南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

济南和邹平辉长岩的Pb-Sr-Nd同位素特征和岩浆源区中下地壳物质贡献

对鲁西晚中生代济南和邹平辉长岩的Pb-Sr-Nd同位素和元素组成的研究,给出(87Sr/86Sr)i=0.7041~0.7056,εNd(t )=-6.0~-13.0,( 206Pb/204Pb)i=16.545~16.998,(207Pb/204Pb)i=15.242~15.350,(208Pb/204Pb)i=36.488~36.944（除SD792表现出高放射成因Pb外）。由于辉长岩的堆晶性质,其微量元素组成不能用于指示其物质来源。与EMⅠ型大洋和大陆玄武岩对比,表明济南和邹平辉长岩的源区具有与EMⅠ地幔端元一致的同位素特征,但在Pb同位素图解上有明显的下地壳物质的贡献。下地壳物质的参与可能与拆沉有关。     

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(0～7.8 Ma)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-NUVEL1A,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(0.833 0°±0.013 3°)/Ma的速率运动,非洲板块围绕46.849°N、44.372°W的极以(0.101 5°±0.013 4°)/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(0.084 6°±0.017 7°)/Ma,欧亚板块的运动更慢,极为27.291°N、171.925°W,速率为(0.065 5°±0.020 6°)/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(0.198 3°±0.013 5°)/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-大西洋热点的走向数据得到的板块绝对运动的角速度.     

岩石圈热-流变结构的研究方法和发展动向

岩石圈并不是经典板块理论认为的整体的刚性圈层,而是在不同大地构造位置及不同深度具有不同的流变性质。在介绍岩石圈热一流变结构的计算方法以及不同大地构造位置的岩石圈流变学分层特征的基础上,阐述了岩石圈热一流变结构所反映的地球动力学信息,并对我国在该领域的研究进展做出总结,认为未来需要加强深部结构和地热学的研究,尤其是我国海域此方面的研究。     

On tectonic movement in the South China Sea during the Cenozoic

The tectonic movement taking place at the end of Cretaceous and the beginning of Cenozoic had opened the Cenozoic phase of polycyclic tectonic movements, then the whole crust of the South China Sea had been mainly subjected to the regional stress field of tectonic tension, which was characterized by rifting depression. Seven times of regional tectonic movement and sedimentation had been assembled into a geological development history of polycyclic oscillation. Especially, the tectonic movements were strongly intensified at the end of Cretacious and the beginning of Paleagene, between Late Eocene and MidOligocene, during Mid and Late Miocene. These three times of tectonic movement had built the most important regional tectonic interfaces in the South China Sea. Crust movements of the South China Sea were the result and epitome of interaction of the Eurasia, Pacific and IndoAustralia plates, that is, they were introduced by polycyclic changes of directions, rates and strengths of lithospheric movements and asthenospheric flows across the Pacific and IndoAustralia plates.     

波斯湾盆地的地质史及沉积建造和含油气性

波斯湾盆地是世界上油气资源最丰富的地区。按不同估计,这里埋藏了全球可采石油储量的55%~68%和超过40%的天然气储量。盆地位于属于两个不同的岩石圈板块———非洲和欧亚板块的伊朗大陆地块与阿拉伯地盾的接触处。在中生代和新生代的交接期它们的碰撞导致形成了扎格罗斯造山褶皱带和在它前面的巨大美索不达米亚山凹陷,后者属波斯湾盆地的组成部分。在显生代和大部分时间内,这个盆地属于古老冈瓦纳被动边缘的组分,后者在古生代向古特提斯海开放,而在中生代则向新特提斯海开放。稳定的凹陷再加上极佳的地形—气候条件促使在该处形成了极厚的…     

岩石圈挠曲-弹性薄板小挠度弯曲的新方程

岩石圈挠曲研究采用的是弹性薄板小挠度弯曲方程(即克希霍夫方程),克希霍夫方程基于薄板的前提,忽略并假设薄板内垂向应力为0。本文在无需垂向应力为0的这一与地质事实不相符的假设的情况下,由弹性体几何方程、物理方程和静力平衡方程推导出岩石圈挠曲-弹性薄板小挠度弯曲的新中面方程,具有同等的数学简洁性。取泊松比为0.25时,有DFF/D=1.125,即新挠曲方程中的挠曲刚度DFF要比经典的克希霍夫挠曲方程的D值大12.5%。本文推导的新方程不仅可以在岩石圈动力学,也可以在弹性力学中获得应用。     

张衡一号电磁卫星在轨情况及主要的科学成果

张衡一号电磁卫星是中国地震立体观测体系的天基观测平台,其科学目标是获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子数据,对中国及其周边开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪,弥补地面观测的不足,探索地震监测预测新途径.张衡一号电磁卫星系列的第一颗试验卫星于2018年2月成功发射,现已在轨稳定运行4年多;第二颗同类电磁卫星将于2023年6月左右发射.在轨测试、交叉定标工作表明张衡一号电磁卫星具备良好数据质量.在科学产出方面,张衡一号卫星全球地磁场参考模型是全球地磁场参考模型（IGRF）构建一个多世纪以来,唯一由中国科学家牵头且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型;基于张衡一号的电离层电子密度3D模型很好地重现了电离层结构特征;张衡一号电磁卫星在地震等自然灾害、空间天气事件监测方面显示出了良好的响应能力;在圈层耦合机理方面,关于地震电磁波跨圈层传播全波计算方法能够计算出岩石圈-电离层波导及电离层中的电磁场变化,证实了张衡一号卫星电磁场载荷探测地震低频电磁异常的能力.张衡一号卫星能够反映岩石圈的地震、甚低频发射站、岩石圈磁异常、大气层的闪电等活动.科学研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致...     

区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术

各个国家与地区的航磁异常数据一般均采用多期磁测数据汇编而成,但是由于测量时间跨度较大、各期测量精度与校正参数不一致、以及磁力异常本身的时变性等原因,各期磁力异常数据之间具有系统差异,致使航磁异常汇编数据的长波成分可能存在不可靠性.本文基于二维修正球冠谐分析建模方法与单纯采用卫星磁测数据构建的全球岩石圈磁场模型可靠波段,提出区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术.通过仿真数据测试了本文所提方法的有效性之后,将其应用于澳大利亚第七版航磁异常网格数据,进而采用CM6模型的16～90阶球谐系数解算数据对提取的航磁异常长波成分进行了评价与替换,并通过空区补值与扩边处理,得到了澳大利亚及邻区完整的磁力异常网格数据.最后,采用替换了和未替换长波成分的航磁异常汇编数据,与CHAMP卫星磁测三分量数据联合进行修正球冠谐建模,结果显示,替换了长波成分的航磁异常汇编数据与卫星磁测数据融合效果更好,而由航磁异常汇编数据提取的长波成分与卫星磁测数据存在不相容性或非一致性.仿真测试与实际应用均表明本文所提方法具有可靠性和实用性,值得在区域航磁异常数据汇编中推广应用.     

岩石圈地震前兆异常机制

对于电磁卫星所观测到的地震震前电磁异常现象的机制,即电磁异常如何从岩石圈穿过大气层耦合到电离层及其以上空间,目前仍是尚未解决的问题.本文主要介绍目前大量有关地震岩石圈异常的机制研究,力图从卫星地震电磁异常的源头—岩石圈地震来获得相关认识.岩石圈地震前兆异常包括：地表变形、水位变化、悬浮薄雾、超低频（ULF）电磁异常、山脊或山顶发光闪电、卫星红外图片大范围数度温度异常、磁场高于地磁偶极场的0.5%、电离层等离子体密度变化、动物奇异行为等.人们提出了许多试图解释各种异常现象的假说,如热耦合假说、气泡运移假说、边界位错充电假说、离子空穴运移假说等.本文希望通过对以上各种假说提出的基础、物理机理以及异常现象解释的探讨,促进对岩石圈地震前兆异常现象机理认识,从而为地震电磁异常的正确认识提供更有力的帮助.