中国五大区域重力场多尺度刻痕分析与地壳构造研究

Applying the regional gravity to reveal three-dimensional density structures and tectonic divisions is the primary means of regional tectonic studies. North China, South China, Northeast China, Northwest China and Qinghai-Tibet area are the major five tectonic domains of China. However, researches on systemic studying three-dimensional density structures and tectonic features of these regional areas are few. Therefore, we perform this research on combining the multi-scale wavelet analysis, scratch analysis, spectral analysis, and geophysical inversion to a new data processing system for depicting three-dimensional density structures and tectonic features, which is called the multi-scale scratch analysis. And then we apply this processing system on the gravity anomalies of the above five tectonic domains of China. Through the researches, we will obtain their three-dimensional density structures, deformation belts, and boundaries of tectonic units, which provide not only quantitative constrains to any possible tectonic models, but also plane geometry of structures and deformation belts, their depth extension, and stereoscopic patterns.

利用重力场揭示区域三维密度结构及构造特征是区域构造研究的主要手段。目前，利用重力场数据对华北、华南、东北、西北及青藏高原五大构造区域的地壳三维密度结构、变形带及构造单元边界平面分布特征的研究较少。本课题拟通过集合小波多尺度分析、表面刻痕分析以及位场频率域解释理论和反演方法，发展用于重力场数据处理、反演解释和信息提取的多尺度刻痕方法系统；并对上述五大构造区域的重力场数据进行多尺度刻痕识别，进而分离各区域不同深度场源信息、反演地壳不同深度的密度分布及提取不同深度层地壳变形带和构造边界信息。通过研究，揭示华北、华南、东北、西北及青藏高原地壳三维密度结构、地壳变形带及构造单元边界的分布特征，不但为大地构造模型提供约束条件，而且为地质研究提供构造分区、变形带平面分、地质体下延深度和立体作用模式等信息。

本项目应用小波多尺度分析等信息提取新方法，从卫星和地面重力测量资料提取和反演中国及邻区地壳和上地幔的密度信息，探讨卫星和地面重力测量资料提取地球信息的的特征，对区域地壳三维密度结构成像，并结合地质测年和地球化学数据，研究中国5大区域(华北、华南、西北、青藏高原和东北)的三维地壳构造。应用小波多尺度分析等信息提取新方法，从卫星和地面重力测量资料提取和反演的中国及邻区地壳密度扰动信息是一致的，用卫星资料可提取大尺度的岩石圈密度变化信息，尤其是上地幔的密度扰动信息，而用地面重力测量资料提取的地壳信息密度扰动信息可能更加精细。对卫星布格重力异常进行分解和反演三维密度结构，可以确定圈定和分析克拉通地体的属性，还可以确定大陆地壳内的低密度岩浆活动带。从卫星和地面重力测量资料提取的三维密度结构都可见，青藏高原外缘为正密度扰动环绕，内缘为负密度扰动环绕，形成一个以羌塘厚地壳为中心的环形构造体系。此外，从大兴安岭到大娄山地壳密度也比较低，其原因可能与中新生代太平洋板块向亚欧大陆俯冲作用有关。中国大陆东部上中下地壳密度都低的地体有长白山，燕山-西拉木伦和华夏。中国西部与挤压有关的山脉上中下地壳密度都低。造成这些地体地壳低密度的原因有多种，项目已经发表了十多篇论文加以讨论。卫星和地面重力测量资料提取和反演地壳密度结构的试验表明，卫星和地面重力测量资料包含丰富的信息，可以应用来了解地球上、中、下地壳的详细构造。