揭示青藏高原的隆升——青藏高原亚东—格尔木地学断面

沿着亚东－格尔木地学断面，由地质，地球物理和地球化学综合数据，给出岩石圈演经的一般图像，青藏高原系由６个地体组成的；高原在垂向与横向是不均匀的，各地体间的组构是不同的；高原地壳的缩短与隆升是因素的，包括其中向北运动的印度板块的挤压作用及柴达木盆地阻力，地幔热活动比预期要差；喜马拉雅山带不同于安第斯山和阿尔卑斯山，有其自己的特征。     

青藏高原岩石圈结构与地球动力学的30个为什么

本文依据亚东－格尔木及格尔木额济纳旗两条地学断面积累的丰富资料及近年来新的地球物理探测数据，分为高原的组成，结构与变形，物质流动，隆起的历史及动力学等５个方面，提出了青藏高原岩石圈结构与动力不须深化研究的３０个问题。其中一些问题涉及到青藏高原目前的科学前沿。笔者希望通过这些问题的提出把青藏高原的地球动力推向更加深入。     

青藏高原岩石圈演化与地球动力学过程——亚东—格尔木—额济纳旗地学断面的启示

笔者等完成的亚东—格尔木和格尔木—额济纳旗地学大断面揭示出青藏高原岩石圈的基本结构、组成、演化和地球动力学过程,发现了印度板块在南缘向喜马拉雅山下俯冲、阿拉善地块在北缘向高原下楔入的证据,它们构成了使高原隆升的主要驱动力。多学科研究表明,青藏高原是一个由8个地体拼合的大陆。高原内部地壳20～30km深度附近普遍发育低速高导层,它是构造应力去偶层,其上地壳脆性变形,逆冲叠覆,缩短增厚;其下地壳结构横向变化大,韧性变形。藏南下地壳(50～70km)速度发生逆转;而藏北下地壳速度增高并呈梯度变化,具有双莫霍面特征。高原莫霍面起伏变化大,南北边缘山脉山根特征明显,在高原内部缝合带两侧莫霍面多有断错。虽然高原地壳巨厚,但是岩石圈地幔并没有增厚。高原隆升经历了俯冲碰撞(K_2—E_2)、会聚挤压(E_3—N_1)、及均衡凋整(N_2—Q)3个阶段。青藏高原岩石圈现今处于双向挤压的动力学环境,莫霍面的不稳定变化,岩石圈地幔下沉等因素引起的壳幔之间和岩石圈与软流圈之间的相互作用,地壳的走滑与拉伸作用,是维持高原现今高度和范围的主要动力学因素。     

重力异常与青藏高原地壳构造

1987年在青海格尔木—西藏亚东地区开展了1:50万重力路线扑点工作。在总长度1620km内,布设201个测站。利用上述资料计算了研究区的莫霍面深度及均衡异常(普拉特模式),分析了地壳与上地幔内的均衡信息。利用布格异常形态与测点高程的相关统计,在工区内划分了9个地体及13条较大的断裂。     

青藏高原岩石圈演化与地球动力学过程：亚东—格尔木—额济纳旗地学断面的启？

笔者等完成的亚东－格尔木和格尔木－额济纳旗地学大断面揭示出青藏高原岩石圈的本结构,组成,演化和地球动力学过程,发现了印度板块在南缘南鼓马拉雅山下俯冲、阿拉善地块在北缘向高原下楔入的证据。     

亚东格尔木地学断面的磁结构

本文介绍了亚东—格尔木长磁剖面测制过程，断面的垂向视磁化强度填图的方法、技术要点，通过计算得出了亚东一格尔木地学断面的等效深度内的视磁化强度值，根据△J＝J-J值将其分为5类地区，文内对地壳磁层上下界面进行了计算，并与重磁进行了对应分析。最后提出了地壳磁结构地质模型及几点震要的认识。     

青藏高原壳幔结构构造的基本特征

青藏高原是新生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞而迅速隆起,平均海拔超过4000 m的高原,是研究碰撞过程和形成演化的理想窗口。有关青藏高原的碰撞过程及印度板块岩石圈北缘界线,至今仍然存在较大争议,这可能主要是由于不同研究方法获得认识的差异性和局限性所导致。基于此,本文利用前人深部结构资料,讨论了高原岩石圈的壳幔构造及物质组成等,并从新的地质视角讨论了班怒带的大地构造属性。通过梳理前人的深部结构资料,认为青藏高原的壳幔岩石圈结构较为复杂,如高原内部岩石圈厚度显著大于周缘地区,中下地壳及上地幔广泛分布着低速高导层,这些特殊的地质地球物理结构是印亚板块碰撞的结果。此外,本文进一步对比分析了班怒带的地质与地球物理结构,揭示该构造带两侧存在显著的差异,认为其是印度岩石圈的北缘,这对于认识青藏高原的形成演化具有重要的意义。     

青藏高原东部及周边现时地壳运动

通过1991—2001年期间在青藏高原东部及周边地区的GPS测量,获得该地区不同参考框架下的地壳运动速度场,其测量的速度精度高于2mm／yr。印度板块与华北地块之间的地壳形变分为喜马拉雅及高原南部、高原中部(拉萨—格尔木)和高原北部(格尔木—金塔)三部分,它们分别吸收了印度板块与欧亚板块汇聚速率的43％、24％和32％。在欧亚框架下和相对于成都,印度板块和华南地块之间存在着以东喜马拉雅构造结为轴心的顺时针巨型涡旋构造——滇藏涡旋构造,运动速度分别为26～6mm／yr和24～7mm／yr,总体上从北东方向转变为南东和南西方向,有别于青藏高原中部的北东方向。滇藏涡旋和东喜马拉雅构造结的形成与南迦巴瓦—阿萨姆“犄角”的楔入作用有关。     

青藏高原碰撞、固结的过程及隆升机理

青藏高原的地质构造十分复杂，自南而北不同块体曾经历过裂解、漂移、拼合、碰撞、固结的过程。本文仅探讨拼合后碰镜、固结期间青藏高原地质、地球物理特征及其成因机制。 就亚东—格尔木GGT地学断面研究的范围而言，现可分为4个构造带，4个构造带又分别处于不同的构造发育阶段：高喜马拉雅带处于碰撞早期阶段，以逆冲、叠覆作用为主，促使地壳加厚；北喜马拉雅带处在碰撞中期阶段，地壳在持续挤压应力作用下，褶皱缩短并加厚；冈底斯带处在碰撞晚期阶段，以走向滑动和物质侧向流动为特征；羌塘—巴颜喀拉带进入碰撞期后的稳定阶段，地壳活动趋于稳定，以地表剥蚀为主，高原逐渐夷平。     

青藏高原岩石圈演化与地球动力学过程——亚东—格尔木—额济纳旗地学断面的启示

对亚东—格尔木和格尔木—额济纳旗地学大断面的研究揭示出青藏高原岩石圈的基本结构、组成、演化和地球动力学过程,发现了印度板块在南缘向喜马拉雅山下俯冲、阿拉善地块在北缘向高原下楔入的证据,它们构成了使高原隆升的主要驱动力。多学科研究表明,青藏高原是一个由8个地体拼合的大陆。高原内部地壳20～30km深度附近普遍发育低速高导层,它是构造应力去偶层,其上地壳脆性变形,逆冲叠覆,缩短增厚;其下地壳结构横向变化大,韧性变形。藏南下地壳(50～70 km)速度发生逆转;而藏北下地壳速度增高并呈梯度变化,具有双莫霍面特征。高原莫霍面起伏变化大,南北边缘     

青藏高原北部沱沱河—格尔木地区的地壳结构和深部作用过程

通过对沱沱河—格尔木地区地震测深资料的重新解释，给出了该区地壳的二维速度分布剖面及Q值分布。上地壳横向速度结构具有明显的分区性。该分区范围大体与“亚东—格尔木项目”中所划分出的地体相一致。地震资料为本区划分地体提供了佐证。本文讨论了地体的拼合、碰撞的深部作用过程。认为上地壳的逆冲、叠覆，中、下地壳的挤压增厚，以及岩浆的贯入，壳幔物质的混合导致了青藏高原的隆升。     

地幔内异常热熔变与青藏高原的隆升

本文利用中法合作研究获得的定日—格尔木天然地震记录资料所揭示的青藏岩石圈存在的各向异性变化，讨论了雅鲁藏布江缝合带南北地幔物质运动方向的差异。结合区域重力场、地热和大量地质资料，提出了解释青藏高原形成和隆升的新模式。青藏高原是在印度板块和欧亚板块强烈碰撞挤压下，地壳缩短变形增厚，碰撞挤压达于极限，地幔内物质产生热熔变，导致了受热幔壳的急剧膨胀，托浮起上覆地壳整体，形成了巨大高耸而且地形平坦的高原。喜马拉雅造山带则是印度板块北缘俯冲受阻，逆冲叠覆堆积变形的结果。     

青藏高原的隆升与环境变化

基于青藏高原及其周边地带地球深部结构、构造和大陆动力学的研究，探讨了冈瓦纳古陆解体后，印度板块北进与欧亚板块碰撞作用的后效。由于印度板块中、上地壳与地幔盖层物质挤入，南北双向挤压力系以及复杂深层动力过程的作用，深部物质被分异、调整，致使地壳缩短增厚，深部物质侧向流展，导致青藏高原整体隆升。随着青藏高原的隆起，形成了特异的深部结构与深层过程。这不仅极大地改变了古亚洲的地貌景观和自然环境，使青藏高原进入冰冻圈，而且造成高原及其周边地域剧烈的水热活动和特异的地震活动，强烈地改变了该区人文气候、生物区系和生态环境，从而构成中—新生代以来东亚乃至全球系统最为壮观的地球科学事件之一。     

土耳其安纳托利亚地区ERZURUM-KARS高原上与碰撞有关的火山作用的地球化学特征

安纳托利亚的东部地区位于Pohtides以北和阿拉伯前陆的褶皱断裂带以南,它向东一直延伸到土耳其与伊朗的边界和土耳其与前苏联的边界的位置。其西部边界是南北安纳托利亚转换断层的交会点。现今的安纳托利亚东部区由一个大部分地区海拔高度在2km以上的高原组成。这一高度由较厚的陆壳(约50km)所维持,陆壳较厚的原因是自中新世中期以来阿拉伯板块与欧洲板块的碰撞和后成的地壳缩短,这个挤压时期被认为是该区的新构造运动期。在这个高原上,与碰撞有关的火山作用的产物呈东西向延伸的宽带状分布,并覆盖了广大地区,该地区内的年轻火山锥则形成了山峰。安纳托利亚东部地区和西     

世界盐湖卤水型锂矿特征、分布规律与成矿动力模型

卤水锂矿在世界探明的锂矿总资源量中占比达65％,由于其易于开采,成本较低,其锂盐产品占总锂盐产品的75％左右.世界卤水锂矿主要产于现代盐湖,这些盐湖分布于世界三大高原:中国青藏高原、南美西部安第斯高原和北美西部高原,形成了三大盐湖卤水锂成矿区.中国青藏高原盐湖主要包括西藏中北部和柴达木盆地盐湖,卤水锂(LiCl)资源量为2330万t;南美西部安第斯高原盐湖,涵盖玻利维亚、智利和阿根廷盐湖,锂(Li2 O)资源量为2300万t;北美西部高原盐湖卤水锂矿(Li2 O)资源量为550万t.同时,中国华南地区在中生代晚期可能也是高原环境,高原地貌孕育了大量盐湖,并形成了一些富锂卤水矿.这些高原的形成与隆升都起因于板块俯冲及陆陆碰撞:南美安第斯高原和北美西部高原是太平洋板块向美洲板块俯冲-增生造山形成的,中国青藏高原是印度板块向欧亚板块俯冲-陆陆碰撞形成的,而中国华南古高原则可能与古太平洋板块向亚洲大陆俯冲作用有关.板块俯冲及陆陆碰撞作用,一方面形成高原地貌,挡住了来自大洋的水汽,从而导致高原内部降水减少,形成干旱气候,引发强烈蒸发作用;洋壳俯冲至上地幔之后,由于脱水和部分熔融导致其中的氯、钾、锂和溴等挥发分进入岩浆并被带到地壳浅部富集;板块俯冲-碰撞作用形成大量构造盆地,同时,岩浆活动又引起大量温热泉水活动,高温水-岩反应将地壳中大量锂等成矿物质释放出来,汇入盆地并通过蒸发浓缩形成富锂盐湖.上述构造、气候和物源等成矿要素的耦合,最终导致高原盐湖卤水富锂成矿.综合世界卤水锂矿特征与成矿作用,提出盐湖卤水锂成矿动力学模式.     

青藏高原亚东—格尔木地学断面岩石圈电性研究

在格尔木—亚东剖面上进行了大地电磁(MT)测量，共30个测深点，获取了最大周期为1万秒的大地电磁测深数据，为深入研究青藏高原的岩石圈电性特征，为编制青藏高原GGT断面提供了有价值的资料。 木文采用二维张量阻抗对实测资料进行了数据处理，获取了沿主轴方向的E极化和H极化的两种视电阻率曲线及相应的判别参数。在考虑横向及地表电性不均匀，而产生曲线畸变的基础上，首先进行了一维形式化解释，然后用数值模拟的方法进行了二维反演，提出一种自动网格剖分技术，使有限元方法能较为灵活方便地用于复杂构造模型的数值拟合中，得到了格尔木—亚东剖面30个测点的二维地电模型。我们发现在青藏高原有一普遍存在的壳内高导层，深度在15-25 km，在雅鲁藏布江两侧还发现深度在45-70km范围变化的第二高导异常层位。文章初步探讨了某些电性特征层的成因和作用，并提出了相应的地质解释     

东秦岭陡岭古岛弧和武当古弧后盆地及其地质意义

丹凤—信阳蛇绿混杂带作为秦岭—大别碰撞造山带主缝合带，其南部属于扬子板块北部大陆边缘。研究区域位于东秦岭南翼，是扬子板块北部大陆边缘的一部分。①晚元古—中震旦世，扬子板块北缘（东秦岭段）为活动型大陆边缘，发育有陡岭岛弧和武当弧后盆地；②晚震旦—早古生代，扬子板块北缘转为被动型大陆边缘，陡岭古岛弧构成边缘地块，武当古弧后盆地演化为边缘盆地；③早古生代晚期，华北板块南缘的秦岭岛弧首先与扬子板块北缘的陡岭边缘地块（古岛弧）碰撞，造成武当边缘（古弧后）盆地的闭合，并形成刘岭前渊和二峪沟前陆盆地；④由于岛弧—边缘地块碰撞加之弧后和边缘盆地的存在，因此在早古生代末期，秦岭—大别山并未大规模隆起，造山带只具雏形。直至中生代早期，华北与扬子两个板块间进一步的陆内俯冲作用才使秦岭—大别山大规模隆起。陡岭古岛弧和武当古弧后盆地的确认合理地解释了秦岭—大别碰撞造山带“加里东碰撞不造山，印支造山不碰撞”的“矛盾”现象。     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚和生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞,碰撞如何使大陆变形的过程,是全球关切的科学奥秘。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。20多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho清晰结构的技术瓶颈,揭露了陆陆碰撞过程。本文在探测研究成果基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂而不是龙门山断裂是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho 薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,印度地壳不仅沿雅鲁藏布江缝合带存在由西向东的俯冲角度变化,而且其向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程发生物质的回返与构造叠置,使印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射,以及近于平的Moho都反映出亚洲板块南缘的伸展构造环境。     

青藏高原隆升研究新进展综述

90年代以来,随着研究思路的拓宽、先进方法的采用,在不到十年的时间里获取了一大批有关青藏高原隆升研究的成果与数据,由此形成了青藏高原研究90年代新特色：在隆升机制研究上,既提出和强调了高原隆升的多块断性、多阶段性、多因素的特点,又发现了高原深部动力作用在高原隆升过程中的重要地位;在板块碰撞与高原隆升历史方面,一方面提出印度与亚洲板块的碰撞由西往东的穿时性约达10 Ma,故而把45 Ma作为碰撞的确切年代是不准确的。另一方面,有关碰撞期后的高原隆升史,虽各家说法不一,但却一致公认高原的形成是多期脉动性隆升的结果,并非一蹴而就。     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚并生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞以及碰撞如何使大陆变形的过程,是对全球关切的科学奥秘的探索。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。二十多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho面信息的技术瓶颈,揭露了陆-陆碰撞过程。本文在探测研究成果的基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂(而不是龙门山断裂)是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho面厚度薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,不仅沿雅鲁藏布江缝合带走向印度地壳俯冲行为存在东西变化,而且印度地壳向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,研究显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程中发生物质的回返与构造叠置,这导致印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射以及近于平的Moho面都反映出亚洲板块南缘处于伸展构造环境。