全球板块运动及其对地球表面积变化的影响

利用几个典型全球板块相对运动模型的欧拉矢量,计算沿这些模型板块边界段的两两板块之间的相对运动速度,据此进一步计算一定时间尺度内这些板块边界段的面积变化。并依据已有对相应各边界段性质-包括张性、压性及走滑性质的研究,设定组成各边界段的两个板块如何分别承担其面积变化的情况,得到各模型中每个板块的面积变化和全球表面积变化总量。结果显示,在近100万年时间尺度内,地球南半球表面积增大、北半球表面积减小,地球总表面积变化为2.9万-3.6万km^2。如果假设地球表面积的增量完全由体积膨胀引起,这将对应地球半径160-250 m的增加。以NUVEL-1模型为例,全球14个板块中,非洲、南美与南极三个板块的面积持续增大,其余11个板块的面积在逐步减小;不过,非洲、南美与南极这三个板块面积增大部分之和,能够完全抵消掉其余11板块面积之减小,而且使全球总体表面积增加。本文进一步讨论了一些其他因素,例如俯冲带前进与后退等影响地球表面积变化的情况。

下地幔中R_(s/p)区域模型的形成机理、地震波速异常的起因和不连续界面的性质

从计算矿物物理学角度,较好地解释了在1000～2100km深度范围内Rs/p区域地震模型展示的异常行为,揭示了下地幔内不连续界面所处的深度存在横向变化的原因,并指明该界面具有物理界面特征.

岫玉的地震波速、各向异性、弹性力学性质及其构造地质意义

为了研究水化岩石圈地幔和地幔楔的地震波速、各向异性及其与蛇纹石化程度及应变状态的关系,作者实验测量了8块叶蛇纹岩（采自辽宁的岫玉）标本在不同构造主方向（X, Y和Z）上的纵、横波速度随围压（0~600 MPa）的变化规律,详细研究了叶蛇纹石在塑性变形过程中通过（001）[010]位错滑移形成很强的晶格优选定向和高达21%的纵波速度各向异性与24%的剪切波分裂的特征,发现高温叶蛇纹岩与低温利蛇纹岩具有截然不同的地震波性质,例如,在围压600 MPa 下,高温叶蛇纹岩的 Vp=6.73 km/s、Vs=3.74 km/s, Vp/Vs=1.80,而低温利蛇纹岩的Vp=5.10 km/s、Vs=2.32 km/s, Vp/Vs=2.20。前人利用低温蛇纹石化橄榄岩的波速数据解释温度高于300℃的水化地幔楔和岩石圈地幔的地震波速不可避免地要低估研究区域内蛇纹石化的程度和水含量。本研究查明叶蛇纹岩的地震波性质及其各向异性特征亦为解释全球大洋板块俯冲带乃至青藏高原地区的剪切波分裂资料提供了新的思路。

高含量氢气赋存的地质背景及勘探前景

氢气作为一种可燃气体,是一种重要的清洁能源。随着过度依赖化石能源带来的环境问题日益加剧,从自然界中获得氢气的研究得到了越来越多的重视。但是,地质条件下能否形成高含量氢气,它们的成因及分布规律如何,目前研究较少。针对上述问题,通过对比不同地质条件下氢气的形成及富集规律,发现在裂谷系统以及板块俯冲带前缘均可能发育高含量氢气气藏。通过进一步总结氢气在不同大地构造位置的分布特征,认为控制我国含油气盆地分布的板块碰撞带和俯冲带及其周缘,具备高含量氢气发育的地质条件,而且,这些构造位置上发育的含油气盆地具备较好的天然气保存条件,有利于高含量氢气的保存。

松辽盆地北部浅部基底推覆伸展作用的地震学证据与地质意义

已经利用近垂直反射地震叠偏剖面得到太平洋板块西向俯冲远程应力场形成上部地壳滑脱断裂的证据,在此基础上,利用油气地震叠偏剖面发现中远程的蒙古鄂霍茨克缝合带、远程的太平洋板块西向俯冲带在松辽盆地滨北地区浅部基底共同作用形成的逆冲推覆断裂系统.该断裂系统基本呈双向形式,纵向与横向上表现出不均匀的强度,向西逆冲推覆的断裂系统厚度范围可达到约3～4 km,向东的断裂系统厚度范围可达到约1～2 km,断裂系统组构比较复杂.经过对控盆断裂孙吴双辽断裂两侧地球物理场分布特征的分析,认为松辽盆地浅部基底的逆冲推覆断裂系统是叠加在孙吴—双辽断裂之上的新的断裂系统.考虑到蒙古鄂霍茨克缝合带在远离1000多公里之外所产生的内蒙古阴山—燕山大型逆冲推覆断裂带以及松辽盆地的区域构造位置,认为在松辽盆地南部和滨北地区孙吴双辽断裂构造线之外也应该存在浅部基底内的逆冲推覆断裂.

关于印度与欧亚大陆初始碰撞时间的讨论

关于印度与亚洲大陆初始碰撞时间,目前存在3种主流认识,即(65±5)、(45±5)和(30±5)Ma.文中厘定了5种碰撞判别标志,包括板块运动速率的突然衰减、俯冲型岩浆作用的停止、大陆之间的物质交换、海洋的消亡和构造变形.通过综合分析认为,在上述3种认识中,(65±5)Ma构造事件符合一个判别标志,即物质交换——冈底斯碎屑物质在此时出现在印度板块北缘,不过,在此时冈底斯再次发生大规模的岩浆活动,反映出俯冲作用发生活化,意味着两大陆仍未碰撞.俯冲成因的冈底斯岩浆作用在白垩纪末-第三纪初(72~65Ma)间断了约7Myr,文中提出这可能与构造转换有关,即特提斯俯冲消减带被转换断层置换,亚洲与印度大陆由此呈水平走滑汇聚,到了约65Ma,随着新俯冲带的形成,岩浆作用重新开始,直到约45Ma结束.(45±5)Ma的构造事件导致海相沉积和俯冲型岩浆作用的停止,符合大部分大陆碰撞判别标志,文中定义为初始碰撞时间.(30±5)Ma的构造事件与上述判别标准多不符合,反映的是印度和亚洲大陆大规模陆内汇聚作用,即硬碰撞,由此形成青藏高原现今的地质、地貌格局.文中得出的结论是:印度与欧亚大陆的汇聚并非仅仅是受新特提斯海的俯冲消减协调,两者在足够接近时经历了3个阶段,即早期的水平走滑汇聚(72~65Ma)、初始碰撞((45±5)Ma)和晚期的陆内汇聚((30±5)Ma).