南海北缘古近纪断裂活动规律及控盆特征:以阳江东凹为例

The Cenozoic continental marginal basins in the northern South China Sea margin can be divided into the Beibu Gulf Basin, the Qiongdongnan Basin, the Pearl River Mouth Basin, and the Taixinan Basin from west to east. These basins recorded the Cenozoic evolution of the northern South China Sea margin. To deepen the understanding of the fault activity and the Cenozoic tectonic evolution in the northern South China Sea margin, a case study of the eastern Yangjiang Sag in the ZhuⅢ Depression was carried out on the bases of high-resolution 3D seismic data. The 2D move software was used to restore the structural evolution of representative seismic profiles. The results showed that the structures in the eastern Yangjiang Sag during depositional period of the Wenchang Formation were dominated by the intensive NE-NEE- striking faults. By the depositional period of the Enping Formation, the NWW-striking faults became prevalent while a few NE-NEE-trending faults remainded active. The estimated activity rates showed that from early to late, the strikes of syn-sedimentary main faults changed from NE-NEE to near EW and NWW, while the corresponding depocenter migrated westward and southward. However, the activity intensity of individual main faults varied both temporally and spatially. The distribution and balanced cross sections of the fault system showed that the Mesozoic basement in the eastern Yangjiang Sag underwent multiple deformation and formed NE- and NWW-trending conjugate basement-involved faults. In the Early-Middle Eocene, the NE-striking pre-existing fault was preferentially re-activated under NW-SE- directed stress field, and its fault activity reached its climax during this period. During the Middle-Late Eocene, under the influence of the dextral slipping, the NE-trending faults evolved into NEE-striking and formed the NE-striking dextral faults which are characterized by right-step strike-slip and controlled the sedimentation and fault pattern. In the Oligocene, the NE-trending faults were mostly ceased, and the near-EW- and NWW-trending strike-slip faults were predominant. Therefore, the syn-rift eastern Yangjiang Sag experienced three-phase evolution: the NW-SE- directed extension in the depositional period of the Wen-3 Member, the NE-striking dextral, right-step pull-apart basin in the depositional period of the Wen-2 Member, and the NWW-trending sinistral, left-step pull-apart basin in the depositional period of the Wen-1 Member-Enping Formation. Based on previous results on the northern South China Sea continental margin, it is believed that the Cenozoic basins in the northern South China Sea margin are dextral, right-step pull-apart basins, and the NEE-trending secondary faults triggered by the dextral, right-step strike slipping of the main faults controlled the formation of the sags, in addition, the basins experienced a late stage superimposition related to the NWW-trending slipping. © 2021, Science Press. All right reserved.     

粘滑过程中的多点错动

在实验室利用分布式多通道瞬态信号采集系统,从近场条件下研究了岩石粘滑过程中沿断层的声发射信号的初动到时和初动方向空间分布,并结合瞬态高频应变记录系统观测沿断层的应变分布特征,对粘滑过程中的震源错动行为进行了研究。实验在双轴伺服加载系统上进行。分析表明,一次突发应力降对应的瞬时震源滑动过程是由多次更短暂的微小错动组成的,每次短小错动都产生自己的声发射事件,并依次对应不同的应变值快速改变。而每一次的微小错动也可能不止一个位错点,而是对应空间上多个启动点,从振动波初动信号的空间分布形式与沿断层应变场不均匀分布中可以找到证据。近场条件下观测到的粘滑过程多点错动现象对于理解震源过程的复杂性,解释现场地震震源不确定性与震源机制解的高矛盾比现象提供了可能的依据。     

海底“三极”与地表“三极”:动力学关联

地球地表环境3个极端分别为南极、北极和青藏高原,被誉为地表三极。本文提出深地动力系统的三极,分别为Tuzo、Jason和东南亚环形俯冲系统,这三极主体发育于海底之下的深部地幔,因此称为海底三极。地表三极和海底三极统称地圈六极,是全球变化(变暖或变冷)、深时地球、深地动力、地球系统、宜居地球等地球科学前沿研究领域难以回避的研究对象,是地球多圈层相互作用的6个纽带和突破口,也是寻求地球系统动力学机制的关键所在。Tuzo和Jason是现今分别位于大西洋、太平洋之下的大型横波低速异常区(LLSVP),它们控制了大火成岩省、微板块的形成和演化,也控制了集中式火山去气作用,进而引起大气循环变化;它们还不断衍生微板块,并将其向北驱散,这些微板块围绕东亚环形俯冲系统不断聚集,导致大量物质深俯冲,促进深部物质循环,同时,在岛弧地带释放大量温室气体,改变地表系统大气环流;板块聚散伴随海陆格局变迁,同时,也改变着全球海峡通道、高原隆升和垮塌,调节着地表流体系统的运行:包括海洋环流和大气环流。冰盖形成与演化也受其控制。海底三极也是地史时期超大陆聚散的根本控制因素,而地表系统的百万年内的多尺度周期性变化主要受公转偏心率、地轴斜率和岁差控制,气候变化受热带驱动和冰盖驱动双重控制。总之,尽管早期地球以后逐渐具有地球宜居性,但地圈-生物圈相互作用极其复杂,地圈六极研究可作为宜居地球研究的突破口和生长点。     

微板块与大板块：基本原理与范式转换

传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论，是理解固体地球运行的基本范式，但遇到三大难题：板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题，微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比，阐明了微板块构造理论的基本原理和优势及其对传统板块构造理论的拓展。微板块构造范式既不同于传统板块构造范式，又不同于地幔柱范式，是两者的重要补充与拓展。文中着重从几何学、运动学、动力学、适用范围、理论出发点、理论假设与预测的角度，阐明了大板块与微板块的异同，并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性，介绍了微板块生长成为大板块的4种途径、大〖JP2〗板块破碎为微板块的3种转换模式，探索了前板块构造体制下微地块在非线性地球系统中通过自组织、自生长等方式，进化为板块体制下微板块的自然选择过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果，其密度决定了其保存机制，这是陆壳起源的根本；〖JP〗微地块向微板块的转变是刚性选择的结果，其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件；微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果，其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。     

珠江口盆地渐‒中新世古气候及物源特征:以阳江东凹为例

珠江口盆地阳江东凹处于太平洋构造域与新特提斯构造域交汇处,地球动力学背景、构造演化历史复杂,对于盆地物源特征和物源区古气候演化方面研究比较薄弱。选取珠江口盆地阳江东凹A钻井岩心中的珠海组-韩江组砂泥岩样品,对其进行地球化学分析,结果显示,样品呈轻稀土元素富集、重稀土元素平坦的配分模式,有明显的负Eu异常特征,与花岗岩相似;Al_2O_3/TiO_2、F1-F2、La/Th-Hf和Co/Th-La/Sc判别图解表明源岩以长英质为主,并有镁铁质岩石的混入;Al_2O_3/TiO_2、Cr/Zr和Th/Sc值也体现出长英质成分为主的物源特征;(Fe_2O_3+MgO)-TiO_2、Th-Co-Zr/10和Th-Sc-Zr/10构造环境判别图解显示,大部分样品落在大陆岛弧和主动大陆边缘区域,综合研究表明源区岩石特征与中国东南沿海大面积发育的岩浆岩极为相似。化学蚀变指数(CIA)、化学风化指数(CIW)、斜长石蚀变指数(PIA)等指标以及Mg/Ca值,指示珠江口盆地阳江东凹晚渐新世至中中新世物源区经历了中等程度的化学风化,对应温暖湿润的古气候环境,且从早到晚气温降低、降水量减少。     

东亚原特提斯洋(Ⅴ):北界西段陆缘属性及微陆块拼合

早古生代原特提斯洋在祁连造山带的分支本文称为古祁连洋。其洋内及邻区存在中祁连、阿拉善、柴达木、华北、扬子、塔里木等多个陆块、微陆块,处在一个复杂的多岛洋的环境中。祁连地区早古生代经历了较为复杂的俯冲拼合、碰撞造山过程。本文探讨了祁连造山带的几个构造单元构造属性,认为早古生代阿拉善微陆块南缘为被动大陆边缘,中祁连北缘为活动大陆边缘。阿拉善南部与之平行的龙首山构造单元为俯冲造山形成的增生楔体;北祁连构造带为一套俯冲增生杂岩,包含高压变质岩带、蛇绿岩带、岛弧岩浆和部分洋壳残片等,记录了古祁连洋壳从大陆裂解,洋壳形成,俯冲拼合,碰撞造山的造山过程。495Ma左右南祁连南部柴达木微陆块向北俯冲的影响,古祁连洋壳俯冲受阻,俯冲带向北后退,形成大岔大坂岛弧。弧前地区发生洋-洋俯冲事件,堆积增生大岔大坂、白泉门、九个泉等SSZ型北祁连蛇绿岩北带,并伴随第二期清水沟、牛心山、野牛滩等地岩浆事件。460Ma左右阿拉善微陆块和中祁连微陆块开始碰撞拼合,古祁连洋开始闭合。值得注意的是拼合过程不是均一的,存在自西向东斜向"剪刀式"的拼合方式,产生了由西向东年代变新的"S"型同碰撞岩浆岩。约440Ma古祁连洋闭合,进入陆内造山阶段。440Ma之后,拼合陆块处在一种拉伸的构造环境之下,金佛寺、牛心山、老虎山等地产生碰撞后岩浆岩。422~406Ma发生俯冲折返、高压榴辉岩和高压低温蓝片岩退变质作用,形成以紧闭不对褶皱为特征的第二幕变形。根据各陆块、微陆块碎屑锆石年龄谱分析对比,中祁连基底应与华北不同,而可能与扬子有关。Rodinia超大陆聚合之前,中祁连微陆块作为一个独立的微陆块与华北、扬子保持一定距离。1.0~0.8Ga Rodinia超大陆聚合过程中祁连微陆块与冈瓦纳北缘拼贴在一起,而距华北较远。随着Rodinia超大陆裂解,中祁连微陆块远离冈瓦纳,逐渐向华北靠近,500~400Ma原特提斯洋闭合,华北、阿拉善与中祁连拼合,并整体拼合到冈瓦纳大陆北缘。     

区域加载过程与发震断层变形演化的实验研究

使用双剪粘滑模型模拟自发地震和诱发地震的区域加载过程,利用应变观测系统多点连续观测发震断层附近的局部应变变化。在应力与应变空间上描述了地震过程的区域应力路径和局部应变路径。结果表明,局部应变路径与应力宏观路径的形态差异较大,但两者的转换阶段对应,存在一定映射关系。断层局部变形路径的走向标明了断层所处在的变形阶段。自发地震的应变路径可以划分为3个部分:应变积累阶段、剪应变的线性偏离阶段和失稳滑动阶段。诱发地震的应变路径包括4个阶段:正斜率的应变积累阶段、负斜率的稳态滑动阶段、亚稳态应变僵持阶段、扰动失稳滑动阶段。自发地震与诱发地震有各自的路径模式,可以从应变路径上判别断层稳定性与可能的地震类型。     

粘滑过程中的多点错动

最近十多年来,通过高密度宽频带台网对许多地震的观测发现,一些大地震并非只由一个震源引起,在地震的瞬间可能有多个震源存在.例如汶川地震就曾经被拆解为多个顺序发生的次级地震.那么在实验室尺度上的粘滑事件可能存在类似于天然大地震的多震源或多点位错现象吗?本文从声发射和应变场两方面来分析粘滑过程中震源多点错动的现象,包括对粘滑事件的定位,近场声发射波的初动方位空间分布,应变场形态,快速滑动应变波振荡频率和失稳瞬间的应变增量初动方位空间分布等.