高銳院士領銜：青藏高原北部巖石圈精細結構與地球動力學 ‖ 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考察”之任務七“高原生長與演化”所屬專題一“關鍵地區巖石圈精細結構與淺部響應”自2019年起在青藏高原北部開展地球物理科學考察的總結性專著。由中國地質科學院地質研究所牽頭，中國科學院青藏高原研究所、中國科學院地質與地球物理研究所、中山大學、吉林大學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，內容包括青藏高原北部科學考察的意義、目標及內容;青藏高原北部地質概況;青藏高原北部地殼結構探測;青藏高原北部巖石圈地幔結構觀測: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構與資源、環境效應等。本書展示了通過科考獲得的寶貴第一手探測數據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提供了重要的科學支撐。

本書所述的青藏高原北部典型地區主要包括松潘–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造單元和邊界縫合帶。青藏高原北部典型地區不僅是打開特提斯構造演化的鑰匙，也是研究高原北部隆升與擴展及其資源環境效應的關鍵地區。以深地震反射剖面為先鋒的高分辨率地震學技術是探測深部結構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鍵區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，嚴重制約了人們對高原北部巖石圈精細結構的了解和認識，難以形成揭露深部地質作用如何制約和影響淺表構造活動的重要成果，從而影響了對重大地震、地質災害、大陸碰撞成礦等資源環境緊密相關科學問題的解決，延緩了人們對破解青藏高原如何影響人類生存環境與變化這一世人關注的重大科學問題的突破。開展青藏高原北部地球物理科學考察，采用最先進的技術手段獲取巖石圈精細結構，對研究高原北部的隆升與擴展的動力學機制，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造、如何影響地質災害與地震活動，以及氣候環境的變遷等系列科學發展問題，將起到積極的作用。

2019年啟動的第二次青藏高原綜合科學考察研究之任務七“高原生長與演化”的專題一“關鍵地區巖石圈精細結構與淺部響應”選擇青藏高原北部典型的可可西里關鍵區和阿爾金關鍵區，采用一流的探測技術，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方法，探測巖石圈精細結構與深部構造，使用構造平衡剖面技術，編制高分辨率的巖石圈尺度深部構造斷面，結合數值模擬，構建動力學模型，綜合周邊地區以往探測研究成果，揭露深部地質作用如何制約和影響淺表構造活動。

本書系統總結了青藏高原北部關鍵地區地質概況、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考察的數據采集和處理情況，對青藏高原北部地殼結構、巖石圈地幔結構、電性結構、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提供了重要科學支撐。

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考察研究重要成果之一，系統介紹了在青藏高原北部關鍵區采用一流的探測技術開展地球物理科學考察的成果。利用多學科交叉融合的方法，揭露了巖石圈深部精細結構，探索了多圈層相互作用及其對資源環境的響應。獲得的新發現主要認識如下。

（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鍵區中下地殼(雙程時間6s以下)的結構特征。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生面對面匯聚行為，并且在匯聚區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）寬頻帶地震觀測發現不同構造塊體巖石圈下部速度結構表現出強烈的橫向不均勻性，且呈現明顯的分塊特征。阿爾金斷裂帶西北側的塔里木盆地下方50~200km深度范圍都呈現明顯的高速異常，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。東南側的庫木庫里盆地表現為顯著的低速異常，可能反映了軟流圈熱物質的上涌和侵蝕作用。昆侖斷裂帶北側的祁曼塔格斷裂下方50~200km深度范圍整體表現為明顯的低速異常，而南側的松潘–甘孜–可可西里塊體下方50~400km深度范圍表現為明顯的高速異常。羌塘地體呈現高、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鍵區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育有向南傾斜的高導體，在金沙江縫合帶下方發育有大規模的高導體并延伸到地幔。可可西里地體下方的高導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體說明金沙江縫合帶下方可能正發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動機制，而中下地殼大規模部分熔融的高導體為巖石圈匯聚在深部的物質響應。

（4）利用短周期密集臺陣方法在羌塘地體下方觀測到連續的莫霍面，深度約為65km，幾何形態較為平坦；在金沙江縫合帶北部的可可西里地體內部，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域殼幔物質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發生了強烈交換。

（5）利用短周期密集臺陣數據，通過接收函數方法，獲取了阿爾金斷裂帶東段精細地殼結構。塔里木下地殼俯沖到青藏高原下方約75km深層，同時發生部分榴輝化。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。斜向匯聚導致上地殼物質沿逆沖斷裂擠出，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，阿爾金山脈發生了顯著的陸內變形。

（6）通過對庫木庫里盆地縱波（P波）速度和反射地震成像結果，綜合地表地質等資料對庫木庫里盆地的地層層序和構造變形進行解析，認為庫木庫里盆地呈“兩拗夾一隆”形態，是以漸新–上新統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有油田產能。

（7）發現了印度大陸沿喜馬拉雅造山帶呈現東西向的差異性俯沖形態和巨型碰撞區的發育。闡明了塔里木盆地順時針旋轉的運動學特征和動力學機制，探討了盆山原構造變形對西部水汽通道關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鍵區深地震反射剖面位置圖

庫木庫里盆地地層變形特征

可可西里關鍵區深地震反射剖面（經過常規初步處理的中炮與大炮疊前偏移數據）

［圖（b）為未解釋的線條圖，圖（c）勾畫出主要構造線，描述了地殼構造框架］

內容介紹

正文部分各章基本內容如下：

第1章為引言，主要介紹青藏高原北部地球物理科學考察意義、目標任務和研究內容。由高銳、盧占武主筆。

第2章為青藏高原北部地質概況，主要概述青藏高原北部關鍵區主要構造縫合帶、斷裂帶、構造地體、主要盆地等基本地質構造情況。由郭曉玉、盧占武主筆。

第3章為青藏高原北部地殼結構科學考察，主要介紹通過深地震反射剖面、短周期密集臺陣、構造地質剖面科學考察獲得的地殼結構的認識。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構科學考察，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構的認識。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–阿爾金關鍵區地殼結構、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構與資源環境效應，主要介紹首次獲得的庫木庫里盆地地殼尺度精細結構及其相關油氣資源遠景，探討了青藏高原北部關鍵區盆山構造變形對西部水汽通道關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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本書內容系統全面、資料嚴謹翔實、結構邏輯嚴密，推動了青藏高原北部生長和擴展機制的深入研究。本書可供地質學、地球物理學等專業的科研、教學相關人員參考使用。

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本文摘自科學出版社2025年11月出版《青藏高原北部巖石圈精細結構與地球動力學》一書，內容有刪節。標題為編者所加。

（本文編輯：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）

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