四川盆地深部地壳结构——深地震反射剖面探测

四川盆地位于扬子地块的西北部,被褶皱构造带所围绕,受周缘构造带的侧向挤压作用,盆地卷入了多期次和多边界的构造变形,为开展盆山耦合作用及多边界、多期次构造叠加与复合关系的研究提供了不可多得的理想野外实验室.为揭示四川盆地地壳结构,本文通过对3条不同时间采集的深地震反射剖面数据进行拼接联线处理,获得跨越四川盆地的330 km深地震反射偏移成果剖面,揭示了四川盆地地壳上地幔细结构:沉积层从西北向东南逐渐变薄,在龙门山前沉积层厚度超过15 km,在华蓥山下沉积层减薄到~8 km,且褶皱变形形成华蓥山薄皮褶皱冲断带;莫霍面出现在13~15 s(双程走时),埋深约40~45 km;并发现从下地壳延伸至地幔的东南向的倾斜反射,从13 s向下延伸至18 s,结合四川盆地及其周边地区其他地球物理和地球化学花岗岩同位素年龄等资料,我们认为这些倾斜反射层是扬子克拉通地台西北缘发生的新元古代俯冲的遗迹.     

深地震测深数据子库

基于Microsoft Access97数据库开发工具和支持ActiveX,OLE与自动化对象的通用语言VBA开发的以查询，调用，处理和共享为目的的深地震测深数据库管理系统和基于国土资源部国际合格与科技司下发的深地震测深专业方法数据入库技术规定，收集，抢救了原地质矿产部“九五”以前完成的14条宽带深地震测深剖面的原始记录和文字资料，通过编辑，整理，统一地震道集记录存取格式与入库，建立了原始数字地震道集记录，成果目录与图形数据管理，维护与预处理平台，实现了让深地震测深数据活起来，达到能再次开发利用的科研目标。     

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑—塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑－塔里木结合地带的深地震反射剖面，首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构，发现了塔里木岩石圈下部南倾，西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征，它们相向倾斜，相互交织，构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下，与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据。深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈“V”型的盆山耦合关系，这种“V”型的耦合关系代表了陆内陆－陆碰撞变形过程的一种样式。     

GGT综合地球物理资料人机交互解释系统的初步研究

为提高GGT解释性剖面的质量，构制地球物理解释模型，设计和研制了人机交互解释系统。整套系统即具有单一方法相对独立的快速求解任意复杂断面的人机交互功能，又可通过模型转换和参数的替换方式实现多方法的联合解释。系统设计以二维非均质任意形体的计算方法和物性参数间关系的研究为物理基础，引进鼠标器工作方式和调用DBASE图形软件包，增强了系统的图形编辑功能。系统的菜单式结构和用DBASE Ⅲ语写、串写的各子程序模块，不仅为采用新型数据库软件管理和查询物理场与模型数据开辟了较好的软件环境，而且使整个系统的软件结构灵活、清晰，便于改进、扩充。文章结尾以3个实例，介绍了人机交互系统在GGT地球物理解释中的应用。     

基于ALOS-PALSAR卫星数据对青藏高原东缘龙日坝断裂带地表构造伸展的研究及其大地构造指示意义

龙日坝断裂带位于青藏高原最东缘,呈北东-南西向延伸,平行于其东侧的龙门山断裂带,二者大约相距150 km。与龙门山断裂带不同的是,龙日坝断裂带在青藏高原东缘相关GPS测量中表现为一明显的速度梯度带,说明龙日坝断裂带可能具有很重要的构造属性。然而有关龙日坝断裂带的地表结构构造延伸问题一直悬而未决,目前还存在许多的争议,这在一定程度上也阻碍了我们对青藏高原东缘相对于印度-欧亚板块碰撞地球动力学响应的了解。在本次研究中,我们将首次采用ALOS-PALSAR卫星数据,并结合地表地质和前人的地球物理学研究成果,来监测与龙日坝断裂带的构造活动相关的细微地表形变,并由此控制龙日坝断裂带的延伸范围。研究结果表明,龙日坝断裂带与其西南侧的抚边河断裂带相交且近乎垂直,而非前人研究所认为的龙日坝断裂带延伸至其西缘的鲜水河断裂带。综合研究结果也为了解龙日坝断裂带的大地构造属性提供了数据支持。     

宽角反射、折射地震数据与重力数据综合解释龙门山及邻近地区地壳结构

青藏高原东部的隆升机制一直都是地学界的研究热点,研究学者们提出和发展了多种岩石圈变形模型,而存在多种模型的主要原因之一是对青藏高原东部地壳及岩石圈结构认识不足。本文主要针对SinoProbe-02项目横跨龙门山断裂带、全长400多公里的宽角、折射地震数据及重力数据进行联合反演和综合解释。研究结果表明,龙门山及邻近地区地壳结构可明确划分为上地壳、中地壳和下地壳。上地壳上层为沉积层,龙门山断裂带以西大部分区域被三叠纪复理岩覆盖,而在龙日坝断裂与岷江断裂之间出现了密度为2.7g/cm³的高速异常体;向东靠近龙门山地区,沉积层厚度逐渐减薄。中地壳速度变化不均一,而且变形强烈;若尔盖盆地和龙门山断裂带下方出现明显低速带;中地壳在龙门山西侧厚度加厚,在岷江断裂下方和四川盆地靠近龙门山断裂带地区附近厚度达到最大。莫霍面整体深度从东往西增厚,最厚可达56 km。本次研究得到的地壳结构和密度分布分析结果表明现有的地壳厚度和物质组成不足以支撑龙门山及邻近地区目前所达到的隆升高度,因此四川盆地刚性基底西缘因挤压作用产生的弯曲应力也是该地区抬升的重要条件之一。     

松潘-甘孜地块地壳性质再研究

松潘-甘孜地块的基底构造性质对于探讨青藏高原的形成至关重要,备受国内外学者的关注。然而,由于松潘-甘孜地块被广泛分布的三叠纪复理石沉积所覆盖,关于松潘-甘孜地块基底属性的研究并不多见,它属于洋壳还是陆壳,至今仍在争论之中。本文利用跨越松潘-甘孜地块的深地震反射剖面、深地震测深剖面、区域航磁异常和花岗岩同位素地球化学等资料,通过综合分析研究其地球物理与地球化学特征,发现松潘-甘孜地块的下地壳存在元古代变质基底,该基底具有亲扬子地块的性质。     

深反射大炮数据揭示北秦岭-渭河地堑-鄂尔多斯南部Moho格架

根据深地震反射数据的反射特征对布置在北秦岭-渭河地堑-鄂尔多斯南部的10个大炮(药量 ≥ 500 kg)数据进行处理,获得了反映下地壳-莫霍面结构的单次覆盖剖面。初步解释结果显示:在北秦岭,莫霍面反射的双程走时约为13 s,自南向北缓慢抬升变浅,可能表示秦岭正在经历造山后的均衡演化过程;进入渭河地堑,莫霍面加深至15 s左右,可能表明新生代形成后的莫霍面受到了强烈的挤压作用,渭河地堑两侧的莫霍面呈不对称上隆;在鄂尔多斯地块南部,莫霍面反射为14 s左右,向北有逐渐抬升的趋势,但变化平缓, 130~140 km两侧的莫霍面具有显著的反射特征差异,可能代表了渭河地堑和鄂尔多斯地块南部的深部界限。     

北山构造带南部上地壳二维初至波层析成像

花海盆地—北山构造带南部位于青藏高原东北缘以北地区,是特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位,自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史,尤其是中生代以来的逆冲推覆和走滑作用,以及受新生代以来印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响,导致青藏高原东北缘的向北扩展,形成了现今复杂的地质地貌结构。其地壳结构记录了多期构造作用的叠加,上地壳结构更是促进我们理解青藏高原东北缘向外的扩展机制及其对周缘块体的改造作用的天然记录本。本文利用2018年中国地质科学院在北山构造带南部完成的180 km深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据,通过层析成像反演方法,获得了花海盆地—北山构造带4 km深度范围内的上地壳P波速度结构。其主要特征为:花海盆地、总口子盆地和扎格高脑盆地均表现为较低的速度和较小的垂向速度梯度;研究区内的晚古生代花岗岩体具有明显的高速异常和较大的垂向速度梯度特征;左行走滑的阿尔金断裂带在花海盆地内表现为向北倾的高角度走滑性质,深度至少切穿花海盆地基底;北山南缘断裂带的推测隐伏区呈现速度等值线下凹的低速异常特征。同时,反演揭示的多处低速异常区指示了北山构造带南部的多处断层发育情况。     

二维初至波层析成像揭示的北祁连—阿拉善南缘浅层地壳结构

北祁连造山带—阿拉善南缘位于青藏高原东北缘及其以北地区, 其地壳结构记录了早古生代以来祁连山、河西走廊盆地、合黎山及相邻盆地之间的盆山演化历史及耦合关系, 对其地壳浅层速度结构的探测有助于揭示该区浅层地壳结构及构造变形的演化历史。本文利用北祁连—阿拉善南缘225 km长的深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据, 通过层析成像反演方法, 获得了沿线2 km以浅的上地壳P波速度结构。其主要特征为: 酒东盆地的沉积盖层厚度最大可达2 km, 盆地深度的南北差异可能与阿拉善地块与祁连造山带间的挤压作用相关; 民乐盆地的平均深度为1.5 km, 该盆地内的速度等值线弯曲形态反映了盆地在新生代之后不同的抬升和剥蚀速率; 银额盆地的沉积厚度至少在1.5 km左右, 且盆地内沉积地层产状较为平缓; 榆木山构造带南北两侧的酒东盆地与民乐盆地虽然地表高程相差近1 km, 但具有近乎相同的速度结构和沉积厚度, 推断榆木山构造带的隆升与其南北两侧的两个断层背冲作用有关; 此外, 反演得到的P波速度结构揭示了沿线发育的多条断裂和块体边界位置, 为讨论青藏高原东北缘向北扩展与阿拉善地块挤压作用提供了新的证据。