2000-2007年夏季青藏高原低涡切变线观测事实分析

利用2000-2007年共计8年的逐日08:00和20:00 500 hPa高空资料,结合地面降水资料和TRMM资料,对高原低涡切变线进行了普查分析,获得了对高原低涡切变线活动的一些新的认识.(1)在青藏高原上,切变线活动比低涡活动更活跃.(2)21世纪初的8年间,低涡、切变线出现个数最多的在6月,最少的在9月.2002年和2006年分别是高原低值系统相对活跃和相对不活跃的年份.2006年川渝持续的高温干旱可能与高原低值系统活动不活跃有关.(3)低涡、切变线生成的源地分析表明,高原低涡、切变线主要出现在海拔高度较高和地形坡度陡峭的地区,高原加热和陡峭地形的动力作用可能是低涡、切变线形成的原因之一.(4)高原低涡、切变线不易移出高原.低涡移出,主要是伴随低涡切变线过程东移.(5)低涡、切变线经常相伴或相继出现,对高原及高原以东天气产生重要影响.     

青藏高原中南部岩石圈扩张应力场与羊八井地热异常形成机制

青藏高原中南部地区有着丰富的地热资源,其中羊八井地区存在着温度高达93℃以上,热流值高达364mW/m2的地热奇观.本文利用国际以及中国地震台网资料,详细分析了青藏高原中南部地震活动性和岩石圈脆性破裂深度范围,进而讨论了高地热异常区的岩石圈应力场背景及其动力学机制.研究结果表明,青藏高原地热异常区有高于高原内部平均活动水平的震级为6级左右的中强地震活动,其震中分布呈现出与地热活动相似的、沿近南北向断陷带的带状特征;并且在高热流区域内有高原内部罕见的中深地震活动,地震震源从100km左右深处到地表呈现柱状地震群活动的空间分布等特征.震源机制与应力场研究结果表明,虽然高原中南部应力场主压、主张应力方向与青藏高原的整体特征相符,但是地震发生类型与青藏高原周缘的挤压逆断层型地震完全不同,均属于东西向扩张力作用下的正断层型地震活动,特别是在羊八井高热流区域附近,东西向扩张应力场在岩石圈应力场中起到主导性作用,推测其控制深度可达岩石圈底部100多公里处.青藏高原地热异常区在强烈的近东西向扩张应力场作用下,岩石圈东西向扩张并发生一系列的大规模正断层活动,致使深部软流圈高温热流可以沿着活动正断层及其形成的深裂隙上涌,穿过岩石圈到达地表面,形成了高地热异常区.     

HORIZONTAL MOVEMENT CHARACTERISTICS OF THE ACTIVE SANWEISHAN FAULT AND ITS MECHANISM: CONSTRAINTS ON THE GROWTH OF THE NORTHERN QINGHAI-TIBETAN PLATEAU

The northern margin of the Qinghai-Tibet Plateau is currently the leading edge of uplift and expansion of the plateau. Over the years, a lot of research has been carried out on the deformation and evolution of the northeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, and many ideas have been put forward, but there are also many disputes. The Altyn Tagh Fault constitutes the northern boundary of the Qinghai-Tibet Plateau, and there are two active faults on the north side of the Altyn Tagh Fault, named Sanweishan Fault with NEE strike and Nanjieshan Fault with EW strike. Especially, studies on the geometric and kinematic parameters of Sanweishan Fault since the Late Quaternary, which is nearly parallel with the Altyn Tagn Fault, are of great significance for understanding the deformation transfer and distribution in the northwestward extension of the Qinghai-Tibet Plateau. Therefore, interpretation of the fault landforms and statistical analysis of the horizontal displacement on the Sanweishan Fault and its newly discovered western extension are carried out in this paper. We believe that the Sanweishan Fault is an important branch of the eastern section of the Altyn Tagh fault zone. It is located at the front edge of the northwestern Qinghai-Tibet Plateau and is a left-lateral strike-slip and thrust active fault. Based on the interpretation of satellite imagery and microgeomorphology field investigation of Sanweishan main fault and its western segments, it's been found that the Sanweishan main fault constitutes the contact boundary between the Sanweishan Mountain and the alluvial fans. In the bedrock interior and on the north side of the Mogao Grottoes, there are also some branch faults distributed nearly parallel to the main fault. The main fault is about 150km long, striking 65°, mainly dipping SE with dip angles from 50° to 70°. The main fault can be divided into three segments in the spatial geometric distribution:the western segment(Xizhuigou-Dongshuigou, I), which is about 35km long, the middle segment(Dongshuigou-Shigongkouzi, Ⅱ), about 65km long, and the east segment(Shigongkouzi-Shuangta, Ⅲ), about 50km long. The above three segments are arranged in the left or right stepovers. In the west of Mingshashan, it's been found that the fault scarps are distributed near Danghe Reservoir and Yangguan Town in the west of Minshashan Mountain, and we thought those scarps are the westward extension of the main Sanweishan Fault. Along the main fault and its western extension, the different levels of water system(including gullies and rills)and ridges have been offset synchronously, forming a series of fault micro-geomorphology. The scale of the offset water system is proportional to the horizontal displacement. The frequency statistical analysis of the horizontal displacement shows that the displacement has obvious grouping characteristics, which are divided into 6 groups, and the corresponding peaks are 3.4m, 6.7m, 11.4m, 15m, 22m and 26m, respectively. Among them, 3.4m represents the coseismic displacement of the latest ancient earthquake event, and the larger displacement peak represents the accumulation of coseismic displacements of multi-paleoearthquake events. This kind of displacement characterized by approximately equal interval increase indicates that the Sanweishan Fault has experienced multiple characteristic earthquakes since the Late Quaternary and has the possibility of occurrence of earthquakes greater than magnitude 7. The distribution of displacement and structural transformation of the end of the fault indicate that Sanweishan Fault is an "Altyn Tagh Fault"in its infancy. The activities of Sanweishan Fault and its accompanying mountain uplift are the result of the transpression of the northern margin of the Qinghai-Tibet Plateau, representing one of the growth patterns of the northern margin of the plateau.     

华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究

为探究华北暴雨的维持及中尺度系统演变机制,利用NCEP/NCAR的GFS资料、地面自动站观测资料等,借助数值模拟、涡度收支分析和尺度分离等方法,对2016年7月19日前后一次华北暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。(1)本次极端降水过程与东移低槽切断形成的深厚低涡密切相关。低涡与副高脊线形成“东高西低”形势且雨区始终处于高层辐散低层辐合的动力配置下,有利于对流维持。涡旋与低空急流的配合使来自西南侧和东侧的水汽在华北辐合,并使雨区处于能量锋区,对流层中低层形成深厚逆温层,为暴雨维持提供水汽和能量保障。(2)低涡系统总体呈增强趋势,中心涡度最高达55×10-5 s-1以上。成熟阶段呈现贯穿对流层的直立正涡度柱,但涡度变化集中在500 hPa以下,中心维持在850 hPa附近。涡度增长主要受正涡度区与辐合中心重合产生的拉伸效应以及干侵入等因素的促进作用。(3)低层辐合中心由三种不同尺度系统叠加而成,其中中尺度系统对中心的强度和位置影响最大,而大中尺度风场间的辐合也使辐合区更大、强度更强。低层涡旋增长与风场辐合加强之间形成正反馈调节,有利于低涡和降水的维持。      

登陆台风“摩羯”(1814)在山东引发龙卷的灾情调查与天气雷达识别

2018年8月13—14日,1814号台风“摩羯”（YAGI）由强热带风暴逐渐减弱成热带低压,在山东省境内造成强降水,并引发了系列龙卷。龙卷发生后,气象部门对龙卷进行了详细的实地灾情调查。通过对6处龙卷路径无人机航拍的高分辨率图像和现场勘察的建筑物损毁、树木折断、庄稼倒伏等状况的综合分析,判断发生在滨州市姜楼镇、东营市盐窝镇的龙卷达到EF2级,其他为EF0/EF1级。上述龙卷都发生在残余低压环流中心移动方向的右前方,且集中在残余低压环流外围偏北段雨带中的小型超级单体内;其中在滨州引发的龙卷距离残余低压环流中心最近,约150 km,在潍坊引发的龙卷距离残余低压环流中心最远,约400 km。这些小型超级单体在雨带中,自南向北或者自东南向西北方向移动,尺度都很小,发展高度较低,强反射率因子核位于风暴的底部,低层反射率因子的南端有入流缺口,呈钩状回波特征;低层径向速度产品有较强的正负速度对。用雷达系统原适配参数值计算表明,在调查的6次龙卷中,仅有1次龙卷发生前算出了中气旋（M）产品,2次算出龙卷涡旋特征（TVS）产品;用修改的适配参数值进行计算,在6次龙卷发生前都算出了M产品,4次算出TVS产品,优化适配参数可提前将弱的M和TVS识别出来,对龙卷的临近预警具有指导作用。     

Study on a Mesoscale Convective Vortex Causing Heavy Rainfall during the Mei-yu Season in 2003

The strong heavy rainfall on 3-5 July 2003 causing the severe flooding in Huaihe River basin (HRB), China is studied. It is noted that there are sometimes mesoscale convective vortex (MCV) in East Asia during the mei-yu season. Simulation results from the ARPS (Advanced Regional Prediction) data analysis system (ADAS) and WRF model were used to study the development of the mesoscale convective system (MCS) and mesoscale convective vortex (MCV). It is confirmed that the MCV formed during the development of a...     

青藏高原东缘地壳上地幔电性结构研究进展

经过数十年的努力,中国学者针对青藏高原东缘地壳上地幔探测,累积完成超过20000 km的大地电磁测深剖面,取得了一系列重要科学数据和认识,为青藏高原东缘构造格局、地壳上地幔电性结构、地震机制和动力学研究奠定了基础.根据青藏高原东缘的主要构造和断裂分布特征,本文重点对龙门山构造带、川滇构造带和三江构造带三个构造带分区进行研究,主要依据大地电磁探测工作成果和壳幔电性结构特征,系统地对青藏高原东缘地壳上地幔电性结构、与扬子西缘接触关系、汶川地震和芦山地震的电性孕震环境及弱物质流通道等几个方面进行了梳理和分析.一是青藏高原东缘地壳表层岩块和物质沿壳内高导层向龙门山造山带仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造;二是高原东部地壳中下部及上地幔顶部向龙门山造山带和上扬子地块西缘岩石圈深部俯冲,呈现刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔形构造;三是将汶川地震和芦山地震的震源投影到大地电磁剖面上,发现震源位于剖面下方的高阻块体与低阻体之间靠近高阻体的一侧,龙门山构造带岩石圈表现出高阻、高密度和高速的"三高"特征,这种非均匀电性结构可能构成地震孕育发生条件;四是川滇和三江地区的多条大地电磁剖面探测结果表明,在青藏高原东缘中下地壳存在下地壳流和局部管道流,大地电磁结果对其空间分布形态、位置及大小进行了较好的刻画.根据研究区壳幔电性结构特征的构造解析和综合实例分析,总结了青藏高原东缘六类壳幔电性结构模型,提出了下一步重点研究领域和目标.总之,青藏高原东缘壳幔电性结构的研究对揭示研究区岩石圈结构和构造格局提供了重要依据,对油气及矿产资源远景评价提供了背景资料,对"Y"型多地震区的构造关系和发震机理研究具有重要指导意义.     

岷山隆起带与西秦岭构造带中段中上地壳电性结构特征

岷山隆起带与西秦岭构造带中段位于青藏高原物质东向流动的必经之处,又是南北地震带的组成部分和GPS速度场非连续性衰减和转换的关键部位,其地壳结构及地壳变形机制受到国内外地质地球物理学家的广泛关注,了解研究区深部细结构及主要边界断裂空间展布特征,对青藏高原隆升机制及中强地震孕震构造的研究有重要意义.本文依托分别横跨岷山隆起带及西秦岭构造带中段的两条大地电磁剖面(SG-WQL-L1与SG-WQL-L2)小点距观测数据,采用大地电磁相位张量分解技术对两条剖面上各个测点的电性走向、二维偏离度进行计算分析,根据分析结果对原始数据进行主轴方位角校正处理,进一步采用NLCG(非线性共轭梯度)二维反演方法开展TE与TM模式的相位和电阻率联合反演,获取沿剖面方向30 km以浅的电阻率结构模型,并完成了地质地球物理综合解释.两条大地电磁剖面勘探成果揭示出,马尔康地块中上地壳发育的壳内低阻层与峨山隆起上地壳低阻体在深部交汇,岷江断裂带与虎牙断裂带受控于马尔康地块与岷山隆起带上地壳底部的滑脱面,滑脱面呈现往东角度逐渐变陡峭的趋势且在岷江附近出现"断坡"构造,历史强震震源深度显示虎牙断裂为岷山隆起带新生代强震的发震断裂;西秦岭构造带中段中上地壳沿剖面方向表现为横向分块、纵向分层的电性结构特征,中地壳12~25 km左右发育厚度不等的壳内低阻层,壳内低阻层多与研究区次级地块的边界断裂在深部交汇,次级地块以及区分次级地块的活动断裂带可能是GPS速度场在研究区呈现非连续性的递减并伴随方向转换的构造成因;青藏高原内部的软流圈物质向NE和SSE流动,驱动巴颜喀拉地块东缘上地壳沿中上地壳低阻层东向运移,受到摩天岭高阻地块的阻挡作用,软弱的岷山隆起带发生地壳褶皱变形并向东逆冲推覆从而形成高耸的岷山山脉,岷江断裂与虎牙断裂的左旋运动加速了岷山的隆起.     

大陆碰撞成矿作用:I.冈底斯新生代斑岩成矿系统

火山岩浆弧和大陆碰撞带是产出巨型斑岩矿床的两类重要环境.岩浆弧环境的斑岩铜矿成矿理论业已建立,而大陆碰撞环境的斑岩矿床则研究薄弱.在青藏高原,印度-亚洲大陆碰撞导致了大规模斑岩成矿作用,在主碰撞期(65～41 Ma)发育沙让式斑岩Mo矿和亚贵拉式斑岩-矽卡岩型Pb-Zn-Mo矿床,在晚碰撞期(40～26 Ma)形成明则式斑岩Mo矿和努日式斑岩-矽卡岩型Mo-W-Cu矿床,在后碰撞期(25-13Ma)产生驱龙式斑岩Cu-Mo矿床.这些矿床构成了3条规模不等的成矿带,分别发育在冈底斯的北带(中拉萨地体)、南带(泽当弧地体)和中带(南拉萨地体).冈底斯含矿斑岩系统通常为多期多相浅成侵入杂岩体.含矿斑岩以高K为特征,多为高K钙碱性岩和钾玄岩系列.含Cu斑岩以二长花岗斑岩为主,显示埃达克岩地球化学亲和性,含Mo斑岩以花岗斑岩为主,显示大陆壳成因特点.微量元素和Sr Nd Hf同位素地球化学研究表明,含Cu斑岩来自碰撞加厚的西藏镁铁质的新生下地壳(如角闪榴辉岩),早期卷入新生下地壳的幔源物质及硫化物的重熔为斑岩岩浆提供了部分金属Cu、Au和S;含Mo 岩浆来自古老的西藏镁铁质下地壳(如角闪岩)的部分熔融,金属Mo主要来自古老地壳物质的贡献.冈底斯含矿斑岩均含有不同成分的微粒镁铁质包体(MME),并显示典型的长英质与镁铁质岩浆混合特征.以MME为代表的含Cu富H2O幔源岩浆,或底侵于冈底斯地壳底部,为下地壳熔融提供了热和H2O,或注入长英质岩浆房,为斑岩系统提供了部分金属cu和S,并提升了岩浆氧逸度.冈底斯斑岩岩浆热液-成矿系统受控于斑岩就位的地壳环境.在斑岩体侵位的花岗岩基环境,其良好的封闭性导致热液流体(岩浆出溶)以斑岩岩株为核心向外扩散,形成环状蚀变分带,并主要在钾硅酸盐化带发生Cu-Mo矿化;在碎屑岩-碳酸盐建造环境,碳酸盐建造发生矽卡岩化和金属淀积,不透水的细碎屑岩层阻挡热液流体扩散,热液矿化围绕斑岩体发育,形成斑岩型Mo-矽卡岩型Pb-Zn Mo或Mo-W-Cu 成矿系统;在层火山沉积环境,良好的封闭盖层导致岩浆流体与天水强烈混合以及混合流体的长距离侧向流动,发育大面积蚀变岩盖,形成上部浅成低温热液Au Cu和下部斑岩型Cu-Mo成矿系统.结合区域构造岩浆分析,笔者认为,发育于冈底斯碰撞带3个不同碰撞期的幔源岩浆上侵-下地壳部分熔融岩浆浅成侵位-斑岩成矿系统,受控于印度-亚洲大陆三阶段碰撞的不同深部过程,据此提出了大陆碰撞过程中斑岩型矿床的地球动力学模型.