基于航空地球物理探测的东南极Lambert裂谷—Amery冰架地区冰下环境与地质结构研究

It is of great significance to carry out systematic exploration and research on the area of Lambert rift - Amery ice shelf which has the largest ice flow system of the East Antarctica. This proposal aim to build a complete systematic description on aero geophysical exploration for the Lambert rift - Amery ice shelf region, to reveal the characteristics and relationships of structure of the ice sheet /ice shelf, subglacial environment and geological construction. The ice thickness, subglacial topography elevation, the accurate grounding line of Amery shelf are obtained from the aero ice radar, and the subglacial environment characteristics and the processes of change of the Lambert glacier /Amery ice shelf are analyzed. The gravity anomalies and magnetic anomalies are used to describe the structural characteristics of the local crust, the trends of the blocks, the undulating characteristics of the upper mantle, the characteristics and the distribution of the lithologic basement. The forward and inverse modeling of gravity and magnetic is used to analyze the relationship between the physical anomalies and geological body shape. Analyze the formation mechanism and depositional history of subglacial basement for the region of Lambert rift - Amery ice shelf, infer to the relationship between the basement of the Lambert rift/ Amery and the Mahanadi basin & the Godavari basin of the India plate, provide scientific information for the understanding of the breakup of the Gondwana supercontinent.

Lambert裂谷—Amery冰架地区具有东南极最大的冰流系统，对该地区开展系统的探测研究具有重要意义。本项研究拟通过对东南极Lambert裂谷—Amery冰架地区实施系统的航空地球物理观测，以揭示冰盖/冰架结构、冰下环境和地质构造的特征和相互关系。通过冰雷探测获取冰厚数据、冰下地形高程和Amery冰架接地线位置，分析Lambert冰川/Amery冰架底部冰下环境特征。通过重力异常和磁异常描述局部地壳的结构特征、地块的趋向性、上地幔的起伏特征、基地岩性特征及分布规律；开展重力和磁法的正反演模拟研究，解析物性异常与地质体形态的关系，研究Lambert裂谷—Amery冰架地区冰下基底的形成机制和沉积年代，推断Lambert裂谷/Amery基底与印度板块Mahanadi盆地和Godavari盆地的构造关系，为了解冈瓦纳大陆裂解的过程提供科学的信息。

通过综合航空地球物理的研究方法能够揭示出冰下目标的主要结构特征，各国科学家在南极不同的地理位置实施了航空物理观测研究，来探讨南极的冰盖变化和大陆演化。Lambert裂谷—Amery冰架地区具有东南极最大的冰流系统和未探明的冰下地质构造，中国南极科学考察从2015年开始，在这一区域积累了高质量的航空物理观测数据，为本项目的研究奠定了数据基础。. 针对研究目标本项目主要开展了综合航空地球物理数据处理研究，并通过参加中国南极科学考察进一步获取关键区域的地球物理数据；通过对多套数据的融合分析，揭示了冰下地形、冰架海底地形、区域重力异常等特征；开展了冰下结构的多源地球物理数据的高分辨率反演方法研究；分析了拉斯曼丘陵地区内的深部构造特征和电性特征并分析了东南极大陆与印度大陆的亲缘性；开展了研究区域的冰下地质环境特征和地质构造属性研究。. 取得的重要结果包括：1）利用综合地球物理数据揭示南极周边冰盖下冰川槽和稳定山脊特征；2）获得了冰盖断面浅层积累率的时空分布和东南极边缘的高分辨率冰下地形特征；3）通过联合反演获得了密度模型和磁化率模型；4）初步获得东南极拉斯曼丘陵地区的地壳电性结构和上层地壳的地震成像；5）利用航空重力反演了Amery冰架下的海底地形，新发现了冰架前缘的浅滩和海槽；6）揭示了新发现的东南极冰下湖的沉积记录。关键数据方面，通过本项目的实施获得了Amery冰架上下界面高程数据，并通过重力反演获得冰架下海底地形；伊丽莎白公主区域的冰下地形数据；和探测区域内的航空重力数据与航空磁力数据。此外，还在东南极拉斯曼丘陵地区采集了大地电磁观测数据和线性地震阵列数据。. 本项目通过在Lambert裂谷—Amery冰架地区开展综合性的航空地球物理探测研究，系统性地分析了该区域的冰盖/冰架、冰下环境、冰下地质结构等特征，对于南极冰盖变化、冰盖与冰架相互作用、冰盖运动、地质构造演化等研究具有重要意义，同时可为全球变化研究提供重要信息。