Numerical Simulation of Waves Generated by Seafloor Movements

Waves generated by vertical seafloor movements are simulated by use of a fully nonlinear two-dimensional numerical wave tank. In the souree region, the seafloor lifts to a designated height by a generation function. The numerical tests show that the linear theory is only valid for estimating the wave behaviors induced by the seafloor movements with a small amplitude, and the fully nonlinear numerical model should be adopted in the simulation of the wave generation by the large amplitude seafloor movements. Without the background surface waves, many numerical tests on the stable maximum elevations η0^max are carried out by beth the linear theory and the fully nonlinear model. The results of two models are compared and analyzed. For the fully nonlinear model, the influences of the amplitudes and the horizontal lengths on η^max are stronger than that of the characteristic duration times. Furthermore, results reveal that there are significant differences be- tween the linear theory and the fully nonlinear model. When the influences of the background surface waves are considered, the corresponding numerical analyses reveal that with the fully nonlinear model the η0^max near-linearly varies with the wave amplitudes of the surface waves, and the η0^max has significant dependences on the wave lengths and the wave phases of the surface waves. In addition, the differences between the linear theory and the fully nonlinear model are still obvious, and these differences are significantly affected by the wave parameters of the background surface waves, such as the wave amplitude, the wave length and the wave phase.

Cosmic Expansion: The Dynamic Force Source for All Planetary Tectonic Movements

In this paper, the relationship between the geodynamics and cosmic expansion is analyzed and demonstrated from the basic physical principles and various natural phenomena, and the conclusion is drawn that cosmic expansion is the dynamic force source of all planetary tectonic movements in the universe. The energy for the formation and change of landscape and the energy of earthquakes and volcanic eruptions all come from the cosmic expansion. With the cosmic expansion, the energy density of space is decreasing, the atoms and molecules of all matter in the universe are growing, and the magma is expanding and producing gases. As the earth’s internal pressure rises, the mechanical energy that accumulates within the magma forms the driving force of the earth’s various tectonic movements, and the release of these energy and matter (expansive magma and high-pressure gases) leads to the formation and the changes of the landform (such as orogenesis, epeirogenesis, the formation of the earth’s plates, the Earth expansion, the seafloor spreading, and the continental drift), as well as to earthquakes and volcanic eruptions. In this paper, the causes of all kinds of earthquakes, especially deep focus earthquakes, are given and almost all known seismic phenomena are explained, the basic principle and method of earthquake prediction are given, and the direction is pointed out for the elimination of earthquakes and the utilization of earthquake energy. Based on the same principle of physics, this paper also shows that the Ice-Age is caused by the acceleration of the speed of the motion of the solar system relative to the Milky Way in certain regions of the Milky Way. The greater the speed of the solar system relative to the Milky Way, the greater the drop in Earth surface temperature.

大南海地区新生代板块构造活动

在新生代澳大利亚板块和欧亚板块之间的大洋中,存在一些地块(微板块);同时,澳大利亚板块北部边缘的一些地块先后和澳大利亚板块分离,向北运动,与一些和欧亚板块分离出来的地块先后发生碰撞缝合。在此期间,由于地块分离而发生海底扩张,产生许多小洋盆,如南海、苏录海、苏拉威西海、安达曼海等,最后形成了东南亚地区今日的构造景观。笔者从大南海地区新生代的构造演化史之框架来研究南海地区新生代的构造演化历史,认为南海地区新生代的构造活动既与印度板块和欧亚板块的碰撞有关,也与太平洋板块向欧亚板块的俯冲活动有联系;同时,还受到澳大利亚板块向北运动之影响。南海地区在新生代发生过两次海底扩张,第一次海底扩张发生在42～35Ma前,是受印度板块和欧亚板块碰撞而引起欧亚大陆之下向东南方向之地幔流的影响而发生的,其海底扩张方向为NW-SE,产生了南海西南海盆;第二次海底扩张发生于32～17Ma前。由于太平洋板块向欧亚板块俯冲,俯冲的大洋岩石圈已达700km深处,阻挡了欧亚大陆的上地幔向东南方向之流动,从而转向南流动,引起南海地区南北向海底扩张,即新生代第二次海底扩张,产生了南海中央海盆。南海新生代洋盆诞生之后,由于大南海地区继续有地块碰撞和边缘海海底扩张,对南海南部地区产生挤压。

邻近海底基准站坐标时序联合处理模型

海底基准站复测观测可用于海底构造和海底地震等灾害研究。然而,受观测条件和供电等因素影响,难以实现长时间不间断观测。为解决时间序列观测中新旧海底基准站替换位移补偿和站点偏移量计算问题,可采用中心点法求取相对于海底基准站网的虚拟中心点坐标的位移量,进而构造海底基准坐标时序,以监测海底构造运动。针对相同的问题,本文借鉴地球参考框架维持方式,直接利用可能存在间断的海底基准站网时序观测数据,提出了基于参考协议历元的海底基准坐标时序多站联合处理模型,即在一个区域基准站网内,各站点坐标作为局部参数,而站速度作为公共参数。本文方法适合于海底参考框架的建立与动态维持,利于对区域网内各站点坐标时序实施精细质量控制。结果表明,本文方法可以代替中心点法,且抗差估计结果更为可靠,与中心点法确定的海底基准站年速度估计之间的差值平均为3 mm/a,可为国家海底空间基准维持提供一种途径。

太平洋洋壳流运动对地形地貌的影响

我国学者原创的洋壳流力学,以海底扩张理论为基础,进一步认为海岭顶部涌出的物质不只是向两侧作简单更新和扩张运动,同时存在复杂有序的后续相互力作用。如运用宏观统计的方式,发现太平洋洋壳流以一定的运动方向、力作用与陆地、海岭相遇,必然产生相对应的具有鲜明特点的地形地貌,并绘出该区域现代洋壳流运行路线,由此推出地壳表面地形地貌的形成,是洋壳流运动与陆地相互力作用的结果。洋壳流力学分析方法使地球从南端到北端,从东半球到西半球之间的地质力学分析更细腻,更精确,更能体现全球地质运动的整体性,为一种领先的新地质力学理论。

变速海水运动感应电磁场数值模拟及特征分析

海水是一种高电导率的流体,根据电磁感应定律,运动的海水切割地磁场会在海水中产生感应电流,从而产生感应电磁场。本文从麦克斯韦方程出发,推导出一维速度场海水运动感应电磁场偏微分方程,利用电磁场水平分量在海表面和海底面上的连续性条件,得到海水运动感应电磁场表达式,并编写了Fortran计算程序。计算了常速度海水运动感应电磁场,并与格林函数法计算结果进行了对比,两种方法的计算结果一致。计算了变速度(即海水运动速度随深度变化)海水运动感应电磁场,并讨论了海水运动周期和海底介质电导率对海水运动感应电磁场的影响。计算结果表明:海水运动周期和海底介质电导率对常速度海水运动和变速度海水运动感应电磁场都有影响,但影响程度不同。在本文所述模型和参数条件下,海水运动感应电场和感应磁场振幅分别可达6μV/m和10nT,这与海洋大地电磁响应的量级相当。因而在处理海洋大地电磁数据时,海水运动感应电磁响应是不可忽略的噪音干扰,需要采用必要的压制手段。

板块运动规律梳理及其源动力实验计算研究

洋中脊是大洋的胚胎,从洋中脊为地堑式中央裂谷的形态特征来看,大洋是拉张应力的产物,因此必须依据大陆漂移造成海底被动扩张这一结论来分析研究板块运动的动力源问题。大陆漂移的方向是有规律的,根据世界大洋年龄图等资料进行逆推,还原不同阶段的洋陆展布状态,可以看出,白垩纪以来南半球大陆分解向北运动、北半球大陆分解向南运动,大陆在向低纬度地区运动的过程中向西运动,这种大陆漂移的方向性特征与地球自转力作用的方向性特征完全吻合。根据模拟实验,在空心不锈钢球体的中高纬度表面吸附具有一定质量的磁扣并旋转不锈钢球体,当达到一定转速时,磁扣会向赤道漂移,同时向西漂移。同理,地球上的大陆高出大洋,当中高纬度的大陆自转离极力大于前方大洋阻力时,必然会造成大陆在大洋之上仰冲,也就是大陆在大洋之上漂移。根据离极力理论计算可知,中心在中纬度的大陆产生的离极力足以使前方大洋破裂屈服,从而发生指向赤道方向的逆冲运动;而向赤道运动的大陆因旋转半径变大会产生强烈的向西的同步力,造成大陆西侧大洋破裂并发生逆冲运动,从而向西漂移。板块运动的本质就是大陆挤压大洋造成洋壳破裂逆冲,陆壳于洋壳之上作仰冲运动,大陆前方的古大洋逐渐被俯冲消亡,最终与前方大陆碰撞造山合并成新的大陆;而由于大陆的前行造成其后的岩石圈普遍处于张裂状态,导致原大陆被拉张分解为2个或多个陆块,分裂的陆块之间沿洋中脊增长生长为新大洋。地球自转形成的地转力除造成板块运动外,还可能使岩石圈内部发生断裂,并在已有断裂上积累和释放势能,从而造成地震。

南海新生代的构造演化与沉积盆地

南海在新生代经历过复杂的构造演化史。中生代末至新生代早期,由于亚洲东南部燕山造山带岩石圈之拆沉作用,使下地壳及岩石圈上地幔向东南方向蠕动,在当时地表产生一系列北东向断裂,以及彼此分隔的地堑、半地堑。这次运动称做神狐运动。古新世一始新世时,这些地堑、半地堑接受了陆相沉积,它们构成南海诸沉积盆地的下构造层。在神狐运动期间,亚洲东南部岩石圈向东南方向蠕动,其西界是哀牢山-红河-莺歌海-南海西缘-万安大断裂,由于该断裂带的右旋走滑活动,沿该断裂带形成了莺歌海盆地和万安北盆地等走滑拉张盆地。始新世末,由于印度板块与欧亚板块发生了碰撞,在南海地区产生了向东南方向流动的上地幔流,从而引起了又一次构造运动——南海运动。南海运动的时间为始新世末至早渐新世。晚始新世时,南沙地块从中沙-西沙地块分离而向东南方向运动,早渐新世时与其南部的加里曼丹-西南巴拉望地块发生碰撞。在其后面发生了海底扩张而产生了南海西南次海盆。晚渐新世时,由于太平洋板块(菲律宾海板块)向亚洲东部俯冲的深度加深,阻挡了东亚上地幔向东南方向之流动,迫使其向南流动。在此地幔流作用下,礼乐-东北巴拉望地块由亚洲边缘分离而向南运动,早中新世与其南的加里曼丹-西南巴拉望地块发生了碰撞,在其后面由海底扩张而产生了南海中央次海盆。南沙地块与加里曼丹-西南巴拉望地块发生碰撞后,在其东南边缘由于岩石圈弯曲而产生了曾母盆地和文莱-沙巴盆地。在南海运动后,南海地区发生了热沉降和均衡沉降,普遍接受了晚渐新世-第四纪海陆交互相至海相沉积,组成了盆地的上构造层。南海地区新生代沉积盆地有四类:张裂盆地、走滑拉张盆地、前陆盆地和前弧盆地。这些盆地的发生与发展,和南海新生代的构造运动紧密相关。