阿留申俯冲带几何学特征及运动学成因模式

阿留申俯冲带位于环太平洋俯冲带最北端,是东太平洋型俯冲和西太平洋俯冲的过渡区域。该俯冲带火山岛弧距离海沟的距离从东向西逐渐增大,而形成地球上独特的岛弧火山链与海沟V字型斜交的现象。这一现象的运动学成因目前并没有统一的认识。本文通过对阿留申俯冲带几何形态数据、运动学数据进行整理分析,尝试运用构造赤道理论探讨该现象形成的运动学背景。阿留申俯冲带的几何学数据表明:从俯冲带东段(175°E)至俯冲带西段(155°W),火山岛弧距俯冲海沟的距离从80 km增加至250 km。与此同时,俯冲板片的倾角由60°减小至30°。板块的运动学分析表明:相对北美板块,太平洋板块的东段的运动矢量为48 mm/a,向北运动;逐渐转变为西段的78mm/a,向西北方向运动。相对于软流圈,太平洋板块的运动方向没有改变,始终向西北方向运动,速率向西逐渐增加。因此,在俯冲带的东段太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向存在30°左右的夹角,而这个夹角在西段几乎不存在。太平洋板块的绝对运动方向和相对运动方向之间的夹角不同,会导致软流圈对俯冲板片的反作用力差异,从而形成不同的俯冲角度和俯冲带宽度。太平洋板块相对北美板块和相对地幔的速度方向夹角的变化被认为是引起阿留申火山弧与海沟"V"字型斜交的运动学成因。     

冈瓦纳大陆古生代冰盖分布研究

基于冈瓦纳大陆主要板块冰川沉积地层的对比,并结合古地磁方法对冈瓦纳大陆古生代主要冰期的冰盖分布范围进行再造,认为冈瓦纳大陆在古生代主要经历了3次较大的冰期,分别是:(1)晚奥陶世—早志留世冰期、(2)晚泥盆世—早石炭世冰期、(3)晚石炭世晚期—二叠纪冰期。晚奥陶世—早志留世冰期冰盖主要分布在西冈瓦纳大陆;晚泥盆世—早石炭世冰期冰盖主要分布在南美板块;晚石炭世晚期—二叠纪冰期冰盖在冈瓦纳大陆主要组成板块上均有分布,且冰盖存在时间最长,分布范围最广。3次主要冰期冰盖的中心点位置均靠近南极点,但并不完全重合,可认为气温是影响冈瓦纳大陆上冰盖分布的主要因素,但不是唯一的因素,冰盖的分布范围还受到盆地动力学、地形、冰川属性以及其他具体因素的影响。同时结合在保山地块的野外工作以及前人的研究成果,认为冈瓦纳大陆的3次冰期中,仅晚石炭世晚期—二叠纪冰期对中国的陆块产生了影响,且主要影响了中国的西南陆块群(包括保山地块、腾冲地块、拉萨地块、羌塘地块等)。     

塔里木盆地及邻区寒武纪——三叠纪构造古地理格局的初步重建

塔里木陆块寒武纪——三叠纪主要经历了从东冈瓦纳大陆西北缘裂解、到向劳亚大陆聚合的演化过程,北部长期为被动大陆边缘环境,南部主要为裂谷、持续裂解以及漂移过程中陆块地体增生拼合,主要为弧后前陆盆地或隆起。塔里木盆地一级层序地层、区域不整合事件、次级构造单元的构造演化等,与板块边界上构造活动及其板块运动轨迹的变化具有明显的一致性,板块边界上的挤压造山活动,造成盆地隆升以及盆地岩相古地理格局的剧烈变化。引发塔里木盆地早二叠世大火成岩省的地幔柱活动,垂向上也造成石炭系穹隆状剥蚀抬升。塔里木叠合盆地的形成是小陆块上不同时期不同盆地类型复合的产物,而在世界其他大板块上,它们在横向上可能处于不同位置,不会发生垂向叠合,而以不同时代的不同盆地出现。塔里木陆块较全球典型克拉通盆地规模小,在与周边陆块碰撞汇聚时受改造强烈,构造变形程度大并由陆块边缘向陆块内扩展,南、北两侧陆块边界上的强烈构造作用易于对整个盆地产生强烈影响,发育挤压期盆地隆起和前陆盆地等。     

海拉尔盆地苏德尔特构造带基底裂缝特征及控制因素

裂缝是海拉尔盆地苏德尔特构造带基底的主要储集空间,其发育规律控制着苏德尔特构造带的油气分布。根据岩芯、测井等资料并结合盆地及其周缘露头观察,对海拉尔盆地火山岩基底储层裂缝特征和控制因素进行研究。结果表明海拉尔盆地苏德尔特构造带基底储层裂缝包括非构造缝(风化缝、溶蚀缝)和构造缝,其中以构造缝为主。裂缝长度变化较大,主要缝宽在0.1~3.0 mm,既有低角度缝也有高角度缝,有效裂缝倾角多为25°~80°。裂缝走向以北东向、近东—西向为主,其次为北西—南东向。裂缝的发育程度主要受基底岩性、剥蚀淋滤作用和构造作用控制,构造作用对全区裂缝的形成和改造具有重要意义。基底裂缝储层分段发育,各段储层裂缝主控因素不同,风化作用主要影响浅层裂缝发育;淋滤作用影响中层裂缝发育;构造作用控制深层裂缝发育。深层致密带储层是苏德尔特构造带深层油气藏勘探的重点目标区,主要发育在盆地基底深大断裂附近或是基底内幕构造应力转化带。研究对于海拉尔盆地基底内幕的油气勘探具有指导借鉴意义。     

热点作用背景下的洋中脊跃迁和扩展作用:印度洋盆地张开过程探讨

在《印度洋底大地构造图》的基础上,分析了印度洋盆构造格局和洋盆演化重大事件序列,并从印度洋盆初始裂解机制、扩张中心跃迁与热点作用、洋中脊扩展作用等方面讨论了印度洋盆的张开过程,提出以下几点认识:(1)现今印度洋洋中脊可分为两个系统:东南印度洋中脊-中印度洋中脊-卡斯伯格洋脊系统(东支)和西南印度洋中脊系统(西支),前者是太平洋洋中脊扩展作用的产物,后者是太平洋-东南印度洋中脊与大西洋中脊之间构造调节的产物;(2)印度洋盆最初裂解受地幔柱垂向挤压-水平伸展作用控制,沿前寒武造山带等地壳薄弱带发育;(3)印度洋盆经历两次扩张中心的跃迁,其趋向性跃迁方向与热点相对板块的运动方向具有一致性,显示两者存在内在联系。(4)大西洋和太平洋洋中脊在印度洋交汇,于古近纪连通,末端伴随陆块持续发生碎裂化、裂解化,可称为鱼尾构造模式,表明印度洋盆衔接和调节了三大洋盆的发育和演化过程,具有全球洋盆枢纽的关键意义。     

华北平原桓台县地下水硝态氮含量的空间变异规律及其成因分析

对华北平原桓台县584个潜水水样的硝态氮含量进行了测定,应用地统计学方法对数据进行了分析,结果表明潜水硝态氮含量符合对数正态分布.采用Kriging方法对未观测点进行了估值,并绘制了等值线图,按照国家地下水质量标准划分的5个等级,利用GIS空间分析方法分别统计了各个乡镇潜水中硝态氮各等级的面积.同时把各乡镇单位面积化肥、人畜排泄、污水灌溉以及总的氮素年投入量与其潜水中硝态氮的平均含量分别进行了相关性分析,发现污水灌溉投入的氮素和各类氮素的总投入与潜水中硝态氮含量均有显著的相关关系,结果表明,污水灌溉对当地潜水硝态氮含量的影响很大,同时在对区域潜水硝态氮贡献的成因分析时必须考虑区域氮素的总投入.     

地幔内板片俯冲运动模式及其大地构造意义 ——俯冲的屏障与穿越机制

地震层析成像揭示了地幔内存在俯冲板片的重要证据,它们涉及多种几何形态和运动方式,地幔过渡带为其下沉的重要屏障,俯冲板片在这里发生停滞、变形和岩石圈物质积累。板片在个别地区可以俯冲到地核—地幔边界,堆积形成板块墓地,造成D″ 层物质组成和热学的不均一性。高温高压实验以及流变学计算模拟,对地幔组成及其物性提供了新的制约,板片俯冲地幔过程中,涉及矿物相变、黏度、密度、力学强度等因素的制约,地幔过渡带为俯冲重要屏障和相变界面。围绕板片俯冲的研究,提出地幔整体对流的新模式,板块墓地与超级地幔柱具有成因联系,成为全球地幔对流的重要环节,有待深入研究。板片俯冲是浅表板块构造与深部超级地幔柱的联系纽带和重要驱动力。     

超慢速扩张洋中脊岩浆形成和迁移汇聚动力学研究

超慢速扩张洋中脊具有不同于其他扩张速率洋中脊的特征，表现为剧烈变化的洋壳厚度和典型的非岩浆段。本文对前人研究的洋中脊岩浆形成关键因素和迁移聚集模式进行综合分析，结合实际地球物理和地球化学的观测数据，探讨了超慢速扩张洋中脊岩浆从地幔源区形成、迁移汇聚、形成洋壳的整个地质过程，进一步指出了影响洋壳结构的关键控制因素。研究结果表明，超慢速扩张洋中脊沿轴洋壳厚度的变化受岩浆补给量和迁移汇聚的共同制约。其中，岩浆补给量受控于洋中脊的地幔潜热、地幔成分和扩张速率的变化；岩浆迁移和汇聚过程则与超慢速扩张洋中脊密集的分段特征和阻渗层的空间结构密切相关。     

国际北冰洋地质、地球物理大洋科考进展

受常年海冰限制, 北冰洋科学考察程度远低于其他大洋。系统的北冰洋科学调查始于20世纪90年代, 得益于科考破冰船、潜艇等新型调查设备和手段的使用, 科研人员可以主动选择研究目标和对象, 并成功开展了多次地质与地球物理科学考察, 包括海冰科学探索项目(SCICEX)、北极洋中脊考察航次(AMORE 2001)、加科尔洋中脊热液硫化物考察(AGAVE)、北极钻探航次(IODP 302)等。回顾了北冰洋地质与地球物理科学考察进展, 归纳了主要科学问题: 北冰洋主要地质单元大地构造属性及演化、超慢速扩张洋中脊构造与成矿特征、北冰洋新生代古海洋演化。北冰洋地质与地球物理科学考察进展表明: (1)调查手段是制约北冰洋科考水平的关键因素; (2)破冰船与常规探测手段结合是北冰洋科考的重要发展趋势; (3)近底探测手段有助于解决北冰洋主要地质科学问题。     

北极地区大地构造特征及其构造演化——北极地区大地构造编图研究进展

北极地区具有丰富的油气资源,但是受极度寒冷气候和广泛分布冰盖的影响,北极是全球地质研究程度最低的地区之一。为此,基于最新地球物理数据,结合文献资料中的地貌、地质、矿产资源资料,编制了北极地区大地构造图(1:500万)。通过系统的编图研究,认为北极地区位于泛大陆腹地,中生代以来的构造演化受到冰岛地幔柱的垂向作用和欧亚-劳伦板块缓慢的顺时针旋转的水平作用共同制约。其构造演化可归纳为3个阶段:(1)早中生代:北亚-北美西北部(远东-科迪勒拉)造山带俯冲-造山增生阶段,古太平洋向北俯冲,古亚洲洋最终关闭,泛大陆最终形成;(2)侏罗纪-白垩纪:伴随着加拿大盆地张开,南阿纽伊洋盆俯冲消亡并形成南阿纽伊缝合带,两者之间在运动学上具有耦合联系,并伴随其间转换断层的调节作用;(3)新生代以来北大西洋中脊持续扩展传播,造成欧亚盆地张开和加科尔洋中脊发育。北极地区处于全球不同构造域之间的桥梁和枢纽。随着北冰洋洋盆伸展作用发展及加科尔洋中脊向南传播,它将西南贯通北太平洋构造域(远东造山带),彻底改变全球中生代以来的构造格局。