青藏高原地球物理研究中几个重要问题之我见

青藏高原的地球物理研究是深化认识高原本体和东亚壳、幔结构、隆升机制和大陆动力学响应的基础,故为中、外地球科学家们所瞩目。主要讨论以下3个方面问题,即问题的提出与背景;当今青藏高原地球物理研究中的核心科学问题;当前地球物理学要做些什么。研究结果表明,第一,在青藏高原地球物理研究中只有在清晰思路指导下取得高分辨率的数据才能反演,并刻画其壳、幔的精细结构;第二,青藏高原壳、幔结构存在分区特征,特别是地壳低速层、力学作用、深部物质运移、多要素约束下的物理-数学模拟及陆-陆碰撞动力学响应进行量化研究;第三,当今在青藏高原地球物理研究的核心问题是地球内部物质和能量的交换、圈层耦合及其深层动力过程。中国地球科学家们应当清晰地认识到,青藏高原地球物理研究乃是中国地球科学家摘取“桂冠”的一个契机,必须走自主创新之路,建立起具有中国地质科学特色的理论和模型。     

试论藏中南低速低阻层与成矿作用

20世纪70年以来，“青藏高原热”的地学研究对地质构造、地球物理和地球化学等方面的资料和数据的了积累，建立了青藏高原大地构造体系和特提斯喜马拉雅的形成演化模式及地壳层圈结构模式；20世纪末至今，喷流型矿床的发现和国土资源大调查项目的全面实施，使得“青藏高原”再次成为新的热点研究区。笔者试图将前人的基础地学研究成果与矿床的最新研究成果融为一体，进一步探讨全国重点成矿片区“一江两河”（雅鲁藏布江，拉萨河，年楚河）成矿带的成矿动力学与矿床时空分布规律。笔者认为，该区地壳深部区域性布的低速低阻层（部分熔融状态的高温热源体）是导致“一江两河”地区不同时代、不同成因类型矿床形成的主导因素之一。     

青藏高原东缘—扬子特提斯构造域深部结构与地壳形变研究

青藏高原东缘和扬子西缘的构造带是中国特提斯构造域的重要组成部分,该构造域受欧亚板块与印度板块陆—陆碰撞、高原隆升、块体裂解或拼接挤压等强烈构造活动的影响,记录和保存了多期次的特提斯构造演化历史痕迹。同时,该研究区域也是中国西部地区地壳形变最强烈的地区之一,其浅表形变特征与深部构造之间存在怎样的关联和制约机制是目前国际地球科学的一个研究热点。本研究依据作者十多年来持续在该区域开展的地质—地球物理研究,通过深部地球物理多参数结构成像、沉积盆地分析、地壳形变和强震孕育机制等综合对比分析,发现在青藏高原东缘的下地壳存在低速和高泊松比异常带,该异常体与来自青藏高原上涌的软流圈热物质汇聚,导致从扬子西缘到青藏高原的下地壳和上地幔的深部结构发生显著变化。沿着龙门山断裂带,中、下地壳存在交叠相间的低速(高泊松比)和高速(低泊松比)区域,这些深部结构分布特征与地表形变及前陆盆地隆坳格局具有较好的一致性。基于上述认识,提出了青藏高原东缘—扬子板块的深部接触模式及其相应的盆山耦合关系,阐明了板块碰撞—耦合的深部动力学过程对剧烈地壳形变、盆地隆坳格局和强震诱发的制约关系。本研究成果将为深入认识青藏高原东缘高原急剧隆升、盆地基底结构与隆拗格局,以及强烈地壳形变的深部动力学机制提供参考信息。     

青藏高原的形成和演化机制

青藏高原是地球上最高大和最雄伟的年青隆起区。对于它的形成和演化机制,一直是国内外地质和地球物理学者注意的问题之一。 近十年来,人们认为青藏高原的形成是由于相距千里之遥的印度板块向北漂移并与欧亚板块碰撞的结果。然而,根据作者对喀喇昆仑和喜马拉雅等地的野外考察及其深部地球物理资料的研究,提出青藏高原原来是一个统一的前震旦纪陆壳区,后经震旦纪以来多次的拉开和挤压碰撞而形成的新观点。这种拉开和挤压的运动方式,是深部鳗隆和慢拗的分异作用引起的。     

青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式

在全球气候日益变暖的情况下,青藏高原多年冻土退化将导致区域水文地质条件发生改变,进而影响到区域水资源循环过程和生态环境,需要开展青藏高原地区冻土地球物理勘查技术方法研究,以实现了解冻土地球物理特征、空间分布信息等。针对以上情况,对地震反射、地震转换波反射、地震折射、探地雷达、音频大地电磁(EH4)、高密度电阻率法这6种技术方法的探测效果进行了对比试验研究。研究结果表明,6种物探技术方法均可探测地层结构、冻土地球物理特征、空间分布信息等,但各种技术方法均存在一定局限性。针对不同目标任务,提出了3种青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式。该组合模式可为今后青藏高原冻土地球物理勘查提供技术支持。     

“七五”深部地球物理调查成果累累

深部地球物理调查作为基础调查的一部分列为地矿部“七五”期间重点勘查项目(编号JK-75-06)。从 1986年至 1990年,在部领导的关怀下,在部深部地质地球物理工作协调领导小组(以下简称部深部领导小组)的领导下,在部有关司局的支     

下扬子地区HQ—13线深部地震探测的初步成果

1前言当今国际地质界,普遍认为“板块理论”可以解决众多的地质问题,而板块理论是离不开深部地球物理资料,尤其深部地震探测资料。自60年代开始,国际上多次出现大规模地球物理协作活动,推动了深部地震探测工作的迅速开展,并且取得实际效益。这方面工作开展早的美国,以爆炸地震为主的深部地球物理工作编制出全美地壳厚度图等深部资料,以这些资料指导找矿寻找油气藏,找到了新油田,扩大老油田的储量。苏联按区域进行的深部地震探测剖面,总长度超过6万km(1980年资料),对找矿、找煤、找油气等起到了指导作用。我国深部地球物理工作虽说开展的较早(50年代),但     

冈底斯带重磁异常二维经验模态分解及地壳结构

地壳结构是青藏高原深部地球物理探测的主要目标之一.研究了结合功率谱分析的二维经验模态分解（Bi-dimensional empirical mode decomposition,BEMD）位场分离方法,并将其应用于冈底斯带重磁异常分离中.模型试验结果表明该方法能够分离叠加异常,并可获得场源平均深度的可靠估计值;实际资料处理表明研究区布格重力异常和化磁极异常均可分为由浅到深的3个等效层场源产生的异常组合.其中深部重、磁场以南北分区、东西分块为特征.证明了青藏高原是南北地体的拼接,并且在形成之后持续受到印度板块不均匀地向北推进,使喜马拉雅地体、冈底斯地体的深部物质属性在东西方向上以约88°E和93°~95°E为界存在显著的差异;推断青藏高原南部区域中下地壳的低密度体东西向是不连续的,且在研究区中、东部,南北向低密度体被雅鲁藏布江缝合带切开.      

大地电磁测深数据子库

“大地电磁测深数据子库研制”是国土资源部“深部地球物理探测数据共享与对比研究”项目的课题之一。在此介绍课题的研究概况,详细讨论了大地电磁测深数据库的需求分析,开发平台的选取,系统结构和功能设计等问题。     

青藏高原西部重力异常剖面拟合及其地质解释

在青藏高原西部地区沿东经80°和83°选择了2条剖面,在地质资料、物性资料和布格重力异常、航磁异常研究的基础上,结合深部地球物理, 建立了剖面的地质-地球物理模型。通过重力联合人机交互正演模拟,求解地下地质体的模型,并依此对剖面通过地段的地壳结构、断裂带深部特征和构造单元的深部格架进行了解释推断。     

青藏高原大地构造性质归属地洼区的论证和分析

该文是用地洼学说的观点论述整个青藏高原的大地构造性质,并从该区的构造层的结构、岩浆活动、沉积建造、构造型相、地震活动、地热、地球物理和现代地貌等特点来论证和分析它应归属地洼区。从地洼发展时期来看,它应归属“中亚期”地洼区。青藏高原北部进入地洼阶段较早,从侏罗纪时开始;而南部较晚,最晚是在渐新世时才进入地洼发展阶段。     

青藏高原北缘变形动力学研究的一些新认识

地质矿产部“八五”重点深部项目“青藏高原北缘变形动力学研究”，通过对青藏高原北缘综合地质调查和研究(期间共完成40条、总长约1000km的路线剖面观察)，获得了一些重要地质信息和认识。     

青藏高原北缘变形动力学研究的一些新认识

地质矿产部“八五”重点深部项目“青藏高原北缘变形动力学研究”，通过对青藏高原北缘综合地质调查和研究(期间共完成40条、总长约1000km的路线剖面观察)，获得了一些重要地质信息和认识。     

青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力

运用地体和地体活动论观点,提出青藏高原结构划分的新方案;强调青藏高原的形成经历了新元古代以来长期活动的过程,青藏高原是一个“非原地”诸多地体会聚、拼合以及经历复合碰撞造山的“造山的高原”;大型走滑断裂在青藏高原形成中起着地体相对位移、侧向挤出、移置及使高原几何形态扭曲的作用。提出青藏高原隆升的“南缘超深俯冲(>600km)、北缘陆内俯冲、腹地深部热结构及岩石圈范围内的向NE右旋隆升”的多元驱动力机制。     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理－力学机制研究（上）

本文综合研究了青藏高原大地构造格局、地壳与地幔结构、地球物理场特征,对青藏高原整体隆升的物理一力学机制,进行了总结,并提出了隆升、地壳短缩和增厚的动力学模式。论文对以下五个问题进行了研究和讨论：第一,青藏高原巨厚的地壳、薄的岩石图结构、不同产状深大断裂以及推覆、切割和碰撞造山带的基本模式;第二,地震活动、断层面解与区域应力场;第三,板块运移与地体拼贴和大陆增生;第四,青藏高原隆升的物理一力学机制分析;第五,青藏高原隆升的地球动力学模式。研究结果表明,南部印度板块向北运移并与欧亚大陆板块碰撞,北部则受古亚洲板块阻隔并向南推移。在长期的碰撞与挤压作用下,造成了高原地区异常的地震活动和应力场,Ｌｇ波能量向南快速衰减和Ｑ值向南递增,水热活动强烈和地壳“南热”、“北冷”及岩石围中“壳热”、“慢冷”的格局。喜马拉雅南、北麓重力未达均衡,高山仍在上升,沿雅鲁藏布江由深部上涌的蛇绿岩套长达１７００ｋｍ,一系列走滑断层的形成和强烈的形变,形成了南界恒河平原北缘、北抵雅鲁藏布江的宽约３００～５００ｋｍ的碰撞挤压过渡带。基于此,青藏高原的隆升和地壳短缩增厚的物理一力学机制为软流圈的拖曳作用,促使印度板块与欧亚板块的碰撞和长期的挤     

青藏高原岩浆岩成因研究：成果与展望

青藏高原是国际地学界公认的大陆动力学研究的天然实验室。岩浆是地球各层圈之间物质和能量交换的重要载体。岩浆岩及其所携带的深源岩石包体被当作探究地球深部的“探针”和“窗口”,同时也是板块运动与大地构造事件的记录。主要讨论青藏高原岩浆岩成因（特别是岩浆成因）研究的成就与存在的问题。首先阐述了关于青藏高原岩浆岩成因研究的基本思路。然后重点回顾了青藏高原岩浆岩成因研究的成果,包括冈底斯同碰撞花岗岩类的成因、钾质—超钾质火山岩的成因、埃达克质火成岩的成因、强过铝质花岗岩的成因、印度洋/特提斯地幔地球化学域的成因、与地幔柱活动有关的岩浆岩的成因,以及对“地球深部岩石的直接标本”的研究。最后提出了对今后青藏高原岩浆岩成因研究的展望。     

中国大陆深探测的大地电磁测深研究

通过对地震波速度、密度、磁性、导电性等物理场进行观测,研究地壳与上地幔的物性与结构特征,将为研究地球内部物质状态、地壳运动过程及其动力学机制等科学命题提供科学依据,同时也将为寻找深部大型矿床提供信息。大地电磁深探测方法作为研究地球壳幔电性结构的主要地球物理方法,在国内外完成了大量探测工作,取得了许多重要的研究成果。在研究壳幔构造方面,大地电磁法和地震方法一起被视为两大支柱方法,在世界范围内解决大陆动力学问题方面已有许多成功的应用范例。但由于大地电磁探测以天然电磁场作为场源,在矿集区等强干扰地区往往很难采集到高信噪比的数据,抗干扰能力较弱。同时,大地电磁与地震数据的约束反演以及联合解释目前尚没有达到实用化,这些都限制了大地电磁数据的处理及解释精度。"深部探测技术与实验研究"(SinoProbe)专项下属的"深部探测技术实验与集成"项目将选择青藏高原、西部造山带与华南山区结晶岩等复杂地质条件和不同人文干扰水平地区,以大地电磁探测与地震探测作为主要手段,研究深部精细地球物理探测技术的集成,并且通过实验剖面研究这些实验区的壳幔结构特征。其中的"大地电磁测深大剖面观测实验与壳/幔三维电性研究"课题,将通过在实验区的大地电磁观测实验,研究适用于不同地质条件及干扰水平地区的大地电磁数据采集方法技术以及精细处理与反演方法,同时探讨大地电磁数据与地震数据的约束反演以及联合解释。该研究将提高深部地球物理探测精度,为深部精细地球物理探测方法技术集成以及区域地球物理精细探测提供范例。已经完成的青藏高原东北缘西秦岭造山带和福建结晶岩地区的大地电磁观测试验表明,在这些典型地质构造区域,虽然存在施工困难,干扰水平大等各种不利因素,但只要采取合适的野外观测技术,并通过数据精细处理与反演计算,是能够获得高质量的大地电磁数据以及可靠的电阻率分布模型。试验所取得的成果,将为实现"深部探测技术实验与集成"项目科学目标和研究任务提供重要的技术支撑与保障。     

青藏高原地震层析成像的研究进展

为研究青藏高原地壳上地幔深部结构构造特征,近年来开展了大量的宽频地震探测工作。笔者收集了最近十几年来在青藏高原内部及其周缘布设的宽频带临时台网和固定台站情况,综合论述了宽频地震层析成像方法在青藏高原深部结构探测,如地壳低速层、印度岩石圈地幔俯冲、青藏高原北部构造研究中所取得的成果。     

天山西段岩石圈深部结构及其与南北盆地构造关系

根据深部地球物理资料 ,将天山造山带划分为三个不同的构造单元 ,各构造区岩石圈结构表现各异。天山西段岩石圈深部广泛存在低速 (高导 )层 ,它是构成天山地壳“扇状”构造样式的物理基础。天山的软流圈深度浅于南北两侧 ,它具有较高密度的上地幔物质和较深山根。它与南北盆地的深部构造关系为陆内俯冲关系 ,天山岩石圈的深部结构特征 ,与其所处地球动力学环境和中亚地壳组成不均一性有关     

辽东半岛五龙金矿床航空电磁场特征及找矿意义

五龙金矿床位于五龙矿集区中部,是矿集区内规模大的石英脉型金矿。为查明矿集区深部构造及指导深部找矿预测,需结合深部地球物理资料综合分析研究。本文基于五龙矿集区航空探测任务,并结合其成矿地质特征,研究了五龙金矿在平面、剖面、空间等维度的航磁、航空TEM、航空大地电磁特征及其找矿意义。研究表明：平面上矿体位于鸡心沟断裂东侧负磁背景场中NE与近SN、NW向弱磁异常带交汇处,中等 强剩余磁异常带的转折端、梯度带,视电阻率低阻区及中低阻梯度带,深部存在团块状视磁化率高值区;剖面上矿体位于“左低右高,上高下低”的视电阻率梯度带上,呈中低阻、低阻特征及强磁场区至弱磁场区的视磁化率梯度带上,呈浅部“上高下低”、深部“下高上低”的中等 弱磁特征;空间上矿体位于鸡心沟断裂东侧的断裂构造低阻带与岩体高阻异常带的梯度带。五龙金矿地质地球物理找矿标志的建立和深部高视磁化率异常区的存在,表明矿区深部1000~2000m空间与五龙金矿体视电阻率、视磁化率特征相似的地段,仍具有较好找矿潜力。