青藏高原北緣地球動力學(xué)條件

內(nèi)容概要

《青藏高原北緣地球動力學(xué)條件》利用在中國西北地區(qū)完成的庫爾勒-吉木薩爾剖面、拜城-大柴旦剖面、格爾木-花海子剖面以及在準(zhǔn)噶爾盆地完成的五條綜合地球物理剖面的研究成果，包括沿剖面的地殼與上地幔頂部的二維速度結(jié)構(gòu)、二維密度結(jié)構(gòu)、二維磁性結(jié)構(gòu)、二維電性結(jié)構(gòu)、殼-幔過渡帶詳細(xì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合卡拉庫姆-費(fèi)爾干納天然地震剖面和可可托海-阿克塞剖面的研究結(jié)果，論述了準(zhǔn)噶爾盆地、天山造山帶、塔里木盆地、阿爾金造山帶、柴達(dá)木盆地和昆侖造山帶的巖石圈結(jié)構(gòu)與動力學(xué)問題，建立了青藏高原北緣構(gòu)造演化的地球動力學(xué)模型。
《青藏高原北緣地球動力學(xué)條件》可供地質(zhì)、地球物理和地球動力學(xué)各領(lǐng)域科研人員和大專院校師生參考。

作者簡介

趙俊猛，1957年6月生，理學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員，成都理工大學(xué)、西藏大學(xué)兼職教授，北京地球物理學(xué)會常務(wù)理事，中國青藏高原研究會理事，《東北地震研究》、《地震研究》、《Geoscience Frontiers》編委。
1982年畢業(yè)于成都地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)成都理工大學(xué)）物探系地震專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后分配到遼寧省工程地震勘探研究院工作，先后被晉升為助理工程師、工程師、副研究員以及研究院總工程師。1995在俄羅斯遠(yuǎn)東大地構(gòu)造研究所就郯廬斷裂北段進(jìn)行合作研究。1998年在中國地震局地質(zhì)研究所獲博士學(xué)位，畢業(yè)后留所工作，同年入選遼寧省跨世紀(jì)人才“百千萬工程”。2000年晉升為研究員，并提升為中國地震局大地電磁探測研究中心副主任；2001年和2011年分別在美國斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院（MIT）留學(xué)訪問；自2003起在中國科學(xué)院青藏高原研究所工作，任創(chuàng)新研究員；2004年入選中國科學(xué)院“百人計劃”。
近年來主要從事：①中國典型疊合盆地深部三維結(jié)構(gòu)——中國西部天山造山帶、塔里木盆地、阿爾金造山帶、柴達(dá)木盆地、昆侖造山帶地球動力學(xué)綜合研究；②準(zhǔn)噶爾盆地基底構(gòu)造格架綜合地球物理研究；③橫跨印度大陸與歐亞大陸的包納加爾-沙雅-貝加爾綜合地球物理剖面探測研究；④青藏高原北部殼-幔結(jié)構(gòu)與動力學(xué)過程研究；⑤全球深部地球物理場及其非對稱的動力作用與汶川地震的關(guān)系研究等。提出并領(lǐng)導(dǎo)實施了青藏高原“羚羊”（ANTILOPE）國際合作研究計劃，在號稱“世界屋脊”之“屋脊”的阿里地區(qū)完成了數(shù)條剖面的寬頻帶地震觀測，獲得了大量高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)。出版中英文專著七部，其中，獨(dú)著兩部，第一著者三部，合編（非第一作者）兩部。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文150余篇。
獲得的獎勵：①“中國海城地震區(qū)地殼上地幔結(jié)構(gòu)特征的研究”獲國家地震局科技進(jìn)步三等獎（1986）；②“遼南地區(qū)介質(zhì)速度橫向非均勻性研究”獲遼寧省地震局科技進(jìn)步一等獎（1991）和國家地震局科技進(jìn)步二等獎（1991）；③“天山造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)過程”獲博士學(xué)位論文特別優(yōu)秀獎（1998）；④“中國西北部準(zhǔn)噶爾盆地、天山造山帶、塔里木盆地、阿爾金造山帶、柴達(dá)木盆地和昆侖造山帶（北緣）地球物理學(xué)綜合研究”獲中國青年科技獎（傅承義獎）（2001）；⑤入選中國科學(xué)院“百人計劃”（2004）；⑥榮獲國務(wù)院政府特殊津貼（2010）。

書籍目錄

序前言第1章 青藏高原北緣盆山構(gòu)造系統(tǒng)1.1 區(qū)域地質(zhì)概況1.2 地球動力學(xué)研究意義1.3 研究現(xiàn)狀參考文獻(xiàn)第2章 部分地球物理方法原理概述2.1 差異時距曲線法(τp-τ0法)2.2 時間項方法反演2.3 三維有限差分層析成像2.4 速度和界面聯(lián)合反演2.5 地震寬角反射-折射剖面法2.6 地震寬角反射-折射資料處理小波分析2.7 重磁資料處理方法原理2.8 寬頻帶大地電磁測深法(MT)參考文獻(xiàn)第3章 準(zhǔn)噶爾盆地巖石圈結(jié)構(gòu)3.1 準(zhǔn)噶爾盆地的研究現(xiàn)狀3.2 額敏-奇臺剖面3.3 克拉瑪依-卡姆斯特剖面3.4 125團(tuán)-大1井剖面3.5 清1井-烏巴拉剖面3.6 天池-扎拉特剖面3.7 準(zhǔn)噶爾盆地的地殼結(jié)構(gòu)3.8 準(zhǔn)噶爾盆地基底結(jié)構(gòu)與屬性問題探討3.9 準(zhǔn)噶爾盆地深淺部構(gòu)造關(guān)系參考文獻(xiàn)第4章 天山造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)與動力學(xué)4.1 研究概況4.2 富蘊(yùn)-庫爾勒斷面綜合地球物理研究4.3 斷面走廊域及鄰區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和演化4.4 與斷面有關(guān)的大陸動力學(xué)問題參考文獻(xiàn)第5章 塔里木盆地巖石圈結(jié)構(gòu)5.1 塔里木盆地地質(zhì)與地球物理研究概況5.2 拜城-大柴旦剖面巖石圈P波速度結(jié)構(gòu)與構(gòu)造5.3 塔里木盆地巖石圈的S波速度和Q值5.4 塔里木盆地巖石圈二維密度結(jié)構(gòu)與磁性結(jié)構(gòu)5.5 塔里木盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)第6章 阿爾金造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)與動力學(xué)分析6.1 阿爾金造山帶及鄰區(qū)構(gòu)造背景6.2 阿爾金造山帶及周邊巖石圈的結(jié)構(gòu)特點6.3 拜城-大柴旦斷面走廊域及周邊地球動力學(xué)分析參考文獻(xiàn)第7章 柴達(dá)木盆地巖石圈結(jié)構(gòu)與動力學(xué)問題7.1 研究現(xiàn)狀與構(gòu)造背景7.2 柴達(dá)木盆地巖石圈的速度結(jié)構(gòu)與構(gòu)造7.3 柴達(dá)木盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)7.4 柴達(dá)木盆地形成與演化的若干問題參考文獻(xiàn)第8章 青藏高原北緣地球動力學(xué)8.1 區(qū)域構(gòu)造演化概述8.2 青藏高原北緣地球動力學(xué)模型參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第1章 青藏高原北緣盆山構(gòu)造系統(tǒng)1.1 區(qū)域地質(zhì)概況從大地構(gòu)造角度看，青藏高原北緣是由眾多盆地和造山帶組成的大型盆山系統(tǒng)，主要包括準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、柴達(dá)木盆地、吐魯番哈密（吐哈）盆地和相鄰的天山、阿爾金山等山脈（圖1.1）。準(zhǔn)噶爾盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)的西北部，它由天山、阿爾泰山和扎依爾山等所圍限，是一個近似三角形的內(nèi)陸盆地，盆地內(nèi)部是古爾班通古特沙漠；塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，北側(cè)為天山，西部為喀喇昆侖山，南部為昆侖山，東南為阿爾金山，是一個大型內(nèi)陸山間盆地，面積約56萬km2，盆地內(nèi)部是著名的塔克拉瑪干沙漠，面積為33萬km2；柴達(dá)木盆地地處青藏高原北部，為阿爾金山、祁連山、昆侖山所環(huán)繞，處于平均海拔4000多米的山脈和高原形成的月牙形山谷中，呈沙漠景觀，它的腹部是從群山剝落下來的碎石以及由風(fēng)攜帶來的碎石和沙子形成的沉積，盆地內(nèi)有眾多的鹽水湖，最大的是青海湖，面積為1600km2；吐哈盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)東部、天山南麓，是一個中間低洼的山間盆地，其北為博格達(dá)山，西為喀拉烏成山，南為覺羅塔格山，東南為庫姆塔格山。青藏高原北緣的盆山系統(tǒng)經(jīng)歷了長期的地質(zhì)構(gòu)造演化。中生代之前，它位于西伯利亞板塊以南，揚(yáng)子板塊和可可西里板塊以北，土蘭地塊以東。區(qū)內(nèi)有塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、阿拉善等穩(wěn)定陸塊，它們被加里東期和海西期形成的阿爾泰、天山、昆侖、祁連、阿爾金等造山帶所分割，形成了塊帶相間的構(gòu)造格局。在各造山帶的內(nèi)部還發(fā)育規(guī)模較小的地塊，如天山造山帶內(nèi)的伊犁地塊、祁連造山帶內(nèi)的中祁連地塊、昆侖造山帶內(nèi)的中昆侖地塊等。這些地塊的存在使得各造山帶的構(gòu)造活動具有差異性。北祁連造山帶于新元古代開始裂解，南祁連造山帶在中寒武世開始裂解（夏林圻等，1999），而南祁連造山帶在晚古生代、三疊紀(jì)又相繼發(fā)生了多次開合運(yùn)動，且開合區(qū)域逐漸向南遷移。天山造山帶經(jīng)歷了多期開合旋回，南天山的開合位置具有隨時間遷移的特點，顯示出不對稱性。在早志留世之前，伊犁地塊與塔里木板塊仍為一體，早志留世―早泥盆世期間，南天山的開合（王作勛，1989）導(dǎo)致了伊犁地塊與塔里木板塊的分離。晚古生代，北天山的開合使得吐哈地塊與準(zhǔn)噶爾地塊分離。早二疊世末期的構(gòu)造運(yùn)動基本結(jié)束了整個青藏高原北緣海相盆地的發(fā)育歷史，僅在南祁連西秦嶺地區(qū)還存在海相沉積。侏羅紀(jì)時期，青藏高原北緣表現(xiàn)為盆嶺結(jié)構(gòu)，盆地主要分布在下列位置：①板塊（地塊）與造山帶的接合部位，如塔里木盆地北緣、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，吐哈、柴達(dá)木盆地北緣，它們具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模。②造山帶內(nèi)部相對穩(wěn)定的地塊，如伊犁盆地、西寧盆地及民和盆地等，它們的規(guī)模不大。③造山帶內(nèi)部，如焉耆盆地、蘇干湖盆地、北山盆地群等。④穩(wěn)定地塊上的活化部位，如阿拉善地塊上的侏羅紀(jì)盆地。白堊紀(jì)時期，青藏高原北緣廣泛接受河流、湖泊相沉積。上白堊統(tǒng)在西北地區(qū)具有南北分帶的特征。庫車凹陷、昌馬盆地、酒泉盆地都是隆升剝蝕區(qū)，構(gòu)成了青藏高原北緣東西向的剝蝕帶；準(zhǔn)噶爾盆地、銀額盆地為湖相建造，并有火山巖分布；塔西南地區(qū)為海相的灰?guī)r、碎屑巖建造；柴達(dá)木盆地的北部和阿爾金山前為河流相粗碎屑巖建造。新生代以來，受印度與歐亞大陸碰撞的影響，天山造山帶隆起，盆地繼續(xù)發(fā)展，與白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)盆地形成疊合關(guān)系。按上、下盆地的展布特點可分為同向疊合和垂向疊合兩種形式。新生代盆地疊合于早期盆地之上，如酒泉盆地、準(zhǔn)噶爾盆地西北緣、柴達(dá)木盆地北緣等。總之，中國西部區(qū)域地質(zhì)特點為：①古生代的造山帶圍限地塊（板塊）。②中新生代盆地廣泛發(fā)育，不同時代盆地表現(xiàn)為不同方式的上下疊合。③新生代以來造山帶向盆地的逆沖活動強(qiáng)烈。1.2 地球動力學(xué)研究意義巖石圈的結(jié)構(gòu)、組成，特別是它的非均勻性和各向異性（包括物理的、化學(xué)的）特征，是地球動力學(xué)研究的基本問題，對深入認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及尋找資源、保護(hù)環(huán)境和減輕災(zāi)害有重要意義。巖石圈結(jié)構(gòu)及其變化不僅是板塊邊界作用的結(jié)果，而且反映了深部動力學(xué)過程。巖石圈的物質(zhì)組成與物性差異與深部動力學(xué)過程相聯(lián)系，而物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)的不均勻變化常常是相互制約、相互依存的。地球內(nèi)部的熱場效應(yīng)、溫度和物質(zhì)密度的變異將導(dǎo)致對流的發(fā)生，而地震波的傳播速度、溫度、密度及物質(zhì)組成與地球內(nèi)部物質(zhì)的分異和調(diào)整密切相關(guān)。流體的分布、含量與運(yùn)移既影響著化學(xué)結(jié)構(gòu)的不均一性，又制約著物理結(jié)構(gòu)的不均一性和各向異性。因而，對大陸演化過程的研究，必然依賴于深部地球物理探測所獲取的大陸巖石圈的各種物性參數(shù)。青藏高原北緣盆山系統(tǒng)地處歐亞大陸的腹部，是研究造山帶與盆地構(gòu)造演化的天然實驗室，是研究印度大陸與歐亞大陸碰撞造山作用的關(guān)鍵部位。然而，到目前為止，對高原北緣盆山系統(tǒng)的研究主要局限于地殼的中、淺部，涉及深部地殼及上地幔結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)過程的研究較少，對這一現(xiàn)代擠壓環(huán)境下盆嶺構(gòu)造的許多方面還認(rèn)識不足；國內(nèi)外學(xué)者對一些重要構(gòu)造演化問題，比如新疆統(tǒng)一古陸分裂而形成的陸間洋盆的規(guī)模、古陸解體階段陸緣演化和古板塊的運(yùn)動方式與構(gòu)造運(yùn)動旋回，以及陸陸碰撞的方式等的認(rèn)識也不一致。因此，通過深部地球物理探測研究青藏高原北緣巖石圈結(jié)構(gòu)及其動力過程，豐富或建立該區(qū)巖石圈結(jié)構(gòu)與動力學(xué)演化模型，對于青藏高原隆升機(jī)制、影響范圍以及對亞洲大陸的形成、演化的作用等理論問題的探討具有重要意義。中國西部是地震多發(fā)區(qū)，歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多次破壞性地震。近年來，昆侖山口地震、汶川地震以及玉樹地震震驚中外，人民的生命財產(chǎn)損失慘重。實現(xiàn)地震預(yù)報的困難之一是我們不清楚地震的孕震機(jī)制，不清楚地震孕育、發(fā)生的深部介質(zhì)特點與構(gòu)造條件。清晰、準(zhǔn)確地認(rèn)識中國西部，尤其是中國西北詳細(xì)的殼幔結(jié)構(gòu)，對于該地區(qū)的地震機(jī)制研究至關(guān)重要，是實現(xiàn)地震預(yù)測預(yù)報的前提條件。中國西部的金屬礦產(chǎn)資源發(fā)育于不同歷史時期形成的造山帶內(nèi)部，其成礦作用與板塊構(gòu)造演化有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，表現(xiàn)為不同構(gòu)造背景區(qū)及構(gòu)造演化的不同階段發(fā)育明顯不同的成礦作用。研究中國西部巖石圈結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)過程將為中國西部重要金屬礦成礦帶的發(fā)掘與遠(yuǎn)景預(yù)測提供地殼深部乃至上地幔的依據(jù)。中國西部油區(qū)接替東部老油區(qū)的趨勢近年來越發(fā)明顯。中國西部是我國石油工業(yè)的發(fā)源地，也是現(xiàn)今天然氣的主要生產(chǎn)基地和未來的石油生產(chǎn)基地。中國西部沉積盆地多達(dá)52個，面積約167.8萬km2，整體研究及勘探程度均較低。開發(fā)西部，能源要先行，加緊西部油氣勘探已迫在眉睫。要實現(xiàn)上述戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，必須加強(qiáng)含油氣沉積盆地（特別是疊合盆地）的基礎(chǔ)理論研究，包括盆地的深部結(jié)構(gòu)、深部構(gòu)造對淺部構(gòu)造的制約方式、盆地演化歷史以及與相鄰造山帶的耦合關(guān)系等。1.3 研究現(xiàn)狀1.3.1 大陸動力學(xué)研究大陸是人類生活的主要場所，她不僅是至今人類居住的唯一選擇，更是人類生活資料（糧食、水、能源和礦產(chǎn)資源）的最主要來源。了解大陸的構(gòu)成和動力學(xué)過程對于深入認(rèn)識人類居住的地球，確保居住安全性和生活資料可供性具有重要意義。大陸的成因和演化一直是科學(xué)家關(guān)注的問題。近二十余年來，由于新的觀測、探測和分析技術(shù)的應(yīng)用及其所獲取的資料信息的迅速增長，再加上固體地球科學(xué)理論研究的不斷深入，對大陸的認(rèn)識正在進(jìn)入一個新的階段，即從對大陸地殼淺表的局部認(rèn)識上升到對大陸殼幔系統(tǒng)的整體認(rèn)識。地震寬角反射折射剖面、近垂直反射、寬頻帶流動數(shù)字地震臺網(wǎng)、地震層析成像以及大地電磁測深（MT）等技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，為地球動力學(xué)研究提供了高分辨率的殼幔結(jié)構(gòu)圖像；全球定位系統(tǒng)（GPS）高精度的觀測，直接測量板塊的運(yùn)動速率和大陸內(nèi)部形變；使用X射線、離子探針等高分辨率同位素分析使人們能夠測定直徑小至幾微米的樣品；高速、大容量計算機(jī)和國際互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，有力地促進(jìn)了全球大陸動力學(xué)數(shù)據(jù)的集成與交換，并使三維虛擬的動力學(xué)模擬成為可能。此外，20世紀(jì)70年代以來，許多學(xué)者認(rèn)為，板塊構(gòu)造理論雖然完美地描述了海底擴(kuò)張和洋陸俯沖機(jī)制，但在解釋更為復(fù)雜的大陸物質(zhì)增生與消減過程時卻遇到了困難。大陸與大洋至少在上地幔的深度空間存在著巨大的動力學(xué)差異，因此，我們不能夠簡單地用現(xiàn)有的板塊構(gòu)造理論解釋大陸的全部動力學(xué)過程。板塊構(gòu)造理論所闡明的主要是巖石圈的運(yùn)動學(xué)，而現(xiàn)代地球科學(xué)正向地球深部層次發(fā)展，力圖建立闡明從地核到地表整個固體地球系統(tǒng)的動力學(xué)新理論。因此，不論是進(jìn)一步深化板塊構(gòu)造理論還是發(fā)展新的地球動力學(xué)理論，都有必要把探索大陸動力學(xué)的本質(zhì)作為當(dāng)前和今后一段時期固體地球科學(xué)研究的最重要的內(nèi)容之一。由于上述原因，國際地學(xué)界一直注重大陸動力學(xué)領(lǐng)域的研究。20世紀(jì)90年代以來，國際巖石圈計劃的重點從巖石圈的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和演化轉(zhuǎn)向了動力學(xué)過程，其中大陸巖石圈、深部作用過程和動力學(xué)成為國際巖石圈計劃的主要內(nèi)容。美國國家科學(xué)基金會、地質(zhì)調(diào)查所和能源部聯(lián)合提出并實施了為期30年（1990～2020年）的“大陸動力學(xué)計劃”，其目的是建立大陸不同尺度的動力學(xué)演化模型，為地震預(yù)報、油氣和金屬礦產(chǎn)三維預(yù)測及大尺度生態(tài)環(huán)境變化預(yù)測提供新的基礎(chǔ)。英國自然環(huán)境研究委員會1994～2000年地球科學(xué)戰(zhàn)略報告中也把大陸動力學(xué)列為其專題性重點研究領(lǐng)域，并集中研究大陸深部構(gòu)造與成分、大陸邊緣構(gòu)造、地殼垂直運(yùn)動在巖石循環(huán)中的作用及其與地表作用的關(guān)系四個問題。此外，由歐洲16國針對大陸成因與演化而共同開展的“歐洲透鏡”計劃從1992年開始實施，其目的是增進(jìn)對地球殼幔結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及其動力學(xué)演化過程的理解。我國大陸動力學(xué)研究幾乎與國際同步。20世紀(jì)90年代初，我國地學(xué)界就開始討論開展中國大陸動力學(xué)研究的問題，并將大陸動力學(xué)作為優(yōu)先研究領(lǐng)域列入國家“九五”基礎(chǔ)研究戰(zhàn)略規(guī)劃。為推動我國大陸動力學(xué)研究，科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院、國土資源部和中國地震局等部門設(shè)立了一系列研究項目，支持對我國大陸主要構(gòu)造單元的巖石圈結(jié)構(gòu)與演化進(jìn)行研究。通過研究，對我國主要造山帶及盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)和演化有了許多突破性認(rèn)識，并積累了一大批寶貴的地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)資料，為進(jìn)一步規(guī)劃和開展系統(tǒng)的大陸動力學(xué)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。中亞是地球上地質(zhì)結(jié)構(gòu)和演化過程最為復(fù)雜的大陸區(qū)域，而中國西部被公認(rèn)為大陸動力學(xué)研究的最佳場所。這里既有遠(yuǎn)古時期的造山帶，又有現(xiàn)在還在隆升的喜馬拉雅山脈；既有被稱為世界屋脊的青藏高原，又有眾多的沉積盆地，這些都為大陸動力學(xué)研究提供了得天獨(dú)厚的條件。目前，仍有下列諸多科學(xué)問題有待深化和解決。（1）陸陸碰撞、洋陸消減邊界的深部結(jié)構(gòu)與動力學(xué)過程中國大陸受印度亞洲、亞洲太平洋匯聚板塊邊界的作用，形成了一個破碎鑲嵌的塊體組合體。板塊碰撞和消減帶深部與板內(nèi)塊體邊界位于中國大陸內(nèi)部及其大陸邊緣。大陸內(nèi)部的運(yùn)動和構(gòu)造變形可用板塊或塊體邊界的動力作用和介質(zhì)的響應(yīng)來解釋。在青藏高原，由于缺少詳細(xì)的、高精度的長剖面觀測與高分辨的深部三維速度結(jié)構(gòu)，對俯沖的印度板塊與歐亞板塊殼幔物質(zhì)與能量交換的深層動力過程了解得不夠，許多問題仍懸而未決，如印度大陸的地幔與亞洲的地幔碰撞的前緣或動力邊界在哪里？碰撞過程的深部行為怎樣？兩者的物理與化學(xué)結(jié)構(gòu)和場效應(yīng)有多大變化？巖石圈與軟流圈如何相互作用？兩大板塊相互作用的響應(yīng)范圍有多大？以何種形式向周邊擴(kuò)展？板塊碰撞、短縮和地殼增厚與高原隆升的動力學(xué)機(jī)制是什么？（2）遠(yuǎn)離板塊碰撞邊界的盆山殼幔結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)過程大陸的構(gòu)造演化是深部物質(zhì)運(yùn)移導(dǎo)致大陸巖石圈脆性和韌性變形的結(jié)果。中國西部的阿爾泰山、天山、阿爾金山、昆侖山、祁連山等山脈遠(yuǎn)離板塊碰撞邊界，是何種力量（機(jī)制）導(dǎo)致這些山脈于新生代強(qiáng)烈隆升？研究這些山脈的形成及動力學(xué)過程有賴于這些地域與周邊地區(qū)被記錄并保存下來的物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)及其物質(zhì)組成的不均一性，特別是殼內(nèi)速度、密度、溫度、電性的分布以及殼幔邊界結(jié)構(gòu)與屬性、巖石圈地幔精細(xì)結(jié)構(gòu)等。目前，由于缺少詳細(xì)的地球物理觀測而無法進(jìn)行巖石圈構(gòu)造恢復(fù)。（3）深部動力過程如果說地幔對流是驅(qū)動大洋板塊運(yùn)動的主要動力，那么，驅(qū)使大陸變形的主要動力是什么？地球內(nèi)部殼幔邊界（莫霍面）、巖石圈與軟流圈邊界、地殼與地幔低速層、大火成省根帶、410km與660km間斷面和核幔邊界的精細(xì)結(jié)構(gòu)如何？了解上述界面的物質(zhì)組成與屬性及其相互作用的物理、化學(xué)過程，特別是殼幔邊界和核幔邊界的屬性與動力學(xué)效應(yīng)，是大陸動力學(xué)研究取得突破的關(guān)鍵。（4）巖石圈化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成的不均一性對巖石圈化學(xué)組成及其不均一性方面的研究，已成為深入認(rèn)識大陸形成演化的重要方面。這種研究可以揭示不同地質(zhì)歷史時期大陸地殼的形成與演化規(guī)律，而不同深度的大陸地殼年代和化學(xué)成分提供了地殼內(nèi)部物質(zhì)變化和殼幔相互作用的信息。中國大陸是一個由多個陸塊拼合而成的復(fù)雜體，不同塊體的巖石圈結(jié)構(gòu)及相互間的差異如何？各塊體的化學(xué)組成在空間上有著怎樣的分布規(guī)律？導(dǎo)致不同塊體結(jié)構(gòu)與組成趨同的主要因素是什么？這些問題是大陸動力學(xué)研究的重要方面。（5）巖石圈拆離與疊合盆地關(guān)系已有的地球物理勘探、天然地震層析成像、地學(xué)斷面等研究成果證明了巖石圈分層拆離和圈層間運(yùn)動是中國西北地區(qū)地殼構(gòu)造變形和演化的重要控制因素。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造格局和盆山強(qiáng)烈分異的特點判斷，巖石圈拆離和圈層運(yùn)動是以非均勻方式進(jìn)行的。一般而言，均勻性可能起源于古板塊的巖石圈結(jié)構(gòu)屬性，但是對于中國西北地區(qū)而言，印度板塊與歐亞板塊的匯聚、碰撞和俯沖所引起的動力學(xué)條件的重大變化，造成了中新生代板內(nèi)階段克拉通化程度的不同，對進(jìn)一步強(qiáng)化或者削弱巖石圈垂向非均勻性起到了重要作用。高磁性異常帶與基底隆起高區(qū)不重合表明了巖石圈的拆離與圈層間的運(yùn)動。塔里木盆地的高磁性異常帶與中央隆起帶平行，但平面投影卻在其北側(cè)；博格達(dá)山的高磁性異常帶與山體地貌形態(tài)十分相像，但是平面投影卻在山體的南側(cè)；準(zhǔn)噶爾盆地的高磁性異常帶也與陸梁隆起有位置上的偏差。這些磁異常帶與構(gòu)造高區(qū)投影位置的偏差是系統(tǒng)性的，根據(jù)磁異常強(qiáng)弱與磁性體埋藏賦存狀態(tài)及埋深的理論關(guān)系似乎可以推論，表征裂谷反轉(zhuǎn)拼合焊接帶的高磁性體因圈層拆離作用而發(fā)生變形、扭動或者俯沖，造成構(gòu)造高區(qū)帶與高磁性異常帶的平面投影之間的系統(tǒng)偏差。另外，天然地震震源深度分布統(tǒng)計顯示，塔里木盆地震源頻次的峰值出現(xiàn)在5～6km、10km、20km三個深度上，頻次峰值與油田地震勘探、造山帶地震層析成像、地震寬角反射以及天然地震轉(zhuǎn)換波觀測得到的圈層結(jié)構(gòu)具有可比性，對照巖石圈流變實驗建立的模型，可以解釋圈層拆離的脆韌性樣式；天然地震震中的平面密度分布顯示，塔里木盆地的中東部存在無震區(qū)，即非拆離區(qū)，構(gòu)成運(yùn)動學(xué)上的“釘區(qū)”。在盆地疊合過程中，圈層拆離及運(yùn)動狀態(tài)是重要的控制因素。例如塔里木盆地的塔北地區(qū)以古隆起帶為基底的四期單型盆地疊合，各期變形均有層滑運(yùn)動系統(tǒng)參與，甚至受其直接的控制：①加里東晚期至海西早期的層滑背馱序列構(gòu)造體制。②海西晚期至印支期的走滑斜列構(gòu)造體制。③燕山期的伸展反轉(zhuǎn)構(gòu)造體制。④喜馬拉雅期傾滑沖斷塹壘構(gòu)造體制。目前，探測大陸巖石圈結(jié)構(gòu)的高新技術(shù)已日趨成熟。高分辨率的深地震反射技術(shù)能夠探測100km厚的巖石圈的精細(xì)結(jié)構(gòu)，其橫向與縱向分辨率可達(dá)50m×20m。深地震反射和寬角反射的聯(lián)合觀測可求得巖石圈的精細(xì)結(jié)構(gòu)與速度分布。高靈敏度、大動態(tài)范圍的寬頻帶流動地震觀測技術(shù)的發(fā)展，可給出410km和660km間斷面以及殼幔結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息。地球化學(xué)探測不僅從地幔捕虜體，而且從地殼中廣泛出露的花崗巖、火山巖中得到巖石圈結(jié)構(gòu)各向異性的有關(guān)信息。在全球構(gòu)造框架下，充分發(fā)揮地域優(yōu)勢，通過大地測量和地球物理探測、野外實驗和理論計算與數(shù)值模擬，對巖石圈進(jìn)行四維的物理化學(xué)填圖，研究大陸的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、演化過程與動力學(xué)，并與世界其他大陸對比，力爭在大陸動力學(xué)這一國際關(guān)注的前沿領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。1.3.2 中國西北的造山帶研究1.3.2.1 造山帶的概念造山帶和造山運(yùn)動是應(yīng)用普遍、影響廣泛的兩個古老概念。19世紀(jì)中葉霍爾（J.Hall）在北美地質(zhì)考察時，發(fā)現(xiàn)阿巴拉契亞山脈的早古生代淺海沉積地層厚度比毗鄰的密西西比平原同時代地層厚度幾乎大十倍，且變形巖石在空間上總是與沉積最厚的地帶相對應(yīng)。1859年，他提出山脈是在原來地殼巨大拗陷部位生成的觀點。

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