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。     

中亚造山带东段浅表构造速度结构——深地震反射剖面初至波层析成像的揭露

为揭示中亚造山带浅表结构,对地壳演化与深部过程提供浅部精准约束,利用横过中亚造山带东段（奈曼旗—东乌珠穆沁旗）长达400 km的深地震反射剖面共2 186炮的初至波走时数据,运用初至波层析成像方法获得了自地表向下约3 km厚度的浅表速度结构精细模型。通过模型计算了沉积厚度变化与基岩起伏特征,并在贺根山和西拉木伦缝合带附近获得了呈低速特征的弧前沉积盆地规模与沉积厚度变化特征;在此基础上,综合速度模型与深地震反射剖面的强振幅反射信息,建立了符合剖面南北两侧的古亚洲洋双向俯冲并与中部的残存微陆块发生拼合的构造模型。结果表明：研究区的沉积厚度在0.3~3.0 km范围内变化,区内存在多期岩浆活动及活动构造,林西地区隐伏连续分布的高速结构多为造山花岗岩所导致;古亚洲洋消亡过程在经数亿年演变后仍能在大陆边缘的浅表构造中有迹可循。     

松潘地块与西秦岭造山带下地壳的性质和关系——深地震反射剖面的揭露

松潘地块位于青藏高原的东缘,处于中国大陆东西向构造与南北向构造的结合部位,特殊的构造环境使其长期控制并影响着中国大陆的形成与演化。探测松潘地块的岩石圈细结构,揭示其与东昆仑-西秦岭造山带的关系,既可为研究青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程奠定基础,同时又关联着松潘地块的油气远景评价。2004年完成了第一条横过松潘地块北缘若尔盖盆地和西秦岭造山带的长约257km的深地震反射剖面,首次揭露出若尔盖盆地和西秦岭造山带岩石圈的细结构。发现若尔盖盆地和西秦岭造山带同属统一的稳定的大陆地块,并且下地壳均以北倾的强反射为主要特征。这种北倾的反射为松潘地块向西秦岭下地壳俯冲提供了地震学证据。近于平坦的Moho反射特征反映出西秦岭造山带在造山后又经历了强烈的伸展作用。     

中亚造山带东段古生代山弯构造

中亚造山带东段位于西伯利亚和华北克拉通之间，经历了多构造体系叠加和多旋回洋陆转换的复杂演化过程，目前大量研究均以构造带为核心来限定区域构造格局，但一直争议较大。本文以构造单元的构造属性及其形成过程为主线，结合区域构造带演化，重新厘定了中国东北地区基本构造格局，建立了中国东北山弯构造演化模型。研究表明，古生代时期中国东北地区的主要构造单元由两个具前寒武纪基底的古老地块——额尔古纳地块和佳木斯地块及其张广才岭陆缘弧与两个古生代增生地体——兴安增生地体和松辽增生地体组成，其间由古亚洲洋分支新林- 喜桂图洋、贺根山- 嫩江洋、龙凤山洋和索伦洋分割。早古生代，西部额尔古纳地块东南部为西太平洋型活动陆缘，发育有嘎仙- 吉峰- 环宇洋内弧和头道桥等洋岛，~500 Ma随着新林- 喜桂图洋的关闭，这些洋内弧和洋岛拼贴增生至额尔古纳地块东南缘。随后贺根山- 嫩江洋的俯冲和后撤形成了一系列沟- 弧- 盆体系，持续的俯冲导致弧陆碰撞和陆缘增生，形成兴安增生地体的主体。同时，东部佳木斯地块西侧发育有龙凤山洋的安第斯型俯冲活动陆缘，形成了张广才岭陆缘弧。伴随着各大洋的俯冲和陆缘增生，额尔古纳地块和佳木斯地块以及它们的陆缘增生带构成了一个早古生代近东西向展布的地块链。南部以锡林浩特- 龙江微地块为核心发生陆缘俯冲，形成松辽增生地体雏形。索伦洋发生双向俯冲，并通过弧陆碰撞产生陆缘增生。晚古生代，伴随着古亚洲洋的北向俯冲和后撤，早期形成的地块链逐渐发生向南弯曲。二叠纪末期—中三叠世古亚洲洋俯冲消减闭合以及西北部蒙古- 鄂霍茨克洋和东部泛大洋的俯冲挤压，导致地块链进一步弯曲，同时，早期的古老地块、增生地体、弧岩浆岩、沉积建造等发生汇聚，最终形成一个以额尔古纳地块和兴安增生地体为西翼，佳木斯地块和张广才岭陆缘弧为东翼，松辽增生地体为核心的大规模山弯构造——中国东北山弯构造。     

大别山造山带前陆深地震反射剖面

在大别山南部和扬子地块前陆实施的深地震反射剖面(140 km)揭示出大别山造山带前陆地壳的精细结构。总体北倾的地壳内部结构与向北缓倾的叠瓦状莫霍面反射揭示出扬子陆块向北俯冲的行迹。莫霍面向北插入大别山造山带下与南大别山地壳内南倾反射震相叠置,构成交叉反射图像,刻画出扬子前陆与大别山造山带的碰撞构造面貌。     

深地震反射剖面揭露大陆岩石圈精细结构

深地震反射技术已被国际地学界公认为是探测岩石圈精细结构、解决深部地质问题的有效技术手段。自上世纪70年代中期以来,以美国为首的等西方国家和中国相继开展了深地震反射探测技术实验,使用该技术揭露盆地、造山带岩石圈的形成和演化、地球动力学过程,并应用于油气资源远景评价、矿产资源勘察等领域,取得了丰硕的成果。本文扼要介绍深地震反射剖面技术的发展及其部分应用实例。     

东昆仑造山带中地壳存在古洋壳俯冲的深反射地震证据

INDEPTH Ⅳ深反射地震测线横跨可可西里-巴颜喀拉地块和东昆仑-柴达木地块,为揭示青藏高原东昆仑造山带深部构造提供了直接地球物理证据。针对地表和地下"双复杂"地质构造条件,地震数据处理中通过剩余折射波静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术,获得了较高信噪比的地震反射叠加剖面。INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,在东昆仑造山带岩石圈上、下地壳之间存在不连续的古洋壳反射同相轴,该反射界面应属古特提斯域松潘-甘孜洋壳向北俯冲遗迹,不连续特征反映中生代东昆仑-柴达木地块南缘属于被动大陆边缘碰撞带。利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以助于深化东昆仑造山模式认识。     

莫霍面地震反射图像揭露出扬子陆块深俯冲过程

近垂直深地震反射剖面对莫霍面变化的观测 ,强有力地说明大陆莫霍面的复杂特征记录了岩石圈的构造历史。横过大别山造山带前陆的深地震反射剖面长约 1 4 0km ,记录时间达 3 0s ,探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。深地震反射剖面揭示出扬子陆块与大别山造山带结合部位的岩石圈精细结构、清晰的莫霍面及其变化特征。作为相关解释的第一步 ,我们将探测到的莫霍面变化特征与其他特殊反映不同地质年代和岩石圈构造历史的深地震反射剖面进行对比 ,以追索扬子陆块与大别山造山带的岩石圈构造过程。总体北倾的莫霍面和同样北倾的下地壳结构记录了中生代扬子陆块的向北俯冲。北倾的莫霍面错断、叠置现象描述出扬子陆块的俯冲过程。大别山前向北和向南倾斜的交叉反射图像 ,反映了扬子陆块与大别山造山带岩石圈尺度的碰撞关系     

松潘地块若尔盖盆地与西秦岭造山带岩石圈尺度的构造关系——深地震反射剖面探测成果

若尔盖盆地和西秦岭造山带作为青藏高原东北缘典型的新生代盆山构造,其接合部位的岩石圈结构及其深部构造关系为青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程等研究奠定基础。横过盆山结合部位的深地震反射剖面长约63km,记录时间30s(TWT),探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。该剖面首次揭露出青藏高原东北缘的盆山结合部位地壳和上地幔盖层的结构,发现了若尔盖盆地和西秦岭造山带下地壳以北倾为主的强反射特征,这种北倾的反射特征提供了若尔盖盆地俯冲到西秦岭造山带之下,而西秦岭造山带逆冲推覆到若尔盖盆地之上的地震学证据,初步揭示出若尔盖盆地和西秦岭造山带在挤压构造体系下形成的岩石圈尺度的构造关系,近于平坦的Moho反射特征反映两者在造山后期又经历了强烈的伸展作用。     

庐-枞金属矿集区深地震反射剖面解释结果——揭露地壳精细结构,追踪成矿深部过程

深地震反射剖面揭示了庐枞矿集区全地壳的精细结构,在研究火山岩盆地的深部构造、探讨成矿深部过程等方面取得了新认识。从长江至大别山下,Moho由30km左右加深至33km左右,罗河矿下方Moho错断大约3km。庐枞火山岩盆地是一个沿着罗河断裂向东发育的"耳状"非对称盆地,并不存在另外一半隐伏在红层之下的盆地。罗河铁矿对应Moho错断处,处在构造的转换带上。罗河断裂之下存在近于透明的弱反射区域,可能是地幔流体和岩浆上涌、喷发的通道。郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的三个重要断裂。郯庐断裂带为不对称花束状构造,近于直立,切穿地壳。小岭矿与龙桥矿可能产出在一个隆起的火成岩体的两翼。