中国西北叠合盆地的主要构造特征

探讨了中国西北地区大型叠合含油气盆地的主要特征 ,研究表明 ,在中国西北叠合盆地发展演化过程中 ,构造变革和构造耦合起着主导作用。构造变革包括大地构造格局的转变、沉积区和剥蚀区的转换、盆地类型的转换、大型区域性不整合的出现以及发生盆地构造反转等 ,这种构造变革具有多期性。叠合盆地构造耦合的方式主要涉及深部和浅部构造的耦合和盆山耦合等。盆山转换、盆山过渡带深部浅部构造的耦合、盆地沉降与造山带隆升耦合以及不同方向构造的耦合 ,反映了盆山耦合的多样性和复杂性。中国西北叠合盆地构造特征主要表现为构造的分层性、分带性、分段性、交叉性以及区域构造应力场的多变性 ,喜马拉雅运动对于中国西北叠合盆地最后的构造改造以及构造定型起着重要的制约作用。     

盆山耦合与沉积作用

盆山耦合是重要的地质现象。根据动力学机制 ,可以识别出 6种盆山耦合类型 :引张、挤压、走滑引张、走滑挤压、垂直应力和冲击。本文讨论各种盆山耦合类型的构造特征和典型的沉积作用。     

论构造耦合作用

构造耦合作用是一种普遍存在的地质现象。现今东、西太平洋的构造差异及古太平洋和现今太平洋大陆边缘构造差异与俯冲的洋壳板块性状有关,即:①俯冲角度;②俯冲角度的改变;③俯冲速率;④俯冲速率的改变;⑤俯冲深度;⑥俯冲板块前缘与海沟间的水平距离;⑦俯冲板块在670km上、下地幔界线处的构造形态;⑧俯冲板块的位移及位移方向。这种深部构造活动对浅部构造形成的制约和影响,是活动大陆边缘构造耦合现象的具体表现。中国西北部的盆山耦合现象是大陆内部的构造耦合作用,印度板块与欧亚板块碰撞产生的远距离效应,导致中亚地区产生陆内A型俯冲,A型俯冲是造成盆地消亡、山系形成的重要因素。     

构造应力场转换的成矿地球化学响应

以剪切带型金矿为例,基于对中国东部胶东西北部地区及其典型金矿田、金矿床构造应力场与成矿地球化学场的详细研究结果,初步阐释了它们在多重时-空间尺度上的耦合关系。区域尺度上,应力极值区不利于成矿,金矿床就位于应力梯级带,尤其是不同方向应力梯级带的交汇部位。矿田尺度上,成矿物质有从应力高值区向低值区运移的趋势,成矿主期应力梯度的增大有利于成矿元素进一步浓集,应力梯级的强烈变化地段(或时段)往往形成金属元素的大量堆积。矿床尺度上,成矿物质的运移受不同方向剪应力梯级带的叠加影响,金属元素就位于NE和NW向应力梯级带交汇部位缓坡带一侧的次级梯级带之上。多重时-空尺度成矿动力学的深入研究,将可能揭示出这种非线性效应的丰富内涵。     

苏皖地块构造演化、苏鲁造山带形成及其耦合的盆地发育

郯庐断裂带一度是古特提斯洋域中的转换断层,其东的苏皖地块和胶辽克拉通分别是曾经独立于扬子克拉通和华北克拉通之外的构造单元。苏皖地块原属中朝构造域,因中元古代时苏鲁洋的张开而向南漂移,震旦纪起归入华南构造域。受北东东-近东西向的江南断裂和江绍断裂右行走滑活动控制,苏皖地块及怀玉地块在石炭纪末-三叠纪时脱离华南构造域,成为古特提斯洋域中的中间地块。中国东部地区东亚燕山期山系的形成受两个地球动力学系统制约:一是苏鲁洋的消减及闭合后苏皖地块与胶辽克拉通的碰撞,二是江南断裂和江绍断裂的先剪后压,苏皖地块与拼合了的扬子-华北克拉通间发生斜向会聚和剪切造山,怀玉地块仰冲超叠在苏皖地块上。分5个阶段(印支期消减,早-中侏罗世斜向会聚,晚侏罗-早白垩世消减,早白垩世碰撞和燕山造山带坍塌)叙述了中生代造山作用的表现和特点,探讨了与各阶段造山作用耦合的盆地类型和时空分布。因燕山造山带的坍塌而燕山运动构建的“盆”“山”关系解脱,中国东部第三纪的伸展盆地直接叠加在燕山造山带的坍塌裂谷上。     

岩石断裂作用的复杂性和混沌动力学

断裂是一个复杂的动力学体系,受到岩石结构、反应、流体迁移、应力、岩石变形和力学等多种地质因素和过程的耦合控制。本文建立了断裂体系的反应-输运-力学耦合动力学模型并编制了模拟程序。以湖南水口山矿区为例,通过动力学模拟表明不同地层岩性的断裂渗透率大小和演化特征存在显著差异,断裂作用促使岩石渗透率的空间非均匀性增强,从而有利于流体的局部汇聚和矿体的形成。断裂中压力随时间呈现出非周期振荡变化,反映了断裂演化的混沌特征。     

ENSO事件中纬向异常流反向与东西侧边界反射的联系

建立一个中等复杂程度的海-气耦合模式研究东、西边界反射,纬向平流项-u′(δ)(T+T′)/(δ)x在ENSO循环位相转换中的作用及东、西边界反射与纬向异常流(u′) 符号改变的关系.结果得到:u′超前Nio3区SSTA位相转变的原因是东、西边界反射造成的.Sverdrup 平衡时所产生的地转流(ur)与东、西边界反射所产生的地转流(ur)的方向在大部分时间里是相反的,同时ur与风应力强迫之间大约有9个月的滞后时间(Kelvin波从180°E出发经东边界反射产生的Rossby波到达180°E时间).在模式ENSO事件消亡过程中的某一时刻以后,边界反射产生的调整过程变为主要过程,u′主要由ur来决定,这样就造成了u′的反向先于Nio区SSTA的反向.它实际上是海洋的调整过程与风应力强迫之间滞后关系的一种反映.敏感性数值试验表明,取消东边界反射,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期短一年(3年).取消-u′(δ)(T+T′)/(δ)x,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期长2年(6年).     

一个大洋环流模式和相应的海气耦合模式的评估 I.热带太平洋年平均状态

评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室海洋环流模式L30T63和海气耦合模式FGCM 0模拟的热带太平洋年平均状态 ,资料取自L30T63由观测的大气强迫驱动的Control试验、由NCARCCM3大气强迫驱动的Spinup试验、以及相应的海气耦合模式FGCM 0。主要的结论是 :( 1 )在“准确”的海表强迫下 ,Control模拟的海面温度和温跃层与观测结果相当接近 ,模式的固有误差是赤道冷舌过分西伸和东南太平洋温跃层偏浅。 ( 2 )Spinup能模拟出合理的热带太平洋上层海洋环流 ,但存在两个问题 ,即 :暖池区海面温度显著偏高、沿赤道的梯度过大 ;赤道温跃层偏浅、东西向坡度偏小 ,它们分别与CCM3提供的海表短波辐射通量和风应力的系统误差有关。这两个问题很可能是海气耦合模式FGCM 0运行初期误差迅速发展的重要原因。 ( 3)FGCM 0模拟的赤道暖池区上层 1 0 0m的平均温度比观测低 3℃。分析表明FGCM 0夸大了暖池区海洋动力过程的降温作用 ,使得模拟的“暖池”在一定程度上具有冷舌的属性。FGCM 0模拟的热带南太平洋温跃层比观测结果偏浅数十米到 1 0 0m ,以致赤道两侧的上层海洋温度分布趋于对称 ,成为“doubleITCZ”现象在上层海洋中的表现。风应力旋度的系统误差和垂直混合随深度衰减过快     

地震前地表重力场变化的一种可能解释——应力-损伤耦合效应

文中运用损伤力学研究方法 ,提出孕震过程中引起地壳破坏的应力 -损伤耦合效应。利用应变等效性假设 ,推导了地壳体的应力 -损伤耦合效应与地表重力变化之间的理论关系。根据岩石力学实验的不同加载途径 ,模拟了 1976年唐山 7 8级地震和 2 0 0 1年昆仑山口西 8 1级地震重力演化的不同特征 ,结果与实际情况符合较好 ,表明应力 -损伤耦合效应可以作为地震前地壳重力变化的一种物理解释     

耦合海-气环流模式中双热带辐合带现象及其热收支分析

文中研究了耦合海-气环流模式中的双热带辐合带(Double ITCZ)现象,并对这一现象的成因从海洋热量收支的角度进行了初步分析。Double ITCZ现象是在热带太平洋赤道南北两侧各出现一条ITCZ的现象,这是耦合海-气环流模式中的较为普遍的一种异常现象,与实际气候中出现的Double ITCZ现象并非指同一问题。文中对比观测和模式结果,指出了Double ITCZ现象的主要特征,针对它的出现过程进行细致分析,再利用模式输出的热量收支各项进行统计,得到了从海洋热收支分析得到的海表温度变化原因。与观测到的正常模态相比,Double ITCZ是一个异常的模态,它的特征突出地表现为西太平洋暖池区的降温和东南太平洋10°S附近的升温。海洋热量收支分析表明,暖池区的降温主要是受到扩散的作用,而表层平流的异常增暖在决定异常辐合带区升温过程中占第一位的作用。