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中國大陸巖石圈結構與探測 版權信息
- ISBN：9787030599346
- 條形碼：9787030599346 ; 978-7-03-059934-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中國大陸巖石圈結構與探測 內容簡介
本書為我國地球深部探測系列專著之一。作者介紹了地球深部探測的國內外發展現狀與趨勢，全面集成分析了我國實施的深部探測技術與實驗研究專項在地殼/巖石圈與礦集區立體探測研究領域的技術進步與發展、自主研發探測裝備與儀器的重要進展，構建了深地震反射、折射與天然地震觀測、大地電磁觀測、地球化學深部探測、地殼應力觀測、大陸科學鉆探和地球動力學模擬等組成的地球深部立體探測技術方法體系，重點展示了專項在深部資源勘查、地質災害預警領域的突破性進展和地球科學重大發現，建立了我國重要區域地殼精細結構與時間深度演化模式，創新了東亞大地構造與動力學理論。同時介紹了專項靠前合作與運行管理經驗，展望了我國地球深部探測的未來。
中國大陸巖石圈結構與探測 目錄
目錄
叢書序
前言
**章 地球科學與深部探測 1
**節 國際深部探測發展現狀與趨勢 1
第二節 國內深部探測發展現狀與趨勢 23
第二章 深部探測專項的任務與使命 30
**節 深部探測專項總體目標與工作任務 30
第二節 深部探測專項的工作部署 31
第三節 深部探測專項資金分配與機構人員組成 47
第三章 深部探測技術進步與發展 50
**節 巖石圈深部結構探測 50
第二節 大陸電磁參數標準網實驗研究 56
第三節 地球化學基準網與深穿透地球化學 64
第四節 礦集區深部結構探測 77
第四章 自主研發深部探測儀器裝備 85
**節 地面電磁探測系統研制 85
第二節 固定翼無人機航磁探測系統研制 88
第三節 無纜自定位地震勘探系統研制 92
第四節 超深大陸科學鉆探與“地殼一號”萬米鉆機 94
第五節 自主研制移動平臺綜合地球物理數據處理與集成系統 102
第六節 深部探測關鍵儀器裝備野外實驗與示范基地建設 104
第五章 科學鉆探與深部礦產資源立體探測 108
**節 科學鉆探探索基礎地質與大陸動力學重大關鍵問題 108
第二節 長江中下游成礦帶深部立體探測實驗進展 125
第三節 南嶺成礦帶深部立體探測實驗進展 143
第六章 地應力監測與地球動力學數值模擬 159
**節 地應力測量與監測技術實驗研究進展 159
第二節 地球動力學數值模擬平臺建設 183
第七章 從深部視野對中國大陸結構與構造演化的再認識 197
**節 中國大陸巖石圈“強解耦結構”基本特征 197
第二節 中國地殼結構的時間深度 214
第三節 中國巖石圈地球動力學系統 227
第四節 東亞匯聚的地質記錄與深部過程 235
第五節 侏羅紀東亞匯聚：新的亞美超大陸形成的里程碑 252
第六節 中國大陸重大地質問題的再認識 256
第八章 深部探測專項運行管理與國際合作 273
**節 深部探測專項的管理與運行 273
第二節 深部探測專項的國際合作 279
第九章 結語與展望 286
參考文獻 288
附錄 “深部探測技術與實驗研究專項”大事記 318
叢書序
前言
**章 地球科學與深部探測 1
**節 國際深部探測發展現狀與趨勢 1
第二節 國內深部探測發展現狀與趨勢 23
第二章 深部探測專項的任務與使命 30
**節 深部探測專項總體目標與工作任務 30
第二節 深部探測專項的工作部署 31
第三節 深部探測專項資金分配與機構人員組成 47
第三章 深部探測技術進步與發展 50
**節 巖石圈深部結構探測 50
第二節 大陸電磁參數標準網實驗研究 56
第三節 地球化學基準網與深穿透地球化學 64
第四節 礦集區深部結構探測 77
第四章 自主研發深部探測儀器裝備 85
**節 地面電磁探測系統研制 85
第二節 固定翼無人機航磁探測系統研制 88
第三節 無纜自定位地震勘探系統研制 92
第四節 超深大陸科學鉆探與“地殼一號”萬米鉆機 94
第五節 自主研制移動平臺綜合地球物理數據處理與集成系統 102
第六節 深部探測關鍵儀器裝備野外實驗與示范基地建設 104
第五章 科學鉆探與深部礦產資源立體探測 108
**節 科學鉆探探索基礎地質與大陸動力學重大關鍵問題 108
第二節 長江中下游成礦帶深部立體探測實驗進展 125
第三節 南嶺成礦帶深部立體探測實驗進展 143
第六章 地應力監測與地球動力學數值模擬 159
**節 地應力測量與監測技術實驗研究進展 159
第二節 地球動力學數值模擬平臺建設 183
第七章 從深部視野對中國大陸結構與構造演化的再認識 197
**節 中國大陸巖石圈“強解耦結構”基本特征 197
第二節 中國地殼結構的時間深度 214
第三節 中國巖石圈地球動力學系統 227
第四節 東亞匯聚的地質記錄與深部過程 235
第五節 侏羅紀東亞匯聚：新的亞美超大陸形成的里程碑 252
第六節 中國大陸重大地質問題的再認識 256
第八章 深部探測專項運行管理與國際合作 273
**節 深部探測專項的管理與運行 273
第二節 深部探測專項的國際合作 279
第九章 結語與展望 286
參考文獻 288
附錄 “深部探測技術與實驗研究專項”大事記 318
展開全部
中國大陸巖石圈結構與探測 節選
**章 地球科學與深部探測 **節 國際深部探測發展現狀與趨勢 一、深部探測是地球科學的“*后前沿” “上天、入地、下海”是人類探索自然、認識自然的三大壯舉，將在人類發展與地球管理方面起著關鍵的作用（董樹文和李廷棟，2009)。過去十多年，地球科學一個重要的進展是認識到深部地球動力學過程與地表-近地表地質過程之間緊密關系的重要性(Cloetingh et al.，2009； Cloetingh and Willett，2013)。越來越多的證據表明，地球表層發生的現象根子在深部，缺了深部，地球系統就無法理解。越是大范圍、長尺度，越是如此。深部物質與能量交換的地球動力學過程，引起了地球表面的地貌變化、剝蝕和沉積作用，以及地震、滑坡等自然災害，控制了化石能源或地熱等自然資源的分布（Cloetingh et al，2010)，是理解成山、成盆、成巖、成礦和成災等過程成因的核心（滕吉文，2009；董樹文等，2014a)。聯合國“國際行星地球年”（International Year of Planet Earth， IYPE；2008年）將地球深部列為地球科學的“*后的前沿”。 地球深部蘊含著豐富的資源，是重大地質災害的策源地。地球深部的探測與研究是實現可持續發展的國家科技發展戰略。世界各國近百年地球科學觀測實踐表明，要想揭開大陸地殼演化的奧秘，更加有效地尋找資源、保護環境、減輕災害，必須進行深部探測。深部探測研究地球深部的物質組成、結構與動力學過程（Karato，2003)，涉及物理、化學和材料科學等諸多領域，以及地球科學的全部領域。目前，人們對地球深部的認識主要基于四個方面的研究：①深部地球物理綜合探測；②超深鉆探；③地質地球化學；④地球深部物質的高溫高壓實驗（龔自正等，2013)。深部探測不僅是人類探索自然奧秘的追求，更是人類汲取資源、保障自身安全的基本需要。地球深部探測作為當前大陸巖石圈探測與流變學研究的系統工程技術，充分應用*先進的技術手段，提取深部基礎信息，逐步揭開地球深部結構與物質組成、深淺耦合的地質過程與四維演化的奧秘，由此形成的全球性主流發展趨勢，超越了板塊構造學、大陸動力學和陸內造山理論，為解決能源、礦產資源可持續供應、提升災害預警能力提供深部數據基礎，已成為地球科學“*后的前沿”之一(董樹文和李廷棟，2009；董樹文等，2010a，2011a，2011c，2012a，2013，2014a)。 深部探測研究分為兩大層次：①巖石圈與上地幔，是指410～660 km地幔過渡帶及其以上的空間，這是地球深部探測研究的首要層次，也是解決資源環境問題的關鍵；②下地幔與地核，是*終揭示地球動力學的核心。除了資源環境目標外，深部探測研究還面臨著諸多的科學挑戰，更加凸顯了“深地”的研究魅力，如①什么是地質過程的全球驅動力？②地球深部過程是如何形成現代社會所需的礦物和其他資源的？③深部過程是如何驅使災害事件（如火山爆發、地震和其他自然災害）發生的？④地質時代的海洋和大氣圈是如何發生的，這能為我們提供哪些有關氣候變化的信息？⑤內動力過程對氣候的影響又是如何？⑥揮發性成分（如水和C02)的全球收支平衡又是如何？⑦行星地球是如何聚合到一起的，它是如何演化的？⑧什么是地幔和地殼動力學，地表響應又是如何？⑨深下地幔的組成、性質與行為又是如何？⑩什么是地球磁場動力學，它與地球系統的相互作用又如何? 地球深部成為地學前沿基于以下的認識：①了解地球深部，特別是地殼、巖石圈等固體地球圈層的結構與組成，是解決人類生存發展的適宜環境和資源充足供應等重大問題的前提和基礎。對地球了解甚少，更難以深入了解月球，以及火星、金星等行星。②地質學家在地球表層找礦的面積僅占陸地的一半，而另一半是被松散沉積物和植被所覆蓋的“新大陸”；目前即使在基巖出露區深部的勘探也非常有限，突破深部“第二找礦空間”、加大深部勘查成為必然。③地質災害的營力主要來自地球內部，人類現在往往面對火山、地震的肆虐束手無策，原因是掌握不了災害發生的內在規律，對地殼的結構和動力學過程認識膚淺（董樹文和李廷棟，2009)。④地球深部物質循環和能量交換是表層系統*主要的動力源，控制了地球表層環境變遷和淺層資源積淀，是研究地球表層作用的關鍵，是構建地球系統科學的重要內容。 21世紀以來，地球科學面臨前所未有的機會和巨大的發展前景，從地球系統科學出發，建立超越板塊構造理論的時代已經來臨，地幔柱理論與板塊構造理論的融合必將為太陽系乃至宇宙形成的構造過程提供全新認識。正如20世紀的曼哈頓原子彈計劃、阿波羅探月計劃、人類基因組計劃等大科學計劃，地球深部探測（“深地”）是一個大科學領域，屬于需要國家層面組織探測并開展多學科綜合研究的領域，是人類“上天、入地、下海”向自然發起的重大挑戰之一，需要全新理論指導、地球物理探測技術突破、地球化學原理創新、材料工程支持、反演理論支撐，以及超強計算與模擬能力保障。 二、國際深部探測研究發展現狀 1.美國深部探測計劃 回顧全球深部探測的歷史，*早在20世紀70年代，美國大陸地殼探測計劃(Consortium for Continental Reflection Profiling， COCORP；1975～1992年）的實施大大推動了深部探測的進程，開辟了深地震反射探測的新方法，探測精度和深度達到前所未有的程度，完成了約6萬km的深地震反射剖面（圖1.1)。COCORP計劃首次揭示出北美地殼精細結構，發現阿巴拉契亞造山帶精細結構和大規模低角度推覆構造（圖1.2)，在落基山等造山帶之下發現一系列油田，成為深部探測*成功的范例。該計劃還確認了拉拉米基底抬升的逆沖機制；描繪了大陸莫霍面（Moho)的變化特征，包括后造山再均衡的新證據及多起成因（相變）以及作為構造拆離面的可能作用；新生代裂谷下的巖漿“亮斑”；盆嶺省東部的地殼規模的拆離斷層；填出美國內陸隱伏前寒武系層序；確定隱伏克拉通典型的元古宙構造——地殼剪切帶等。C0C0RP計劃為研究造山帶、裂谷帶、板塊縫合帶性質提供了較可靠的地震學證據，不斷為有關大陸演化的研究提出新的觀點（王海燕等，2006)。它的成功帶動了20多個國家的深地震探測計劃，美國康奈爾大學（Cornell University)科學家在世界范圍參與了一系列深地震探測行動，包括喜馬拉雅-西藏碰撞造山帶的喜馬拉雅和青藏高原深剖面及綜合研究（International Deep Profiling of Tibet and Himalaya， INDEPTH)計劃、俄羅斯烏拉爾山的 URSEIS (Urals Seismic Experiment and Integrated Studies)探測計劃和南美洲安第斯山脈的ANDES計劃等。 圖1.1 美國C0C0RP計劃地震反射剖面分布圖（據L.Brown教授)白線為反射地震研究區分區邊界，非國界 圖1.2 美國COCORP計劃獲得的阿巴拉契亞造山帶地殼結構（據Cook and Vasudevan，2006) C0C0RP計劃關于“低角度逆沖斷層是大陸碰撞和拼合的關鍵過程”的認識，是其他國家(特別是歐洲）啟動深地震探測計劃的動機之一。此外，與許多典型的深反射探測剖面類似，沿剖面高度變化的反射樣式，反映了早期給出的簡單層狀蛋糕模型明顯有誤 2003年啟動的美國“地球透鏡”（EarthScope，2003～2018年）計劃，整合了美國地震陣列（USArray；圖1.3、圖1.4)探測、圣安德烈斯斷裂深孔監測（San Andreas Fault Observatory at Depth， SAFOD；圖1.4)、活動大陸邊緣板塊邊界觀測(Plate Boundary Observation ，PBO；圖1.4、圖1.5)三個獨立科學計劃，預設合成孔徑雷達干涉測量（inter-ferometric synthetic aperture radar， InSAR)探測計劃，旨在加深對北美大陸地殼、地帳乃至地球深部地質結構、演化和動力學特征的認識，了解圣安德烈斯斷層和其他板塊邊界斷層的物理和化學過程，監測地震和火山爆發前的地殼變形過程，勾畫地表位移分布圖像，取得了重大成就，為進一步了解斷層破裂和地震機制、預測地震和火山爆發提供了基礎。到目前為止，包括運營費用，該計劃已經投入了16億多美元，已經產生了超過115萬億字節的科學數據。2011年美國《大眾科學》網站列舉出了有史以來*具雄心的十大科學實驗，EarthScope計劃作為“深入地球內心的望遠鏡”位列**位。 圖1.3 USArray歷年臺陣部署 圖1.4 SAFOD、PBO、USArray機動陣列及大地電磁陣列部署 圖1.5 EarthScope在阿拉斯加的工作部署 EarthScope計劃研究大陸增生和演化地質過程，小至微觀巖石結構，大到板塊構造；同時研究地幔流和地表形變之間的相互作用，兩者之間存在著不同程度的耦合帶和拆離帶。EarthScope計劃揭示了大陸巖石圈的碰撞、裂解和扭曲歷史，讓我們認識到地球遙遠的過去（即深時地球過程）是如何繼續影響和改造我們現在的世界的。EarthScope計劃為理解地震和火山爆發等活動地質過程提供了關鍵數據，可以幫助我們深入理解地球內部活動，更好地評估災害。EarthScope計劃為國際地學界繪制了一幅地球科學創新研究的藍圖。 EarthScope計劃率先使用環境噪聲地震波進行地震學速度成像，并與其他技術一起，給出了北美大陸之下的地殼和上地幔的高分辨率圖像。這是前所未有的，其中，小尺度各向異性與地質構造現象非常一致。通過追蹤北美大陸地幔中板塊的裂解，EarthScope計劃找到了在北美大陸之下存在古老的法拉龍（Farallon)板塊及其前身的新證據，說明法拉龍板塊已經從太平洋海岸俯沖帶一直向下延伸到北美大陸的東部深處，從而揭開了北美大陸被隱藏了的過去歷史（即深地-深時聯合的過程；圖1.6)。利用地震儀和全球定位系統(global positioning system，GPS )臺站，EarthScope計劃追蹤了西北太平洋卡斯卡迪亞(Cascadia)俯沖帶的慢速俯沖現象，確定了該地區存在周期性的微震（慢地震）和慢滑移俯沖板片。 圖1.6 美國大陸巖石圈層析成像剖面（據Burdick et al.，2014)白線為層析成像研究區分區邊界，非國界。剖面深度至1000 km，虛線分別代表410 km和660 km深度。NAC.北美克拉通；FS.法拉龍板塊；CS.卡斯卡迪亞板塊 EarthScope計劃在圣安德烈斯斷裂深孔監測（SAF0D)巖心樣品中，發現了圣安德烈斯斷裂的內部結構及弱化成因，回答了圣安德烈斯斷裂活動及其與地震發生的關系問題。開發并應用高分辨率震源反投影方法對大的全球性地震破裂動力學過程進行成像，以反溯全球性地震的破裂過程。首次米用激光雷達（light detection and ranging，LiDAR)技術測量墨西哥7.2級El Mayor-Cucapah地震發生前后的地震位移，監測地震破壞情況。 EarthScope計劃觀測表明，整個北美大陸正處在巨大的壓力之中，由于構造和地表負荷(水和冰）變化的聯合作用，北美大陸正在發生變形。通過深度學習訓練的GPS臺站提供了有效的災害早期預警信息。與地震儀類似，臺站監測到的地殼運動可用來實時估算地震
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