地球表层运动和变形的GPS描述

利用IERS所公布的分在全球各大构造板块上的 6 5 7个GPS、SLR和VLBI连续观测站在ITRF框架下的速度场资料 ,采用刚体板块运动 +板块整体均匀应变 +板块内局部不均匀应变的变形分析模型 ,研究了全球各主要板块的运动和变形。结果表明板块的整体变形在统计上均不显著。在一级近似上板块间表现出来的整体相对运动显著 ,根据这些运动参数定量研究了板块边界的相对运动的大小和性质。认为地球的双重不对称变形可能主要表现为南北、东西两半球所含的板块边界的运动方式不同所致。板块内的局部不均匀变形明显 ,为板块内部可能应划分成次一级的活动地块提供了佐证。由于观测点分布的密度和均匀性不足 ,本文未能就板内不均匀变形作进一步的深入讨论。     

中国岩石圈动力学概要

本文是1:400万“中国及邻近海域岩石圈动力学图”说明书的节要。它对我国现今活动着或在新生代活动过的地质和地球物理作用过程作了综合概括,重点是板内现象,并从板块构造作用基本过程上对它们加以解释。中国的岩石圈很不均匀。其动力学涉及8个活动亚板块和有关的17个构造块体的性质、它们的相对运动和构造应力场、以及新构造变形的特征。阐明了我国岩石圈现今运动和变形及其与深部过程的关系和横向非均匀性、密度差及应力状态等将会导致运动的因素。     

板块运动地球重力学机制研究

针对板块运动的动力问题,笔者按照地球重力学的理论和方法进行了持续研究,并于2000年和2001年分别提出了“纬向正常密度假说”和“板块运动纬向重力模式”。“纬向正常密度假说”认为：地幔的正常密度是按照“地幔纬向正常密度函数”δe (B)规则分布的。如果地幔的密度是正常分布的．其物质分布状态在水平方向就是稳定的;而如果地幔的密度     

岩石密度和超高压岩石折返速率

在常温常压条件下对中国大陆科学钻CCSD主孔100-3000米岩心样品进行了密度测量,建立了密度连续剖面,并界定了不同超高压岩石的密度值。通过对比高温高压物性实验资料,岩石密度随着退变程度增强而降低,榴辉岩密度变化序列为3.52g/cm3→3.49g/cm3→3.07g/cm3→2.93g/cm3。超高压长英质岩石密度变化序列为3.00g/cm→2.80g/cm3→2.65g/cm3。上述实验资料是讨论不同折返阶段岩石所受浮力的基础,为研究折返速率大小提供了基本参数。本文通过折返板块运动平衡时,上浮力与粘滞力平衡这一关系式,定量研究了大陆俯冲板块的折返速率,认为密度差产生上浮力从而引起折返,温度对板块折返速率的影响最为显著;密度差大小、折返角度、折返板块大小对折返速率也有直接的影响。定量模拟分析表明,在温度高于850℃时,板块的折返速率可以超过100mm/a;当温度降至700℃时,折返速率则低于1.5mm/a。作者认为在折返早期,温度较高,板块快速折返至60-70km榴辉岩相深度;随着传导散热,温度降低,板块以较慢的速率折返至中下地壳。折返速率的估算表明,浮力是板块折返第一阶段(从>100km深部折返至<40km的中下地壳)的主要驱动力。     

板块俯冲是由于它本身的重量引起

曾于1970年左右听到有一种说法,认为“板块运动似乎并不直接反映地幔热对流”,亦即主张地幔上升产生海岭,而不是载于热对流之上的板块运动——古典的地幔对流论的说法,道理就是地幔物质在板块的间隙中自下而上被动上升成为中央海岭.但板块之间究竟为什么出现间隙呢?这乃是板块构造学说的根本问题.研究这一问题,会起到两点重要的作用.弄清板块到底是什么?从目前说最合理的答案将是“板块乃是地幔制造出的热对流中热的边界层”.表面冷却固化的边界层(板块)的密度,应较部分熔融的下层(岩石圈)的密度大.因此板块本身重量很大.不是可浮起的物质.根据东京大学吉井敏尅等人研究得出的,随着     

岩石圈板块漂移引起岩石古剩磁偏角变化规律

依据古地磁基本原理,结合岩石圈板块在地球表面的欧拉旋转,通过赤平投影作图,探讨了岩石圈板块漂移引起古剩磁偏角的变化规律,得出古剩磁偏角的变化与岩石圈板块所处的半球、欧拉极所处的区间以及岩石圈板块东西向运动分量相关,在现今地理坐标下的古剩磁偏角是地质历史时期岩石圈板块多期活动引起古剩磁偏角变化的综合结果。由于欧拉极主要分布在绝对占优的两个区间,因此,岩石圈板块运动主要是欧拉极分布在这两个区间的旋转运动,而当欧拉极分布在这两个区间且当岩石圈板块所处的半球的东西向运动分量方向相同时,古剩磁偏角的变化规律较一致。进而可依据欧拉极分布在这两个区间岩石圈板块旋转引起古剩磁偏角变化规律,结合相邻两个时代形成的岩石古剩磁偏角和倾角之差,以及相对较老岩石形成时所处的半球,可定性确定岩石圈板块在这一地质历史时期的运动方向,为构造应力场演化提供一定的依据,使古地磁数据在大地构造研究中发挥出更大作用。     

珠琼运动的厘定——来自北部湾盆地福山凹陷构造沉积特征的启示

南海北部盆地构造运动的认识向来存有争议,尤其是在珠琼运动的厘定上更是难以统一。通过分析南海及其周缘盆地的动力学背景特征,认为珠琼运动为发生在始新世至渐新世的一次大型伸展构造运动,根据其动力学背景可分为两幕。北部湾盆地福山凹陷在珠琼运动期间表现出明显的两期伸展背景,分别对应珠琼运动的两次幕式活动。根据福山凹陷沉降速率变化、控沉积断裂与不同期次断裂分布特征,认为珠琼运动一幕的活动时间为早—中始新世,即54~39.4Ma,动力学机制为印度洋板块俯冲欧亚板块引起东南方向的地幔流并导致太平洋板块俯冲后退;珠琼运动二幕的活动时间为晚始新世至渐新世,即39.4~25.5 Ma,起因于海南地幔柱柱头到达岩石圈底部引起东南方向的伸展效应。     

青藏高原莫霍面形态的重力模拟及其对探讨高原隆升机制的意义

青藏高原是印度板块板欧亚板块碰撞形成的巨大变形带，岩石圈地幔的变形特征对高原的隆或意义重大。本文分析了远震ＰＫＰ走时残差沿高原中部剖面的变化，发现莫霍面的断错在整个高原是普遍存在的；利用人工地震资料作为约束，用重力资料对莫霍面的形态进行了反演模拟，认为岩石圈地幔的断错和叠覆可能是青藏高原隆升的重要机制；最后讨论了板块中部热和密度不均匀性以及地幔流动对青藏高原岩石圈变形的影响。     

现今绝对板块运动

根据热点假设,热点对于中间层是固定的。相对热点的板块运动叫做绝对板块运动。绝对板块运动模型可以通过反演火山链传播的速率和走向数据以确定相对板块运动在角速度空间的原点来得到。利用一组近来（0～7．8Ma）全球分布的热点的迁移速率和走向数据,结合板块运动模型NNR—NUVELIA,已研制出一个叫做APM2的现今绝对板块运动模型。按照该模型,太平洋板块围绕60．063°S、102．210°E处的极以（0．8330°±0．0133°）／Ma的速率运动,非洲板块围绕46．849°N、44．372°W的极以（0．1015°±0．0134°）／Ma的速率运动,南极板块的运动则以46．871°N、146．942°E为极,速率为（0．0846°±0．0177°）／Ma,欧亚板块的运动更慢,极为27．291°N、171．925°W,速率为（0．0655°±0．0206°）／Ma。这一模型表明,岩石圈相对深部地幔有一个以49．423°S、90．625°E为极,速率为（0．1983°±0．0135°）／Ma的净旋转。表明太平洋热点同印度-大西洋热点不一致,显示太平洋热点的运动也不一致。为了分析和比较,还给出了仅用全球分布的热点的走向数据和仅用印度一大西洋热点的走向数据得到的板块绝对运动的角速度。     

大南海地区新生代板块构造活动

在新生代澳大利亚板块和欧亚板块之间的大洋中，存在一些地块(微板块)；同时，澳大利亚板块北部边缘的一些地块先后和澳大利亚板块分离，向北运动，与一些和欧亚板块分离出来的地块先后发生碰撞缝合。在此期间，由于地块分离而发生海底扩张，产生许多小洋盆，如南海、苏录海、苏拉威西海、安达曼海等，最后形成了东南亚地区今日的构造景观。笔者从大南海地区新生代的构造演化史之框架来研究南海地区新生代的构造演化历史，认为南海地区新生代的构造活动既与印度板块和欧亚板块的碰撞有关，也与太平洋板块向欧亚板块的俯冲活动有联系；同时，还受到澳大利亚板块向北运动之影响。南海地区在新生代发生过两次海底扩张，第一次海底扩张发生在42～35Ma前．是受印度板块和欧亚板块碰撞而引起欧亚大陆之下向东南方向之地幔流的影响而发生的，其海底扩张方向为NWSE，产生了南海西南海盆；第二次海底扩张发生于32～17Ma前。由于太平洋板块向欧亚板块俯冲，俯冲的大洋岩石圈已达700km深处，阻挡了欧亚大陆的上地幔向东南方向之流动，从而转向南流动。引起南海地区南北向海底扩张，即新生代第二次海底扩张，产生了南海中央海盆。南海新生代洋盆诞生之后，由于大南海地区继续有地块碰撞和边缘海海底扩张，对南海南部地区产生挤压，从而使这里的沉积发生变形，这就引起万安运动(南海南部)。     

中生代板块—通过对俯冲的Farallon板块地震图像的考察研究其在东北太平洋之下的运动史

北美西部的地质是由三个主要的大洋板块 :Ｋｕｌａ、Ｆａｒａｌｌｏｎ和太平洋板块相互作用构成的。其在新生代的运动已通过对板块的相对运动进行仔细的重构而得到推断。但是 ,在时间上反推以重构Ｋｕｌａ和Ｆａｒａｌｌｏｎ板块的运动十分困难 ,因为中生代的太平洋板块已几乎完全消失于俯冲之中。古老的大洋岩石圈的缺失已提醒人们注意使用高分辨率的层面Ｘ射线照相术模型来追踪以往的板块运动。在北美 ,上地幔横波构造中最快的地震速度异常明显地与在大约 30Ｍａ前Ｆａｒａｌｌｏｎ板块在新生代的俯冲有关。Ｋｕｌａ和Ｆａｒａｌｌｏｎ板…     

板块运动的球面效应及相关问题的探讨

(1)板块运动的球面效应。板块运动实质是洋壳的增生、消减和陆块的漂移,以及板块形状和大小的变化。板块运动的球面效应是指其他条件相同时受椭球形地球表面制约,不同地理位置、不同运动方向的板块表现的运动特征、消长关系及其所处的全球构造环境:①板块平行纬线运动时,高纬度部位较低纬度跨越较大的经度差,因而其运动方向从平行于赤道逐渐指向赤道,表现出一定程度的旋转。从地球仪上模拟测量和计算,板块低纬度部位经度每跨越 5°,板块向前旋转约2°,并伴生垂直于板块运动方向的转换断层,如南美洲和非洲板块。②板块平行于经线由高纬度…     

环太平洋区域地球动力学图说明书

这是近20年板块构造理论问世以来,用最新的地质方法和见解所能获得的有利于能源和矿产资源的图件。地球动力学图提供了地球表层现今运动以及由于应力和密度不均匀将造成未来运动的资料。根据海洋卫星雷达测量海平面高度而获得的最新资料编制的重力等值线,它比以前任何图件更仔细地表示了大陆边缘,也精确地圈定了海槽和海山外缘的裸露的关节状隆起(高重力值反映的地形波长约为300公里)。特别是用最新的方法对石油钻井的井壁进行系统和定向的测量获得的岩石圈应力,反映在板块内部的最大水平挤应力方向似乎多与扩张轴向外的方向有关,与板块的绝对运动关系不大,历史时期断层位移反映地球表面现代的变形形式。火山活动和地震初动方向揭示了从地表到削减带底部的变形形式,表面的地层在消减带上被认为透入到很深的地幔。     

全球地壳运动的背景场及其研究进展

全球地壳运动是在全球地壳运动背景场中发生的，其背景场的运动参数是表征地壳运动的最基本特征。由于现今板块运动模型ITRF序列均忽略板块边界部分，并且板块以NUVEL1A模型来划分，由此建立的全球板块运动模型不能作为一个严格的全球地壳运动背景场。利用区域速度场和ITRF2000速度场建立一个包括非刚体的板块边界区域和刚体板块的全球地壳运动模型，其板块总角动量ΙLΙ＝0．131°/Ma，即不为零，存在整体旋转，由此建立无整体旋转（NNR）模型，并评述其研究进展。     

论板块运动机理

大陆漂移起始于由软流圈压力升高引起的岩石圈板块的裂解,洋中脊的推力使板块发生运动。板块趋动机制非常类似于抽油马达,即岩浆相当于石油、板块相当于活塞、中脊海岭与软流圈相当于汽缸、裂谷相当于汽缸盖、深海平面上洋中脊高度相当于压力计表示的活塞上端压力。     

湟水河流域不对称地貌与青藏高原—祁连山隆升

湟水河流域发育夷平面和不对称的分水岭、阶地、沟谷等地貌,不对称地貌主要有简单不对称沟谷、不对称分水岭和阶地式不对称沟谷。它们是由于南北两侧隆升幅度不同,在地面流水侵蚀作用下产生。地貌的不对称反映出青藏高原的隆升在大的时间尺度上是均匀的,在小尺度上是不均匀的;高原隆升到一定高度后,受印度板块侧向挤压、高原向四周扩展的应力的共同作用引起了祁连山的隆升;祁连山隆升的同时西北地区的气候开始恶化     

利用ITRF速度场计算中国大陆与周围板块的现今三维相对运动

利用几何大地测量监测数据考察某一岩石圈板块或块体的运动 ,目前的主要方法是选择某一相对稳定点或直接选择地固参考系作为运动参考系 ,计算被考察的板块或块体相对于该相对稳定点的运动或在地固参考系中的运动。显然 ,这种计算结果无法全面直观地表达被考察板块或块体的内部相对运动 ,以及周围板块或块体相对于被考察板块或块体的运动。文中首次尝试了直接选择被考察板块或块体即欧亚板块东南部块体作为参考块体 ,利用一种高精度的几何大地测量监测数据 ,即国际地球参考框架 (ITRF)速度场计算了欧亚板块东南部块体在ITRF参考系中的线性运动模型 ,从而建立了欧亚板块东南部块体的块体参考系 ,并在该块体参考系中计算欧亚板块东南部块体内部及周围板块现今三维相对运动 ,进而分析中国大陆及周围板块的现今相对运动规律 ,以及板块边界处板块的现今相对运动规律。     

浅谈板块运动的外部力源

推动地球板块运动的力可以分为内部力源和外部力源,只有外部力源才会使地球板块产生持续的同向运动。在对历史地质资料总结的基础上,得出银河年周期对地球板块的运动有重大影响。可以认为全球板块聚合一离散周期以银河年为周期。全球板块大约在一个银河年内（220-250Ma）离散一聚合一次。在比较现代科学技术手段对地球板块运动的监测结果和地球受到的太阳、月亮固体潮的理论计算结果基础上,得出结论：太阳、月亮对地球的固体潮力是推动地球板块日常运动的重要外部力源。除此之外,自转的影响也是使板块运动的力源。     

认知地球物质运动的大陆动力学方法

20世纪70年代板块构造学建立以后,全球地球物理调查取得了足够多的观测数据,对地壳上地幔构造进行了准确的物性成像,为克服板块构造学的存在问题的大陆动力学研究提供了可实现的基础。在地壳—上地幔物性成像的基础上,大陆动力学的研究方法首先是综合多学科数据进行全球对比。结合古地理和古地磁数据,全球对比的内容包括地幔的速度变化、电阻率扰动和位场反映的介质密度和磁性扰动异常等,它们在大陆动力学研究中,为研究地球物质运动的非板块模式提供了大量证据。多学科全球对比研究结果表明,大陆和大洋岩石圈的力学性质和物质运动形式大不相同,必须跳出板块的概念来研究大陆动力学作用过程。同时,岩石圈本身没有板块运动的动力来源,必须和软流圈物质运动一起研究,才能全面理解岩石圈的行为和物质运动的规律性。从最近几年的地幔地球物理三维成像成果看到,对于地球表面难以观察的软流圈和地下深部,对比三维的地震波速和电阻率扰动图像,可以获得关于上地幔物质运动的信息,认知已经发生在地壳—上地幔的物质运动特征。本文中介绍了几个典型例子。     

塔里木板块及其周缘地区有关的构造运动简析

本文从板块运动及板块相互作用的角度来探讨塔里木板块及其周缘地区构造发展过程中的几次主要构造事件。研究表明，在塔里木的演化历史中，有多次重要的构造事件，他们的发生和板块之间的相互运动及相互作用是密切相关的。中元古代以来，塔里木在和周缘的地块不断碰撞增生和拼贴的过程中不断扩大，同时发生了一次又一次的构造运动，最终形成了塔里木周缘的山系及内部的盆地。