青藏高原北部新生代火山岩区深部结构特征及其成因探讨

青藏高原北部发育的大量新生代钾质、高钾质火山岩体的成因一直是个谜。利用布置在青藏高原内部及其周缘的305个临时宽频地震台站和固定地震台站记录到的9 649个远震事件,共139 021条P波初至到时资料对青藏高原深部结构特征进行了层析成像反演研究。结果显示,印度岩石圈地幔俯冲前缘已经到达了羌塘地体中部之下,在俯冲前缘存在一个从地幔深处延伸至地表的大规模低速体。该低速体可能是由于印度岩石圈地幔前缘俯冲进入软流圈深处而引起地幔热扰动,造成深部软流圈地幔的热物质向上扩散而形成的深部地幔物质上涌通道;该通道为青藏高原北部的新生代钾质、高钾质火山岩体的形成提供了条件。因此,青藏高原北部新生代火山岩可能是印度岩石圈地幔持续北向俯冲的结果。     

庐枞火山岩盆地及其外围重、磁场特征

为探测长江中下游成矿带庐江-枞阳白垩纪火山岩盆地的深部构造和地壳结构,2007年初在庐枞火山岩盆地进行了以深反射地震剖面探测为主的,新一轮重力、磁力和大地电磁剖面测量。作者在前人研究的基础上对庐枞火山岩盆地及其外围重、磁场特征进行了研究。作者首先分析长江中下游地区重、磁场的分布特征,然后以区域重、磁场特征为背景来认识庐枞地区重、磁场的分布特征。研究各类地质体的物性参数是开展地球物理解释的前提,文中收集并分析了前人对庐枞地区的岩石物性的较为系统研究成果。为了提取重、磁异常的特征,文中对重、磁异常进行了位场转换和图像处理。利用新的深反射地震剖面探测和大地电磁剖面研究成果,采用定性和定量解释方法对庐枞地区重、磁场的分布特征进行了研究并提出新的认识。庐枞火山岩盆地深部存在隐伏的磁性强的中碱性岩类是产生区域磁异常的主要原因。庐枞火山岩盆地下部火成岩所侵入的地层向盆地东南方向延伸,盆地的西北边界向东南方向倾斜。而在罗河断裂带以西没有火成岩存在。亦即庐枞火山岩盆地是一个沿北东向罗河断裂向东发育的非对称火山盆地。另外,在庐枞火山岩盆地西部边缘罗河深部存在切穿莫霍面的断裂带沿北东向延展数十千米。     

银川盆地构造发展——深地震反射剖面揭示浅部地质与深部构造的联系

横跨银川盆地北西西向的深地震反射剖面,清晰揭示了银川盆地边界断裂以及整个地壳的结构构造特征,这对研究具活动大陆裂谷性质的银川盆地浅-深构造关系具有重大的意义。贺兰山东麓山前断裂、黄河断裂作为银川盆地的西、东边界断裂,前者为一条缓倾斜、延伸至上、下地壳边界的犁式断裂,而后者则为一条切穿地壳并延伸进入上地幔的深大断裂。根据深地震反射剖面揭示的地壳结构特征,银川盆地浅部结构并非前人认为的"堑中堑"结构,而是表现为由一系列东倾犁式正断层控制的新生代断陷。略微下凹的Moho面几何形态以及厚2~3.2 km的层状强反射带为下地壳最显著的反射特征。Moho面深度与强反射带厚度变化趋势与银川盆地沉积厚度变化趋势几乎一致。本文认为,强反射带的成因可能是由源自地幔的基性岩浆以岩席状的形式底侵进入地壳底部造成的,而这部分形成强反射带的物质可能补偿了因银川盆地断陷而造成的地壳减薄,最终导致银川盆地之下Moho面并未像之前所认为的那样隆起。     

黔桂地区石炭纪层序地层格架及古地理演化

黔桂地区的石炭系可划分为下统和上统,其中下统又划分为岩关阶、大塘阶和德坞阶,上统划分为罗苏阶、滑石板阶、达拉阶和逍遥阶。多年来一直作为石炭系的马平组则成为一个跨系的岩石地层单位,因此石炭系最顶部的地层与下二叠统一起构成1个三级层序。从石炭系到下二叠统构成1个二级层序,其底面为紫云运动主幕产生的不整合面,顶界面为黔桂运动产生的不整合面,包含6个三级沉积层序,分别简称为SQ14,SQ15,SQ16,SQ17,SQ18,SQ19。研究区范围内从连陆台地到孤立台地乃至台沟背景,沉积特征明显不同,连陆台地上发育煤系地层并且发育较多的白云岩地层,孤立台地上则以大套碳酸盐岩地层为特征,台沟背景中以暗色细粒沉积为主。所以,尽管三级层序的相序特征在空间上变化较大,但它们所代表的相对海平面变化过程基本上是同步的。在前人大量的古生物学研究成果的基础上,系列层序地层格架栅状图以及相应的古地理图较为清楚地反映了研究区石炭纪至二叠纪船山世复杂而有序的时间相变与空间相变。     

皖南庐江-枞阳多金属矿集区反射地震剖面 的速度结构

利用反射地震剖面处理过程中获取的叠加速度得到庐枞(庐江-枞阳)矿集区地壳浅部的速度结构剖面,为研究庐枞矿集区近地表-上地壳的结构提供了新依据。地震剖面综合研究表明:郯庐断裂、罗河-缺口断裂、长江断裂是庐枞地区的3条重要的断裂,断裂深部均表现为低速异常。罗河-缺口断裂、长江断裂的发育深度和规模均不及郯庐断裂。火山岩出露地区表现为地震波速高和反射波组凌乱的特征;新生代沉积地层则表现为波速低和反射波组连续的地球物理特征。罗河矿区位于强、弱反射转换区,同时也是低、高速体的转换区。     

大地电磁三维数据空间反演并行算法研究

目前大地电磁三维反演实际应用的主要问题是计算效率低.在对大地电磁三维数据空间反演算法进行深入分析的基础上,本文提出了基于频点和矩阵划分的大粒度并行反演方案和具体实现步骤,并在曙光TC5000A高性能计算平台上实现了基于MPI的大地电磁三维数据空间反演并行算法.该算法实现了包括三维正演、灵敏度矩阵、叉积矩阵以及模型改正量的并行执行,不仅计算效率高,而且每个节点机上灵敏度矩阵的存储空间只需原来微机上的2/N(N是参加并行计算的节点机个数),大大地减少了内存开销.通过两个理论模型合成的数据对实现的三维数据空间反演并行算法进行试算,对比分析了多个节点机下程序的执行效率.测试结果表明,所实现的三维数据空间反演并行算法是可行的、高效的,与单机相比,不仅可以提高运行速度,缩短计算时间,而且还可以扩大计算规模,极大地推动了大地电磁三维反演的实用化.     

综合数据分析青藏高原东北缘六盘山地区构造形变及其构造成因独特性探讨

青藏高原边缘是研究青藏高原构造生长的重要场所.然而,青臧高原各边界却呈现出不同的地貌形态响应.尤其是青藏高原东北缘的六盘山地区,与青藏高原东缘相比,它与邻近稳定鄂尔多斯地台之间表现出了截然不同的地形变化.青藏高原东边界所对应的龙门山构造带呈现出高陡的地貌形态：在100 km范围内,海拔高程从四川盆地的500 m陡升至临近的龙门山构造带的3500 m.而青藏高原东北边界所对应的六盘山构造带则与邻近的鄂尔多斯盆地表现为宽缓的地形变化.之前由于缺少高精度的数据资料,对造成这一地表形态差异所对应的地壳结构缺少必要的了解.在本次研究中,将着重利用前期在青藏高原东北缘六盘山地区所获得的165 km长高分辨率深反射地震数据,并结合在此区域所获得的航磁数据资料进行该地区地壳结构的综合解释,得出青藏高原东北缘—鄂尔多斯地块构造转换带的地壳结构变形模型.研究表明六盘山地区主要物质组成为构造增生楔,其两侧分别存在陇西火山岛弧和鄂尔多斯结晶基底.高原生长所产生的构造应力并不能使相对松散的构造增生楔无限制的抬高而是容易发生重力坍塌,从而造成六盘山地区比较宽缓的地形结构.同时本文还将此地壳结构研究结果与前人在青藏高原东缘所获得的地壳结构及变形机制进行对比分析,探讨这两个地区的构造变形模式,并找出两个地区的构造变形共性和差异.研究结果也将为了解青藏高原侧向构造生长过程提供理论和数据支持.

     

论区域航磁异常轴向与各类构造形迹及其能源分布的关系——地质解释之二

地球是在不停的运动着。岩石层在它的历史发展过程中,总是在不断地变化,并旦永不停止。因此,在地壳的岩石中就保留了各次运动的构造形变和痕迹。由于结晶基底具有磁性,航空磁测能反映出基底构造的形态,划出异常的轴向分布图,就可以直观地显示烙印在磁性基底岩层中各类构造的形态。在利用航磁异常轴向的分布规律和特征来分析地质构造形迹时,我们采用了“轴向构造”一词,即表示描述的构造形迹是以航磁异常轴向分布特征为依据的,它有时是磁性岩     

利用重力异常研究亚东—格尔木地壳构造

作为亚东—格尔木地学断面研究项目的一个重要组成部分，于1987年完成了亚东一格尔木及东拉一尼木的重力补点测量(1:50万）工作，共布设了226个测点，全长1670 km在这些测量数据的墓础上，计算了研究域内的莫霍深度和均衡异常，分析了地壳和上地幔的均衡信息。利用布格异常与测点高程的相关分析，划分出了9个地体和13个较大断裂，给出了高原隆起及板块碰撞的模式。我们认为高原隆起的直接作用来自板块的碰撞，由冰川消融引起的均衡同升是非常微弱和不重要的，要把这种作用与构造运动引起的快速隆升区分开来是相当困难的。     

新疆地学断面(泉水沟-独山子)深地震测深成果综合研究

新疆地学断面(泉水沟-独山子)深地震测深剖面的分段成果已经先期分别发表,根据已经发表的资料,本文着重全线震相的对比,并讨论地壳构造与地质演化的关系.该剖面全长约1 200 km,南起西昆仑山,穿过塔里木盆地,跨越天山,止于准噶尔盆地南缘.该剖面共设12个炮点,共用炸药20 t,投入地震仪120台,共获有效三分量记录973个.在折合时间记录截面图上识别出6个震相(Pg,P2,P3,P4,Pm,Pn),经走时反演和射线追踪拟合获得速度结构模型.最终的模型显示塔里木盆地主体的地壳厚度为38~46 km,而且塔里木南缘的Moho界面南倾,与结晶基底南倾的角度大体一致.从塔中隆起至西昆仑山前,Moho面深度从40±2 km加深到57 km,但继续向南深入到西昆仑北坡之下,Moho产状变平,深度减小到54 km.以西昆仑北坡基底抬升、下地壳增厚和山前凹陷内存在巨厚沉积的观测事实为依据,推断塔里木盆地南缘地壳向西昆仑山下俯冲,但俯冲的距离和深度可能有限.天山地区观测到了清楚的Pn震相,速度为8.15 km/s.整个天山地区Moho平均深度为52 km,地壳结构复杂,其中地壳为3~7 km厚,速度值5.6 km/s的低速层.中天山之下的Moho略显隆起,中、北天山交界处Moho明显错断.地壳内部各层厚度横向变化较大,具有受双向挤压而缩短的地壳构造特征.