作者:陈波,柳建新,陈超
出版社: 中南大学出版社
ISBN:9787548727286
版次:1
品牌:中南大学出版社
包装:精装
丛书名: 有色金属理论与技术前沿丛书
外文名称:Lithospheric Mechanic Strenght of Tibet and Its Implicatios for Deep Structure
开本:16开
出版时间:2017-03-01
用纸:胶版纸
页数:113
字数:154000
正文语种:中文
内容简介
为了及时总结“资源与灾害探查”湖南省高校创新团队的研究成果,柳建新教授组织团队中部分从事电(磁)法和深部地球物理研究的骨干人员,撰写了《地球物理计算中的迭代解法及其应用》《直流激电反演成像理论与方法应用》《大地电磁贝叶斯反演方法与理论》《频率域可控源电磁法三维有限元正演》《便携式近地表频率域电磁法仪器及其信号检测》《东昆仑成矿带典型矿床电(磁)响应特征及成矿模式识别》《青藏高原东南缘地面隆升机制的地震学问题》和《青藏高原岩石圈力学强度与深部结构特征》共8本专著,集中反映团队新的相关理论与应用研究成果。
《有色金属理论与技术前沿丛书:青藏高原岩石圈力学强度与深部结构特征》首先介绍了青藏高原一喜马拉雅构造带的深部结构和岩石圈变形、岩石圈均衡、岩石圈力学强度研究进展等相关研究背景,然后详细阐述了基于地形和重力异常谱研究岩石圈力学强度的原理和方法,包括基于挠曲模型的均衡响应函数、挠曲变形解算、导纳法、相关法和Fan小波谱分析技术等,开展了平板模型和椭圆模型的正、反演模拟实验。利用新卫星重力数据和高精度地形数据,采用Fan小波谱相关法估算青藏高原一喜马拉雅构造带的岩石圈有效弹性厚度的空间分布,进而采用各向异性的Fan小波获得了青藏高原东南缘地区各向异性的力学强度。结合已有的地质和地球物理资料,综合探讨青藏高原深部结构和变形隆升的动力学机制等问题。
《有色金属理论与技术前沿丛书:青藏高原岩石圈力学强度与深部结构特征》可供重力学和地球动力学等相关研究人员和高等院校相关专业师生使用,也可供地震局、国土资源等部门专业人员参考阅读。
作者简介
柳建新,男,博士,1962年5月出生,博士生导师。1979年考入中南矿冶学院应用地球物理专业。现为中南大学地球科学与信息物理学院副院长、新世纪百千万人才工程国家人选、教育部新世纪人才支撑计划获得者、教育部青年骨干教师、湖南省“121”人才、“地球探测与信息技术”学科带头人、湖南省有色资源与地质灾害探查重点实验室主任、中国有色金属信息物理工程研究中心主任、湖南省第九届、第十届政协委员,兼任湖南省地球物理学会理事长、中国地球物理学会海洋专业委员会常务理事、中国地球物理学会工程专业委员会理事、湖南省第二届知识分子联谊会常务理事、《地质与勘探》编委、《物探化探计算技术》编委、《工程地球物理学报》编委。长期从事矿产资源勘探、工程勘察领域的理论与应用研究,在深部隐伏矿产资源探测与定位、生产矿山深部地球物理立体填图、地球物理数据高分辨处理与综合解释、工程地球物理勘察等方面具有深入研究并取得了大量的研究成果。
陈波,女,讲师,1985年9月生,2004年进人中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球探测与信息技术专业学习,先后获得学士和博士学位。2013年进人中南大学地球科学与信息物理学院从事博士后研究。2016年人选中南大学“升华猎英”计划。自2007年以来,一直从事卫星重力学、地球动力学、青藏高原形成与演化等研究。
陈超,博士,教授,博士生导师,1982年毕业于原武汉地质学院,曾在荷兰国际空间测量与地球科学学院、美国堪萨斯大学进修、访问与合作研究。研究方向:重、磁资料处理和三维反演方法理论;精密重力监测与时变重力理论及应用;地球及行星岩石圈特征;综合地球物理数据解释技术与软件开发。主持和参加丫多项国家自然科学基金项目、国际科技合作项目、国家“油气”专项、大洋资源评价、中国地调局新方法试点项目等基础课题,以及油气、矿山资源、矿山灾害等方面应用课题。
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 青藏高原深部结构与岩石圈变形
1.2.1 青藏高原岩石圈结构和深部动力学
1.2.2 青藏高原东南缘岩石圈变形
1.3 岩石圈均衡
1.3.1 局部均衡和区域均衡
1.3.2 岩石圈力学强度与弹性厚度
1.4 岩石圈力学强度研究进展
1.4.1 岩石圈力学强度研究发展
1.4.2 青藏高原岩石圈力学强度研究进展
1.5 研究内容
第2章 地形和重力异常谱计算Te的原理
2.1 弹性板模型的均衡响应函数
2.1.1 地表荷载均衡响应
2.1.2 地下荷载均衡响应
2.1.3 地表和地下荷载共同作用的均衡响应
2.2 挠曲变形解算
2.2.1 空间均一的Te挠曲计算
2.2.2 空间不均一的Te挠曲计算
2.3 地形和重力异常导纳函数
2.3.1 自由空气重力异常导纳函数
2.3.2 布格重力异常导纳函数
2.4 地形和重力异常导纳法
2.4.1 实测导纳
2.4.2 模型导纳
2.4.3 预测导纳
2.5 地形和重力异常谱相关法
2.5.1 实测相关度
2.5.2 理论相关度
2.5.3 预测相关度
2.6 各向同性小波谱分析
2.6.1 Fan小波
2.6.2 Fan小波相关法
2.6.3 Fan小波导纳法
2.6.4 优化反演
2.7 各向异性小波谱分析
第3章 谱相关法模型实验
3.1 模拟地形和重力数据
3.1.1 分形模拟地形荷载
3.1.2 布格重力异常正演
3.2 小波谱相关法模型实验
3.2.1 平板模型
3.2.2 椭圆模型
第4章 青藏高原Te与岩石圈结构
4.1 地质构造背景
4.2 数据及处理
4.3 青藏高原Te空间分布特征
4.4 荷载比率
4.5 Te空间变化对青藏高原岩石圈结构的启示
4.5.1 印度地盾和青藏高原南部
4.5.2 青藏高原中部和北部
4.5.3 Te和青藏高原南部的俯冲结构
第5章 青藏高原东南缘Te与岩石圈变形
5.1 Te分布与岩石圈结构
5.2 青藏高原东南缘Te各向异性空间分布
5.3 Te各向异性和构造应力
5.4 Te各向异性和岩石圈应变
5.5 Te与岩石圈变形
第6章 结论和展望
附录1 挠曲差分系数推导
附录2 多层密度界面反演公式
参考文献
前言/序言
青藏高原一喜马拉雅构造带是全球构造运动和岩石圈变形最活跃的陆一陆造山带。独特的构造特征和现今持续的造山运动使青藏高原一喜马拉雅构造带成为研究岩石圈变形和大陆动力学的天然实验室。尽管开展了大量科学实验和研究,但是目前对青藏高原岩石圈深部结构、地壳增厚和隆升的变形机制等关键动力学问题尚存在不同的认识,这些是地球动力学研究的热点。
岩石圈力学强度的空间变化能为研究青藏高原一喜马拉雅构造带的岩石圈深部结构和变形提供重要约束。岩石圈有效弹性厚度(Te)作为岩石圈综合力学强度的指标,主要反映了岩石圈在长期(105年以上)构造载荷作用下抵抗变形的能力,是研究大陆岩石圈大规模构造和岩石圈动力学的有力工具。研究岩石圈有效弹性厚度的空间变化,对于了解具有复杂地质构造和地壳形变的青藏高原一喜马拉雅构造带岩石圈的力学特征、深部结构和变形演化,进而对其动力学机制进行分析至关重要。
本书针对目前国内外对青藏高原一喜马拉雅构造带岩石圈力学强度结构研究不足的问题,利用高精度的卫星重力模型和地形数据,采用Fan小波谱相关法,获得了青藏高原一喜马拉雅构造带岩石圈Te空间分布特征,并细致地开展了青藏高原东南缘的Te各向异性研究。结合地质、大地测量和其他地球物理资料得到了以下新认识:
(1)不同中心波数lkoI的Fan小波反演的青藏高原一喜马拉雅造山带Te空间分布趋势基本一致。连续的高Te值分布在克拉通地区,例如印度地盾和塔里木盆地;而低Te值主要分布在青藏高原和中国西南地区。研究发现:青藏高原南部地壳强度低,而岩石圈上地幔强度高,这一特点与印度板块的俯冲相关。在青藏高原中部和北部,Te值均较低,表明青藏高原中部和北部大部分地区具有弱地壳和弱地幔,特别是以力学强度弱为特征的东昆仑、阿尔金山和祁连山可能是容纳印度一欧亚大陆汇聚变形的主要地区。
(2)岩石圈力学强度的横向变化指示了岩石圈深部结构的变化,为确定高强度印度板块的俯冲前缘位置提供了一定参考依据。基于Te的空间变化,本书提出了高强度印度板块向青藏高原俯冲的北部边界模型:在西部地区(700~800E),印度岩石圈俯冲前缘可能到达了兴都库什山脉和塔里木盆地的西南边界;中部(800~870E)俯冲前缘沿着班公湖一怒江缝合带分布;往东在870E和930E之间,俯冲前缘往南移到了雅鲁藏布江缝合带;在东部,印度岩石圈的俯)中可能到达了羌塘地体和松潘甘孜地体东部。
(3)青藏高原东南缘的岩石圈Te及其各向异性的空间分布特征的研究表明,青藏高原东南缘岩石圈综合力学强度低,且具有显著的力学各向异性,符合地壳流变形模式;东南缘地区的Te各向异性主要受现今的构造应力控制。由于印度板块的俯冲和刚性的四川盆地的阻挡,青藏高原东南部处在强烈的挤压环境,且岩石圈化石应变场(lithospheric fossil strain,)与现今构造应力相关;而低岩石圈强度的云南和印度支那地区(青藏高原东南部以南),由于受到缅甸板块向中国西南地区俯冲的影响,处于拉张环境,Te各向异性指示了WNW-ESE的拉张应力方向。两个地区可能存在不同的地球动力学机制:即由高原东南部的碰撞后挤压构造环境转变到高原以南的云南地区由于缅甸微板块俯冲导致的弧后拉张环境。
本书得到国家自然科学基金(No.41404061)、中南大学创新驱动项目(No.2015CX008和No.2016CX005)和中国博士后基金(No.2014M552162和No.2015T80888)资助,在此谨表谢意。此外,在本书的撰写过程中,得到了德国波兹坦地学中心MikhailKaban博士、中国地质大学(武汉)杜劲松博士和梁青博士、中南大学孙娅博士和郭荣文博士等学者的大力支持和帮助,特此感谢。
限于作者水平,书中难免存在不足之处,敬请读者批评和指正。