多金属成矿区深地震反射剖面数据处理技术实验研究——以庐枞矿集区为例

针对庐枞多金属矿集区地震资料特点及浅、深多重探测目标,对深地震反射数据进行了处理技术实验研究。在区域长剖面上,为了获得矿集区地壳与上地幔结构的精细图像,解释成矿深部过程,开展了循序渐进的常规处理技术实验和精细处理技术实验。在矿区剖面,为了获得了浅层精细结构,针对变观测系统接收等特点,进一步开展了特殊处理实验。经过区域剖面与矿区剖面的多重处理实验,集成了一套矿集区深地震反射剖面数据处理方法与处理技术流程,为我国进一步的深部探测积累了技术与经验。     

青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部深部地壳结构及其构造意义

青藏高原地壳变形加厚机制一直是地学界研究争论的热点问题.青藏高原目前仍然处在持续向外扩张之中，因此青藏高原的边界地带作为高原向外扩张的最前缘地区代表了高原最新的变形状态，是研究青藏高原地壳变形加厚的关键地区.本文以一条穿过青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部的深地震反射剖面为基础，结合前人地质、地球物理资料，通过细致的地质构造解译，获得青藏高原东北缘祁连山与酒西盆地结合部位地壳变形以壳内滑脱带为界上、下解耦.滑脱带位于壳内低速层的顶部，深度14~24 km.滑脱带之上的地壳部分以一系列南倾、北冲，并向下终止于滑脱带的逆冲断裂变形为主，指示了青藏高原向北的扩张方式；滑脱带之下的地壳以Moho面作为变形标志，指示了复杂的挤压缩短变形.据此我们推测上、下地壳的解耦缩短变形对青藏高原东北缘地壳的变形加厚起到了决定性的作用，甚至在整个青藏高原地壳的变形加厚过程中都起到了重要作用.     

青藏高原东北缘马衔山断裂带构造属性的综合研究

左旋走滑的马衔山断裂带位于青藏高原东北缘陇中盆地内部，呈北西-南东向伸展.宽约8~10 km，长约115 km.马衔山断裂带表面虽然局部已被黄土覆盖，但并不代表它的活动性不强.1125年的兰州M_S7.0地震就发生在马衔山断裂带北缘的西侧.前人对马衔山断裂带的研究基本上多依靠于地表地质和地球化学数据分析进行一般性讨论，而缺少对马衔山断裂带深部构造伸展的清晰认识.本文中，我们主要依靠一条横跨马衔山断裂带的深地震反射剖面数据资料进行地壳尺度的构造解释.在此基础之上，对研究区所获得的重力数据进行相应的处理分析.最后辅助于马衔山断裂带两侧野外地表形变的观察和前人研究所获得的地球化学数据分析，我们的研究认为马衔山断裂带为一不同块体间的边界断裂带.它可能形成于早古生代祁连造山带东缘北部马里亚纳式岛弧和南部日本式岛弧的相互拼贴作用.该边界断裂带在随后的青藏高原东北缘物质逃逸过程中被激活，并且目前仍处于构造活动活跃期.     

宽角反射、折射地震数据与重力数据综合解释龙门山及邻近地区地壳结构

青藏高原东部的隆升机制一直都是地学界的研究热点,研究学者们提出和发展了多种岩石圈变形模型,而存在多种模型的主要原因之一是对青藏高原东部地壳及岩石圈结构认识不足。本文主要针对SinoProbe-02项目横跨龙门山断裂带、全长400多公里的宽角、折射地震数据及重力数据进行联合反演和综合解释。研究结果表明,龙门山及邻近地区地壳结构可明确划分为上地壳、中地壳和下地壳。上地壳上层为沉积层,龙门山断裂带以西大部分区域被三叠纪复理岩覆盖,而在龙日坝断裂与岷江断裂之间出现了密度为2.7g/cm³的高速异常体;向东靠近龙门山地区,沉积层厚度逐渐减薄。中地壳速度变化不均一,而且变形强烈;若尔盖盆地和龙门山断裂带下方出现明显低速带;中地壳在龙门山西侧厚度加厚,在岷江断裂下方和四川盆地靠近龙门山断裂带地区附近厚度达到最大。莫霍面整体深度从东往西增厚,最厚可达56 km。本次研究得到的地壳结构和密度分布分析结果表明现有的地壳厚度和物质组成不足以支撑龙门山及邻近地区目前所达到的隆升高度,因此四川盆地刚性基底西缘因挤压作用产生的弯曲应力也是该地区抬升的重要条件之一。     

基于ALOS-PALSAR卫星数据对青藏高原东缘龙日坝断裂带地表构造伸展的研究及其大地构造指示意义

龙日坝断裂带位于青藏高原最东缘,呈北东-南西向延伸,平行于其东侧的龙门山断裂带,二者大约相距150 km。与龙门山断裂带不同的是,龙日坝断裂带在青藏高原东缘相关GPS测量中表现为一明显的速度梯度带,说明龙日坝断裂带可能具有很重要的构造属性。然而有关龙日坝断裂带的地表结构构造延伸问题一直悬而未决,目前还存在许多的争议,这在一定程度上也阻碍了我们对青藏高原东缘相对于印度-欧亚板块碰撞地球动力学响应的了解。在本次研究中,我们将首次采用ALOS-PALSAR卫星数据,并结合地表地质和前人的地球物理学研究成果,来监测与龙日坝断裂带的构造活动相关的细微地表形变,并由此控制龙日坝断裂带的延伸范围。研究结果表明,龙日坝断裂带与其西南侧的抚边河断裂带相交且近乎垂直,而非前人研究所认为的龙日坝断裂带延伸至其西缘的鲜水河断裂带。综合研究结果也为了解龙日坝断裂带的大地构造属性提供了数据支持。     

松潘-甘孜地块地壳性质再研究

松潘-甘孜地块的基底构造性质对于探讨青藏高原的形成至关重要,备受国内外学者的关注。然而,由于松潘-甘孜地块被广泛分布的三叠纪复理石沉积所覆盖,关于松潘-甘孜地块基底属性的研究并不多见,它属于洋壳还是陆壳,至今仍在争论之中。本文利用跨越松潘-甘孜地块的深地震反射剖面、深地震测深剖面、区域航磁异常和花岗岩同位素地球化学等资料,通过综合分析研究其地球物理与地球化学特征,发现松潘-甘孜地块的下地壳存在元古代变质基底,该基底具有亲扬子地块的性质。     

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。     

北山构造带南部上地壳二维初至波层析成像

花海盆地—北山构造带南部位于青藏高原东北缘以北地区,是特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位,自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史,尤其是中生代以来的逆冲推覆和走滑作用,以及受新生代以来印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响,导致青藏高原东北缘的向北扩展,形成了现今复杂的地质地貌结构。其地壳结构记录了多期构造作用的叠加,上地壳结构更是促进我们理解青藏高原东北缘向外的扩展机制及其对周缘块体的改造作用的天然记录本。本文利用2018年中国地质科学院在北山构造带南部完成的180 km深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据,通过层析成像反演方法,获得了花海盆地—北山构造带4 km深度范围内的上地壳P波速度结构。其主要特征为:花海盆地、总口子盆地和扎格高脑盆地均表现为较低的速度和较小的垂向速度梯度;研究区内的晚古生代花岗岩体具有明显的高速异常和较大的垂向速度梯度特征;左行走滑的阿尔金断裂带在花海盆地内表现为向北倾的高角度走滑性质,深度至少切穿花海盆地基底;北山南缘断裂带的推测隐伏区呈现速度等值线下凹的低速异常特征。同时,反演揭示的多处低速异常区指示了北山构造带南部的多处断层发育情况。     

沙茨基海隆(Shatsky Rise)白垩纪玄武岩的地球化学特征及其地幔柱-洋中脊相互作用过程

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省,其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩,具有较亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素以及较富集的重稀土元素的特征,没有明显的Eu异常(δEu=0.99～1.29),与正常洋中脊玄武岩(N-MORB)的微量元素配分模式较为相似。然而该系列玄武岩却具有相对较富集的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.702986～0.703991)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(0.513034～0.513194)同位素比值、较富集的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.439～15.508)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(37.853～38.488)同位素比值,与富集的洋岛玄武岩(OIB)和岛弧火山岩的同位素成分较为相似,且源区混入高U/Pb比值(HIMU型)的富集地幔成...     

起伏地形下的高精度反射波走时层析成像方法

全球造山带及中国大陆中西部普遍具有强烈起伏的地形条件.复杂地形条件下的地壳结构成像问题像一面旗帜引领了当前矿产资源勘探和地球动力学研究的一个重要方向.深地震测深记录中反射波的有效探测深度可达全地壳乃至上地幔顶部,而初至波通常仅能探测上地壳浅部.为克服和弥补初至波探测深度的不足,本文基于前人对复杂地形条件下初至波成像的已有研究成果,采用数学变换手段将笛卡尔坐标系的不规则模型映射到曲线坐标系的规则模型,并将快速扫描方法与分区多步技术相结合,发展了反射波走时计算和射线追踪的方法.进而利用反射波走时反演,实现起伏地形下高精度的速度结构成像,从而为起伏地形下利用反射波数据高精度重建全地壳速度结构提供了一种全新方案.数值算例从正演计算精度、反演中初始模型依赖性、反演精度、纵横向分辨率以及抗噪性等方面验证了算法的正确性和可靠性.