青藏高原电性结构及其对岩石圈研究的意义

在西藏近南北向布设了横跨青藏高原的3条大地电磁测深剖面(亚东-雪古拉、达孜-巴木错、那曲-格尔木),采用超宽频带大地电磁测深方法进行了地壳、上地幔电性结构探测研究,发现该剖面具有的主要电性结构特征为:①那曲以南地段,电性层比较薄,低阻体多呈串珠状断续分布,产状明显北倾,倾角为20°～30°。②那曲—雁石坪地段,电性层厚度有所增加,低阻体或高阻体呈近于水平薄板状分布。③雁石坪以北地段,电性层厚度较大,低阻体呈大透镜体状较连续地向南倾,倾角40°左右。④3个地段的电性层差异明显,与构造背景和岩浆活动性关系密切。以上电性特征为研究印度板块和欧亚大陆碰撞机制提供了地球物理依据。     

中亚造山带东段岩石圈电性结构特征及其构造涵义

中亚造山带东段内蒙古中部地区一直是地球内部动力学和全球变化研究的热点地区。鉴于该地区的构造在理解中亚造山带的形成过程中起着重要作用,因此对该地区构造的研究具有重要意义。本文收集了中亚造山带东段一条长364 km的大地电磁测深(MT)剖面数据,该剖面西北起于内蒙古东乌旗内的国境线附近,向东南延伸,穿过北部造山带、索伦缝合带、南部造山带,在内蒙古翁牛特旗以西约30 km附近终止。根据数据的分析结果,对该剖面进行了二维反演。结果表明,剖面区段内岩石圈电性结构沿南北方向上整体表现为横向分块的特征。其中,北部造山带整体上以低阻为主要特征;索伦缝合带是整个剖面电性特征从低阻到高阻的过渡区;南部造山带整体上以高阻为主要特征。北部造山带的低阻特征表明该区域是不稳定的,可能是由古亚洲洋闭合后残留洋壳或者软流圈上升流引起的。索伦缝合带的电性结构特征表明该区域可能在缝合之后还发生了新的构造事件。南部造山带的高阻特征表明该区域基底是稳定的、“冷”的,且流体含量很低,电性结构的几何特征反映了该区域增厚的岩石圈。剖面所经过区域的电性结构特征表明,在西伯利亚板块与华北板块碰撞缝合之后研究区内可能还发生了诸如软流圈流...     

华南地区进贤-柘荣剖面深部电性结构

为了研究华南地区的深部电性结构,探寻浅部地质过程的深部背景,布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演,获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型,并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明：1）剖面可分为4个构造单元,分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带;2）武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起,电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂;3）剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚,江南造山带岩石圈-软流圈界面埋深为80~100 km,华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈-软流圈界面埋深约为140 km,存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区,反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。     

华北中部岩石圈电性结构——应县—商河剖面大地电磁测深研究

20 0 1年, 沿着山西应县到山东商河, 重新布置大地电磁测深剖面进行研究.采用现代先进的大地电磁数据处理技术和快速松弛二维反演方法获得该剖面二维电性结构模型, 从而充分展示了华北地区岩石圈电性结构的特点.从电性特征上讲, 华北岩石圈以太行山前断裂为界划分为东、西两区, 东区为低阻区, 西区为高阻区.在东区, 上地壳电性结构基本与华北裂谷系的隆、坳构造格局相对应, 岩石圈的电导最高达3× 104 S, 远远大于强烈活动的安第斯山岩浆弧区和西藏高原岩石圈的电导.这里, 在构造连接部位的地壳中有不连续的高导体存在, 电导率大约0.1~ 0.8S/m.在西区, 太行山和恒山的岩石圈为高阻块体, 表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点.但恒山高阻块体之下发现一组向西缓倾的高导层, 其电导率为0.0 4~0.2 5S/m, 顶面在2 0km深处, 底面深度大约40km.      

青藏高原东缘深部电性结构特征研究

通过对青藏高原东缘大地电磁测深实测资料的分析,结合区域地质、重、磁、大地电磁和地震资料,文章对青藏高 原东缘的深部构造、壳内高导层、电性结构与矿产的关系进行了研究。结果表明,重力计算中的莫霍面是由诸多高低变化 电阻组成的一个界面,莫霍面之上容易形成壳内高导体;在20 km深度左右存在电阻率变化界面,为上下地壳界面的反映。 电性和Vs研究表明,在地幔柱发育地区,地壳厚度减薄了15 km左右。区内诸如金沙江-红河断裂、鲜水河断裂等深大断裂 带已经深达莫霍面,成为各块体或成矿带的边界,控制了岩体和壳内高导体的分布。进而探讨了贡嘎山壳幔高导体的成因 以及区内地幔柱与矿产的关系。     

赣杭构造带中段岩石圈电性结构研究

赣杭构造带（简称赣杭带）位于扬子板块和华夏板块的结合部,是中国重要的铀多金属矿成矿带,发育一系列中酸性火山—侵入杂岩;前人对岩浆喷发和侵入的地球动力学背景仍然存在诸多争议。文章对赣杭带中段（盛源盆地）及邻区收集的大地电磁测深（MT）数据,利用MT相位张量分解技术、二维非线性共轭梯度法（NLCG）等技术手段进行处理和反演获得到了研究区可靠的岩石圈电性结构。结合已有资料分析表明：赣杭带中段浅部火山—侵入杂岩带存在东南方向下倾的高导带和深部软流圈高导区且相连,揭示了该地区中酸性岩浆活动受区域江绍深断裂控制,在晚中生代岩石圈伸展作用下沿着区域深断裂上升侵入和喷发形成火山—侵入杂岩;该岩浆活动处在伸展构造环境与同期Izanagi板块俯冲后撤有关。     

华南东南沿海地区岩石圈电性结构

为了研究华南东南沿海地区的壳幔电性结构及其动力学背景,布设了4条大地电磁测深剖面,获得了相应的二维地电模型,并结合相关地质和地球化学信息对地电模型进行了研究。结果表明:研究区西部地壳由于碰撞汇聚作用变厚,东部地壳由于太平洋板块的俯冲作用剧烈减薄。华南东南沿海地区的岩石圈并不是简单的呈现"西厚东薄"的特征,研究区东西两端岩石圈厚度超过100km,推测西段岩石圈增厚主要形成于陆内挤压造山或陆内碰撞汇聚造山作用,而东端岩石圈增厚可能由于大洋板块俯冲时洋壳残留物叠置在岩石圈的下部所形成,而中部岩石圈的减薄与软流圈物质上侵有关,造成此区域大规模软流圈物质上侵的动力来自于太平洋板块俯冲产生的深部热扰动。     

MT成果数据管理系统在岩石圈电性结构研究中的应用——以东北地区为例

中国东北地区位于古亚洲洋构造域与滨太平洋构造域的叠置部位,受多期次的构造活动与岩浆作用的共同影响,其岩石圈结构复杂,为获得该区域的岩石圈的电性结构特征,以MT成果数据管理系统为技术手段,开展岩石圈尺度范围内的壳—幔电性结构的研究。笔者基于MT成果数据管理系统的查询、检索等功能,提取出研究区的壳—幔电性信息,对这些信息进行加工处理,得到了研究区的壳内低阻层分布特点与岩石圈厚度分布特征。研究表明,东北地区的岩石圈的电性结构特征为:1岩石圈的厚度呈现"西厚东薄"的变化特征;2不同盆、山结构表现出不同的岩石圈隆凹特征;3镜泊湖火山岩分布区对应软流圈的隆起区,其隆起可能与岩浆上涌有关。这些信息的获取为区域构造演化及动力学研究提供支撑。     

准噶尔中东部地区深部电性结构电磁探测

为了解准噶尔盆地深部构造特征,综合利用“深部探测技术与试验研究(SinoProbe)”项目在准噶尔盆地45°N 88°E处建立的大地电磁标准点实测资料,应用非线性共轭梯度法(NLCG)对该测站两条短剖面进行二维反演,结合新疆准噶尔盆地区域地质资料,对该地区地层电性结构进行了初步分析,发现准噶尔盆地中东部地区地下结构具有很好的电性分层.与现有地质资料相结合,分析发现其电性分层与地壳分层具有较好的对应.根据岩石层电导性推断:研究区域莫霍面埋深在46 km附近,岩石圈厚度在100 km左右.研究结果对准噶尔中东部地区深部地壳结构的认识具有一定的参考价值.      

大洋岩石圈拆沉与大陆下地壳拆沉：不同的机制及意义——兼评“下地壳＋岩石圈地幔拆沉模式”

拆沉作用（delamination）是地球科学中一个重要的科学问题。本文认为,大洋岩石圈拆沉和大陆下地壳拆沉是不一样的：（1）拆沉的物质不同。大洋岩石圈拆沉的物质包括大洋地壳、岩石圈地幔甚至一部分软流圈地幔,它们共同进入地幔深部;而大陆下地壳拆沉仅仅限制在下地壳,不包括岩石圈地幔。（2）拆沉的动力不同。大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲引起的,是地幔对流的产物,因此是一种快速的主动的拆沉;而下地壳拆沉是由于下地壳加厚使下地壳密度增加引起的,还要求其下刚性的岩石圈地幔转变成塑性的软流圈地幔才有可能发生。因此下地壳拆沉要克服许多阻力才能实现,使拆沉成为一个漫长的过程,是慢速的和被动的拆沉。（3）拆沉的过程不同,大洋岩石圈拆沉是由板块俯冲触发的,俯冲导致碰撞,大洋岩石圈从根部断裂,拆沉进入地幔。大陆下地壳拆沉由地壳加厚开始,使下地壳转变为榴辉岩相;随后,岩石圈地幔减薄,直至全部转化为软流圈地幔;下地壳发生部分熔融,形成大规模的（埃达克质）岩浆,使下地壳榴辉岩的密度大于下伏的地幔,从而引发拆沉。大陆下地壳拆沉不大可能是整体进行的,可能是一块一块地被蚕食,被拆沉的。（4）拆沉后的效液压不同,大洋岩石圈地幔拆沉,使热的软流罪状地幔上涌,从而引发了一系列地质效应;如岩浆活动,地壳抬升,构造松弛以及随后的造山带垮塌等。而下地壳拆沉只引起地壳减薄,高原和山脉垮塌,并不伴有大规模的岩浆活动和地壳抬升等过程。（5）拆沉与岩浆活动的关系不同,主动拆沉导致大规模岩浆活动,而被拆沉是在大规模岩浆活动的基础上开始的。此外,文中还对“下地壳＋岩石圈地幔拆沉”模式提出了质疑,认为该模式有许多难以理解的问题和太多推测的成分,而且与现在保存的地质事实不符。     

长江中下游金属矿找矿前景与找矿方法

本文论述了长江中下游地区金属矿床的地质、地球物理和地球化学特点,提出今后深部找矿的主要对象是：找隐伏含矿岩体及有关的各类矿体,找岩体中的大型斑岩型矿床,找受岩体和五通砂岩联合控制的层状矿;讨论了地球物理和地球化学方法应用中要注意解决的几个主要问题,强调应发挥包括重力、磁法、激发极化法、电磁法、岩性探测仪及多种天然地震法和化探方法等综合方法的作用,并与地质矿床成矿规律研究密切结合;讨论了方法应用试验中要注意的几个问题。文章最后一部分是从本区大地构造的演化探讨了区域构造岩浆活动与成矿前景,认为这一地区是扬子板块与华北板块陆-陆碰撞挤压造山带及其前陆区,在岩石圈强烈挤压下形成地壳增厚和深部物质的挤出折返,使深部的高压和超高压变质岩层推到地壳浅部;深部生成的柯石英等高压超高压矿物及地幔熔融岩浆同时上侵;生成大量钙碱性岩浆并存储在中地壳部位,通过长期与中下地壳金属物质进行交换,形成矿液的集中优势,通过后期出现的张性断裂构造而进入地壳表层,再经过与围岩发生物理化学成矿作用后沉淀成矿。归纳出扬子板块与华北板块陆-陆碰撞造山带一种新的构造模式。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江下游区域地温场特征及其能源意义

区域地热特征及深部温度估算对于油气勘探和地热能资源评价和开发利用具有重要意义,长江下游地区是我国东部经济社会高度发达的地区,其能源需求大,区域热状态研究能为该区地热资源评价提供关键约束。通过整合长江下游地区已有的温度数据和实测岩石物性参数,勾勒出该区的现今地温场特征,并进一步估算其1 000~5 000 m埋深处的地层温度。研究表明,长江下游地区现今地温梯度为16~41 ℃/km,且以18~25 ℃/km居多,苏北盆地区呈现高地温梯度。大地热流值为48~80 mW/m²,其均值为60 mW/m²,表现为中等的地热状态,有利于油气和地热能形成。此外,长江下游地区深部地温估算表明,1 000 m埋深处的温度范围为30~54 ℃,2 000 m时温度范围为50~95 ℃,3 000 m时温度范围为65~130 ℃,4 000 m时温度范围为80~170 ℃,5 000 m时温度范围为100~210 ℃。区域深部地温的展布趋势呈NE向,高温区域集中在安徽南部和江苏东北部。结合60 ℃和120 ℃等温线的埋深分布及区域地质、地球化学和地热特征,初步探讨了该区油气与地热资源的有利区带及其相应的开发利用类型。     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。     

长江中下游地区水稻田湿地环境的一些认识

长江中下游地区阡陌纵横的大片水稻田和旱地以及附近的湖泊池塘,构成独特的生态环境,称为"水稻田湿地环境",其属人工改造环境.显然,这里曾经有过一次历时很长的"绿色革命."水稻田湿地环境具多种环保功能,但这里动植物的种类比较单一,个体又较孱弱,容易受到破坏,所以营造平原生态林带和防止化学污染,就成为环保工作中的当务之急.     

下扬子地区沿江前陆盆地形成的构造控制

华北板块与扬子板块沿大别－胶南造山带的陆－陆碰撞使造 山带侧的扬子板块成为前陆变形带,并在其上发育了沿江前陆盆地。沿江前陆盆地初始继承性发育于下扬子区海退末期残留的陷区,随后于黄马青期受北界滁河断裂与南界江南断裂的对冲控制而成为双向压隐型盆地。     

长江下游富镉土壤元素分布特征及其污染修复试验

在江苏长江沿岸一带新发现了大片富镉土壤,局部地段已经出现了蔬菜样品镉含量超标的重金属污染现象。笔者通过对江苏沿江富镉土壤元素地球化学特征的初步分析,探讨了引起局部土壤Cd污染的主要原因与特点,系统介绍了在南京八卦洲受Cd污染的蔬菜地开展现场重金属污染土壤修复与调控试验的主要研究资料与结果,发现施用适量的钙镁磷肥、石灰等固定剂对于降低蔬菜中的Cd含量有明显成效,为长江下游富Cd土壤区蔬菜安全生产提供了新的思路。     

长江中下游江湖蓄泄关系实时评估数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游蓄泄关系实时评估数学模型.为适应实时蓄泄评估快速、准确的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式、实时校正模式和实时防洪调度的试验机制.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式.为了满足长江中下游江湖蓄泄关系实时评价的需求,探讨了洪水模拟与分蓄洪调度模式的耦合.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了防洪措施蓄泄关系评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了定量的依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

长江中下游江湖水沙调控数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,在大型复杂防洪系统洪水运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统江湖水沙调控需求的长江中下游江湖水沙调控数学模型.为适应江湖水沙调控和评估的要求,提出了基于水动力学的闸坝调度计算模式.此外,还对河网分汊泥沙分配模式进行了深入研究.通过长江中下游防洪规划及其洞庭湖区"控支强干"方案论证模拟计算,较好地解决了防洪措施蓄泄后效评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定提供了定量依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划方案.