天山造山带中新代岩石圈拆沉的重力响应研究

The Mesozoic-Cenozoic lithosphere shortening and surface uplifting in Tianshan orogenic belt are associated with the dynamic process of lithosphere. Does it occurs that the lithospheric thickening drive the lithosphere removal due to gravitational instability? To answer the question, one need to achieve that exploration of the current rheological state of the lithosphere beneath the Tianshan orogenic belt. Obviously, it is of great scientific significance for understanding the evolution of the Tianshan Mountains and even the Central Asian orogenic belt. Based on the anomaly detection of lithospheric mantle density anomaly in the Tianshan orogenic belt, the research of this project will be executed through data-processing and inversing the gravity anomalies caused by the density anomaly, and then combining the constrains from the velocities, temperature, surface deflection, stratigraphic and magmatic rock information to obtain the density structure of lithosprs, and furtherly, studying the mechanism of lithosphere delamination beneath the Tianshan orogenic belt. It would be helpful to develop the methodology or approach for inferring lithosphere delamination by mean of gravity data.

中-新生代天山造山带所呈现的岩石圈缩短和地表隆升与岩石圈动力学过程有密切联系，增厚岩石圈的是否会导致重力失稳而产生拆沉？回答这个问题需要探究天山造山带岩石圈现今流变状态。天山造山带是中新生代造山带的典型代表，研究天山造山带岩石圈动力学特征，可为揭示天山乃至中亚造山带的新生代演变奠定基础，具有重要的科学意义。本项目研究拟通过对天山造山带地区岩石圈地幔密度异常检测，基于重力异常数据的处理与反演，并结合岩石圈地震波速、温度、地表地形起伏以及地层与岩浆岩信息，分析天山造山带岩石圈拆沉模式，进而探索利用重力数据推断岩石圈拆沉问题的科学方法。

本项目研究是以揭示天山造山带隆升的动力学机制为目标，基于重力数据的约束反演获取岩石圈及上地幔与温度及成分信息，并根据重力数据和地形数据计算地壳均衡异常和动力地形，进而探索利用重力数据研究岩石圈拆沉问题的科学方法。我们利用最近的重力及地震等资料约束反演获得到了天山造山带岩石圈及上地幔密度结构，并通过改进方法获得了天山地区V-M均衡重力异常以及动力地形。.综合岩石圈及上地幔密度扰动特征、V-M均衡重力异常、动力学数值模拟以及岩石圈热学特征和上地幔物质属性的分析，得出的科学认识如下：.（1）天山造山带整体上均衡异常负异常表明，不同地块挤压下地壳发生强烈形变，最终造成天山区域岩石圈底部下沉；但由于软流圈物质上涌相对滞后，块体之间的挤压作用或许无法支撑巨大的山体继续隆升，故均衡调整不只是挤压隆升的唯一动力来源。.（2）天山造山带中下地壳因挤压发生壳内滑脱，使高温熔融地壳流侵入，致使天山造山带及附近区域岩石圈发生了不同程度底侵、拆离使其减薄；西天山为俯冲板块断裂、中天山和东天山为岩石圈不同程度拆离。.（3）天山地区动力地形特征显示天山造山带隆升不仅有均衡调整的作用，还有深部岩石圈及上地幔动力的贡献。天山造山带在中新生代快速隆升过程中，地体挤压隆升为主导因素，板块俯冲、地幔热流上升导致下地壳流物质上涌以及古老岩石圈底部发生拆沉或拆离等动力学作用使岩石圈顶面（地表）“回弹”为次要因素，而因地幔物质对流调整速度较慢，岩石圈增厚导致的均衡回弹十分有限。.本项目研究提出了中新生代天山地区地表不同区段隆升差异的新机制，为利用多源数据探索板内岩石圈拆沉机制提供了新方法。此外，在通过本项目研究，培养了一批优秀人才，项目研究达到预期目标。