大陆岩石圈在张裂和分离时的变形模式

通过对南海南北共轭边缘地壳剖面的对比研究,发现大陆岩石圈的物理性质是分层的：上、中地壳呈脆性,下地壳表现出塑性,而岩石圈上地幔则仍呈脆性。因此,在它受张性应力场作用时,其变形和破裂分离方式也是分层进行的：上、中地壳能发生犁式断裂,产生的断块沿断面转动在地表产生一系列半地堑,并使地壳厚度减薄;如拉张应力继续作用时,上、中地壳将沿犁式断裂被拉开,从而形成上、下板块边缘,并彼此分开。下地壳则发生塑性变形,使地壳厚度减薄,并最终将其拉断。岩石圈上地幔亦可产生陡倾断裂,形成的断块沿断面转动亦使其厚度减薄,并最终沿陡倾断裂被拉断。这就是我们称之为岩石圈变形和破裂分 离时的分层变形及分层破裂分离模式。     

南海海盆扩张机制的动力学模拟

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,经历了拉张、张裂到海底扩张的演化过程,是水平拉张和地幔上涌共同作用下的被动扩张结构。以南海中央海盆的地质构造为背景建立二维有限元模型,对具有先存薄弱带情况下岩石圈在水平拉张力和上涌力共同作用下的减薄扩张情况进行动力学模拟。计算结果表明:(1)岩石圈在受到拉张作用时,薄弱带和断层的存在会使该区域发生应力集中,优先减薄破坏;(2)岩石圈在单纯的拉张力条件下很难发生破坏,如果同时施加一个较小地幔上涌力反而能引起较大的变形,说明地幔上涌力在海盆扩张中起着重要的作用;(3)由于下地壳的流变性,下地壳比上地壳发生了更大程度的减薄,而且下地壳的流变特性比薄弱带的存在更有助于海盆的扩张。     

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。     

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     

台湾岛与吕宋岛之间的马尼拉海沟北段地壳结构和变形

菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近,往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘,我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示,南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段,海沟充填沉积物南部比北部多,t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用,t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示,马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成,在接近深海沟的部位,这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖,暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用,一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间,含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布,指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致,最终隐伏逆冲断层可能向上发展,成为海底逆冲断层。     

琼东南盆地岩石圈伸展模拟探讨——以测线1为例

在挠曲悬臂梁模型的基础上,利用二维正、反演相结合的方法,对琼东南盆地近垂直于盆地走向、过陆架、陆坡的测线1岩石圈不同圈层的伸展因子进行计算。其中,上地壳伸展因子是通过统计地震剖面上断层水平伸展量获得,介于1.678~2.238之间;全地壳伸展因子则采用拉伸前后地壳厚度之比的方法,分布在1.251~2.468之间;岩石圈伸展因子利用剖面二维反演回剥和正演伸展模拟得到的,分布在1.062~2.647之间。沿剖面方向不同圈层的伸展因子综合对比分析表明,琼东南盆地岩石圈发生了随深度变化的伸展,但并非简单的随深度增加,而可能与岩石圈不同层次的流变学特征及伸展前岩石圈流变性的不均匀性有关。     

西太平洋侏罗纪海洋地壳断裂特征及其成因机制*

侏罗纪洋壳为现存最古老的海洋地壳, 残留在地球表面上很少, 目前对于侏罗纪洋壳的断裂特征和构造变形了解很少。本文利用高分辨率的反射地震剖面精细解释了位于西太平洋的侏罗纪洋壳基底、沉积地层和断裂结构, 发现在研究区存在基底断层、沉积断层和垮塌断层三种类型的断裂构造, 并对其走向、倾角、断距等几何参数与变形特征进行了推测和定量研究。研究还发现, 基底断层是洋壳受到板块伸展拉张而产生的, 在后期海底沉积过程中持续发育并错断上覆沉积物, 在海底形成明显的断层陡坎。沉积断层是沉积地层自身重力作用的产物,受到沉积地层岩石性质的控制。垮塌断层是岩浆侵出或者侵入形成海山, 导致洋壳及其上覆沉积局部抬升并向两侧推移, 引起先存的基底断层和沉积断层重新错动产生的。研究区内切断洋壳基底和上覆沉积的活动断层的推测走向大体符合侏罗纪洋壳基底面起伏、重力异常骤变界面以及地磁异常条带等的走向, 表明这些断裂从侏罗纪洋中脊的海底扩张中演变而来, 并且持续活动至今。这些发育在古老洋壳上的断层能够长时间让水进入岩石圈并进入俯冲带及地球内部, 从而促进地球水循环。尽管目前尚未发现这些断裂产生大地震, 但这些断层可能随着板块俯冲而演变成俯冲带地震大断裂, 今后研究应该关注这类断层在靠近海沟之前的演化规律和潜在地震风险。     

太阳盆地中新生代断裂特征及成因机制

太阳盆地位于北黄海盆地的东部,是一个发育在中-朝克拉通基底之上的中、新生代沉积盆地,勘探程度非常低。最新二维地震资料揭示,太阳盆地的断裂体系可以分控盆断裂、控凹(坳)断裂、控带断裂、控圈断裂和分割性断裂。盆地发育以NE向和NW向为主的的正断层和逆断层,而少量断层呈近EW或SN向。对不同类型的断裂构造特征及样式分析表明,断裂的活动期次可分为4期:晚侏罗世—早白垩世伸展断层、晚白垩世逆冲断层、始新世伸展正断层和新近纪正断层。中、新生代以来,中国东部构造演化主要受其东部太平洋板块活动控制,晚侏罗纪开始,洋壳俯冲在东部的欧亚大陆之下,伴随着太平洋—菲律宾板块的俯冲,太阳盆地发生NNE—SSW向的拉张;晚白垩世时期,由于太平洋板块俯冲方向的改变,区域性拉张变为区域性NNW—SSE向挤压,太阳盆地的一系列NW向逆断层形成;在始新世—渐新世,太平洋板块向东亚大陆作斜向减速俯冲,导致太阳盆地遭受NWW—SEE向拉张作用,再次断陷;渐新世末期,受喜山运动第Ⅱ幕的影响,太阳盆地发生再次的构造反转,形成一系列的小规模断层。     

东海盆地演化的一种新模式──“持续拉张－脉动挤压”

随着地质、地球物理等资料的大量获得,＂弧后盆地扩张＂模式和＂地体拼贴＂模式也不能合理地解释东海盆地的演化,本文提出了东海盆地演化的一种新模式──＂持续拉张－脉动挤压＂模式,并探讨了该模式的力源机制,认为东海盆地演化的拉张力源是中国东部地幔软流圈自西向东（或东南）的蠕动流、岩石圈本身的陆壳（厚）到洋壳（薄）的扩张力、岩石圈的局部对流引起的侧向扩张及对岩石圈底部的热侵蚀;挤压力源则是菲律宾海大洋岩石田向西北运动的作用力。     

南海西沙海槽地壳结构的海底地震仪探测与研究

利用中德合作在南海西沙海槽首次获得的海底地震仪探测数据 ,通过震相分析和走时模拟 ,研究了该区的纵波速度模型和地壳结构特征。结果显示 ,新生代沉积层厚 1— 4km ,其下的地壳纵波速度从 5.5km·s- 1 向下逐渐增加到 6.8km·s- 1 ,下地壳未见有明显的高速层 ,地壳厚度在剖面两侧为 2 5km ,向中部逐渐减薄至 8km ,莫霍面在剖面中部上隆 ,其速度反差强烈 ,从地壳底部的 6.8km·s- 1 跳跃到上地幔顶部的 8.0km·s- 1 。这一地壳结构反映出新生代拉张裂谷的特征 ,海槽两侧地壳结构相似 ,南北呈对称分布 ,没有或很少下地壳底侵 ,与南海北部陆缘的东段有很大差别。     

地壳形变对航天测控站站址坐标影响的分析

航天测控站分布在全球不同的板块,其站址坐标随地壳形变而发生变化。分析了中国大陆区域的地壳形变运动速率,讨论了地壳形变对航天测控站站址坐标的影响,提出了改正措施。     

麦哲伦海山区MD、ME、MF海山富钴结壳特征

麦哲化海山区MD、ME、MF海山具有三层构造的结壳特征，研究表明，结壳可分为上部较致密层、中部疏松层、下部致密层。致密层构造单一，含很少脉石矿物；疏松层构造杂乱，含有大量脉石矿物；较致密层介于两者之间，壳层矿物有锰相矿物（主要为水羟锰矿）、铁相矿物和次要矿物（粘土矿物、钙十字沸石、石英、方解石、磷灰石等）。不同壳层地球化学特征具有明显差异性，Ce异常表明在结壳从下层到上层的生长过程中，环境的氧化性逐渐减弱，结壳^10Be测年结果表明，疏松层的生长速率最大，其次为致密层，较致密层的生长速率最小。推测区的最老的结壳的生长年代为中新世晚期，在4Ma以前，区内水动力条件很弱，氧化性较强；4－3．1MaBP水动力条件较强，氧化性较弱；2．6MaBP以来，水动力条件为强－弱波动期，氧化性较弱。     

麦哲伦海山群富钴结壳元素地球化学特征及赋存状态

为探究大洋富钴结壳的元素地球化学特征和赋存状态,以西太平洋麦哲伦海山群5个富钴结壳样品为研究对象,通过X射线衍射法、等离子体发射光谱法、等离子体质谱法及相态分析手段,分析了富钴结壳的矿物组成、主量元素和稀土元素含量。结果表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石和钾长石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳样品中Mn和Fe含量最高, Mn为16.87%～26.55%, Fe为14.34%～18.08%。富钴结壳明显富集稀土元素,其稀土总量为1 287～2 000μg/g,Ce含量为632～946μg/g,约占稀土总量的50%;轻稀土含量为1 037～1 604μg/g,重稀土含量为249～395μg/g,轻稀土元素明显高于重稀土元素。稀土元素配分模式呈现Ce正异常而Eu无异常,具有Ce富集特征。麦哲伦海山群富钴结壳是水成沉积成因,基本没有受到海底热液活动和成岩作用的影响。元素赋存状态与其矿物相密切相关, Na、K、Ca、Mg和Sr主要赋存于碳酸盐相, Mn、Ba、Co和Ni主要赋存于锰氧化物相, Fe、Al、P、Ti、Cu、Pb、V、Zn、Zr和REE主要...     

论“低温榴辉岩套”——洋-陆碰撞带的典型标志

本文提出了低温榴辉岩套的特征及鉴别标志,并论述了其空间分布、岩石组、合、成岩条件及其地质意义。     

新构造期鲁南地区地壳垂向运动特征

本文主要介绍了新构造期以来鲁南地区的地层、层状地貌及断陷盆地的演化,并以此分析讨论了本区地壳垂向运动及其强度的时空变化特征。     

东菲律宾海深水区新型铁锰结壳的特征和成因

对取自东菲律宾海深水区致密—半固结沉积物表层的新型铁锰结壳典型样品进行了X射线衍射、X射线荧光、电感耦合等离子体原子发射光谱及加速器质谱研究。结壳的组成矿物主要有δMnO2、铁的氧化物/氢氧化物、石英、长石和黏土矿物等。与海山结壳相比,其Mn、Co、Ni、Zn、Pb含量均较低,而Fe、Cu、Al含量则相对较高。Mn/Fe值平均仅为0.24,也低于海山结壳Mn/Fe的平均值。相关性分析、元素分配系数分析及稀土元素北美页岩标准化配分模式等结果均表明,研究区结壳为一新型边缘海深水水成结壳,与海山水成结壳间存在一定差异。结壳的物质组分主要来自于同期海水,同时碎屑物质对其形成也有一定贡献;并且它们自形成以来没有遭受明显的成岩后期改造和元素再迁移,具有较高的古海洋学应用价值。     

中太平洋锰结壳的一种磷块岩基质

在莱恩群岛北端(164°49′W,9°10′N)发现一块作为锰结核基质的磷块岩,含P_2O_5平均为6.65％。该磷块岩是交代成因的,其形成时代为早始新世以后。     

海山区铁锰结壳基座的起源及其成因分类方案

本文论述了海山区铁锰结壳基座的起源及其成因分类，在剖析了铁锰结壳基座的研究历史与现状，时空分布及其属性之后，还揭示了铁锰结壳基座的起源，演化，现今性状与内在的规律性联系；同时提出了铁锰结壳基座的成因分类方案；并且指出了这个分类方案在铁锰结壳矿床学研究领域的理论和实际价值。     

中国沿岸现代海平面变化及未来趋势分析

本文用线性回归分析方法，分１９８５年以前和１９９２年以前两个时段，对我国沿岸２５个验潮站近百年来的海平面资料进行了系统分析，计算了两个时段相对海平面变化的年速率和平均海面高度，论述了海平面变化的主要控制因素，并对未来海平面变化趋势进行了预测。计算结果表明，近百年来我国沿岸相对海平面在总体上不但持续上升，而且近年来上升速率普遍加快；根据海平面变化的主要控制因素变化趋向，预计到下世纪中叶前后，全球性海平面大幅度上升的可能性不大，我国沿岸区域性海乎面平均上升幅度不超过１５ｃｍ，不同岸段因地壳升降差异性大而有较大差别。     

南海海盆形成演化模式初探

为了解南海大陆架及邻近海域的基础地质环境，我们于１９９１－１９９５年编制了《南海大陆架及邻近海域基础环境图集》。编图过程中，针对南海的地质地球物理特征，在研究了南海周围地区地质构造及前人研究成果的基础上，提出了南海海盆地受印澳板块与欧亚板块及太平洋板块与欧亚板的双重影响，它们之间的相互作用引发南海地区地幔单向流动及流动方向的改变，造成地壳拉张陷形成南海海盆的模式。