青藏高原東北緣新生代構(gòu)造演化與深部動(dòng)力學(xué)過程

1、附件10青藏高原東北緣新生代構(gòu)造演化與深部動(dòng)力學(xué)過程 ” 重大項(xiàng)目指南青藏高原的側(cè)向生長與深部過程， 是了解大陸碰撞變形與演 化機(jī)理的關(guān)鍵，也是研究陸內(nèi)造山過程的金鑰匙青藏高原東北緣是正在發(fā)育的青藏高原和正在破壞的華北克拉通之間的構(gòu) 造轉(zhuǎn)換帶。該地區(qū)晚新生代以來構(gòu)造變形十分強(qiáng)烈，遍布全區(qū)的第四紀(jì)褶皺、逆沖和走滑斷裂，表明整個(gè)地區(qū)都正在遭受著地殼 縮短和水平剪切，并且伴隨著垂直隆升作用，構(gòu)成了青藏高原最 新的、正在形成的組成部分。青藏高原東北緣是 南北地震帶”與海原-六盤山-渭河地震帶 的交叉處，地震活動(dòng)強(qiáng)烈， 歷史上有過多次8級(jí)以上強(qiáng)震，其地 震災(zāi)害與地表變形和深部過程的關(guān)系， 是國家近年圍繞

2、可持續(xù)發(fā) 展戰(zhàn)略而制定的重要科學(xué)目標(biāo)， 也是探索青藏高原巖石圈變形及 向外圍克拉通構(gòu)造域轉(zhuǎn)換過程與動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵部位和絕佳實(shí)驗(yàn) 場(chǎng)所。眾多青藏高原隆升擴(kuò)展的動(dòng)力學(xué)模型都可通過該地區(qū)巖石 圈結(jié)構(gòu)變形研究及動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬來甄別驗(yàn)證。在既有工作基礎(chǔ)上，補(bǔ)充關(guān)鍵地區(qū)的地質(zhì)觀測(cè)和高分辨率地 球物理探測(cè)資料數(shù)據(jù)，并利用高分辨率超大規(guī)模并行有限元數(shù)值 模擬技術(shù)，對(duì)該區(qū)域既有和全新的概念性演化模型進(jìn)行充分甄 別、檢驗(yàn)、進(jìn)一步完善和提升，從而獲得四維地球動(dòng)力學(xué)時(shí)空演化模型，推進(jìn)青藏高原隆升過程及其對(duì)周緣演化和陸內(nèi)造山機(jī)制 的認(rèn)識(shí)，提升我國地球動(dòng)力學(xué)界在國際學(xué)術(shù)界的影響力，并為我國防震減災(zāi)工作奠定新的理論基礎(chǔ)。一、

3、科學(xué)目標(biāo)通過青藏高原東北緣構(gòu)造演化的時(shí)空過程恢復(fù)、結(jié)合高分辨率地球物理探測(cè)、開展多時(shí)空尺度的三維有限元建模與數(shù)值模 擬，厘清深部結(jié)構(gòu)與巖石圈變形行為、淺部構(gòu)造演化與深部時(shí)空演化形變之間的關(guān)系，闡明青藏高原側(cè)向生長及陸內(nèi)造山的地球 動(dòng)力學(xué)過程和機(jī)理，探索青藏高原東北緣地區(qū)構(gòu)造演化和地震孕 育環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系， 實(shí)現(xiàn)地表構(gòu)造變形、 斷層地震活動(dòng)與深 部三維構(gòu)造活動(dòng)相聯(lián)系的定量化模型計(jì)算，探索統(tǒng)一的大陸地球動(dòng)力學(xué)解釋。二、研究?jī)?nèi)容（一）東北緣構(gòu)造變形幾何結(jié)構(gòu)、 運(yùn)動(dòng)圖像完善與演化過程 恢復(fù)。通過對(duì)不同走向和不同性質(zhì)活動(dòng)構(gòu)造相互關(guān)系的研究，給由青藏高原東北緣構(gòu)造格架和平衡轉(zhuǎn)換關(guān)系；通過綜合不同位置新

4、生代地層年代序列、磁性特征和變形特征，結(jié)合現(xiàn)今GPS觀測(cè)資料，分析不同時(shí)間尺度構(gòu)造變形速率，給由青藏高原東北緣構(gòu)造變形速度場(chǎng)；利用低溫?zé)崮甏鷮W(xué)和地貌面定年新技術(shù)，通過盆地消亡、山脈隆升及區(qū)域地貌面的年代確定，結(jié)合現(xiàn)代地貌分析，給由青藏高原構(gòu)造變形隨時(shí)間的演化過程。（二）東北緣殼幔結(jié)構(gòu)寬頻帶地震臺(tái)陣高分辨率地球物理探測(cè)。利用密集地震臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)和現(xiàn)代地震學(xué)方法， 獲得青藏高 原東北緣及其周邊地區(qū)高分辨率三維地殼、 上地幔速度結(jié)構(gòu)，變 形圖像和物性參數(shù)特征， 為青藏高原東北緣地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、 地殼 上地幔變形和演化研究提供觀測(cè)依據(jù)和構(gòu)造控制參數(shù)。（三）東北緣巖石圈斷面結(jié)構(gòu)與變形高分辨率深地震精細(xì)探

5、測(cè)研究。通過加密觀測(cè)的人工地震測(cè)深剖面，揭示巖石圈/軟流圈精細(xì)結(jié)構(gòu)，約束主要構(gòu)造邊界的變形樣式，追蹤邊界斷裂的延伸行為，掌握高原物質(zhì)向外擴(kuò)展的證據(jù)，并揭露擴(kuò)展的深部過程。 深地震反射剖面垂向空間分辨率地殼部分為百米級(jí)，深地震測(cè)深（廣角反射與折射）地殼底部為1-2 km。（四）時(shí)空多尺度青藏高原及其東北緣三維有限元數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)分析?；谏顪\構(gòu)造觀測(cè)與探測(cè)結(jié)果，構(gòu)建青藏高原東北緣三維高 分辨率多尺度熱-粘彈塑性耦合大規(guī)模并行有限元數(shù)值模型和時(shí) 空演化地球動(dòng)力學(xué)模型，建立地表變形與深部演化、斷層地震活 動(dòng)與深部構(gòu)造的三維定量化計(jì)算模型，研究青藏高原東北緣橫向擴(kuò)展的過程和機(jī)理，探索主要斷裂帶、造山帶

6、與相鄰構(gòu)造單元之 間的關(guān)系及對(duì)該地區(qū)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，明確淺部構(gòu)造變形與深部熱過 程和動(dòng)力學(xué)演化的關(guān)系，厘清控制青藏高原東北緣的整體變形和演化形式的構(gòu)造、物性、流變結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵參數(shù)采用構(gòu)造地質(zhì)力學(xué)的分析方法，結(jié)合材料參數(shù)和幾何約束， 重點(diǎn)分析青藏高原東北緣陸內(nèi)造山帶新生代褶皺沖斷帶的內(nèi)部 變形歷史，剝露歷史、斷層活動(dòng)的傳播及與地震周期的相互關(guān)系。（五）分析與綜合。在概念模型基礎(chǔ)上結(jié)合地表地質(zhì)、深部地球物理探測(cè)，通過集成開展定量化數(shù)值實(shí)驗(yàn)， 甄別和驗(yàn)證既有或新提由的概念性模 型，討論可能的機(jī)制和控制因素及這些模型所必須滿足的關(guān)鍵性 參數(shù)、條件和約束等。對(duì)比觀測(cè)和探測(cè)結(jié)果，考證這些關(guān)鍵性參數(shù)、條件和約束是否正確合理，得到統(tǒng)一的地球動(dòng)力學(xué)解釋，解決長期困擾科學(xué)界的青藏高原東北緣隆升和擴(kuò)展機(jī)制這一科學(xué) 難題。同時(shí)根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)青藏高原東北緣的未來演化趨勢(shì)和地球動(dòng)力學(xué)意義、地震孕育機(jī)理及其影響等做由科 學(xué)合理的預(yù)測(cè)。三、資助期限 5年（2016年1月至2020年12月）四、資助直接費(fèi)用 1700萬元五、申請(qǐng)注意事項(xiàng)（一）申請(qǐng)書