全波形与重力联合反演方法及在南岭—武夷—东南沿海成矿带岩石圈三维精细结构成像的应用

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

郭良辉

项目受资助机构

中国地质大学

立项年度

2019

立项时间

未公开

项目编号

41974101

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

63.00万元

学科

地球科学-地球物理学和空间物理学-油气地球物理学

学科代码

D-D04-D0408

基金类别

面上项目

关键词

全波形 ; 重力 ; 华南 ; 岩石圈结构 ; 联合反演 ;

参与者

崔亚彤;唐晗晗;郝奥伟;陈改杰;夏思茹

参与机构AI

中国地质大学;中山大学;南方科技大学;罗德岛大学

项目标书摘要:南岭—武夷—东南沿海成矿带是我国有色、稀有金属、稀土、铀等矿产资源最富集的地区之一。针对南岭—武夷—东南沿海成矿带岩浆成矿深部机制科学问题及地震、重力三维反演技术问题,本项目研发地震全波形与重力联合反演技术,包含笛卡尔坐标系和球坐标系两套算法,用于同步给出深部三维Vp、Vs速度和密度结构,降低单一方法反演多解性,提高速度和密度成像分辨率。然后,应用该技术获取南岭—武夷—东南沿海成矿带岩石圈三维Vp、Vs速度和密度精细结构,进一步,以地质、深反射地震剖面为约束,从上述岩石圈精细结构剖析成矿带深浅构造关系,推断深部断裂、岩浆通道和热带的立体展布,为探讨研究区岩浆成矿深部机制提供重要的深部依据,为成像区域壳幔三维速度和密度精细结构提供有力技术支撑。

Application Abstract: The metallogenic belts of Nanling-Wuyi-SE coastal areas are one of the most concentrated areas of nonferrous metals,rare metals,tombarthite ore and uranium ore in China.In this research,aiming at the scientific question of deep mechanism for the magmatic mineralization in the three metallogenic belts and the technique questions occurred in 3D inversion of seismic and gravity data,we develop the new technique of joint inversion of full-wave seismic and gravity data for simultaneously deriving 3D Vp,Vs and density structures of crust and upper mantle.We develop two algorithms for such joint inversion respectively based on the Cartesian coordinate and the spherical coordinate.The joint inversion could reduce the uncertainty and ambiguity of single method inversion and improve the resolution of both velocity and density structures.Then,we apply this technique to obtain the 3D fine lithospheric structures of Vp,Vs and density around the three metallogenic belts.According to these lithospheric structures and with the constraints of the geological data and the latest deep seismic reflection profile,we analyze the tectonic relationship between deep and shallow in the study area,and outline the 3D distribution of fault belts,magmatic vents and heat belts in the deep.Our research will provide important evidences for understanding the deep mechanism of the magmatic mineralization in the study area,and will provide technique support for obtaining 3D fine lithospheric structures of velocity and density in other places.

项目受资助省

北京市

项目结题报告(全文)

南岭—武夷—东南沿海成矿带是华南东部的三大构造岩浆成矿带,是我国有色、稀有金属、稀土、铀等矿产资源最富集的地区之一,其成矿时空分布规律的深部机制长期处于研究探索中,至今还没有得到很好回答。针对上述科学问题及地震、重力三维反演技术问题,项目研发了球坐标系重力正演的高精度快速算法、球坐标系地震面波与重力同步联合反演方法、球坐标系和笛卡尔坐标系地震全波形与重力联合反演方法,用于同步构建壳幔三维速度和密度结构模型,有效提高速度和密度成像分辨率。项目应用全波形与重力联合反演方法获得了华南东部地壳上地幔顶部三维速度和密度精细结构,以地质、深反射地震剖面、区域重磁资料为约束,剖析了华南东部深部结构与构造特征,探讨了南岭—武夷—东南沿海成矿带深部成矿机制。项目取得主要构造认识如下:(1)研究区上地壳速度和密度结构特征与地表地质基本吻合,中地壳主要呈现北东向、串珠状的低速低密度带,对应深大断裂带,下地壳和上地幔顶部主要呈现北东向的低速低密度带,反映深大断裂带及其与地幔热物质沟通的热带;(2)华南东部矿集区主要分布在壳幔高速、高密度带边缘或高低过渡带上以及莫霍面隆起边缘上,反映这些地带壳幔作用活跃,幔源矿物质岩浆沿这些通道上涌至浅部富集成矿;(3)南岭成矿带、武夷成矿带、东南沿海成矿带深部结构、构造和成矿机制存在明显差异,从而引起不同成矿带资源效应的差异性。项目研究成果将为深化华南东部深部构造与成矿认识提供重要的深部制约,为揭露区域岩石圈精细结构提供技术支撑。

  • 排序方式:
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  • 2.背景噪声全波形与重力联合反演首都圈地壳精细结构

    • 郭良辉;沈旸;包雪阳
    • 《2020年中国地球科学联合学术年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    <正>首都圈是我国政治、经济、文化中心,也是地震灾害多发区,发育有张渤地震带,历史上曾发生过三河8级地震、唐山7.8级地震等多次破坏性地震。首都圈构造上处于近东西向燕山隆起带和北东向太行山隆起带与华北平原区交接部位,是古老中朝板块的重要组成部分。首都圈位于远离板块边界并具有古老基底的地台区,地震活动为何如此强烈?这些强震深部构造背景如何?这些问题长期引起广泛的关注。

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  • 3.利用接收函数和重力联合估计华东地壳厚度与泊松比分布

    • 唐晗晗;郭良辉
    • 会议

    <正>中国东部(103°-135°E,20°-53°N)主要由东北地区(中亚造山带东段)、华北克拉通、扬子地块及华夏地块组成,地处欧亚板块东南部,紧邻西太平洋板块俯冲带,构造环境复杂,是研究大陆演化的理想场所。中生代以来,受扬子-华北克拉通碰撞、古太平洋板块俯冲和印度-欧亚板块碰撞等构造事件的影响,中国东部经历了强烈的构造活化,地壳变形活跃,并伴随着不同程度的岩石圈减薄和破坏,这已得到了广泛的证实。

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  • 4.地壳速度和密度精细结构成像方法及在武夷成矿带应用

    • 郭良辉;包雪阳;沈旸
    • 《首届全国矿产勘查大会》
    • 中国安徽合肥
    • 会议

    <正>速度和密度是地壳结构的两个重要参数,对研究深部构造、地壳物质成分与状态、岩浆与成矿作用等发挥重要作用。地壳精细结构可为认识成矿带成矿系统"源-运-储"提供关键依据。地震层析成像是获取地壳速度结构的主要方法,深度分辨率相对高,水平分辨率主要依赖于地震台站和地震源分布的密集程度及震相周期等。当前地震层析成像方法较多,全波形反演是其中的一种新趋势,它利用地震波场运动学和动力学信息重建地下复杂结构、揭示复杂地质构造细节,与常规成像方法相比具有更高的成像分辨率。重力反演是获取地壳密度结构的主要方法,由于重力数据通常密集覆盖而水平分辨率相对高,但其深度分辨率低、多解性强,一定程度上制约了其应用效果。

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  • 5.华南扬子与华夏拼合带的南界:地震与重磁综合认识

    • 郭良辉;高锐;包雪阳;沈旸
    • 会议

    <正>华南大陆主要由扬子与华夏两大块体在新元古代碰撞拼合而成,经历了新元古代晚期陆内伸展裂谷和冰期、早古生代和早中生代两次陆内造山事件、晚中生代陆内构造改造及中、新生代古亚洲洋、特提斯洋和古太平洋三大构造域汇聚围限而复合演变,最终形成现今基本面貌。华南地质构造极其复杂,要理解不同地质时期构造与岩浆过程,关键在于弄清构建华南基底和基础地质框架的前寒武纪地质演化史,要理解华南前寒武纪地质演化,关键是梳理构成华南的扬子与华夏两块体拼合过程。

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  • 6.背景噪声全波形与重力联合反演南岭-武夷-东南沿海成矿带地壳精细结构

    • 郭良辉;沈旸;包雪阳
    • 《2020年中国地球科学联合学术年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    <正>南岭-武夷-东南沿海成矿带是华南东南部的三大构造岩浆成矿带,是我国有色、稀有金属、稀土、铀等矿产资源最富集的地区之一。这三个成矿带的时空分布呈现了以武夷成矿带为中心、向东西两侧对称分布、成岩成矿时代逐渐变年轻的区域性分带格局(陈毓川,2014)。这种成矿时空分布规律的深部机制长期处于研究探索中,至今还没有得到很好回答。相邻成矿带的复合、叠加部位出现不同矿床成矿系列的叠加,其深部过程和机制还在探索中。要探讨这些科学问题,迫切需要深部地球物理探测与成像,揭露研究区岩石圈精细结构和深浅构造关系,进而提供重要的深部依据。

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  • 7.背景噪声全波形与重力联合反演华南中部地壳精细结构

    • 郭良辉;沈旸;包雪阳;高锐
    • 《2020年中国地球科学联合学术年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    <正>华南大陆主要由扬子与华夏两大块体在新元古代碰撞拼合而成,经历了新元古代晚期陆内伸展裂谷和冰期、早古生代和早中生代两次陆内造山事件、晚中生代陆内构造改造及中、新生代古亚洲洋、特提斯洋和古太平洋三大构造域汇聚围限而复合演变,最终形成现今基本面貌。扬子与华夏两大块体的拼合带东段普遍被认为沿绍兴-江山-萍乡断裂带一线,但拼合带西延是华南构造演化与动力学研究的重要科学问题,长期争议不断,其主要原因是拼合后受到多期次、不同方向构造改造及沉积覆盖并缺乏关键地质标志,深部构造特征不清楚(Guo et al, 2019)。

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  • 8.背景噪声全波形与重力联合反演镜泊湖火山地壳精细结构

    • 郭良辉;沈旸;包雪阳
    • 《2020年中国地球科学联合学术年会》
    • 中国重庆
    • 会议

    <正>中国东北地区位于西北太平洋俯冲弧后地区,地处中朝克拉通北部与西伯利亚克拉通之间。西太平洋板块在日本岛弧海沟向欧亚大陆下俯冲,其俯冲板块的前缘可能到达中国东北图门江—珲春下约600 km深处。西北太平洋板块的这种深俯冲作用是中国唯一深震带—珲春的深源地,对这一地区构造活动有重大影响。长白山—镜泊湖火山区区域构造演化复杂,分布有郯庐断裂北延部分的敦化一密山和依兰一伊通两条大断裂,以及长白山、龙岗和镜泊湖等3个新生代火山群(王武等,2017)。敦密断裂带西侧的镜泊湖地区新生代火山活动频繁,全新世火山群位于黑龙江省宁安县西南,10余座火山口保存了较完好的火山地貌景观。从"火山口森林"火口溢出的熔岩流沿河谷蜿蜒而下,铺平了途经约60km的大小沟谷,堵塞河道形成了火山堰塞湖——镜泊湖和小北湖。

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  • 9.青藏高原东南缘岩石圈速度与密度结构:噪声全波形与重力联合反演

    • 郭良辉;包雪阳;沈旸
    • 会议

    <正>青藏高原东南缘构造上位于印支块体、青藏高原块体和扬子块体的交汇处,区域构造动力作用复杂,在缅甸弧东向俯冲、印度板块藏东构造结北东向楔体挤出和俯冲、青藏高原隆升和南东向挤出等共同作用下,该地块整体向东-南东方向挤出,形成了大陆内部典型的剪切、拉张和推覆构造,表现出地壳变形速率高、断层运动剧烈、强震原地复发周期短等区域特征。因此,青藏高原东南缘是研究青藏高原隆升过程与大陆强震孕育机理的天然实验场。本研究应用噪声全波形与重力联合反演技术构建青藏高原东南缘地壳上地幔顶部速度和密度结构模型,为青藏高原构造与动力学及孕震构造环境研究提供深部依据。

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