青藏高原壳幔形变数值模拟研究

现有数值模拟研究已在很大程度上较合理地给出青藏高原演化运动学和动力学过程的图像。利用连续介质快速拉格朗日分析方法,笔者进行了青藏高原壳幔形变数值模拟研究。据此得到的青藏高原三维壳幔形变特征反映纬向上主碰撞带远、近程效应的差异和经向上地壳物质“逃逸”的存在,印证了青藏高原形成过程中南北双向挤压、而且南部作用大于北部作用的可能应力场特征。青藏高原壳幔形变不仅强烈依赖于随深度变化的岩石力学性质及其距离挤压作用前锋带的远近,而且存在强烈的横向不均一性。同时,强应变(剪切)带的存在对高原岩石圈形变具有重要影响,高原形变过程中地壳尺度的耦合流及壳-幔解耦共存。但是,常规数值模拟研究尚存在很大局限性:(1)物理-力学模型单一;(2)几何模型简单;(3)边界形态与条件理想化;(4)模型内部块体划分粗糙;(5)不连续体介质处理困难。借助具有可处理大形变能力的4-D数值模拟方法,将观测资料与数值模拟相互补充是深入研究青藏高原壳幔形变的关键。     

适用于青藏高原地区中大比例尺重力勘查的大地测量方法技术研究

中大比例尺重力勘查工作是各种物探方法中对大地测量精度(尤其是高程精度)要求最高的一种。近年来,在青藏高原地区开展的矿产地质调查项目中越来越多地应用了重力勘查手段,但由于青藏高原地区特殊的自然地理及人文环境,基础测绘程度低,因此,一些在人口稠密、经济发达的内地开展工作时常用的成熟大地测量方法在青藏高原地区已不方便或出现了新的问题。本文通过对青藏高原地区近年来开展中大比例尺重力勘查时测量工作遇到的实际问题进行梳理研究,结合具有针对性地方法技术试验成果,总结了一套解决问题的方法,可作为今后青藏高原及类似困难地区开展中大比例尺重力勘测时的参考。     

青藏高原环境变化对全球变化的响应及其适应对策

青藏高原的环境变化对全球变化具有敏感响应和强烈影响。青藏高原的现代环境与地表过程相互作用,引起包括冰冻圈和水资源以及生态系统等方面的一系列变化,对高原本身以及周边地区的人类生存环境和经济社会发展产生重大影响。作为国际研究的热点地区,青藏高原环境变化研究目前出现三个新的科学动向：关注关键地区的关键科学问题的系统研究;关注以现代地表过程为核心的监测研究;关注全球变化影响下的圈层相互作用研究。本项目的研究对青藏高原环境变化科学的发展、国际科学前沿的贡献以及服务于社会经济发展,都具有十分重要的意义。通过项目的研究将揭示青藏高原隆升到现代地貌与环境格局过程中所出现的重大构造事件和环境事件;重建不同区域、不同时间尺度的气候环境变化序列并揭示其时空分布特征;阐明青藏高原冰冻圈、湖泊和主要生态系统与土地覆被在不同气候条件下的变化特征;揭示青藏高原环境变化与地表过程对全球变化的响应特点和高原热力与动力过程对不同气候系统变化的影响。本项目将在高原南北典型区域利用地貌学与沉积学手段,研究青藏高原现代地貌与环境格局的形成过程;利用湖芯、冰芯、树木年轮等手段,研究青藏高原过去环境变化的特征事件、区域分异及其与全球变化的联系;利用冰川、冻土、积雪的时空变化,结合对高原特殊大气边界层的观测,研究青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程;从冰川、湖泊、大气的监测入手,结合模式方法,研究青藏高原环境变化的机制;利用生态系统碳的源—汇变化,研究青藏高原生态系统对环境变化的响应;综合研究全球变化背景下青藏高原环境变化与水资源变化所产生的区域效应和适应对策。     

Post-collisional, Potassic and Ultrapotassic Magmatism of the Northern Tibetan Plateau: Constraints on Characteristics of the Mantle Source, Geodynamic Setting and Uplift Mechanisms

Cenozoic, post-collisional, potassic and ultrapotassic igneousrocks in the North Qiangtang, Songpan–Ganzi and NorthKunlun terranes of the northern Tibetan Plateau are distributedalong a semi-continuous, east–west-trending, volcanicbelt, which is over 1200 km in length. Spatially, there is aclose association with major strike-slip faults, thrust faultsand pull-apart basins. The ages of these magmatic rocks rangefrom 45 Ma to the present (the youngest known eruption occurredin 1951); they are shoshonitic, compositionally similar to K-richsubduction-related magmas, and range in SiO₂ from 44 to 66 wt%. There is a relative enrichment of large ion lithophile elements(LILE) and light rare earth elements (LREE) in the most primitivemagmatic rocks (MgO >6 wt %) in the North Qiangtang terranecompared with those in the Songpan–Ganzi and North Kunlunterranes; correspondingly, the primitive magmas have higher⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb, and lower ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd ratios in theNorth Qiangtang terrane than in the Songpan–Ganzi andNorth Kunlun terranes. The dominant factors that control thegeochemical characteristics of the magmas are an enriched asthenosphericmantle source composition, the degree of partial melting ofthis source, and the combined processes of crustal assimilationand fractional crystallization (AFC). Enrichment of the asthenosphereis considered to have occurred by incorporation of subductedsediments into the mantle wedge above a subducted slab of Indianlithosphere during India–Asia convergence. Continentallithospheric mantle, metasomatically enriched during earlierepisodes of subduction, may have also contributed a source componentto the magmas. Trace element modelling indicates that the mantlesource of the most primitive magmas in the North Qiangtang terranecontained higher amounts of subducted sediment (0·5–10%)compared with those in the Songpan–Ganzi and North Kunlunterranes (<2%). The degrees of partial melting required togenerate the primitive potassic and ultrapotassic magmas fromthe enriched mantle sources range from <0·1% to 15%in the three major basement terranes. Energy-constrained AFCmodel calculations show that the more evolved magmatic rocks(MgO <6 wt %) are the results of AFC processes in the middlecrust in the North Qiangtang terrane and the upper crust inthe Songpan–Ganzi and North Kunlun terranes. We proposethat the ultimate driving force for the generation of the post-collisionalpotassium-rich magmatism in north Tibet is the continuous northwardunderthrusting of the Indian continental lithosphere followingIndia–Asia collision. This underthrusting resulted inupwelling of hot asthenosphere beneath north Tibet, squeezedup between the advancing Indian lithosphere and the backstopof the rigid Asian continental lithosphere. Asthenospheric upwellingmay have also contributed to uplift of the northern TibetanPlateau. KEY WORDS: Tibetan Plateau; potassic and ultrapotassic magmatism; enriched asthenospheric mantle source; EC-AFC modelling; geodynamics     

青藏高原莫霍面形态的重力模拟及其对探讨高原隆升机制的意义

青藏高原是印度板块板欧亚板块碰撞形成的巨大变形带，岩石圈地幔的变形特征对高原的隆或意义重大。本文分析了远震ＰＫＰ走时残差沿高原中部剖面的变化，发现莫霍面的断错在整个高原是普遍存在的；利用人工地震资料作为约束，用重力资料对莫霍面的形态进行了反演模拟，认为岩石圈地幔的断错和叠覆可能是青藏高原隆升的重要机制；最后讨论了板块中部热和密度不均匀性以及地幔流动对青藏高原岩石圈变形的影响。     

青藏高原降水中稳定氧同位素研究进展

稳定氧同位素（δ18O）在冰芯研究中能够很好地反映气候变化,尤其是气温变化的一项重要指标。研究青藏高原降水中δ18O为科学的解释冰芯中δ18O记录具有重要的指示意义。分别介绍了青藏高原季风区、非季风区以及季风区和非季风区的过渡区降水中δ18O研究历史和现状,并对该领域未来的研究趋势进行了展望。     

近21年青藏高原植被覆盖变化规律

利用GIMMS NDVI遥感数据和GIS技术，结合多种统计、计算方法，定量分析了1982—2002年青藏高原植被覆盖随时间和空间的变化规律，评定了植被变化的自然和人类的影响。结果表明，21年来，青藏高原植被覆盖呈总体增加的变化趋势，平均增长率为3 961.9 km2/年，仅局部出现退化现象，人类对高原植被覆盖未造成破坏性影响。1982—1991年，高原植被呈现良好增加趋势，增加幅度从东部南部向西部北部逐渐减弱，表明由东南向西北逐步减弱的有利气候条件具有经向和纬向的变化规律。1992—2002年，高原中部和西北地区植被呈现退化趋势，强烈退化的地区集中在长江、黄河、澜沧江和怒江的源头地区，显示了高原中部和西北地区的气候条件向不利于植被生长方向转变，高原中部和西北地区植被是响应气候变化的最敏感区。高原植被变化具有7年、3.5年两个显著周期，均为温度所致，表现对温度的变化敏感性。21年期间，高原的8种主要植被类型中有7种类型表现为波动上升的趋势，且寒区旱区植被表现出脆弱性和难恢复性。     

GPS伪星定位测量技术与GPS地面沉降网的改善 --以上海地区为例

GPS测量技术目前是国内地面沉降城市开展地面沉降研究的一个重点。GPS具有常规测量技术无法比拟的优势，但由于GPS系统固有的原因，其垂直方向的测量精度相对于平面测量精度一般较差。这对于开展城市地面沉降需要布设大面积GPS网而言，显得尤为突出。GPS伪星定位测量技术是近年兴起的新兴技术，它可以全面改善GPS测量在垂直方向（大地高）的精度，从而全面提升GPS的性能。本文就GPS伪星定位测量技术的原理、方法结合国外的诸多实践进行了论述，对伪星定位的潜在能力进行探讨。并就目前上海市开展的GPS地面沉降网改善提出了建议和设想。     

国际合作INDEPTH项目横穿青藏高原的深部探测与综合研究

国际合作青藏高原与喜马拉雅深部剖面探测(INDEPTH)计划自1992年开展以来,圆满完成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、3个阶段研究任务,揭示了喜马拉雅山和青藏高原腹地的地壳结构和深部构造,在同际核心期刊公开发表10多篇有重要影响的学术论文,受到国际地球科学界的高度评价.第四阶段计划是研究高原北部边缘,即东昆仑造山带和柴达木盆地的结构构造及其形成演化,并与南部喜马拉雅造山带加以对比.经过多次野外地质踏勘,选定剖面的工作路线,2007年各方正式签订协议,并共同开展了野外调查,圆满完成了横穿东昆仑造山带和柴达木盆地的100km垂直深反射地震、300 km广角地震反射以及59个宽频带天然地震台站的野外观测施工任务.中方项目组还在东昆仑南部厘定出渐新世晚期-中新世早期大型逆冲推覆构造系统,发现青藏高原渐新世晚期-中新世早期整体隆升的重要证据.2008年将继续天然地震观测,还将开展大地屯磁测深、重力、地质构造剖面观测和反射地震数据处理;2009~2010年将利用各类深部探测资料,综合研究青藏高原北部的地壳结构、岩石圈构造和深部过程.     

青藏高原安多岛弧型蛇绿岩地球化学及成因

安多蛇绿岩位于西藏安多县城北侧、班公错-怒江缝合带中段.该蛇绿岩块呈近东西向展布,长约25km,宽约5km,主要由低钾拉斑玄武岩和辉长岩组成.高精度ICP-MS分析结果表明,玄武岩和辉长岩稀土总量较低,均具有亏损型稀土配分型式,∑REE =29×10-6～44×10-6, ∑LREE/∑HREE=0.90～1.06, (La/Yb)N=0.29～0.41, (Ce/Yb)N=0.42～0.60, 表明其源于N-MORB型亏损地幔源区.然而,相对于典型的大洋中脊玄武岩(N-MORB)而言,其Nb和Ta,尤其是Nb含量明显偏低(Nb=0.6×10-6～3.13×10-6, 平均1.19×10-6 ; Ta=0.072×10-6～0.253×10-6, 平均0.105×10-6), 在N-MORB标准化痕量元素配分图上具显著的Nb谷.表明安多玄武岩+辉长岩组合既非典型的洋中脊成因,又与岛弧型火山岩有一定区别,它们很可能形成于边缘海(弧后)盆地环境,由于消减带之上的地幔对流导致新洋壳的产生而形成,是特提斯大洋岩石圈在俯冲过程中引发弧后次级扩张的产物.     

Thinning of the Thickened Lithosphere and Its Geodynamic Consequence: Application for Tibetan Plateau

THINNING OF THE THICKENED LITHOSPHERE AND ITS GEODYNAMIC CONSEQUENCE: APPLICATION FOR TIBETAN PLATEAU1　ParsonsB ,McKenzieD .Mantleconvectionandthethermalstructureoftheplates[J] .JGeophysRes,1978,83;4 4 85～4 4 96 . 2　HousemanGA ,McKenzieDP ,MolnarP .Convectiveinstabilityofathickenedboundarylayeranditsrelevanceforthethermalevolutionofcontinentalconvergentbelts[J] .JGeophysRes 1981,86 :6 115～ 6 132 . 3　OwensTJ,ZandtG ,Theimplicationsofc…     

Vortex Motion of the Crust Deformation in the Tibetan Plateau and Its Foreland

VORTEX MOTION OF THE CRUST DEFORMATION IN THE TIBETAN PLATEAU AND ITS FORELANDFromtheresultsofthecooperativeprojectbetweenChengduInstituteofGeologyandMineralResources andMassachusettsInstituteofTechnology     

青藏高原北部可可西里盆地第三纪风火山群沉积环境分析

青藏高原北部的可可西里盆地是高原腹地最大的第三纪沉积盆地,分布着沉积厚度达 4 782.8m的早始新世-早渐新世风火山群灰紫色砂岩、泥岩和砾岩,其沉积环境演化经历了四个阶段,从早期 56.0～ 52.2Ma河流为主的环境,到中期 52.2～ 4 3.1Ma的湖泊环境和 4 3.1～ 3 8.3Ma的河流与扇三角洲环境,演变到晚期 3 8.3～ 3 2.0Ma河流为主的环境。古水流方向也由北东向变为南东向,到晚期又转变为北向为主,反映盆地沉积中心逐渐向东向北迁移。这种沉积环境演化和盆地沉积中心迁移可能受青藏高原早期隆升的影响.     

西藏高原西、中、东的分段性及其意义

经过近几十年的研究,人们已经普遍认为青藏高原是由几条近东西向的块体先后拼贴而成,大型的东西向构造是高原内部最明显的构造特征。然而根据最近所获得的有关西藏高原以及附近地区的重力场、地震层析成像、地震活动性、水平位移速度场以及地质等资料,发现整个西藏高原内部存在着明显的两条重要的南北向或近南北向构造和一些小型的南北向构造,它们将西藏高原划分为西、中、东三个有各自构造特点的部分;西侧的南北向构造沿84°～85°E延伸,东侧的近南北向构造位于92°～94°E之间。这两个构造带在上述的多种地球物理资料中均有良好的显示,是重要的重力异常变异带、重要的热结构边界带、重要的地震活动带,也是明显的地貌陡变带,等等。高原西部地形崎岖,剥蚀最深,布格重力异常最高,目前向北北西方向运动;中部地区地表平坦,发育众多的南北向地堑裂谷,东西向伸展活动最明显,海拔最高,集中分布了7座超过8000m的高峰,目前向北东东方向运动;而东部地区地形也比较崎岖,发育许多目前仍在强烈活动的走滑断层,在这些断层之间,地块相对转动,目前向北东甚至南东方向运动。造成西藏高原东西分段的原因现在还不清楚,笔者等倾向认为造成这种现象可能是由于与欧亚板块发生碰撞的印度板块在横向上也是西、中、东分段的,印度     

Altitude Effects of Climatic Variation on Tibetan Plateau and Its Vicinities

High topographies,such as the Tibetan plateau(TP) in China,have been considered as the sensitive areas in response to global climate change.By analyzing the relationship between warming structure and altitude(1000-5000m) in the TP and its vicinities using the 46-year January mean observed temperature data,we found that there was a significant altitude effect of temperature warming onset time(mutation time) on the plateau and the neighboring regions:the higher the altitude,the later the climate warming happe...     

青藏高原东北缘岩石圈密度与磁化强度及动力学含义

利用横贯柴达木盆地南北的格尔木—花海子剖面岩石圈二维P波速度结构以及地震波速度与介质密度之间的关系,建立了该剖面岩石圈二维密度结构与二维磁化强度的初始模型。依据重磁同源原理,在柴达木盆地重、磁异常的二重约束下完成了重磁联合反演,获得了该剖面岩石圈二维密度结构与二维磁化强度分布。结果表明:柴达木盆地地壳厚度沿测线变化较大,平均厚度约60km。在柴达木盆地南缘地壳厚约50km,达布逊湖附近地壳最厚为63km左右,大柴旦附近地壳较薄,为50km左右。柴达木盆地的地壳纵向上可分为三层,即上地壳、中地壳与下地壳。位于盆地中部的中、下地壳分别发育大范围的壳内低密度体,并处于上地幔隆起的背景之上;横向上可将盆地分成南北两个部分,分界在达布逊湖附近。整个剖面结晶基底埋深变化也很大,在达布逊湖附近为12km,在昆仑山北缘基底几乎出露地表。结晶基底的展布形态与地壳底界,即莫霍面呈近似镜像对称。综合研究认为,柴达木盆地的岩石圈结构存在着明显的南北差异,其分界在达布逊湖的北面。在盆地南部,岩石圈介质横向变化较小,各层介质分布正常;在盆地的北侧,岩石圈结构特别在中、下地壳和上地幔顶部横向上发生了变化。壳内低密度体的存在意味着柴达木盆地具有较热的岩石圈和上地幔,加之基底界面与莫霍面的镜像对称分布,形成与准噶尔盆地和塔里木盆地的构造差异。多种地球物理参数所揭示的地壳上地幔结构及其横向变化特点为柴达木盆地构造演化及青藏高原北部边界的地球动力学研究提供了岩石圈尺度的地球物理证据。     

青藏高原东南缘“三江”地区含角闪石变质岩石的地球化学特征

青藏高原东南缘"三江"地区变质杂岩带中的岩石类型十分复杂,斜长角闪岩和含角闪石斜长片麻岩是本区常见的变质岩石类型。斜长角闪岩可进一步划分为由石榴辉石岩退变而成的和基性原岩经角闪岩相-麻粒岩相变质形成的两种类型。斜长角闪岩的SiO2平均含量50.0%,具有高铝低钛的特点,轻稀土元素相对富集,铕无异常或略具负异常,Zr含量较低,Zr/Y比值较小,其原岩的主微量元素组成具有岛弧玄武岩的特点,反映其原岩形成于俯冲碰撞的构造环境。含角闪石斜长片麻岩的SiO2平均含量63.64%,MgO和TiO2含量低,轻、重稀土元素分馏,轻稀土元素明显富集而重稀土元素相对亏损,具有中等负Eu异常,大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th强烈富集,高场强元素Ti、Zr、Hf、Nb和Ta含量较低,其原岩具有安山质岩石或安山质/玄武质岩石的特点,主要形成于板块聚敛边缘的构造环境。