精密全球卫星定位系统多期复测研究青藏高原现今地壳运动与应变

利用1993, 1995和1997年3期全球卫星定位系统(GPS)观测资料测定了青藏高原GPS监测站的三维位移速率, 并由此计算分析了青藏高原现今地壳运动与应变. GPS 多期精密复测结果显示, 青藏高原现今地壳运动仍以南北向挤压、东西向拉张、垂直方向隆升为主. 喜马拉雅块体的相对汇聚速率大约为(19.5±1.7) mm/a, 拉张速率大约为(5.5±6.0) mm/a 左右, 隆升速率大约为(7.6±5.2) mm/a. 西藏块体相对于格尔木南北向缩短率大约为(9.3±4.6) mm/a, 东西向拉张速率大约为(8.7±6.4) mm/a, 中部拉张速率最大约为(15.6±6.30) mm/a, 反映了高原侧向挤出运动. 喜马拉雅块体以压应变为主, 西藏块体中部以张应变为主, 最大张应变率和最大压应变率分别为0.131×10-6和-0.189×10-6 a-1.     

喜马拉雅山脉不会再长高太多

喜马拉雅山南北坡国际综合科学考察队对“世界屋脊”有了新的重要发现,并做出了一些新的科研论断:位于青藏高原上的喜马拉雅山脉不会再长高太多,已大致接近其最高点,几百万年后可能还会下降;尽管全球气候变暖,喜马拉雅山冰川在千年内也不会完全消融。科考中,研究人员发现,由于东西向的拉张力抵消了青藏高原隆升的力量,喜马拉雅山脉不会再长高太多,已大致接近其最高点。已有研究认为,大约6500万年前,在印度板块和欧亚板块碰撞并产生的挤压作用下,青藏高原包括喜马拉雅山脉开始隆升。此次科考中,一路可见六七条南北向的谷地,标志着青藏高原受…     

滇西北丽江盆地北部区第四纪时期的左旋剪切拉张

丽江盆地北部区具有锯齿状断裂的典型特征, 几何形态上呈现出明显的“追踪张”特点; 在运动方式上, 既有拉张伸展, 又有左旋剪切. 其中, 平均左旋剪切位移分量为1950 m, 平均拉张位移分量为1730 m. 在活动时代上, 盆地的左旋剪切拉张开始于中更新世. 以距今800 ka计算, 可以获得平均左旋剪切位移速率为2.44 mm/a, 平均拉张速率为2.16 mm/a. 丽江盆地北部区不同区段的地质构造表现证实了构造地貌学分析结果, 符合具有剪切位移分量锯齿状断裂的运动学特征. 对丽江盆地北部区左旋剪切拉张运动学特点的认识, 为川西北活动块体顺时针转动模型以及正确理解金沙江-红河断裂带在第四纪时期的作用、地位提供了直接证据.     

用FG5绝对重力仪检测青藏高原拉萨点的隆升

用观测精度高达2×10-8 m/s2 (μGal)的FG5绝对重力仪监测了青藏高原的隆起. 1999年与1993年拉萨点的重力观测结果分析表明：6年中重力值减小了12×10-8 m/s2, 证实拉萨在隆升, 且上升速率为10 mm/a.     

中新世中期喜马拉雅造山带构造体制的转换

喜马拉雅造山过程中存在多期构造体制转换,理清各期构造转换的时代和地球动力学成因对研究喜马拉雅造山带的构造演化具有重要意义.藏南吉隆地区大喜马拉雅发育一复杂变形的淡色花岗岩脉,其现今形态呈轴面北倾的不对称褶皱分布于围岩黑云斜长片麻岩中,构造恢复显示其记录了两期不同构造体制下的变形作用——早期上盘向北的伸展和后期向南的逆冲缩短,暗示了喜马拉雅造山带由南北向伸展向南北向挤压的构造体制转换.锆石La-ICP-MS测年结果显示,淡色花岗岩侵位于21.03～18.7Ma,结合构造分析,吉隆地区喜马拉雅造山带的构造转换发生于18.7Ma之后.吉隆及其他地区藏南拆离系(STDS)和南北向裂谷(NSTR)的测年数据表明,喜马拉雅造山带在19～13Ma处于构造体制转换时期,其构造体制由南北向伸展转换为南北向挤压;该构造体制转换可能受印度-欧亚板块的汇聚速率控制,汇聚速率较快时,发生南北向挤压,表现为逆冲、褶皱和NSTR的发育;汇聚速率较慢时,发生南北向伸展,表现为STDS的伸展滑脱.     

GPS观测的2015年尼泊尔M_S 8.1级地震震前应变积累及同震变形特征

2015年4月25日,在印度板块与欧亚板块交界区的喜马拉雅地震带上发生了尼泊尔MS 8.1级大地震.震前GPS速度场和应变率场显示,喜马拉雅地震带整体表现为15.94±1.82 mm/a的压缩特征,同时还具有分段活动特征.此次地震发生在速度场顺时针旋转和逆时针旋转的分界带,该处最大主压应变率的量值在喜马拉雅地震带并非最大.GPS观测的同震位移场揭示了尼泊尔MS 8.1级地震引起的地壳变形特征,分别有9和6个测站观测到明显的水平向和垂向同震位移,其水平分量的运动方向整体表现为南向运动,位于震中东南侧的3个测站垂直分量表现为上升,其余测站为下降.中国境内距离震中最近的5个测站的垂向同震位移显示,此次地震造成珠穆朗玛峰的沉降量约为4mm.依据GPS观测到的同震位移场,利用非负最小二乘方法反演震源断层面上的滑动分布.反演结果表明最大滑动量为6.84 m,滑动量较大的区域分布在加德满都附近及其以北区域的下方,这可能是造成加德满都地区具有较大破坏的原因之一,该滑动分布模型能够很好地解释GPS观测到的同震位移.利用此滑动分布模型计算的地震矩为8.21×1020 N m,对应的矩震级为MW7.9.     

元谋-昔格达断裂晚新生代新构造意义

南北地震带南西缘的元谋-昔格达断裂新构造特征对认识区域构造地貌形变、强震分布与构造应力场之间的关系、以及其在块体运动中的活动方式和强震趋势意义重大.经开展该构造带地质、地貌、形变及活动性综合研究,表明:(1)元谋-昔格达断裂活动方式总体表现为第四纪早期的逆冲和晚期的左旋走滑兼局部挤压或张剪.(2)断裂切错的地层、地貌形变特点和探槽表明:江边以南,断层最新活动时间在距今6.92±0.70~8.68±0.94 ka之间;自20.82±2.12 ka以来,断层垂向活动速率约为0.096 mm/a,水平滑动速率为1~2 mm/a;断裂强活动复发间隔应不小于8.68±0.94 ka.江边以北,断裂最新活动时间晚于12.83±1.09 ka;晚更新世以来的左旋走滑速率约为1.70 mm/a,垂向速率为0.04~0.10 mm/a;断裂强活动复发间隔大致为1~1.2万年或更短.(3)前期成果表明断裂带自晚新生代以来主要受早期的NNE-SSW向和晚期的NNW-NWW向水平主压应力场作用,而晚期局部构造应力场表明,下雷弄-江边、化同-秧田井、一平浪-罗川一带倾滑明显,影响和调整了断裂带的晚第四纪活动特点.     

第5届青藏高原国际学术研讨会/第24届喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际学术研讨会联合大会在北京召开

由中国科学院、国土资源部、西藏自治区人民政府主办,中国科学院青藏高原研究所、中国地质科学院地质研究所、中国青藏高原研究会、西藏自治区科技厅、中国科学院地理科学与资源研究所和国际山地综合发展中心等单位联合承办的第5届青藏高原国际学术研讨会/第24届喜马拉雅-喀喇昆仑-西藏国际学术研讨会(HKT)联合大会(以下简称联合大会)于2009年8月11～14日在北京召开.会     

晚第四纪中秦岭下切速率与构造抬升

中秦岭更新世以来间歇式隆升作用使得流经此地的乾佑河谷两侧发育多层溶洞. 应用230Th铀系法测定了3层溶洞中位于古潜水面位置附近的12个碳酸岩样品, 年龄结果表明这3层溶洞开始抬升并接受沉积的最早时间分别为358 ± 38, 247 ± 28和118 ± 19 ka, 结合高差得出河谷下切速率在358 ～ 247 ka期间为0.23 ( 0.02 mm/a, 在247 ～ 118 ka期间为0.19 ( 0.03 mm/a, 晚更新世以来(118 ka至今)的下切速率高达0.51 ( 0.08 mm/a. 这表明中秦岭358 ka以来构造隆升具有越来越强烈的变化趋势.     

南黄海重磁场与地质构造特征

根据1999年在南黄海东部(122°～125°E)进行的地球物理调查研究结果, 南黄海显示为三隆 (起)两盆(地)的构造格局, 重磁异常与构造吻合得较好. 在盆地区, 重力、磁力均以低而平缓的异常为主, 在隆起区, 重力异常显示为高正异常, 而磁力异常则显示为正负变化异常. 地震地层资料表明南黄海中部隆起为新生代隆起区, 小于1 km厚的Q+N地层之下即为古生代地层, 缺失下第三系. 勿南沙隆起与苏南隆起具有很好的连续性, 表明它们实为一个地质单元. 南黄海北部盆地是一个在晚白垩世发育形成, 并以新生代沉积为主的新生代盆地. 而南部盆地则是苏北盆地向海区的延伸, 是一个以新生代为主的中新生代沉积盆地. 由于郯庐断裂带的巨大左行平移运动, 使得断裂带东盘产生大规模的北移运动, 形成一个巨大的南北向拉张应力场, 使得地壳拉张、旋转倾斜, 并在地壳上部形成拉张盆地.     

藏南聂拉木高喜马拉雅结晶岩系上部韧性变形年代学及地质意义

藏南拆离断层系(STDS)为低角度正断层,其上盘为特提斯喜马拉雅沉积岩系,下盘为高喜马拉雅结晶岩系.厘定与STDS有关的变形时限,对深入理解喜马拉雅造山带的变形机制与构造演化具重要意义.聂拉木拆离断层(ND)(86°E)位于STDS中段(81°～89°E),ND下盘不同构造位置(即采样点位与ND的构造距离)的变形花岗质岩脉具有一定程度的同构造特征,锆石-独居石U-Th/Pb年龄可以不同程度地厘定变形时间:(1)样品T11N37(ND下盘约3500m构造位置)的侵位年龄为27.4±0.2Ma;(2)样品T11N32(ND下盘约1400m构造位置)的侵位年龄为22.0±0.3Ma;(3)样品T11N25(ND下盘约150m构造位置)的侵位年龄为17.1±0.2Ma,结合ND下盘冷却历史和T11N25变形温度,认为其变形最晚开始时间约为16Ma.年代学结果表明,变形作用的最晚开始时间由下盘往拆离面逐渐变年轻.因此提出ND下盘变形迁移的新模式,即ND下盘在约27.5Ma之前开始纯剪切为主的变形作用,随后变形以约0.3mm/a的速率向拆离面移动,并于约18Ma在藏南拆离断层剪切带(STDsz)底部转化为简单剪切变形为主.由于ND变形结束于14～13Ma,这意味着北向剪切作用的持续时限小于约5Ma,对下地壳流动模型提出新的挑战.     

昆仑山北坡鸭子泉河阶地发育及其构造-气候意义

昆仑山北坡鸭子泉河流阶地系列是晚更新世以来青藏高原阶段性隆升的地貌标志. 阶地地貌及沉积学研究证明其为构造成因阶地, 是青藏高原北部构造隆升过程中河流阶段性下切作用形成的. 通过粗颗粒石英(90~125 μm)的光释光单片再生法(SAR)及¹⁴C测年研究, 初步确定鸭子泉河各级阶地的形成年代分别约为57.5, 12.8和6.5 ka BP. 三级阶地特征及年代学研究揭示昆仑山北坡在全新世初期河流下切速率明显提高, 从12.8 ka BP开始下切速率平均值由0.43±0.08 mm/a突变为1.59±0.69 mm/a, 显然, 全新世之初昆仑山开始较为强烈地隆升. 青藏高原北部边界的阿尔金断裂构造运动也存在本次变化, 但其隆升速率明显大于昆仑山, 这种差异表明青藏高原北部边缘的地表隆升和地壳增厚有大于其内部的趋势.     

聂拉木地区喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀事件及其构造-气候耦合意义

喜马拉雅造山带是全球构造与气候相互作用最为强烈的地区,是探讨构造与气候耦合及其对地貌塑造作用的天然实验室.研究区域在聂拉木地区长约45 km、横穿大喜马拉雅结晶岩系(GHC)的剖面上,并进行系统的磷灰石裂变径迹(AFT)年代学测试.AFT年龄分为两组:一组位于聂拉木县城以北,年龄15~6 Ma,拟合的高程-年龄直线具有极缓斜率(0.05),计算得出0.27 mm/a的缓慢剥蚀速率;另一组位于聂拉木以南,年龄约3~1 Ma,高程-年龄斜率为0.78,剥蚀速率为1.32 mm/a.两组年龄均与海拔高度正相关,且两组拟合线的转折点正好位于聂拉木县城附近河流切割裂变点上.结合热构造模型,认为两组AFT年龄代表GHC所经历的两期不同剥蚀历史:中新世中晚期(15~6 Ma)冷却年龄记录的是地形平缓的GHC北部早期缓慢剥蚀,上新世以来(约3~1 Ma)冷却年龄对应于地形陡峻的GHC南部晚期快速剥蚀;两段间剥蚀速率为突变关系,后期的剥蚀速率比前期快近5倍,拟合的年龄-高程斜率相差13倍.上新世以来冷却剥蚀速率陡增事件遍及喜马拉雅造山带,4~3 Ma以来全球气候剧变、亚洲季风明显增强,实测剖面上后期快速剥蚀区段与区域年降水量高度耦合,而此时大规模断层活动在造山带表现的并不明显,所以,以降水为代表的气候作用可能是造成喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀的主要原因之一.     

西、中太平洋铁锰结壳生长年龄: 超微化石与10Be测年的对比

对西太平洋M1-1结壳与中太平洋A1-1结壳(该结壳未发现化石)的超微化石及¹⁰Be同位素分析和测年结果表明: 超微化石生物地层与¹⁰Be同位素地层所反映的结壳生长时间有着较好的一致性. 两结壳都有3层生长层, 最老的生长层生长于中新世, 地质时间为12.80 Ma. 来自中太平洋的A1-1结壳的最大生长速率(8.11 mm/Ma)、最小生长速率(1.92 mm/Ma)及平均生长速率(3.47 mm/Ma)均大于西太平洋M1-1结壳的最大生长速率(2.93 mm/Ma)、最小生长速率(0.47 mm/Ma)及平均生长速率(0.94 mm/Ma).     

全球定位系统测定的2011 年日本宫城MW 9.0 级地震远场同震位移

据覆盖日本全境的GEONET 网络GPS 观测资料显示, 2011 年3 月11 日的日本宫城M_W9.0 级地震造成日本半岛向东移动, 最大达到了5.3 m. 利用国家重大科技基础设施项目“中国大陆构造环境监测网络”的GPS 观测资料, 分析此次地震对中国大陆构造形变场的同震影响,结果显示, 地震造成我国东北和华北地区产生毫米至厘米级的同震水平位移, 最大值为35 mm.通过应变分析发现, 地震导致东北和华北地区一系列北北东走向的断裂产生了不同程度的张性应变. 虽然在东北地区张性应变相对比较明显, 最大处约为40 nano-strain, 但对断裂带的静态库仑应力加载有限, 不会对区域地震活动产生大的影响.     

近百年中国气温变化中的不确定性估计

利用均一化的中国近百年气温观测数据,结合英国East Anglia大学气候研究中心(CRU)的CRUTEM3气温数据集中中国周边国家长序列资料对20世纪前50年资料进行了补充,研制了中国及周边地区近百年逐月5°×5°气温网格数据集,并综合系统考虑了该气温数据集中存在的3类误差(台站误差、抽样误差和偏差误差)导致的不确定性水平,重新构建了近百年全国气温变化序列,并给出了各种不确定性水平,得出了近百年中国气温变化的最新估计.基于上述数据集系统性地对中国近100年地表气温变化趋势进行了重新估计.结果显示:1900～2006年中国气温变化速度为(0.09±0.017)℃/10a;冬季最大,为(0.14±0.021)℃/10a;夏季最小为(0.04±0.017)℃/10a;春季为(0.11±0.021)℃/10a;秋季为(0.07±0.017)℃/10a.近50年(1954～2006年)气温增暖趋势约为(0.26±0.032)℃/10a,近30年(1979～2006年)增暖趋势为(0.45±0.13)℃/10a,气温增暖速率呈明显加剧趋势,值得引起注意.从地理分布上来看,东北、西北和华北地区的增暖幅度最为明显,而西南、华南地区增暖幅度最小,这种变化在近100,50和30年具有较好的一致性.     

机载激光雷达技术与海原断裂带的精细地貌定量化研究

高分辨率、高精度的地形资料是活动断裂研究的基础,机载激光雷达测距(light detection and ranging,LiDAR)系统的出现为精确高效获取精细地貌形态提供了新的解决方案.本文基于海原断裂带机载LiDAR扫描项目所获得的地形数据,发现1920年海原地震在哨马饮区段的同震位移,并测量得到水平同震位移约为8.6 m,垂直同震位移约为0.8 m.另外,还得到哨马饮冲沟累积位移量精确值,结合前人测定的阶地年龄,估算海原断层全新世以来的水平方向滑动速率为4.0±1.0 mm/a,抬升的垂向速率下限为0.4±0.1 mm/a.海原断裂带机载LiDAR实验表明,基于LiDAR数据的精细地貌定量化研究可以准确获取同震位移和累计位移,减少滑动速率的不确定性,得到之前难以计算的垂直运动速率,从而加深对断裂带地震活动性和复发周期的认识,理解全新世以来的断层活动特性.     

北喜马拉雅片麻岩穹窿始新世高级变质和深熔作用的厘定

厘定喜马拉雅造山带早期变质和深熔作用的时限和性质有助于理解大型碰撞造山带早期下地壳物质的物理和化学行为.雅拉香波穹窿位于北喜马拉雅穹窿的最东端,穹窿内发育3种地质产状、矿物组成和地球化学特征不同的角闪岩和多种片麻岩.SHRIMP锆石年代学测试结果表明:石榴角闪岩和黑云母花岗质片麻岩的近峰期变质作用分别发生在45.0±1.0和47.6±1.8Ma,比石榴角闪岩部分熔融的时间(43.5±1.3Ma)早2～4Ma.结合已有的研究结果,在北喜马拉雅带内,榴辉岩相变质作用发生在大约55Ma,高角闪岩相-麻粒岩相变质作用发生在45～47Ma,与增厚地壳条件下部分熔融相关的变质作用发生在43.5±1.3Ma,同时形成具有高Sr/Y比值的二云母花岗岩.位于北喜马拉雅带的高级变质岩代表了俯冲印度大陆地壳的前锋,不同位置保存的变质历史存在明显的差异.在大型碰撞造山带内,地壳缩短增厚的过程中,易熔组分可发生部分熔融,形成高Na/K比和Sr/Y比的花岗质熔体,明显不同于快速折返-减压部分熔融作用形成的熔体.     

贺兰山第四纪冰川特征及其与气候和构造之间的耦合关系

贺兰山(3556m)是中国东部存在确切第四纪冰川遗迹的山地之一,是我国季风区与非季风区、温带草原与荒漠草原的分界线,对于研究中国东、西部冰川发育特点以及青藏高原边缘山地冰川发育与气候和构造之间的耦合关系具有十分重要的科学意义.野外地貌调查与室内光释光(OSL)、加速器质谱碳十四(AMS14C)对冰川、黄土以及湖相沉积物年代测定结果显示,在贺兰山主峰周围海拔2800m以上保存着古冰川侵蚀与堆积地貌,第四纪冰川发生的时限较晚,时代上限为末次冰期中冰阶,对应深海氧同位素MIS3中期(43.2±4.0ka)、末次冰盛期(LGM,~18ka)、晚冰期(12.0±1.1ka)和新冰期(3.4±0.3ka),冰川作用的阶段性明显.采用深海氧同位素曲线(MIS)代表共和运动(150ka)以来的冰川平衡线变化,并用末次冰盛期的平衡线(2980m)以及现代理论雪线高度值(4724m)作为平衡线的最大振幅,以3.5mm/a作为贺兰山体的抬升速率,探讨了末次冰期以来贺兰山山体高度与冰川作用之间的关系,并与黄土-古土壤等反应气候环境变化的指标对比,认为贺兰山地区第四纪冰川作用是山体的构造抬升与气候条件耦合的结果,即"共和运动"之后山体抬升到与末次冰期气候耦合的高度,开始发育冰川.     

青藏高原那曲地区夏季对流云结构及雨滴谱分布日变化特征

青藏高原对于我国大气水循环、生态环境、灾害天气产生及气候变化等均具有重要作用和影响.为进一步揭示青藏高原气象和大气物理过程,我国启动了第三次青藏高原科学试验-边界层与对流层观测(2014~2017年)重大研究项目,其中云降水物理观测试验采用了包括C波段连续波雷达、Ka波段毫米波云雷达、地面雨滴谱仪、激光云高仪等目前先进的观测仪器.本文利用2014年7月1日~8月31日期间在西藏那曲的观测数据,结合FY-2E卫星的TBB资料,分析研究了青藏高原夏季(7~8月)对流云及其降水过程和雨滴谱分布特征.研究结果表明,观测试验期间青藏高原对流活动主要集中在高原东南部和中部地区,其降水过程存在准两周的周期性;由于高原的加热效应,对流云和降水过程有着显著的日变化特征,对流活动在11:00(当地时间)由局地热对流发展,经合并增长在17:00~18:00达到最强,入夜后降水过程开始偏平流性并持续至6:00,之后逐渐消散,上午对流活动较少.高原对流云平均云顶高度为11.5 km左右(海拔高度),最大云顶高可超过19 km;平均云底高度6.88 km.降水过程主要表现为短时阵性降水,持续时间基本小于1 h,平均降水强度在1.2 mm/h左右.另外,研究发现高原雨滴谱分布相对于同纬度和季节的平原地区较宽,导致高原对流易产生降水.Γ分布相对于M-P分布更适用于对高原上的雨滴谱分布进行拟合.