欧洲地学断面计划(EGT)介绍初步结果及目前规划

欧洲地学断面计划(European Geotraverse,简称EGT)是一项国际性的多学科计划,研究工作集中在一条从斯勘的纳维亚最北端延伸到北非、南北方向的岩石圈剖面,长度为4000km,宽度是变化的。该剖面由相连的三部分组成(北段、中段和南段),包括了从波罗的地盾最古老的前寒武纪地区到目前活动的西地中海地区各构造区的一套连续变化的岩系。EGT计划的主要目的是得到一个有关大陆岩石圈的构造、状态和组分的较好的三维图象,作为了解大陆岩石圈演化和动力学特性的基础。构成EGT联合计划(Joint Programme)的全部十二个主要计划现已实施,而其中的几个正接近完成。     

全球地球科学断面计划

一、前言这篇短文介绍了国际岩石圈计划(ILP)的全球地球科学断面计划(Global Geoscience Transects project,简称GGT)的性质和目的。断面这个词的含义就是要通过综合研究一切可以利用的地质和地球物理的信息做出一个横剖面,其深度至少要达到莫霍界面,主要目的是要保证所提供的资料和解释有统一的标准,使得世界不同地区的地壳性质能够直接对比,断面的构制鼓励不同学科的地学家进行地区的和国际的合作,使问题和分歧取得合理的解决,因此希望断面的初步草图能在1989年华盛顿的第28届国际地质会议上展出。     

关于中新世日本海张开的简要评述——根据日本岛弧古地磁证据

自1980年初以来,在日本岛弧地区加强了对晚第三纪火山岩与沉积岩的古地磁研究。我们在此对日本东北部及日本西南部的古地磁工作进行评述,这些工作推断出在21Ma到11Ma期间日本东北弧绕垂直轴逆时针旋转了47°,而日本西南弧顺时针旋转了56°。两弧旋转过程给出日本海张开的时期和方式的合理估计。     

波兰古生代地台和前寒武纪地台接触带的地壳深部结构(TORNQUIST-TEISSEYRE构造带)

欧洲主要的构造问题之一是与所谓波兰一丹麦凹槽地区,东欧地台的西南边缘有关.通常认为,这个边缘就是T一T构造线(Tornguist一Teisseyre Line),该构造线在欧洲的这部分近于北西一南东走向.确定前寒式纪地台和古生代地台之间接触带的深部地壳结构,是1965一1982年间在波兰进行地震测深(DSS)计划的主要目的. 在T一T构造带,洛九条测线进行了地壳的地震测深,测线总长度约2600 km.地震刚深结果表明,东欧地台边缘带的地壳具有任烈的异常特征.该带的宽度有变化,在波兰西北部为50 km,到它的东南部约为90 km.波兰古生代地台的地壳厚度是30一35 km,前寒式纪地台的地壳厚度是42一47 km,而T一T构造带内的地壳厚度在5似;{55 km之间变化.在T一T带的莫霍界面上方,40一45 km深处,有一地震不连续面,其P波速度从7.5 km八变为7.7 km/5.界面速度、平均速度和地壳的分层,沿T一T带都有明显的变化.在T一T带,还观测到强,狄的重力异常和磁异常.根据这些特征,T一T构造带被确定为一个具有裂谷性质的深部构造凹槽. 匀划出T一T构造带的深部断裂,对确定东欧前寒武纪地台板块边界的位置十分重要.根据DSS的结果,T一T构造带的东北边缘就是东欧地台的一个古板块边界.r.测"1犷 !r' 己东气二,.厂犷扮5乒)爪6哈茗尸犷合呈叼{巴竺多护半:讼扩鹦试滚梦二品!In攀穿缪二(《日f吕之盆目门l辉袋业介,,然2佗口1公0空00认m'钧J..'~山.司汾/'飞落100 vIZ尸图:波兰古生代和前寒武纪地台之间接触带和EUGENO一S计划区、置图.图例:1-已完成的DSS测线;2-计划中的DSS测线;及地震测深(DSS)测线的位3-炮点。     

垂直地震剖面理论地震图

利用一种经过改进的反射系数法,可以计算出有偏移距的、包括多次反射波和转换波的垂直地震剖面(VSP)理论地震图。这种方法首先是计算震源频谱与合成反射函数的乘积,得到转换位移位,然后,波数积分,继之在信号的频率范围内进行傅里叶逆变换,给出合成记录道。对于一个有埋深的检波器,合成反射函数是由Kennett矩阵(Kennett,1974,1979)导出的,这种矩阵可以形成一组地层组的相位上相关的诸反射系数和透射系数。对于VSP的各种几何排列,无论是常规使用的移动震源固定检波器还是固定震源移动检波器(多偏移距)都能够很容易地进行处理。这种方法也能够很容易地应用于偏斜井的VSP中。此方法是非常一般的,不需要对射线作特殊规定。由于能够控制多次波的次数,离散傅里叶变换中的卷绕问题就能够避免。垂直入射时的VSP地震图可以作为一种特殊情况而被迅速得到。本文列举了一些例子说明这种方法,通过限制射线角度的积分范围以及应用叠加原理,某些类型的有横向变化的构造也能够近似得到处理。     

利用射线追踪作井间层析成象

许多井间地震走时的层析成象解释方法是将震源和接收器之间的射线路径近似为直线,而不管射线路径上速度结构的不均匀性效应。当速度没有多大变化时,这样的近似是有效的。在许多地区观察到的速度横向变化为10—20％,甚至更多,这引起了射线相当大的弯曲。有些工作已经考虑了这种非线性效应,但在应用于井间地震问题时,还没有出现许多成功的实例。在这里我们提出了一个基于二维射线追踪的迭代反演方法,并成功地应用于野外资料。这个解释方法是由迭代射线追踪和更新速度模型来实现的。在每次迭代中,通过一个线性方程组将资料和由射线追踪得到的当前模型的走时差值与未知的速度扰动量联系起来。用阻尼最小二乘法求得这个速度扰动量,并因此更改模型。这个迭代过程一直进行到合成走时和野外资料间的拟合达到给定的误差范围之内,或者直到走时拟合不再有改进为止。我们把这个方法应用于结晶岩中井间试验所得的野外资料(Wong,1983)。地震图的频率范围是1—6.6kHz,允许速度结构的分辨率达到几米的数量级,所得的速度图象与其它地质和地球物理数据符合得很好。     

地幔流和板块运动

地幔粘度变化和板块运动的新资料暗示,作者以前的关于驱动和阻止板块构造的力的理论需要修改。在地幔中,与板块运动有关的流动可能遍及整个地幔,而不是几乎完全在地幔顶部的薄的软流层中。本文的第一个任务是计算作用在半球板块上的粘滞转矩,该转矩是由在板块边界之下地幔中的垂直点力产生的。这个原始问题是足够简单的,即使软流层和中间层的粘度给的不同时也是这样,并允许使用一系列有关的球谐级数项来计算。它表明:岩石层和软流层中的力是作用于板块上的转矩的主要来源,特别是当软流层粘度低的时候;按早先给定的项数给定截断项数时,会严重地低估软流层中力的作用。这些结果被用来指导如何近似地取更真实的边界条件。对于真实边界条件,用前述原始问题相同的方法,精确计算将太费时间。第二个任务是估计驱动和阻止地球板块运动的实际转矩。它包括“洋脊推力”驱动机制的重新计算,该机制给出围绕地心的总转矩为零,它与Archimedes原理一致,而同Davis和Solomon的新近结论相反。重新计算不影响仍具有非零合力的“下插板块拉力”,其主要部分被板块系统相对于平均中间层的非零平均角速度平衡(本文认为,在中间层中存在“热点”)。这个角速度与观测资料符合得很好,对于驱动中未用的资料,它也给出了一个近似检验。对于每一板块帮发现了驱动转矩和阻止转矩之间的不吻合。本文提出的方法比其它已知的最佳的方法吻合程度要好一些。两者的共同结论是“下插板块拉力”应该对年龄和速率加权;最重要的阻力是整个板块区下方抗剪切流的粘滞阻力,而不是早期著作中所说的俯冲带的局部摩擦。     

快速航空油气探测

富有成熟生油岩层的油气田及开采区普遍有微量的碳氢化合物逸散到地表,在地层倾斜的油区,这些微油气苗包括液相C10+碳氢化合物在内,不仅扩散到近海地区海底,而且扩散到陆地表面。近海勘探中,天然气从海底逸散产生的气泡是原油界面薄膜非常有效的载体,这样,到达海面的气泡把含油悬浮微粒带进空气中,同时有微量的油迹留在海面,为了探测这种含油悬浮微粒,已经研制了一种名为航空微迹(A1RTRACE)的高灵敏度航测系统,仪器安装在一个低空飞行双引擎短距起落的飞机中,机头装有采集系统,能对大气中的含油悬浮微粒进行百万次以上的采集,不断地从悬浮大气微粒中解吸碳氢化合物并进行分析,以40次/秒     

与浅源月震有关的异常高应力降

考虑到(l)震源语特性,(2)震源辐射花样,(3)地震波的滞弹性衰减,(勺地震仪的响应,以及(5)地震信号的强散射现象,对伴随浅源并仅仅是构造原因的月震产生的应力降和能量释放进行了重新计算.结果指出:三次最大的月震表明其体波震级m。>5.5,应力降△a>100MP。.与通常大多数地震事件相比应力降是相当高的,但根据月球的熟弹性模型预测的结果,它们能与之相容.月壳中高应力的存在意味着在其历史的最初阶段月球原本是熔融的,非但不局限其表,而且贯穿全体.     

小笠原岛弧

小笠原岛弧(Bonin Arc)是一个发育良好的岛弧,与其共生的有一条深海沟、一条活火山链和一个弧后盆地,小笠原岛弧大约有1100km长,南北向延伸,其范围在北纬35°—25°、东经139°—145°之间,前边面临太平洋板块,后边是四国海盆(见图1),在其北端,小笠原弧形成了与东北(Tohoku)弧和Seinan(西南)日本弧之间海沟-海沟-转换断层或海沟-海沟-海沟的三联点的一部分,马里亚纳岛弧沿着小笠原弧线继续向南延伸,小笠原弧和东北弧之间没有明显的地貌界限,但人们凭借相模(Sagami)海槽的凹陷可以推断出来,比起北缘来,小笠原弧的南部边界更不明确。小笠原岛弧作为从北到南的同一形态