNSS velocity results, we elaborate the characteristics of present movement of rigid block, such as the South China, Tarim, Ordos, Alashan, and Northeast China, and that of non-rigid block, such as the Tibetan plateau, Tian Shan, and North China plain. Especially, the Tibetan plateau and Tian Shan seem to deform continuously with significant internal deformation. In order to enrich and perfect the active tectonic block hypothesis, we should carefully design dense GNSS networks in inner blocks and block boundaries, optimize utilizing other space geodesy technologies such as InSAR, and strengthen combining study of geodesy, seismogeology and geophysics. Through systematic summary, this paper is very useful to employing GNSS to investigate characteristics of block movement and dynamics of large earthquakes happening in block interaction boundaries.     

青藏高原北部活动地块内部的活断层定量资料

文中定义了祁连山活动地块的边界,列表给出了近十几年来在青藏高原北部活动地块内部的活断层定量资料。其内容主要包括:活断层的编号、名称、产状、主要的地质地貌标志、活动年代、断层分段、断层滑动速率、古地震及其年代、地震破裂带的主要特征等。这些资料表明:青藏高原北部活动地块的8级大地震集中在它的边界活断层上,断层的滑动速率都在5~12mm/a左右;7级左右的地震发生在其内部规模较小的断层上,断层的滑动速率都在1~3mm/a左右;青藏高原北部活动地块内部的活断层,可以将该活动地块划分为几个次级地块,这些次级活动地块以变形为主,没有发生旋转;我们的结果支持青藏高原"连续变形"的假说     

黑龙江省东北部地区构造断裂与地震活动关系的研究

研究了本区主要构造断裂演化发展历史及各个时期地壳运动时的构造应力场特征以及它们的生成时间,通过对伊兰—伊通、龙江山字型、绥化—逊克和孙吴地堑四大构造体系的深入研究和探讨,指出本区现今区域构造应力场是近东西向水平挤压,南北顺时针、东西逆时针对扭的应力场源。同时对有历史记载以来的地震活动性和构造断裂存在关系进行分析研究,提出四大构造体系控制本区地震发生,特别明确龙江山字型构造体系是本区发震的起到主导作用的活动性特殊构造,并明确本区几个发震危险区。     

云南活动性断裂带的结构变异与孕震体构造的空间关系

中国的强震主要发生在一些板内大型走滑断裂带上,地震的破裂基本上是以走滑型破裂为特征。在这些活动性的走滑断裂带上形成的孕震体构造与该走滑断裂结构在空间的变化有关,并且表现出几种主要的变异形式。结合西南地区地震构造的实例,本文剖析了这几种结构变异形式,阐明了孕震体构造存在的空间机制。本文从地震与构造丛集相关及其所具有的分维特征入手,展开了对孕震区断裂结构变异特征的识别和孕震体空间机制的探讨,表述了一条活动性大断裂必须由若干次级断裂和无数中小断裂的空间组合,才能形成孕震体的必要条件。     

强震孕育过程中区域地震活动演化与活动地块的关系

通过对中国大陆及邻区4个Ⅰ级活动地块中1972—2003年全部地震资料的系统分析,认为强震中期阶段典型的地震活动演化图像是中等地震聚集活动,震前震中区附近的地震密度和有效速率增高。文中用中等地震增长率来刻划强震孕育过程中中等地震活动的加速增长,结果表明:中等地震聚集活动密度的增长率能够较好地反映强震前中期异常变化特征,对各活动地块的分析表明华北地块中等地震增长率达到180%以上时,未来1～3a中等地震异常聚集区及其附近会发生强震;而西域、青藏和滇缅地块中等地震增长率达到250%以上时,应注意中等地震异常聚集区及其附近强震的发生。因此,中等地震增长率可以作为中期预报的定量化指标     

强震孕育过程中区域地震活动演化活动地块的关系

通过对中国大陆及邻区4个Ⅰ级活动地块中1972-2003年全部地震资料的系统分析,认为强震中期阶段典型的地震活动演化图像是中等地震聚集活动,震前震中区附近的地震密度和有效速率增高.文中用中等地震增长率来刻划强震孕育过程中中等地震活动的加速增长,结果表明:中等地震聚集活动密度的增长率能够较好地反映强震前中期异常变化特征,对各活动地块的分析表明华北地块中等地震增长率达到180%以上时,未来1～3a中等地震异常聚集区及其附近会发生强震;而西域、青藏和滇缅地块中等地震增长率达到250%以上时,应注意中等地震异常聚集区及其附近强震的发生.因此,中等地震增长率可以作为中期预报的定量化指标.     

西安地裂缝近期活动与热水井水位关系研究

本文根据西安小寨地裂缝与西影井第三系深层热水水位的观测资料,分析了二者变化周期的准同步和相位的滞后性特征,并结合地面沉降速率和周围地震活动性,探讨了地裂缝与第三系深层承压水位之间存在内在联系的原因,以及抽水—地面沉降对地裂缝影响的构造动态调制作用.     

北纬35°线附近上地幔软流圈活动格局与地震的关系

北纬３５°线是一条地震特发带,上地幔软流圈对流方向恰好在该线附近发生 转换,研究结果表明,北纬３５°线附近上地幔软流圈活动格局与地震密切相关.     

川滇地区现代地壳运动速度场和活动块体模型研究

通过分析中国地壳运动观测网络的GPS数据得到川滇地区地壳水平运动速度场 ,由此划分活动块体并分析其运动特征。结果表明 :相对欧亚板块 ,滇中、雅江和中甸次级块体的顺时针转动速率分别为 0 37°± 0 16°/Ma ,0 84°± 0 39°/Ma和 0 90°± 0 39°/Ma ,造成块体间跨木里弧形断裂带约 3mm/a的SN向挤压、丽江 -大理断裂带约 4mm/a的EW向拉张和理塘断裂带约 6mm/a的近EW向拉张。鲜水河断裂带左旋走滑速率 8～ 10mm/a ,安宁河 -则木河 -小江断裂带左旋走滑 5～6mm/a。龙门山断裂带没有明显的地壳消减 ,而断裂带西北约 15 0km处有一形变速度阶跃带 ,右旋走滑速率 4～ 5mm/a。阶跃带两侧的岷山块体和阿坝地区逆时针转动速率分别为 0 13°± 0 0 8°/Ma和0 5 3°± 0 19°/Ma。鲜水河 -小江断裂带以南、以西地区 ,青藏高原物质的E向挤出和重力滑塌造成川滇块体东移 ,在东部相对稳定的华南地块的阻挡下 ,川滇块体沿鲜水河 -小江断裂带由东转向南运动 ,从而引起川滇块体内部各次级块体的顺时针转动     

碳酸岩是大陆岩石圈构造背景和地幔交代作用的指示岩石

根据已知碳酸岩的地质产状、岩石学特征、Nd-Sr-Pb同位素及痕量元素地球化学特征,结合高温高压实验岩石学资料,论述了其地幔源区的物质成分、交代过程、软流圈地幔部分熔融机制和碳酸岩岩浆的演化模型碳酸岩既可以产生于裂谷环境,由起源于软流圈地幔的霞石质超基性-基性岩浆经液态不混溶作用而形成,与硅酸不饱和过碱性杂岩构成环状碳酸岩-碱性杂岩;也能够产生于碰撞造山过程中派生的引张岩石圈断裂带,直接导源于岩石圈地幔的低程度部分熔融作用,形成单一的透镜状、条带状和似层状碳酸岩体