近日,由中国地质科学院李廷栋院士等完成的“中国岩石圈三维结构”成果荣获2013年度国土资源科学技术奖一等奖。根据国土资源部发布的公告,2013年度国土资源科学技术奖获奖项目69项,其中一等奖14项,二等奖55项。
“中国岩石圈三维结构”(2001-2006年)专项研究计划由国土资源部组织实施,来自研究院、研究所、高等院校、地质勘查部门、企业等 14个单位的专家参与此项目,专项对中国已有地质、地球物理 、地球化学和地学断面研究资料进行了综合研究,并取得丰硕的研究成果。《中国岩石圈三维结构》是在专项6个重点区段和数据库两个项目研究成果基础上,经综 合研究、编撰的一套专著,分上、中、下三册,共218万字。首次编制了“中国岩石圈三维结构图集”,发表学术论文约45篇。
《中国岩石圈三维结构》专著系统总结和论述了全国及重点区段岩石圈结构构造及其演化、地球物理场及地球化学场的基本特点,开展了层析成像和数值模拟,对一些关键科学问题进行了探讨,划分了中国岩石圈构造单元,初步建立了中国岩石圈时空演化框架,获得了新的认识和发现。
划分了中国岩石圈构造单元和岩石圈类型。以贺兰山-龙门山南北向构造带为界,把中国岩石圈划分为中亚-青藏岩石圈构造域、东亚岩石圈构造域2个岩石圈 构造域和6个岩石圈块体。通过综合岩石圈深部物质组成,建立了中国大陆18个代表性地区岩石圈岩石学结构柱状剖面。根据岩石圈动力学性质,把中国大陆及毗 邻海域岩石圈划分为克拉通型、造山带型、裂谷型、边缘海洋壳型、岛弧型5种类型。
论证了中国地壳的基本特征。中国地壳平均厚度为47.6km,大大超过全球平均厚度39.2km,平均速度6.37km/s,又低于全球平均速度 6.45km/s。中国地壳厚度东西差异很大,青藏高原地壳最厚可达80km,平均厚度60-65km;东部沿海地区30-35km,厚度差约30km, 形成了我国地壳厚度西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,地壳厚度上的差异反映了中国地形及岩石圈构造的复杂性。大致以105°E为界,西部与东部地壳构造格架 有很大的差异,莫霍面起伏基本上与地表地形呈镜像关系。西部除阿尔泰、萨彦岭、西蒙古地壳等厚线呈SN向延伸外,大部分地区都呈EW向展布,东部地壳厚度 等值线呈SN-NNE向展布。中国地壳酸度总的变化趋势为东高西低,南高北低,东部SiO2含量为65.12%,西部为64.32%,酸度上的差异同这些 地区岩石组合、花岗岩类型等的差异是相一致的。
探究了中国岩石圈的主要特点。中国西部与东部岩石圈和软流圈结构存在很大的差异,西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,岩石圈很厚,软流圈较薄,反映 了板块碰撞汇聚的动力学环境。东部岩石圈、软流圈呈“块体镶嵌结构”,岩石圈很薄,软流圈很厚且厚度变化大,反映了地壳拉张 、软流圈物质上涌的特点。同时,根据东亚及西太平洋边缘海岩石圈、软流圈三维速度结构图像显示,中国岩石圈在结构上存在不均一性。
项目取得了很多新的成果,提出了“东亚型造山作用”新认识。科研人员根据地震面波层析成像反演结果,在东亚至西太平洋地区深70-250km区段发现 了一巨型低速异常体,反映了这个区段物质组成柔性强,流体多的特点。根据地壳和岩石圈地幔年龄示踪原理,利用Nd(钕)同位素模式年龄和橄榄岩包体的 Os(锇)同位素测试结果,发现中国东部岩石圈呈明显“上老下新”的年龄结构。专项取得的成果大幅度地提高了我国岩石圈的研究水平,为发展地质理论奠定了 基础,在地质工作规划、资源勘查及地质环境、地质灾害评价上得到了广泛应用,并为三维地质填图及深部探测计划奠定了良好的基础。