根据深反射地震资料识别南海北部洋陆过渡带

洋陆过渡带是被动大陆边缘的重要特征,对于理解大陆岩石圈破裂,随后的海底扩张及被动大陆边缘的形成与演化至关重要.前人通过重磁、地震等地球物理资料对南海北部洋陆过渡带进行过一些研究,但不同学者利用不同资料所确定的洋陆过渡带位置存在较大差异.本文基于高品质深反射地震剖面对南海北部洋陆过渡带进行重新解释,根据莫霍面快速抬升、地壳急剧减薄特征确定洋陆过渡带的分布范围.结果表明,南海北部洋陆过渡带位于大陆边缘减薄陆壳与正常洋壳之间,是受岩浆活动改造了的厚度急剧减薄的地壳,洋陆过渡带地壳深部发生岩浆侵入.减薄陆壳莫霍面平均埋深为21.9 km,地壳平均厚度约20.2 km;正常洋壳莫霍面平均埋深为12.0 km,地壳平均厚度为8.1 km,洋陆过渡带莫霍面埋深和地壳厚度急剧变化,其宽度大致介于46～99 km之间.南海北部磁异常条带和自由空间重力异常分布,验证了本文确定的洋陆过渡带范围的合理性.综合分析认为,南海北部洋陆过渡带的特征介于典型火山型与非火山型之间.     

南海地球物理场特征与基底断裂体系研究

南海海域主体可划分为南海北缘、中西沙、南沙、南海海盆四块,各块具有明显不同的重磁场特征.反演得到的莫霍面总体趋势由陆向洋抬升,反映陆壳、拉伸陆壳、过渡壳、洋壳的分布.东沙高磁异常含一定的高频成份,与新生代玄武岩及中生代岩浆岩有关,而其低频成份可能反映了发育的下地壳高速层.南海海域断裂极为发育,可分为北东向断裂组、东西向断裂组、北西向断裂组和南北向断裂组.南海北缘、南缘均以北东向张性断裂与北西向张剪性、剪性断裂为主要格架,形成了"南北分带、东西分块"构造格局.     

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     

中国海-西太平洋地区典型剖面的重-磁-震联合反演研究

重-磁-震联合反演是获取地壳结构的重要方法.此次研究,我们主要基于全球最新的水深、重磁异常、沉积物厚度等数据,结合实测地震数据和前人研究成果,分析了中国海-西太平洋地区的莫霍面展布特征,并利用重磁震联合反演方法获得了跨越中国海-西太平洋典型剖面的地壳结构和异常体分布,揭示了陆壳到洋壳的典型变化规律.结果表明,从浙江地区到马里亚纳俯冲带,地壳结构大致呈现由厚到薄、由老到新、由复杂到简单的特征.浙江地区（扬子块体和华夏块体）地壳结构复杂,三层结构明显,地壳内断裂带发育,并伴有广泛的岩浆侵入;东海地区莫霍面起伏剧烈,地壳厚度变化较大,冲绳海槽地壳明显减薄,是其过渡壳性质的体现;西菲律宾海盆、九州-帕劳海脊、帕里西维拉海盆、马里亚纳俯冲带等构造单元地壳结构相对简单,二层结构明显.其中,西菲律宾海盆和帕里西维拉海盆地壳内部磁异常变化较为剧烈,海盆扩张过程中形成的磁异常体分布广泛,地壳厚度（5~8 km）明显小于陆壳;九州-帕劳海脊地壳厚度可达~20 km,缺失中地壳,表现为岛弧地壳结构;同源的西马里亚纳岛弧和东马里亚纳火山弧地壳结构相似,浅层磁异常体分布广泛,西马里亚纳岛弧地壳厚度（~17 km）略小于东马里亚纳火山弧（~20 km）,体现了裂离的不对称性;马里亚纳海槽具有正常的洋壳结构（~7 km）,但扩张中心未发生明显破裂.对比各构造单元地壳结构的异同点,我们进一步认识到,陆壳与洋壳之间不是孤立的,陆壳可能会演化出洋壳的结构或组分,板块的演化总是处于动态循环过程中.此研究加深了我们对中国海-西太平洋深部构造特征的整体理解,促进了我们对大陆边缘演化与板块相互作用的认识,深化了我国管辖海域及邻近地区的基础地质调查.     

南海地球物理场特征及基底断裂体系研究

南海海域主体可划分为南海北缘、中西沙、南沙南海海盆四块，各块具有明显不同的重磁场特征。反演得到的莫霍面总体趋势由陆向洋抬升，反映陆壳、拉伸陆壳、过渡壳、洋壳的分布。东沙高磁异常含一定的高频成份，与新生代玄武岩及中生代岩浆岩有关，而其低频成份可能反映了发育的下地壳高速层，南海海域断裂极为发育，可分为北东向断裂组、东西向断裂组、北西向断裂组和南北向断裂组，南海北缘、南缘均以北东向张性断裂与北西向张剪性、剪性断裂为主要格架，形成了、南北分带、东西分块”构造格局。     

西沙地块地壳结构及其构造属性

西沙地块作为在南海形成演化过程中形成的微陆块,记录了南海演化历史的重要信息,其地壳结构、物质组成及构造属性是探讨南海形成演化的关键.基于采集到的OBS2013-3测线海底地震仪数据,用射线追踪和正演走时拟合方法,获得了西沙地块的二维纵波速度模型.模型显示沉积层速度为2.2~3.2km·s-1,厚度为0.8~3.0km,局部基底面起伏较大,上地壳顶部速度为5.0~5.5km·s-1,下地壳底部速度为6.9km·s-1,上地幔顶部速度为8.0km·s-1.西沙地块的地壳厚度平均为23km,上地壳厚度约为9km,下地壳厚度约为14km,莫霍面埋深为23~27km.从穿过西沙地块的纵、横两条大剖面推算,块体大小约为9.2×105 km3,与华南陆缘相比,表现为整体减薄的陆壳特征.西沙地块与南沙地块垂直于西南次海盆扩张脊分布,根据二者地壳结构的特征对比,二者互为共轭关系.     

南海岩石层及边界构造的地球物理特征

南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层的综合地球物理特征进行了深入总结,发现深地震探测剖面所确定的洋、陆壳转换位置与空间重力异常梯级带位置较为一致,据此拟定了南海洋、陆壳的转换边界;依据多条地壳结构剖面中拉张减薄的程度确定了正常减薄陆壳、洋陆壳过渡带及洋壳等属性特征,并初步圈定了南海下地壳高速层的分布范围.对比分析了南、北陆缘地壳结构及其拉张减薄的变化特征,从综合地球物理特征的相似性上推测了北部陆缘的中西沙陆块与南部陆缘的南沙礼乐滩陆块具有共轭对称性.依据S波速度梯度变化确定了南海岩石层厚度分布情况,揭示出南海北部陆缘存在一条岩石层厚度的减薄带,且该减薄带与高热流带具有较好的一致性.在综合分析的基础上,以深地震探测剖面与重、磁异常变化的对应性为基础,划定了南海边界构造的位置.     

南海东北陆缘过渡性地壳的地震成像

根据2001年8月台湾和中国大陆合作开展的深部地震调查,给出了横跨南海(SCS)东北部被动大陆缘的地壳构造。将一条NW-SE向剖面上的48道地震反射数据和11台海底地震仪的反射和折射的垂直分量数据整合在一起,依次得到了沉积层上部(1.6~2.4km/s)、下部(2.5~2.9km/s)、压实层(3~4.5km/s)以及结晶地壳上部(4.5~5.5km/s)、中部(5.5~6.5km/s)和下部(6.5~7.5km/s)的成像。速度模型表明,压实沉积物的厚度(0.5~3km)和基底变化很大,这是由于南海海底扩张以后的岩浆入侵和火成岩活动导致的。更进一步从模型中识别出,在南海东北部边缘下陆坡之下的洋陆过渡带(OCT)的上/中地壳(7~10km厚)存在一些火山和火成岩,下地壳下面存在高速层(0~5km厚)。还得到了南海东北部陆缘洋陆过渡带的西北为薄陆壳、东南为厚洋壳的影像。但是这些过渡性地壳不能归类为洋陆过渡带,这是由于它们的地壳厚度、有限的火山、岩浆体和高速层所决定的。紧邻重力低区和从台西南海盆延伸而来的沉陷带的陆壳拉伸可能是欧亚板块向马尼拉海沟下插的结果,而厚洋壳的形成则是由于南海海底扩张之后洋壳中过度的火山活...     

汕头－吕宋岛岩石圈速度结构与震源构造──台湾浅滩7．3级地震构造之一

汕头－吕宋岛岩石圈速度结构剖面，划分出华南陆缘古生代陆壳、陆架区晚古生代－中生代陆壳、陆坡带中生代－早第三纪过渡壳、新生代南海海盆洋壳及吕宋岛中生代－新生代岛弧陆壳与东吕宋海槽洋壳等地壳构造组分，并确定了上述地壳构造之间的边界断裂构造及其性质。结合地震震源分布及机制，初步确定了华南陆架盆岭构造带北、南两侧地震构造的控震构造与发震构造性质及其震源力学特征；１）指出１９９４年９月１６日台湾浅滩７．３级地震属于板缘壳幔地震及造成一千公里有感范围的原因；２）马尼拉海沟的海底地堑构造与南海海盆岩石圈地幔上隆是马尼拉海沟俯冲带震源显示正断层性质的原因，且为被动的或转换俯冲带；３）东吕宋海槽仍属于菲律宾海俯冲带性质；吕宋岛东西两侧俯冲带岩石圈板片震源深度的准三层分布，可能表明俯冲带岩石圈板片存在相应的低速滑移层。     

南阿尔金早古生代俯冲碰撞过程中的花岗质岩浆作用

南阿尔金俯冲碰撞杂岩带早古生代存在517,501~496,462~451和426~385 Ma四个期次的花岗质岩浆岩.第一期岩浆岩侵位于区内蛇绿岩型镁铁质岩石之中,后三期分别对应于该构造带高压-超高压岩石~500 Ma的峰期变质及其~450和~420 Ma的两期退变质时间.结合区域地质背景、镁铁-超镁铁质岩和高压-超高压变质作用研究成果综合分析,这四期岩浆岩分别是南阿尔金早古生代板块俯冲碰撞过程中,先期俯冲洋壳,之后陆壳深俯冲导致地壳加厚引发下地壳以及深俯冲板片断离导致中上地壳和造山后伸展减薄阶段部分熔融作用的产物.其中,洋壳型埃达克岩的形成时代(517 Ma)为南阿尔金洋壳俯冲作用时限提供了直接约束,陆壳深俯冲引发的高压-超高压峰期变质时代(~500 Ma)作用滞后这一事件约10 Myr,表明南阿尔金早古生代时期由洋壳俯冲转换为陆壳俯冲可能是一个连续的构造演化过程.这四期花岗质岩石与区内蛇绿岩型镁铁-超镁铁质岩石以及高压-超高压变质岩石的形成,共同记录了南阿尔金早古生代时期从大洋俯冲、之后的大陆深俯冲碰撞再到后来深俯冲陆壳折返抬升的完整构造演化过程.     

南海新生代海底扩张的构造演化模式:来自高分辨率地球物理数据的新认识

根据高分辨率重、磁测网数据的分析,结合多波束海底地貌的构造解释,南海海盆新生代经历了两期不同动力特征的海底扩张,25 Ma的沉积-构造事件是其重要分界.早期扩张从约33.5 Ma开始至25 Ma停止,在东部海盆南、北两侧和西北海盆形成了具有近E-W向或NEE向磁条带的老洋壳,是近NNW-SSE向扩张的产物;晚期扩张从2...     

从板块构造观点论南海的成因

南海是亚洲东部的一个边缘海。从板块构造观点看来,南海及其周围整个东南亚大陆边缘恰好位于欧亚板块、太平洋板块和印度洋-澳大利亚板块交汇处,即处于一板块“三叉点”上。 根据此区域内已有的地球物理及地质资料,作者认为南海海盆是新生的边缘海板块而不是沉没的古老地台。 南海的形成是由于新生代早期在其两侧存在一背离式的板块“三叉点”所致,此“三叉点”的位置在海南岛南侧和印支半岛东侧。“三叉点”以东的地壳因局部海底扩张而被推向东,至菲律宾群岛一线,导致南海深海盆（所谓“中国盆地”）的张开和上地幔物质的上涌。 根据资料分析,作者认为南海海底扩张轴是北东向平行于大陆边缘的,扩张的时代是从渐新世晚期至中新世。     

南海西南海盆壳幔结构重力反演与热模拟分析

壳幔结构及扩张期后的岩浆活动是研究南海西南海盆形成演化的关键.本文针对NH973-1剖面开展壳幔密度结构重力反演,并依据重力反演的壳幔模型,定量模拟海底扩张期后的壳幔热结构与热演化过程.重力反演表明:西南海盆中央残余扩张脊之下存在一个较深的凹陷带,其下Moho面比两侧略深,呈现扩张期后的热沉降特点.热模拟发现:海盆扩张...     

南海中部和北部地壳性质的探讨

本文主要根据1980年中、美联合调查南海时所获得的声纳浮标测量结果,探讨中国南海中部和北部各个地貌单元上的地壳结构、性质以及新生代的发展简史。     

南海大陆边缘动力学:科学实验与研究进展

国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB411700)首次在南海南部大陆边缘及西南次海盆开展长排列大震源多道地震、海底地震仪(OBS)折射/反射地震等的综合地球物理探测,结合地质构造、地球化学、动力模拟等的综合研究,形成如下重要认识:南海海盆新生代发生了早、晚两期海底扩张.早期扩张发生于33.5～25 Ma...     

Topography of the Seismic Velocity Discontinuities beneath the Chugoku and Shikoku Districts,Southwest Japan

The first P-arrival-time data from 513 local earthquakes were analyzed to study lateral variation of the depth to the Conrad and Moho discontinuities beneath the Chugoku and Shikoku districts, southwest Japan, as well as to determine earthquake hypocenters and P-wave station corrections. The depth to the discontinuity was estimated by minimizing the travel-time residuals of more than 8700 first P arrivals observed at 55 seismic stations. The Conrad and Moho discontinuities are located within depth ranges of 15–25 km and 30–40 km, respectively. The Moho is deeper under the mountain area than under the Seto Inland Sea area, and especially deep under the Pacific Coast of the Shikoku district and the mountain area in the Chugoku district. The depth variation of the Moho is quite similar to the Bouguer gravity anomaly distribution and the lateral variations of the P-wave velocity. The deep Moho under the southern Shikoku is located at the portion in which the continental Moho under the island arc meets the oceanic Moho that is the boundary interface between the oceanic crust and the Philippine Sea (PHS) plate dipping toward the back arc. Although there are high mountains in the northern and middle Shikoku, the Moho is not so deep because subduction of the PHS plate prevents the Moho from getting deep, while the Moho is deep due to isostatic balance under the mountain area in the Chugoku district. In addition, we indicated the possibility that the upper boundary of the oceanic crust just above the high-velocity PHS plate is in contact with the deep Moho under the western Chugoku. The contact of the Moho with the oceanic crust can explain the markedly negative gravity anomaly observed in the western Chugoku and the later phase that appears just after the first P arrival from local earthquakes.     

On the mechanism of formation of the tyrrhenian sea

We investigated some of the existing hypotheses on the formation of the Tyrrhenian Sea basin, and we found that none of them appears satisfactory. By quantitative considerations we show that proposed mechanisms, such as those based on oceanization or back-arc spreading, cannot explain the origin of this basin. We suggest an alternative mechanism, consisting on the gabbro-eclogite transition, which occurs in the basaltic layer of the continental crust when anomalous mantle contacts the crustal basement. This leads to the formation of eclogite, which tears off the crust, sinks into the astenosphere, and accumulates at its base. As a consequence of the destruction of the basaltic layer the crust is strongly reduced and a deep basin is formed. We also suggest that the processes of crustal thinning and subsidence developed as proposed here at different times in different regions.     

南海西沙石岛地震台下的地壳结构研究

为加强海上天然地震观测和岩石圈结构研究,我们在南海西沙群岛建立了石岛流动地震台,进行了为期一年多的观测试验.观测结果表明,虽然岛礁区的地震数据受热带气旋影响期间背景噪声较大,但仍能记录到MW 6级以上的地震.本文对具有清晰P波波形的远震记录进行了接收函数处理和计算模拟,得到台站下简单的地壳结构模型,其莫霍面深度为28 km,上地壳顶部有一层2 km厚的低速层,横波速度只有23 km/s,向下逐渐过渡到横波速度为38 km/s的下地壳.与已有的研究结果比较,发现石岛台与琼中台的地壳结构模型是西沙海槽剖面的自然延伸,西沙地块的地壳结构属减薄型陆壳,可与华南地块的正常陆壳对比.