高銳院士領(lǐng)銜：青藏高原北部巖石圈精細結(jié)構(gòu)與地球動力學(xué) ‖ 青藏高原二次科考叢書

本書系我國“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察”之任務(wù)七“高原生長與演化”所屬專題一“關(guān)鍵地區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)與淺部響應(yīng)”自2019年起在青藏高原北部開展地球物理科學(xué)考察的總結(jié)性專著。由中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所牽頭，中國科學(xué)院青藏高原研究所、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中山大學(xué)、吉林大學(xué)等多家單位工作在青藏高原一線的科研人員合作完成。全書共6章，內(nèi)容包括青藏高原北部科學(xué)考察的意義、目標(biāo)及內(nèi)容;青藏高原北部地質(zhì)概況;青藏高原北部地殼結(jié)構(gòu)探測;青藏高原北部巖石圈地幔結(jié)構(gòu)觀測:塔里木-阿爾金盆山耦合與深部變形機制:青藏高原北部深部結(jié)構(gòu)與資源、環(huán)境效應(yīng)等。本書展示了通過科考獲得的寶貴第一手探測數(shù)據(jù)與綜合研究主要成果，為研究青藏高原北部生長機制和資源能源開發(fā)提供了重要的科學(xué)支撐。

本書所述的青藏高原北部典型地區(qū)主要包括松潘–甘孜–可可西里地體、昆侖–柴達木地體、金沙江縫合帶、阿尼瑪卿–昆侖縫合帶、阿爾金斷裂帶等重要的構(gòu)造單元和邊界縫合帶。青藏高原北部典型地區(qū)不僅是打開特提斯構(gòu)造演化的鑰匙，也是研究高原北部隆升與擴展及其資源環(huán)境效應(yīng)的關(guān)鍵地區(qū)。以深地震反射剖面為先鋒的高分辨率地震學(xué)技術(shù)是探測深部結(jié)構(gòu)最精細和有效的方法之一。由于惡劣的自然條件，以往沒有完成對可可西里關(guān)鍵區(qū)深部巖石圈的精細探測，故留下一個青藏高原深地震反射剖面探測的空白區(qū)，嚴重制約了人們對高原北部巖石圈精細結(jié)構(gòu)的了解和認識，難以形成揭露深部地質(zhì)作用如何制約和影響淺表構(gòu)造活動的重要成果，從而影響了對重大地震、地質(zhì)災(zāi)害、大陸碰撞成礦等資源環(huán)境緊密相關(guān)科學(xué)問題的解決，延緩了人們對破解青藏高原如何影響人類生存環(huán)境與變化這一世人關(guān)注的重大科學(xué)問題的突破。開展青藏高原北部地球物理科學(xué)考察，采用最先進的技術(shù)手段獲取巖石圈精細結(jié)構(gòu)，對研究高原北部的隆升與擴展的動力學(xué)機制，探尋支撐青藏高原資源潛力的深部奧秘，探究殼幔過程制約淺表構(gòu)造、如何影響地質(zhì)災(zāi)害與地震活動，以及氣候環(huán)境的變遷等系列科學(xué)發(fā)展問題，將起到積極的作用。

2019年啟動的第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究之任務(wù)七“高原生長與演化”的專題一“關(guān)鍵地區(qū)巖石圈精細結(jié)構(gòu)與淺部響應(yīng)”選擇青藏高原北部典型的可可西里關(guān)鍵區(qū)和阿爾金關(guān)鍵區(qū)，采用一流的探測技術(shù)，如高分辨率深地震反射剖面、寬頻帶地震觀測、大地電磁測深剖面、短周期密集地震臺陣等技術(shù)方法，探測巖石圈精細結(jié)構(gòu)與深部構(gòu)造，使用構(gòu)造平衡剖面技術(shù)，編制高分辨率的巖石圈尺度深部構(gòu)造斷面，結(jié)合數(shù)值模擬，構(gòu)建動力學(xué)模型，綜合周邊地區(qū)以往探測研究成果，揭露深部地質(zhì)作用如何制約和影響淺表構(gòu)造活動。

本書系統(tǒng)總結(jié)了青藏高原北部關(guān)鍵地區(qū)地質(zhì)概況、深地震反射剖面、短周期密集臺陣、寬頻帶地震臺陣、大地電磁剖面等地球物理科學(xué)考察的數(shù)據(jù)采集和處理情況，對青藏高原北部地殼結(jié)構(gòu)、巖石圈地幔結(jié)構(gòu)、電性結(jié)構(gòu)、盆山耦合特征和變形機制、庫木庫里盆地油氣勘探遠景等提出新認識，科學(xué)考察成果為探索青藏高原北部高原生長機制和資源能源開發(fā)提供了重要科學(xué)支撐。

青藏高原北部地貌特征

塔里木下地殼底沖至青藏高原下方模型圖

本書是第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究重要成果之一，系統(tǒng)介紹了在青藏高原北部關(guān)鍵區(qū)采用一流的探測技術(shù)開展地球物理科學(xué)考察的成果。利用多學(xué)科交叉融合的方法，揭露了巖石圈深部精細結(jié)構(gòu)，探索了多圈層相互作用及其對資源環(huán)境的響應(yīng)。獲得的新發(fā)現(xiàn)主要認識如下。

（1）利用高分辨率深地震反射剖面清晰顯示出青藏高原北部可可西里關(guān)鍵區(qū)中下地殼(雙程時間6s以下)的結(jié)構(gòu)特征。在羌塘地體北部唐古拉逆沖斷裂系下向北傾斜的下地殼，與可可西里地體南緣向南傾斜的下地殼相向匯聚。這種下地殼相向傾斜的反射模式，刻畫出北羌塘地體下地殼與可可西里下地殼發(fā)生面對面匯聚行為，并且在匯聚區(qū)形成了漏斗形的莫霍面，反映印度板塊與歐亞板塊巖石圈前緣相向匯聚（握手）的深部過程。

（2）寬頻帶地震觀測發(fā)現(xiàn)不同構(gòu)造塊體巖石圈下部速度結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出強烈的橫向不均勻性，且呈現(xiàn)明顯的分塊特征。阿爾金斷裂帶西北側(cè)的塔里木盆地下方50~200km深度范圍都呈現(xiàn)明顯的高速異常，且從北向南呈條帶狀分布，可能反映相對冷的剛性巖石圈向青藏高原北部俯沖。東南側(cè)的庫木庫里盆地表現(xiàn)為顯著的低速異常，可能反映了軟流圈熱物質(zhì)的上涌和侵蝕作用。昆侖斷裂帶北側(cè)的祁曼塔格斷裂下方50~200km深度范圍整體表現(xiàn)為明顯的低速異常，而南側(cè)的松潘–甘孜–可可西里塊體下方50~400km深度范圍表現(xiàn)為明顯的高速異常。羌塘地體呈現(xiàn)高、低速異常交替分布的特征，且由北向南呈條帶狀分布，高速異常從50km深處一直向下延伸至400km左右，低速異常區(qū)主要分布于金沙江縫合帶附近，深度范圍50~200km。

（3）建立了青藏高原北部關(guān)鍵區(qū)三維反演電阻率模型，刻畫了100km以淺巖石圈尺度的電性特征。其中羌塘地體北部發(fā)育有向南傾斜的高導(dǎo)體，在金沙江縫合帶下方發(fā)育有大規(guī)模的高導(dǎo)體并延伸到地幔。可可西里地體下方的高導(dǎo)體具有向北傾斜的特征。過阿尼瑪卿縫合帶，昆侖–柴達木地體南部存在從可可西里地體向北滲透的高導(dǎo)體，北昆侖–柴達木地體地殼具有高阻的特征。阿爾金斷裂帶下方存在向南傾斜的高導(dǎo)體，而塔里木盆地中下地殼整體具有較高的電阻率，淺部上地殼具有低阻的特征。金沙江縫合帶的下方向深部延伸的高導(dǎo)體說明金沙江縫合帶下方可能正發(fā)生著印度與亞洲板塊巖石圈的匯聚，這可能是古縫合帶活化的驅(qū)動機制，而中下地殼大規(guī)模部分熔融的高導(dǎo)體為巖石圈匯聚在深部的物質(zhì)響應(yīng)。

（4）利用短周期密集臺陣方法在羌塘地體下方觀測到連續(xù)的莫霍面，深度約為65km，幾何形態(tài)較為平坦；在金沙江縫合帶北部的可可西里地體內(nèi)部，莫霍面逐漸變淺，約為60km。可可西里地體下方的莫霍面弱振幅可能指示該區(qū)域殼幔物質(zhì)差異性比羌塘地體小，暗示可可西里地體下方地殼與地幔物質(zhì)發(fā)生了強烈交換。

（5）利用短周期密集臺陣數(shù)據(jù)，通過接收函數(shù)方法，獲取了阿爾金斷裂帶東段精細地殼結(jié)構(gòu)。塔里木下地殼俯沖到青藏高原下方約75km深層，同時發(fā)生部分榴輝化。在阿爾金山脈下方兩個南傾界面代表了逆沖的北阿爾金斷裂帶及其分支斷裂。斜向匯聚導(dǎo)致上地殼物質(zhì)沿逆沖斷裂擠出，形成阿爾金山脈，并得到低波速比的印證。莫霍平衡剖面表明自晚中新世以來，阿爾金山脈發(fā)生了顯著的陸內(nèi)變形。

（6）通過對庫木庫里盆地縱波（P波）速度和反射地震成像結(jié)果，綜合地表地質(zhì)等資料對庫木庫里盆地的地層層序和構(gòu)造變形進行解析，認為庫木庫里盆地呈“兩拗夾一隆”形態(tài)，是以漸新–上新統(tǒng)沉積為主體的陸相走滑–壓陷盆地，保留少量古生界沉積，盆地結(jié)晶基底最深處約為9000m；盆地兩翼保留了較連貫的沉積序列，中部沉積層劇烈變形，形成復(fù)雜反射波組。庫木庫里盆地沉積地層、烴源巖、儲集、蓋層條件與北部緊鄰的柴西緣油田十分相似，建議相關(guān)部門可進一步開展勘探工作，如能獲得突破，有望在較小成本投入下擴大現(xiàn)有油田產(chǎn)能。

（7）發(fā)現(xiàn)了印度大陸沿喜馬拉雅造山帶呈現(xiàn)東西向的差異性俯沖形態(tài)和巨型碰撞區(qū)的發(fā)育。闡明了塔里木盆地順時針旋轉(zhuǎn)的運動學(xué)特征和動力學(xué)機制，探討了盆山原構(gòu)造變形對西部水汽通道關(guān)閉和中國西北部干旱沙漠化超前進程的制約。

青藏高原北部可可西里關(guān)鍵區(qū)深地震反射剖面位置圖

庫木庫里盆地地層變形特征

可可西里關(guān)鍵區(qū)深地震反射剖面（經(jīng)過常規(guī)初步處理的中炮與大炮疊前偏移數(shù)據(jù)）

［圖（b）為未解釋的線條圖，圖（c）勾畫出主要構(gòu)造線，描述了地殼構(gòu)造框架］

內(nèi)容介紹

正文部分各章基本內(nèi)容如下：

第1章為引言，主要介紹青藏高原北部地球物理科學(xué)考察意義、目標(biāo)任務(wù)和研究內(nèi)容。由高銳、盧占武主筆。

第2章為青藏高原北部地質(zhì)概況，主要概述青藏高原北部關(guān)鍵區(qū)主要構(gòu)造縫合帶、斷裂帶、構(gòu)造地體、主要盆地等基本地質(zhì)構(gòu)造情況。由郭曉玉、盧占武主筆。

第3章為青藏高原北部地殼結(jié)構(gòu)科學(xué)考察，主要介紹通過深地震反射剖面、短周期密集臺陣、構(gòu)造地質(zhì)剖面科學(xué)考察獲得的地殼結(jié)構(gòu)的認識。由盧占武、李文輝、李倫、郭曉玉、王光文、陳司主筆。

第4章為青藏高原北部巖石圈地幔結(jié)構(gòu)科學(xué)考察，主要介紹利用寬頻帶地震觀測、大地電磁測深獲得的巖石圈地幔結(jié)構(gòu)的認識。由徐強、田有、韓江濤、康建強主筆。

第5章為塔里木–阿爾金盆山耦合與深部變形機制，主要介紹塔里木–阿爾金關(guān)鍵區(qū)地殼結(jié)構(gòu)、微震活動性等方面的科考成果，由徐濤、武澄瀧主筆。

第6章為青藏高原北部深部結(jié)構(gòu)與資源環(huán)境效應(yīng)，主要介紹首次獲得的庫木庫里盆地地殼尺度精細結(jié)構(gòu)及其相關(guān)油氣資源遠景，探討了青藏高原北部關(guān)鍵區(qū)盆山構(gòu)造變形對西部水汽通道關(guān)閉和中國西北部干旱沙漠化超前進程的制約。由李文輝、盧占武、趙俊猛主筆。

全書統(tǒng)稿編排匯總由高銳、盧占武、陳司、王光文等完成。

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本書內(nèi)容系統(tǒng)全面、資料嚴謹翔實、結(jié)構(gòu)邏輯嚴密，推動了青藏高原北部生長和擴展機制的深入研究。本書可供地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)等專業(yè)的科研、教學(xué)相關(guān)人員參考使用。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年11月出版《青藏高原北部巖石圈精細結(jié)構(gòu)與地球動力學(xué)》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）

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