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《青藏高原北部岩石圈精细结构与地球动力学》系我国“第二次青藏高原综合科学考察”之任务七“高原生长与演化”所属专题一“关键地区岩石圈精细结构与浅部响应”自2019年起在青藏高原北部开展地球物理科学考察的总结性专著。由中国地质科学院地质研究所牵头，中国科学院青藏高原研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中山大学、吉林大学等多家单位工作在青藏高原一线的科研人员合作完成。《青藏高原北部岩石圈精细结构与地球动力学》共6章，内容包括青藏高原北部科学考察的意义、目标及内容；青藏高原北部地质概况；青藏高原北部地壳结构探测；青藏高原北部岩石圈地幔结构观测；塔里木–阿尔金盆山耦合与深部变形机制；青藏高原北部深部结构与资源、环境效应等。《青藏高原北部岩石圈精细结构与地球动力学》展示了通过科考获得的宝贵**手探测数据与综合研究主要成果，为研究青藏高原北部生长机制和资源能源开发提供了重要的科学支撑。
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目录第1章 引言 11.1 青藏高原北部地球物理科学考察意义 21.2 青藏高原北部地球物理科学考察目标 21.3 青藏高原北部地球物理科学考察内容 21.3.1 青藏高原北部可可西里关键区深地震反射剖面科学考察与地壳精细结构 21.3.2 青藏高原北部宽频带地震科学考察与岩石圈地幔结构 31.3.3 可可西里–库木库里盆地短周期密集台阵科学考察与浅表构造平衡剖面填图 31.3.4 青藏高原北部大地电磁科学考察与岩石圈电性结构 31.3.5 阿尔金断裂带短周期密集台阵科学考察与地壳结构 4第2章 青藏高原北部地质概况 52.1 主要缝合带、断裂带 62.1.1 金沙江缝合带 62.1.2 阿尼玛卿缝合带 62.1.3 昆中蛇绿混杂岩带 62.1.4 阿尔金断裂带 72.2 主要地质地体 72.2.1 松潘–甘孜–可可西里地体 72.2.2 昆仑–柴达木地体 82.3 主要盆地 82.3.1 可可西里盆地 82.3.2 库木库里盆地 92.3.3 柴达木盆地 9精细结构与地球动力学第二次青藏高原综合科学考察研究丛书青藏高原北部岩石圈2.3.4 塔里木盆地东南缘 10参考文献 11第3章 青藏高原北部地壳结构科学考察 133.1 深地震反射剖面科学考察 143.1.1 数据采集 153.1.2 数据处理 243.1.3 精细地壳结构 433.2 短周期密集台阵科学考察 453.2.1 数据采集 453.2.2 数据处理 473.2.3 地壳速度结构 543.3 青藏高原北部构造地质剖面科学考察 573.3.1 野外路线 573.3.2 考察情况 593.3.3 构造地质剖面 64参考文献 67第4章 青藏高原北部岩石圈地幔结构科学考察 694.1 宽频带地震科学考察 704.1.1 数据采集 704.1.2 数据处理 714.1.3 岩石圈地幔速度结构 744.1.4 横波各向异性特征 834.2 大地电磁科学考察 894.2.1 数据采集 894.2.2 数据处理 944.2.3 岩石圈电性结构 964.2.4 岩石圈汇聚与缝合带活化模型 97参考文献 106第5章 塔里木–阿尔金盆山耦合与深部变形机制.1115.1 塔里木–阿尔金关键区地质概况 1125.2 塔里木–阿尔金关键区短周期密集台阵野外科学考察 1135.2.1 野外概况 1135.2.2 仪器信息 1135.2.3 野外工作路线 1135.2.4 野外数据采集 1155.3 塔里木–阿尔金关键区地壳结构 1175.3.1 研究进展 1175.3.2 数据处理 1185.3.3 偏移成像结果 1275.3.4 解释与讨论 1375.4 塔里木盆地东缘浅层地壳结构 1395.4.1 研究背景及意义 1395.4.2 背景噪声互相关计算 1415.4.3 高阶面波观测 1425.4.4 塔里木东缘速度结构特征 1455.5 塔里木–阿尔金关键区微震活动性 1485.5.1 研究意义 1485.5.2 高精度地震目录构建 1505.5.3 结果与讨论 154参考文献 157第6章 青藏高原北部深部结构与资源环境效应 1676.1 库木库里盆地精细结构与油气资源远景 1686.1.1 库木库里盆地地质概况 1686.1.2 库木库里盆地精细结构 1726.1.3 库木库里盆地构造与油气远景分析 1766.2 青藏高原北部深部结构与环境效应 1796.2.1 印度大陆与欧亚大陆碰撞 1796.2.2 西藏巨型岩石圈碰撞区发育 1856.2.3 塔里木板块顺时针旋转 1886.2.4 西部水汽通道关闭加速 1936.2.5 中国西北部干旱沙漠化提前 1936.2.6 结语 194参考文献 195
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第1章引言 1.1青藏高原北部地球物理科学考察意义 青藏高原北部地区主要包括松潘-甘孜-可可西里地体、昆仑-柴达木地体（KL-QD）、金沙江缝合带、阿尼玛卿-昆仑缝合带、阿尔金断裂带（ATF）等重要的构造单元和边界缝合带等，不仅是打开特提斯构造演化的钥匙，也是研究高原隆升与扩展的关键地区。以深地震反射剖面为先锋的高分辨率地震学技术是探测深部结构*精细和有效的方法之一。由于恶劣的自然条件，以往没有完成对可可西里关键区深部岩石圈的精细探测，故留下一个深地震反射剖面探测的空白区，严重制约了人们对藏北高原岩石圈精细结构的了解和认识，难以形成揭露深部地质作用如何制约和影响浅表构造活动的重要成果，从而影响了对重大地震、地质灾害、大陆碰撞成矿等资源、环境紧密相关问题的解决，延缓了人们对解决青藏高原如何影响人类生存环境与变化这一世人关注的重大科学问题的突破。 开展青藏高原北部地球物理科学考察，采用*先进的技术手段获取岩石圈精细结构，探寻支撑青藏高原的深部奥秘，探究壳幔过程制约浅表构造和影响地质灾害与地震活动，以及气候环境变迁等问题，对于研究青藏高原的隆升与扩展的动力学机制，将起到重要的推动和支撑作用。 1.2青藏高原北部地球物理科学考察目标 青藏高原北部地球物理科学考察目标是选择可可西里关键区和阿尔金关键区，采用一流的探测技术，如高分辨率深地震反射剖面、密集的宽频带地震台阵、大地电磁剖面、短周期密集台阵等技术，探测岩石圈精细结构与深部构造，使用构造平衡剖面技术，编制高分辨率的岩石圈尺度深部构造断面，结合数值模拟，构建动力学模型，综合周边地区以往探测研究成果，揭露深部地质作用如何制约和影响浅表构造活动。科考成果将为我国学者建立全新的高原隆升动力学模型奠定基础，同时也对开发资源、减轻灾害、保护环境提供重要的数据支撑。 1.3青藏高原北部地球物理科学考察内容 1.3.1青藏高原北部可可西里关键区深地震反射剖面科学考察与地壳精细结构 采用深地震反射剖面探测技术，在可可西里关键区开展高分辨率地壳结构探测。剖面从北端茫崖镇开始，向西南方向穿越祁曼塔格山和库木库里盆地经鲸鱼湖至多格错仁西岸。深地震反射剖面测线总长度400km左右。此项科学考察任务完成后，最终 形成横贯青藏高原南北、跨不同块体、不同缝合线的完整长剖面，获得了岩石圈精细结构，完整、系统地揭示了高原地壳缩短、岩石圈增厚及横向扩展的机制。此外，详细的地壳结构还可以为石油、天然气探测与开发提供关键资料。 1.3.2青藏髙原北部宽频带地震科学考察与岩石圈地幔结构 在青藏高原北部开展宽频带地震科学考察，揭示岩石圈地幔结构。天然地震宽频带观测剖面总长约550km，由40个流动台站组成，其南部开始于羌塘地体北部的多格错仁，往北穿过金沙江缝合带、松潘-甘孜-可可西里地体、阿尼玛卿-昆仑缝合带和昆仑-柴达木地体，*北端延伸至阿尔金断裂带。考察结果获得了研究区岩石圈地幔50～600km深度范围内三维P波速度结构和地震各向异性特征，为青藏高原北部地球动力学研究提供了深部约束。 1.3.3可可西里-库木库里盆地短周期密集台阵科学考察与浅表构造平衡剖面填图 通过地震台站观测数据与构造平衡剖面的综合分析，获取藏北地区造山逆冲断裂体系地下结构，追踪莫霍面（Moho）、藏北岩石圈底面深部形态，构建地球动力学图像。综合分析地表形变，探索藏北荒漠区深部成因和动力学演化过程，为防震减灾服务经济社会可持续发展提供新的依据。 布设短周期密集台阵观测，记录天然地震及深反射地震的人工爆破信号，获取来自地壳与上地幔顶部不同深度范围、不同属性的深层地震波场信息，开展主动源宽角反射/折射、被动源接收函数与背景噪声成像等研究，构建地壳与上地幔顶部的速度与界面精细结构。 沿可可西里关键区深地震反射测线进行野外地质工作，开展浅表构造平衡剖面填图，最终获得沿深地震反射测线完整的构造平衡长剖面，为深地震反射剖面的解释工作提供地表结构约束。 1.3.4青藏髙原北部大地电磁科学考察与岩石圈电性结构 横过青藏高原北部开展大地电磁科学考察，考察路线由南向北依次为羌塘地体、金沙江缝合带、可可西里地体、阿尼玛卿缝合带-昆仑（AMS）、昆仑-柴达木地体、阿尔金断裂带及高原北侧的塔里木地体，考察结果主要刻画藏北区域100km以浅岩石圈尺度的电性特征，研究古缝合带活化与新生代岩石圈汇聚的关系，分析青藏高原北部中下地壳大规模高导体成因，为建立青藏高原北部隆升扩展动力学模型提供电性数据支撑。 1.3.5阿尔金断裂带短周期密集台阵科学考察与地壳结构 以地震短周期密集台阵观测为关键技术手段，开展跨越柴达木盆地西缘、阿尔金断裂带、北阿尔金断裂带（NAF）、塔里木盆地（TB）东缘等构造带的科学考察工作。通过远震纵波（P波）接收函数共转换点偏移成像来获取阿尔金断裂带东段地区精细地壳结构，利用H-k扫描方法获取不同构造区地壳厚度和波速比。计算地震数据互相关，提取基阶和一阶频散*线，共同反演获取塔里木盆地横波（S波）速度结构。通过获取长周期勒夫（Love）波频散*线来获取上地壳S波速度结构。考察成果将推动解决青藏高原北部边界生长扩展机制、阿尔金断裂带对高原碰撞变形过程中的吸收和调节作用、塔里木盆地与阿尔金山的盆山耦合关系等重要科学问题。 第2章青藏高原北部地质概况 2.1主要缝合带、断裂带 2.1.1金沙江缝合带 金沙江缝合带是古特提斯洋闭合-消亡后的遗迹，是青藏高原内部一条重要的块体分界线，其北侧是松潘-甘孜-可可西里地体，南侧为羌塘地体。以玉树为界，缝合带向西大体沿喀喇昆仑山北麓延伸，经红山湖、伊力克、塔什库尔干县城南，进入帕米尔高原，该段由于地理环境恶劣，交通基础设施不便等，研究程度较低；向东，金沙江缝合带经风火山、沱沱河，大体沿金沙江河谷分布，带内蛇绿岩分布比较连续，其中较完整的蛇绿岩为青海境内的西金乌兰蛇绿岩、川藏交界的金沙江治多查涌蛇绿岩，以及云南境内的东竹林、共卡、白马雪山、双沟蛇绿岩等。与蛇绿岩相伴生的深海放射虫硅质岩以及同位素年代学分析结果指示这些蛇绿岩的形成时代主要为泥盆纪一石炭纪，少数形成于二叠纪（380～250Ma）（Jian et al.，2008，2009）。发育于缝合带两侧的，被认为是与洋壳消减相关的岩浆岩的时代集中分布于二叠纪一三叠纪（吴福元等，2020）。目前，大部分学者认为金沙江缝合带所代表的古特提斯洋的闭合时间在二叠纪末期，缝合带两侧生物对比也支持该认识。但对大洋俯冲极性的认识，还存在不同观点。大洋向西、向东或双向俯冲的证据从构造地质学及地球化学等方面都能获得，且都有各自的实践者和捍卫者。 2.1.2阿尼玛卿缝合带 阿尼玛卿缝合带，又称阿尼玛卿蛇绿混杂岩带，北以东昆仑南断裂为界，南以长石头山-江千断裂为界，在区域构造上表现为洋壳板块俯冲-逆冲推覆造山带。自东向西由德尔尼、阿尼玛卿、布青山、马尔争、木孜塔格等主要蛇绿岩段组成。缝合带内发育N-MOR型蛇绿岩残片和洋岛玄武岩（Dong et al.，2018）。N-MOR型蛇绿岩残片主要分布于德尔尼和布青山等地区，其中的玄武岩和辉长岩锆石U-Pb同位素测年结果显示这些N-MOR型蛇绿岩残片形成于早古生代一石炭纪（Bian et al.，2004）。洋岛玄武岩主要分布于阿尼玛卿山、哈尔郭勒和哥日卓托等地区，锆石U-Pb同位素测年结果指示这些洋岛玄武岩形成于早古生代一石炭纪（Li et al.，2007）。结合上述同位素年代学结果以及化石记录，指示昆仑洋的扩张过程至少存在于早古生代一二叠纪，具有原特提斯洋、古特提斯洋连续演化的性质（董云鹏等，2022）。 2.1.3昆中蛇绿混杂岩带 昆中蛇绿混杂岩带是东昆仑南部构造带和东昆仑中部构造的分界（董云鹏等，2022），沿着长石山、清水泉和可可科特地区可见断续分布的代表过渡洋中脊的E-MOR
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