岩矿高光谱遥感及其在青藏高原的应用前景

高光谱成像作为目前遥感领域最先进的技术,在地质应用中取得了巨大成功。岩石和矿物由于电子过程和分子振动可以产生特征的光谱吸收,因此可以利用高光谱技术进行岩矿填图,快速且准确地获取区域内岩石和矿物的分布情况,进而圈定有潜力的找矿靶区。岩矿高光谱通过对岩矿信息的提取可获得矿物类别和矿物丰度分布甚至矿物化学成分的填图结果,识别方法包括光谱匹配、模式识别和人工智能方法 3大类。GF-5卫星上搭载的高光谱成像仪覆盖度宽、光谱分辨率和信噪比高,满足矿物精细识别和大比例尺、大面积岩性填图的要求,应用前景广阔。青藏高原地区矿产资源丰富、岩体裸露但地势偏远,有利于高光谱遥感蚀变矿物填图,开展区域找矿工作。同时,高光谱遥感凭借其空间尺度优势,可以方便快捷地获取区域整体信息,结合地球化学的时间信息,可为青藏高原关键地质科学问题的解决提供新的视角。提升岩矿高光谱遥感的定量化和智能化水平,将传统地质学方法获得的地下深部资料与遥感手段获取的地表数据结合,是促进地质遥感和地球系统科学发展的重要途径。     

青藏高原碰撞造山带:Ⅰ.主碰撞造山成矿作用

大陆碰撞与成矿作用是当代成矿学研究的重要前沿。与板块构造成矿作用研究相比,大陆碰撞造山带的成矿作用研究则明显薄弱。文章以青藏高原主碰撞带为对象,研究了印度-亚洲大陆主碰撞过程与区域成矿作用的耦合关系,并初步建立了主碰撞造山成矿模型。研究表明,印度-亚洲大陆主碰撞始于65Ma,延续至41Ma,形成了以藏南前陆冲断带、冈底斯主碰撞构造-岩浆带和藏北陆内褶皱-逆冲带为特征的青藏高原碰撞造山带主体。伴随陆-陆碰撞,在冈底斯带相继发育①壳源白云母花岗岩-钾质钙碱性花岗岩组合（66-50Ma）、②＋εNd花岗岩-辉长岩组合（52-47Ma）和③幔源玄武质次火山岩-辉绿岩脉组合（42Ma）,以及大面积分布的巨厚（5000m）的林子宗火山岩系（65-43Ma）,反映深部相继发生大陆碰撞和板片陡深俯冲（65-52Ma）→板片断离（52-42Ma）→板片低角度俯冲（〈40Ma）等重要过程。在主碰撞期,初步识别出4个重要的成矿事件：①与壳源花岗岩有关的Sn、稀有金属成矿事件,在藏东滇西形成腾冲Sn、稀有金属矿集区;②与壳／幔花岗岩有关的Cu-AuMo成矿事件,在冈底斯南缘形成长达百余公里的Cu-Au矿化带;③与碰撞造山有关的剪切带型Au成矿事件,沿雅鲁藏布江缝合带分布,形成具有较大成矿潜力的A-u矿化带;④与挤压抬升有关的Cu-Au成矿事件,形成以雄村大型铜金矿为代表的斑岩型／浅成低温复合型Cu-Au矿床。在综合研究基础上,初步建立了大陆主碰撞造山区域成矿模型。     

西藏改则洞错地区白垩纪火山岩锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及对班公-怒江洋俯冲闭合的制约

班公湖—怒江缝合带是青藏高原内一条重要的缝合带,其俯冲极性和闭合时限一直存在着争议,这无疑限制了我们对青藏高原演化历史的认识。本文对仲岗安山玄武岩和一套新发现的晚白垩世安山岩进行研究,获得了其锆石U-Pb年龄分别为123.75±0.92 Ma和74.23±0.76 Ma。仲岗安山玄武岩锆石的ε_(Hf)(t)值为-7.3~+4.4,具有岛弧玄武岩特征,指示班公湖—怒江洋盆在该地区仍然继续向北俯冲;晚白垩世安山岩锆石的ε_(Hf)(t)值为+3.1~+11.1,其可能是亏损地幔混熔了部分的陆壳物质而形成的,且不整合在蛇绿岩之上。结合区域资料本文认为班公湖—怒江洋盆在改则地区的闭合时限在100~75 Ma之间。     

典型隔水边界非稳定流承压含水层抽水试验研究

隔水边界附近的承压含水层,即半无限区域的承压含水层参数的准确求取对于特定地段的地下水资源量计算具有重要意义。以高密市柴沟镇小于家庄抽水试验为例,详细阐述了隔水边界附近的承压含水层参数求取过程,并对结果进行较为详尽的讨论。     

青藏高原东南缘构造地貌、活动构造和下地壳流动假说

利用高精度的SRTM 数字高程模型（DEM）,定量勾画出青藏高原东南缘大尺度地形地貌的特征。分析表明,高原东南缘地貌特征为“负地形”,即海拔高程与地形坡度,与地形起伏度之间均为负相关关系,与高原中部的“正地形”--海拔高程或地形坡度与地形起伏度之间呈正相关关系,形成鲜明对比。但是,在高原东南缘,在河谷之间保留有高海拔、低起伏的残留面。这些残留面与高原内部的平坦面具相似的渐变地貌特征,从腹地的正地形逐渐变为川西的高海拔平坦面与深切河谷相间的负地形。虽然随着河流下切深度往南逐渐增加,残留面虽越来越少,但仍然可以识别,最终终止在雅砻江逆冲断裂带附近,该断裂带以南地区没有明显负地形特征。北东向展布的雅砻江逆冲断裂带对应着50～200 km宽的地形相对陡变带。综合区域新构造和构造地貌研究的最新成果表明： 1）雅砻江逆冲断裂带可能代表着现今正经受侵蚀改造和弱化的高原老边界,该边界以北和以南地区抬升历史不同; 2）三江地区的峰值抬升期已过,目前以侵蚀为主。虽然不能排除与河流侵蚀对应的均衡反弹抬升作用,但具有真正意义的地壳增厚型的构造抬升较弱。国际上流行的高原东缘下地壳流动模式的依据之一是从高原内外流分界线到南中国海,存在一个区域上延伸数千公里的抬升前低海拔“类夷平面”的残留面。地貌特征,构造和地质综合分析都表明高原东缘不存在这样的类夷平面,不支持解释高原东缘地形演化和相应构造变形的下地壳流动模式。     

西藏拉萨地块高镁超钾质火山岩及对南北向裂谷形成时间和切割深度的制约

青藏高原拉萨地块南北向裂谷中发育少量中新世高镁超钾质火山岩,岩石具有较高的SiO2含量(53%~50%),同时具有极高的K2O(7%~6%)、MgO(11%~8%)、Cr(500×10-6~400×10-6)、Ni(400×10-6~260×10-6)含量,较高的放射性成因87Sr/86Sr(0.7265~0.7199)、非放射性成因143Nd/144Nd(0.511844~0.511769)比值,δ18OVSMOW值较高,变化范围很大(10.4‰~6.4‰),其源区为加入了大量俯冲印度地壳的富集地幔。40Ar/39Ar同位素年龄指示他们喷发时代为17~13Ma。结合正断层与火山岩的切割与覆盖关系,指出高原正断层强烈活动时间为23~13Ma,持续了~10Ma,伸展速率为5.6±3.0mm/a。高镁超钾质火山岩与裂谷在时间上的一致和空间上的重合,指示高镁超钾质火山岩与裂谷的形成演化密切相关,高原裂谷系统的建立是由于俯冲印度地壳的断离造成的高原岩石圈的伸展破裂,其活动时期分为2个阶段,首先伴随高原隆升(23~13Ma),随后在重力作用下,促使高原垮塌(13Ma~现在)。     

西藏达金砾岩的沉积时代、物源及构造背景

达金砾岩出露于西藏阿里地区冈仁波齐峰南麓,因其地层中发现深海有孔虫化石而受到广泛关注,然而由于达金砾岩的沉积时代不确定,对其沉积的大地构造背景也没有统一的认识。本文中,根据最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄限定达金砾岩的最大沉积时代为渐新世末-中新世初(24~27Ma)。综合野外观察,砂岩碎屑统计和碎屑锆石U-Pb年龄分析,本文认为达金砾岩的底部和顶部地层中碎屑物质直接来源于北侧的冈底斯弧,而其中部地层中碎屑物质(包括有孔虫化石)应再旋回自西侧的弧前盆地错江顶群地层。达金砾岩与上覆的冈底斯砾岩连续沉积,且其沉积时代,源区分析结果都与冈底斯砾岩一致,因此本文认为达金砾岩应隶属于冈底斯砾岩。达金砾岩地层变形较弱,产状近乎水平,应沉积于拉张应力背景下,可能与渐新世末-中新世初俯冲的印度板片的"折返"和"断离"有关。     

青藏高原地区地表温度及其取值对大气长波辐射冷却的影响

针对辐射传输模式在青藏高原地区的应用问题，使用Ｌｉｏｕ－Ｏｕ一维辐射传输模式及１９８２年８月￣１９８３年７月青藏高原热源观测实验期间青藏高原地面、高空与卫星观测资料，在高原辐射传输模式中区分了下垫面温度与地表空气温度的作用，并利用卫星观测资料对模式改进后的实际效果进行了验证；分析了地表温度的日变化和季节变化硬度，得到了下垫面温度的简单参数化方法。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生,带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征,建立相应的变形破坏地质模式,对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例,在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上,提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式,得出以下主要结论:（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面,据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析,崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式:高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式,并进行崩滑灾害的危险性分级工作。