IODP中的海陆对比和海陆相互作用

综合大洋钻探计划（IODP）将于2003年10月启动。与大洋钻探计划（ODP）相比,IODP规模更大,钻探和研究范围更宽,囊括地球科学的诸多领域,涉及海底生物圈、地球壳幔结构、俯冲工厂和地震活动、古环境记录和海底资源等。从海陆对比和海陆相互作用的角度,分析我国地球科学,尤其是新生代地质学研究中的一些特点和优势。中国新生代地质演化历史别具特色,如宏观地形格局的变化,喜马拉雅山和青藏高原的隆升,西太平洋边缘海的扩张,亚洲季风系统的形成等,这些特色成为中国科学家参与IODP科学研究计划的优势。     

亚洲形变与全球变冷──—探索气候与构造的关系

亚洲是当代地球上唯一夹在两个汇聚大陆边缘的陆地,在亚洲与西太平洋之间由于地形和气压的巨大反差,形成最为强烈的能流和物流。这种反差,是亚洲在新生代晚期经受全球最大构造形变的产物。印度与亚洲碰撞,太平洋板块转向,边缘海张裂,中国地形倒转,大江东流,陆架和沿海平原形成,这一系列变化造成了区域性甚至全球性的严重气候后果。探索亚洲形变与新生代全球变冷的可能关系,从而揭示气候与构造的关系,是我国地学界责无旁贷的任务。     

青藏高原隆起及海陆分布变化的亚洲大陆气候的影响

我们利用经过改进的ＮＣＡＲ ＣＣＭＩ动力气候模式并综合出一个４０￣５０ＭａＢ．Ｐ．的下垫面情景,进行了海洋陆分布和ＳＳＴ分布由古代到现代、青藏高原由隆起初期、隆起到现代高原一半和现代高度和５个情景的数值试验。结果表明,从古代到现代,模拟的中国气候是变冷的并且东部变湿而西北部变干。青藏高原的隆起是模拟出来的中国变冷的主要原因。青藏高原从隆起初期到隆起到现代高度一阗时期中国地区降水是增加的,但当继续隆     

青藏高原隆起及海陆分布变化对亚洲大陆气候的影响

我们利用经过改进的NCARCCMI动力气候模式并综合出一个40～50MaB．P．的下垫面情景,进行了海陆分布和SST分布由古代到现代、青藏高原由隆起初期、隆起到现代高原一半和现代高度共5个情景的数值试验。结果表明,从古代到现代,模拟的中国气候是变冷的并且东部变湿而西北部变干。青藏高原的隆起是模拟出来的中国变冷的主要原因。青藏高原从隆起初期到隆起到现代高度一半时期中国地区降水是增加的,但当继续隆起后降水却有所减少,尤其是中国西北地区。本文还对海陆分布和SST分布变化以及青藏高原隆起对手风环流的影响作了分析。     

我国海洋第四纪研究与环境演变中的海陆相互作用

根据我国的地理位置和第四纪地层的特色分析,海陆结合是我国海洋第四纪研究的优势所在.半世纪以来,中国海洋地质的研究经历了从调查到研究、从海岸到浅海再到深海、从晚第四纪到晚新生代、从低分辨率到高分辨率以及从定性到定量的进展过程,取得了重要进展,但仍有很大的差距.新世纪初期,应当从国际、国内第四纪研究的关键问题着眼选题,以西太平洋边缘海与暖池作为主战场,和陆地工作、和现代过程相结合展开研究.文章对我国海洋第四纪研究的方向、措施进行了讨论.     

南极新生代海陆格局变迁对全球气候变化的影响

南极大陆记录了新生代以来地质演化中多次重大地质事件,包括大陆生长、裂解和离散、全球冷却和大陆尺度南极冰盖的发展等。尽管非常重要,但至今关于南极大陆新生代地质演化仍有诸多争论。文章主要针对塔斯曼通道和德雷克海峡贯通过程,系统总结并分析了南极洲、南美洲和澳大利亚的构造、岩浆和沉积演化历史。始新世晚期至渐新世早期开始发育的南极环极洋流（ACC）受德雷克海峡和塔斯曼通道扩张程度的控制。综合分析和对比研究表明,~34 Ma全球气候从"暖室"到"冷室"的转变与ACC开始的时间一致,表明构造通道的打开控制了ACC的发育,进而对全球气候产生了重要影响。最后,简要总结了南极作为一个完整的地球系统,其新生代地质演化如何控制海陆格局的变迁,并提出未来研究需要解决的关键问题。     

渤海湾西岸贝壳堤堆积与海陆相互作用*

渤海湾西岸淤泥质海岸已见两类砂体,滨外坝先形成于水下,而后随着海岸进积和在海洋动力作用下,逐渐出露于潮间带和陆地上; 另一种普遍出现的是具沿岸堤意义的贝壳堤,而且是在海岸进入弱侵蚀期即形成。研究发现,在海岸进积和海-陆相对稳定条件下,海岸线附近中潮坪-高潮坪受向岸风和波浪作用也可形成雏形贝壳堤砂体。目前研究区海岸上的贝壳堆积有3类,即:风暴潮堆积的沿岸堤型贝壳堤,主要堆积在中潮坪-高潮坪-滨海低平原上; 潮沟~潮汐河道型"贝壳堤",为潮汐河口湾顶或潮道外侧风暴贝壳堆积(自潮汐通道水下堆积延续到低地); 以及沿海低平原在大潮或风暴潮天气背景下出现的无序贝壳堆积。贝壳堤堆积既有风暴潮大浪瞬时、高能幕式堆积,又有大浪、向岸风综合作用下堆积的可能,贝壳测年及贝壳堤层序表明其形成是复杂的再堆积过程,不宜解释为海平面变化。在三角洲不均衡推进过程中,有可能形成不规则的海岸线,向岸风浪对不同地貌岸段的作用,可导致形成并非与现代海岸线平行的贝壳堤。贝壳堤术语的随意使用,已经造成海岸线变迁研究的简单化。严格使用沿岸堤的贝壳堤概念,可进一步划分三角洲叶瓣变迁,但是事件堆积必须剔除。将贝壳堤的研究与三角洲顶面泥炭测年相结合,可能更精确重塑海岸形成过程。     

关于中新生代环西伯利亚陆内构造体系域问题

亚洲大陆中、北部环绕西伯利亚地块南侧广泛发育中新生代指向南的弧形构造,体系呈现具有成因联系的有规律的成带分布,显然它们已不属于该区域先期古生代的古亚洲构造,而是与中新生代同期的西太平洋洋陆俯冲构造体系和环青藏及喜马拉雅碰撞隆升构造体系相鼎立的亚洲独立的另一构造体系,可简称为中新生代环西伯利亚陆内构造系域。无疑,它是在古亚洲构造基础上,经叠加复合而新生的中新生代陆内构造系统。提出并强调将其与古亚洲构造加以区分是十分必要的。这对于中国和亚洲大陆构造与大陆动力学研究具有重要意义。     

南海北部新生代海陆变迁与不同盆地的沉积充填响应*

新生代以来南中国海的多幕旋回运动形成了其北部陆坡性质各异、演化有别的多个陆缘沉积盆地。依据各盆地新生界发育特征、主干地震剖面及钻井资料对南海北部的相对海平面变化与沉积环境进行系统分析,采用年代地层对比的方法探讨南海北部构造演化序列与海陆变迁规律的内在联系,再现了南海北部陆缘新生代的海陆变迁过程,从而建立了南海北部陆缘裂谷盆地、走滑拉分盆地和陆内裂谷盆地的构造—沉积充填一体化模式。新生代海平面整体呈上升趋势,古近纪各盆地以陆相河流、粗粒三角洲湖相沉积为主;而新近纪主要发育滨浅海及三角洲相,呈现出明显的早陆后海的规律。靠近陆地一侧的陆内裂谷盆地北部湾盆地海侵最晚,其古近系充填厚度明显大于新近系,以发育近源扇三角洲为特色;而靠近海域一侧的走滑拉分盆地(莺歌海盆地)则以新近纪海相沉积占优势;陆缘裂谷盆地(琼东南与珠江口盆地)古近纪陆相与新近纪海相相对均衡发育,发育大型三角洲与碳酸盐岩台地。不同盆地的沉积充填特征主要受构造运动与海侵规模控制,并由此奠定了不同盆地的资源前景。     

柴达木盆地西部新生代气候与地形演变

从孢粉植物分异及演变，干旱碎屑及膏盐沉积分布等方面，对柴达木盆地西部新生代气候与地形的演变进行了探讨。结果表明，盆地西部新生代两个极端干燥气候期（膏盐发育期）分别出现在始新世至渐新世及上新世至第四纪。前者与老第三纪行星环流控制下的副热带干燥带有关，而后者与青藏高原的隆升有关。早第三纪盆地西部及周围地区的地势不象以前所认为的那么低平。在第三纪，昆仑山比祁连山低。晚新生代盆地向北推移了７－１１个纬距。     

塔里木盆地东南缘中新生代变形史与构造演化

通过野外地质调查、地球物理资料解释和沉积相特征分析,构建了塔里木盆地东南缘地区地质大剖面。在平衡恢复的基础上,探讨了中新生代构造变形历史和盆地构造演化过程。结果表明,塔里木盆地东南缘经历了三叠纪末逆冲推覆变形,早侏罗世伸展变形,晚白垩世晚期-古近纪早期挤压变形,古近纪弱伸展变形和中新世以来逆冲-走滑变形;而塔东南地区盆地构造演化则经历了早侏罗世伸展断陷盆地阶段,中侏罗世-晚白垩世早期坳陷盆地阶段,晚白垩世晚期-古近纪早期挤压-抬升-剥蚀阶段,古近纪弱伸展盆地阶段和中新世以来陆内走滑型挤压挠曲盆地阶段等五个阶段的演化。     

日本海陨击事件与新生代东亚大地构造演化

北太平洋及东亚地区在始新世左右发生了一系列重大地质事件:日本海发生开裂;日本西南和中国板块北部发生顺时针旋转(>20°);NNW向运动的太平洋板块突然改变方向开始NWW向运动;郯庐断裂带由强烈断陷造成快速冷却事件;渤海湾盆地出现地幔热异常开始形成裂谷系;阿尔金断裂开始脉冲式走滑;贝加尔湖裂谷开始形成。这些重大地质事件的发生都与日本海陨击事件相关。     

华南大陆边缘新生代构造地貌演化机制研究

研究表明,从中生代安第斯型大陆边缘发展到现代弧盆体系,华南大陆边缘的地貌演化经历了中生代末期的古华夏山脉、新生代早期的准平原和中新世以来的海盆三个阶段。古华夏山脉的夷平导致本区陆壳减薄、莫霍面埋深变浅和区域性的重力升高;而地壳温度的整体下降则导致中生代壳内岩浆层自上而下的固结和盖层断裂的向下延伸。两者的耦合最终导致陆缘地区从中新世起发生大规模的断块沉陷,其结果是古准平原面下降到海面之下、海区正断层体系形成、地幔岩浆大量溢出、莫霍面位置被压低、沉降区两侧地块被顶托隆起并形成岛弧和断块山。     

新生代华夏岩石圈减薄与东亚边缘海盆构造演化的年代学与地球化学制约研究

年代学与地球化学制约表明,华南的茂名与三水盆地从92～38Ma期间有近连续的火山喷发,并在(56±2)Ma火山作用源区发生了急剧的转折。这与东亚边缘海盆地最早伸展在时间上和构造方向上是一致的,形成了一系列NE向左旋剪切伸展盆地以及南海南西海盆、苏拉威西海、西菲律宾海等洋盆。35～17Ma期间印支块体沿红河断裂向东南挤出,使东亚沿NE向左旋剪切伸展受阻。因此,这一期间华夏块体上没有出现与拉张有关的玄武质岩浆作用,始新世洋盆NE向扩张也逐渐被终止。关于南海的晚第三纪扩张,年代学与构造证据是与根据磁异常确定的32～17Ma扩张期相矛盾的。17Ma以后,华夏、东海至日本海岩石圈均出现了强的NE向伸展,也使印支块体沿红河断裂从左旋挤出转向右旋走滑。南海在这一期间再次出现扩张,应是一个合理的构造格局。     

中国北方新生代大陆变形及其动力学机制分析

大陆变形研究是大陆动力学的基本内容之一,对断裂构造及盆山演化进行研究是认识与了解大陆变形最直接有效的途径。中生代晚期—新生代,中国北方受到印度板块向北俯冲、太平洋板块向西运动与西伯利亚板块阻挡所导致的复杂构造动力系统的长期作用,地壳变形复杂,是研究大陆变形理想的天然实验室。本文在详细野外构造解析基础上,结合遥感与数字地貌技术、地震反射资料解释以及低温热年代学方法,通过对中国北方新生代断裂作用和山脉隆升历史研究,理清了断裂发育序次、断裂作用与构造应力场的对应关系,掌握了现今构造地貌格局东西差异的成因,并探讨了大陆变形的动力学机制。古新世—早始新世,中国北方普遍发育一组NNE向的断裂构造,该组断裂并非全区均匀发育,东部断裂规模较大,地貌特征明显,向西规模逐渐变小。NNE向断裂具有左行走滑的运动学特征,大致对应NW-SE向挤压应力场,推测NNE向左行走滑断裂的发育与新生代早期太平洋板块NNW向运动有关。NNE向断裂发育之后,东部渤海湾周边发育了NE向右行、NW向左行共轭走滑断裂,大致对应近EW向挤压应力场。西准噶尔地区发育了NE向左行、NW向右行走滑断裂,大致对应近NS向挤压应力场。东、西部的NE、NW向断裂都叠加在NNE向断裂之上,改造和破坏了早期NNE向断裂。本文推测东部后期断裂的发育与43~42 Ma太平洋板块运动由NNW转变为WNW向有关,而西部NE、NW向断裂发育与印度-欧亚大陆碰撞远程效应有关。随着印度板块持续北向运动并发生顺时针旋转,西部地区保持NNE向挤压应力场,发育了一系列NW、NNW向断裂。东部地区依然呈现近EW向挤压应力场。受到新生代以来各组断裂构造的影响,中国北方山脉和盆地呈现出线状与面状结合的网格状特征。磷灰石裂变径迹年龄统计显示,东部地区普遍经历了古新世—早始新世(66~42 Ma)的隆升-剥露,该期构造事件为现今东部地区构造地貌格局的形成奠定了基础。与东部地区不同,西部地区则存在8~6 Ma等时面,且8~6 Ma整体隆升-剥露为西部地区现今构造地貌格局的形成做出了主要的贡献。     

龙门山冲断带北段前锋带新生代构造变形

龙门山北段前锋构造的地震剖面解释和前缘盆地内沉积地层的磁组构研究表明前锋构造中发育两期构造挤压作用,即整体强烈的晚三叠世变形和由北向南逐渐减弱的弱新生代构造变形。受这两期构造挤压作用的控制,龙门山北段前锋构造中发育上、下两套构造层,地表构造为晚三叠世时期形成,而深部隐伏构造则形成于新生代。北部的矿山梁和天井山构造几何学上表现为一个双重构造,浅层是一个晚三叠世形成的断层转折褶皱;深层是新生代形成的多个逆冲岩片叠置所构成的隐伏堆垛背斜;南部的青林口和中坝构造主体表现为叠瓦状逆冲,前锋构造是断层转折褶皱和断层传播褶皱。新生代构造冲断位移量以及造成早期构造抬升由北向南逐渐减小,反映新生代变形强度由北向南的减弱。磁组构研究表明新生代变形从龙门山冲断带边缘到盆地内部,磁组构从铅笔状磁组构到初始变形磁组构并逐渐过渡到沉积磁组构。由南向北磁组构由初始变形磁组构转变为铅笔状磁组构,说明应变越来越强,从而进一步证明了龙门山前锋新生代构造的弱变形作用和变形强度的北强南弱分布特征。     

Evolution of Topography,Drainage and Biogeography in East Asia during the Cenozoic: Summary of the Third Conference on Earth System Science

Drastic changes in the deep Earth processes and paleoenvironments on the surface occurred in Asia and surrounding regions during the Cenozoic. Driven by India-Asia collision and Pacific plate subduction, the Tibet Plateau region in the west gained its high elevation, whereas lithosphere in east China lost its thickness, and West Pacific margin seas opened, all of which led to the establishment of the present-day topography and drainage pattern. These tectonic-geomorphic processes interplayed with global cooling, re-organization of northern westerlies, Asian monsoon regime and biogeography in this region, which have become the frontier topics in earth sciences.     

可可西里盆地瘭生代沉积演化历史重建

青藏高原北部可可西里盆地是高原腹地最大的第三纪沉积盆地，分布着厚度达5737.5m的新生代沉积。本文根据遍布整个盆地的野外实测剖面和地质观察点资料，采有典型剖面精确古地磁测年为基础的时间框架，开展沉积层序、岩笥特征、沉环境和古水流变化综合对比研究，将可可西里盆地新生代（约56Ma至约16Ma）划分为7个演化阶段，其中在30Ma至约23Ma期间盆地经历抬升变形，没有沉积作用发生。结果显示，前6个阶段（约56Ma至30Ma），盆地沉积中心逐渐向北、向东迁移，盆地南缘和西缘的构造逆冲作用逐步加强，而且在晚渐新世发生强烈南北向地壳缩短，反映青藏高原腹地早期隆升过程中依靠南北向地壳缩短和北东向逆冲扩展作用来实现的。在早中新世（约23Ma至约16Ma），盆地沉积物遭受低度变形，表明此期间高原以差异隆升为主。     

早新生代温室气候及冰期气候转型的模拟研究

早新生代是地质史上最后一个温室气候期,随后南极冰盖形成,地球进入到晚新生代冰期。温室气候的成因和冰期气候转型的机制一直是国际相关学界关注的问题。评述国际上对此开展的古气候模拟,反映了早新生代温室气候受到了海洋和大陆的地理位置、暖海洋温盐环流和海洋热输送、太阳辐射和大气CO2浓度变化的作用和影响。古气候模拟还反映了早新生代温室气候转向冰期气候,受到了大洋通道改变和高原构造隆起、大气成分变化以及海陆生态系相互的作用和反馈。这些古气候模拟试验锁定在气候变化的关键时段和重要驱动因子,对测试地球内外驱动力和地球各圈层反馈作用提供了重要的科学依据;温室气候以及趋向冰期气候的模拟研究对探讨气候变化内在机制、预测未来气候具有重要意义。      

柴达木盆地新生代不同层次构造特征

应用柴达木盆地地震、非地震资料进行综合解释研究发现,新生代盆地深、浅层构造存在较大差异,盆地沉积在不同时期受到不同构造格局的控制。古近系受近东西向构造控制,新近系受北西向构造控制,显示了柴达木盆地新生代为不同时期受不同方向构造控制的大型叠合盆地。盆地地层深、浅层构造变形特征不同,深层表现为陡倾的逆冲断裂构造,以断块构造为主要特征;中浅层表现为滑脱褶皱与滑脱断裂构造;地表在背斜核部发育斜列展布的正断层构造。盆地经历了多旋回沉积和多方式的后期改造,不同的构造组合形成了不同的储油气构造模式,认识这一点对于盆地深层的油气勘探,特别是寻找隐蔽油气藏具有重要意义。