青藏高原东南缘玉龙雪山(5596m)晚新生代隆升的侵蚀与构造控制作用

玉龙雪山位于青藏高原东南缘，它以其独特的地貌特征而引人关注。其顶部为一古残留面，在30×20km^2范围内海拔〉5000m的山峰达18座，高出其周围地区平均海拔近1000m。在分析该区地质地貌特征基础上，我们根据岩石圈弹性挠曲地壳均衡理论，以较保守的残留面海拔4250m为当时金沙江下切玉龙雪山的基准面，结果表明：由于虎跳峡中大规模物质剥蚀而引起玉龙雪山地壳均衡反弹，导致山体隆升了468m，这完全是侵蚀作用对于玉龙雪山隆升的贡献。而玉龙雪山与周围地区的剩余地势高差，主要由正断层等构造作用造成。因此，玉龙雪山的隆升是侵蚀与构造作用共同控制的结果。该区最大量地壳均衡反弹的触发机制是5．0～2．5Ma期间玉龙雪山东西两侧正断层的发生。另一方面，作为玉龙雪山的南东延伸部分——点苍山（4122m）在5．0～2．5Ma同样也发生了构造伸展，但是没有遭受大规模的河流侵蚀作用，因此其海拔相对要低很多。这进一步说明地壳均衡反弹导致了玉龙雪山隆升，并加大了玉龙雪山与点苍山在原有基础上的地势高差。

深度学习在活动构造与地貌研究中的应用

活动构造与地貌学主要涉及活动构造的运动学、地貌的演化过程及其相关动力机制,该研究方向是近几十年来地球系统科学交叉研究的热点之一。随着大数据与机器学习研究的发展,活动构造与地貌学的研究和深度学习的结合已成为该领域中受到广泛关注的新兴研究方向,并产出了大量优秀成果。文中总结并综述了现今深度学习在活动构造与地貌研究中的数据来源,以及利用深度学习的方法定量化解决活动构造与地貌中的重要科学问题(包括冰川识别、火山活动与地貌、水系分析、滑坡监测和地表形变等)。基于对上述实例的探索,文中运用深度学习中的卷积神经网络,对华南东南部福建地区的花岗岩岩石构造裂缝开展了基于高精度无人机航拍影像的深度学习自动识别。所搭建的卷积网络模型在55min的运行时间内自动识别出人工需消耗近一周才可识别的9000余条裂缝,并获得了85%的查准率与89%的查全率,表明该模型在准确识别构造裂缝的同时显著提升了工作效率。文中最后讨论并展望了未来深度学习方法在活动构造与地貌学领域的发展前景。

阿尔金断裂系西段——康西瓦断裂的晚第四纪构造地貌特征研究

阿尔金断裂带是青藏高原北部的一条大型左旋走滑断裂带，近EW向延伸2000多公里，它构成了青藏高原与塔里木盆地之间的重要地质边界。康西瓦断裂位于阿尔金断裂带西段，呈WNW-ESE向延伸约700km。文章在高分辨率卫星遥感图像（印度遥感卫星5．8m分辨率）和数字高程地形模型（DEM）数据分析的基础上，并结合野外构造地貌考察观测，对康西瓦断裂的第四纪构造活动及其地貌特征进行了初步研究。沿断裂带发育的系统错断水系、错断冲积扇、挤压脊、走滑拉分盆地等典型构造地貌特征表明，该断裂晚第四纪经历了强烈的左旋走滑活动。同时，研究还揭示沿康西瓦断裂发育了一条长约80km的地表地震破裂带，最大同震左旋水平错位为4m，估算产生该地表破裂带的地震是一矩震级为肘。7．3的大地震。另外，文章根据不同年代地表地貌特征的左旋错位距离，估算出康西瓦断裂晚第四纪以来的长期走滑速率为8-12mm／a，远低于早期估算的20-30mm／a，但是与阿尔金断裂带中、东段的地质估算结果9±2mm／a及GPS测量结果9±4mm／a接近。

滇西哀牢山-点苍山形成的构造和地貌过程

青藏高原东南边缘规模最大的一条新生代走滑剪切带沿云南滇西的哀牢山-点苍山山脉分布。构造和地貌证据表明，该山脉的形成可能经历了4个阶段：第1阶段发生在中新世早中期（22．17百万年），以差异性大规模的隆升为特征，同时伴随着剥蚀，成因是剪切带的左行走滑运动；第2阶段发生在20．10百万年，以区域性侵蚀为特征，山体的大部分与周边地体同时被夷平；第3阶段发生在中新世中晚期（13-9百万年），以区域性隆升和河流快速下切为特征，差异性的侵蚀导致山体雏形的形成；第4阶段始于晚新生代（5百万年），以差异性隆升为特征，其中，点苍山的隆升是构造成因，而哀牢山山体的形成可能与红河的下切相辅相成，有限的隆升是地壳发生均衡反弹造成的。

板块汇聚带的造山和重力垮塌作用及其力学成因:以雅鲁藏布江-喜马拉雅山汇聚带为例

从大洋底部磁异常条带的宽度变化可以看出,大洋的扩张速率是时常变化的,这种变化与板块俯冲角度的变化一样,对板块汇聚带的应力和应变场有重要的控制作用。中国存在众多不同特征、不同年代的板块汇聚带,根据其中发生的构造作用可以反演汇聚带在板块扩张速率和俯冲角度控制下的演化。有着巨大高差的喜马拉雅山构造带和雅鲁藏布江缝合带在喜马拉雅山东、西构造结逐渐交汇在一起,其平均海拔高度随之增大而宽度不断变小。喜马拉雅山中段的推覆发生在中新世早期,在推覆的过程中,其北缘沿藏南拆离系还发生了大规模的南北向伸展。这表明在中新世前,在雅鲁藏布江缝合带和喜马拉雅山之间可能存在一个规模很大的造山带,在这里称之为喜马拉雅山—雅鲁藏布江造山带,它在中新世初发生了垮塌。作为这个造山带的前缘,喜马拉雅山中段发生向南的推覆,这就是喜马拉雅山中段的推覆时间要远远滞后于印度和欧亚大陆的碰撞时间的原因。造山带的垮塌可能是印度与欧亚大陆间水平汇聚速率的突然减小造成的。发生在古近纪的日本海和中国的松辽盆地的弧后扩张与喜马拉雅山—雅鲁藏布江造山带的重力垮塌作用可以对比,可能是太平洋和欧亚大陆汇聚速率的突然减小造成的。在白垩纪,太平洋和欧亚大陆汇聚速率很大,所以,欧亚大陆东缘,包括日本海和中国的松辽盆地,在当时可能是规模很大的造山带。位于秦岭南侧,上覆在四川盆地之上的大巴山推覆带的形成机制与喜马拉雅山在中新世的推覆成因类似,与晚白垩世—古近纪秦岭的垮塌有成因关联。秦岭的垮塌可能是华南—华北汇聚速率减小造成的,在此之前秦岭要比现今高得多。

陡坎地貌定年理论及其在活动构造与地貌学研究中的应用

陡坎是构造活动、气候变化和侵蚀过程所产生的一种地貌现象。对陡坎中蕴含的地质信息进行解译,一方面可定量分析其地貌演变过程、重建相应地区的构造演化过程以及相关的地壳运动学过程及动力机制;另一方面也可了解地貌演化过程中构造、侵蚀与气候三者之间的互馈关系。然而,在地质条件欠佳的区域(无良好定年沉积物或人员无法到达),通常难以获得陡坎形成的年代。陡坎地貌定年很好地弥补了研究区的史料记载以及传统测年方法(如放射性碳同位素法、释光法和宇宙成因核素测年等)难以获得测年样品的不足。陡坎地貌定年的理论基础为“陡坎演化在稳定的侵蚀退化阶段可以通过坡面演化模型进行模拟”。不同坡面演化模型的提出及发展对研究构造活动、气候变化与地表剥蚀过程等有着重要意义。文中系统总结了陡坎定年理论及其数学模型,同时介绍了发育于不同地貌类型(活动断层、河流及海岸阶地、冲积扇、地外行星等)下的陡坎研究进展,并以帕米尔东北缘正断层陡坎地貌定年为研究实例,进一步探论并展望了陡坎地貌定年在构造地貌学领域的发展方向。

基岩断面宇宙成因核素暴露定年:重建正断层古地震序列

正断层基岩断面可以连续地记录大地震位移累积的过程以及地震事件序列。该地震序列发生的时间与地震位移导致的基岩断面的暴露时间呈正相关。因此,通过测定断面基岩表层的宇宙成因核素浓度,可获得过去大地震发生的次数、时间和滑动量。目前研究工作中广泛选用灰岩的宇宙成因核素^(36)Cl测年方法,最佳采样基岩断面的高度距地表15~20m。选择采样剖面时,需确保基岩表面记录的是构造事件而并非地貌剥蚀过程,断面平直新鲜。基本采样策略是,在崩积楔之上和之下平行断层滑动方向连续采集一系列基岩样品,单件样品的长×宽×厚约15cm×10cm×3cm。基于样品的宇宙成因核素^(36)Cl和稀土元素-钇(REE-Y)浓度随着样品距地表高度的变化情况,识别出强震次数及其发生时间范围,然后运用数值模型模拟^(36)Cl剖面来获得最可能的强震事件发生时间和滑动量以及相应的误差。

青藏高原中部色林错区域古湖滨线地貌特征、空间分布及高原湖泊演化

结合新近获得的高精度遥感影像和详细的野外调查,首次对青藏高原内部大型单个湖泊古湖滨线进行了系统的调查测量。综合色林错周边古湖滨线的地貌、沉积及地形特征,本文首次提出色林错周边区域古湖滨线从地貌上可以分为3类:1)处于高位,保存完好且非常连续的单级"高位古湖滨线";2)高于高位古湖滨线、严重退化、只有零散保存的多级"退化古湖滨线";3)低于高位古湖滨线、保存最好而非常连续的"低位古湖滨线"。野外系统测量表明,高位古湖滨线高程约4 593 m,最高退化古湖滨线高程为4 640 m。高位古湖滨线一致的高程分布表明:1)晚更新世高位古湖滨线形成时期存在一个更大的色林错古湖;2)自晚更新世以来,在色林错周边200 km范围内,不存在构造差异抬升。结合前人对西藏内部大型湖泊古湖滨线的年代学研究及本文的高程测量分析,指出关于晚更新世西藏中东部统一的古大湖——"古羌塘东湖"的提法值得商榷,晚更新世高原内部各大型湖泊更可能是通过河道串联。

高等学校《地球科学导论》课程教学改革与探索

在新技术、新方法不断涌现和学科融合发展的背景下,地球科学类课程教学在如何适应未来地球系统科学发展和人才培养需要方面,正面临前所未有的挑战和机遇。论文以浙江大学《地球科学导论》课程为例,对教学内容拓展、课程思政融入和课程教学现代化面临的挑战和应对策略做了介绍,并对未来学科发展和课程教学改革方向进行了思考和展望。分析指出,课程教学改革要以立德树人、铸魂育人为根本,夯实地球科学基础,拥抱新技术新方法,并面向地球系统科学的未来。

地壳均衡理论及其在构造地貌研究中的应用

地壳均衡是地球科学的一个基本概念,其理论基础为“轻地壳(密度较小)漂浮在重地幔(较稠密)之上”。均衡理论(如冲压假说、弹性板理论等)和模型(如Airy模型、Pratt模型及弹性板模型等)的产生及发展对研究岩石圈流变学性质、圈层相互作用及造山作用等地球动力学过程有着重要意义。本文总结了相关均衡理论、模型及计算方法,并结合其在不同空间尺度构造地貌现象研究中的运用,包括:(1)冰川均衡调整研究中不同模型的优化及其对全球海平面变化的指示意义、(2)阐明海山洋岛发育过程及其制约因素、(3)利用弹性板模型重建山脉隆升和盆地挠曲沉降史并进一步探讨二者之间的相互作用、(4)通过研究变形湖滨线有效地约束地球的相关物理参数、(5)建立河流三角洲发育特征模型并服务于现代社会经济、(6)揭示水库蓄水导致的地壳挠曲变形与浅部地质灾害发育的关系及(7)同震滑坡对局部地貌改造的影响,讨论并展望了未来地壳均衡在构造地貌学领域的发展方向,即结合高精度大地测量技术与地质年代学方法,定量地解决构造地貌研究中的关键问题,更全面、系统地了解地表过程、地球深部过程与动力学和地球圈层之间的相互作用。

先存薄弱带对帕米尔弧形构造带形成的影响:来自构造物理模拟实验的制约

帕米尔弧形构造带的形成与先存弧形薄弱带密切相关,这些先存薄弱带如何在印度-欧亚板块碰撞初期就被活化是地学界关注的科学问题。本文利用构造物理模拟实验,研究先存弧形构造薄弱带如何影响帕米尔弧形构造带的形成。本文依据相似性准则,设计了两组构造物理模拟实验,包括先存弧形薄弱带(对比模型)和先存弧形薄弱带加地壳滑脱层。实验结果表明:①先存弧形构造带上继承性发育从而形成帕米尔弧形构造带是完全可能的;②在先存弧形薄弱带而无滑脱层的情况下,变形逐渐由南向北传递,呈现典型的前展式的变形过程,最终变形到达先存弧形薄弱带的时间较晚;构造样式上主要表现为一系列南倾断裂控制的变形带不断向北增宽;所造成的地形格局总体上呈现向北单调递减的地形楔形态;③在先存弧形薄弱带而有地壳滑脱层的情况下,先存弧形薄弱带在变形初期就立即活化,之后变形带才表现出从推板向北逐渐传递的过程,最终当变形量足够大时,会在弧形薄弱带前缘形成前锋断裂;构造样式上,表现为一系列的冲起构造;所造成的地形格局总体上为山-谷相间的形态;④帕米尔北缘的先存薄弱带如果在新生代印度-欧亚板块碰撞初期就开始活化,必须存在滑脱层(解耦层)。该新生代早期的滑脱层是否存在、位于什么深度和界面仍有待于进一步研究。

库车冲断带新生代地壳缩短与扩展及对天山盆山作用过程的启示

造山带-前陆盆地系统中前陆盆地内同造山沉积和变形记录为理解相邻造山带隆升、扩展及侵蚀过程提供了重要依据。前陆褶皱冲断带广泛发育于中亚天山山脉周缘,为进一步理解新生代天山隆升扩展过程中前陆冲断带地壳缩短分布及变形前锋向盆地扩展过程与机制,基于库车冲断带东部3条高分辨率地震反射剖面分析冲断带新生代地壳缩短空间分布特征。结合冲断带内主要逆冲断层及背斜变形启动时间,进一步厘定库车冲断带变形前锋向盆地扩展过程及速率。结果表明:(1)库车冲断带总地壳缩短向西增大;(2)冲断带内发育于区域性滑脱层上次级逆冲褶皱带累积的地壳缩短,具向盆地方向减小特征,符合由“缩进”机制控制下的地壳缩短分布模式;(3)晚新生代以来库车冲断带变形前锋向盆地幕式扩展,该扩展过程在~12Ma后显著加速。天山周缘其他前陆冲断带观察到类似幕式扩展过程,扩展阶段及速率存在显著时空差异。研究成果有助于进一步认识新生代以来中亚地区远离板块碰撞边界大型造山带隆升扩展中前陆冲断带地壳缩短变形累积扩展过程及相关机制。

青藏高原中部色林错湖近10年来湖面急剧上涨与冰川消融

量化了1976～2010年间,特别是2000～2010年间西藏色林错、错鄂及班戈错的湖面面积及湖面海拔高度变化,分析了不同补给方式对湖面变化的影响,为最近10年青藏高原中东部气候变暖所致冰川加速消融提供了新证据.结合差分GPS实测湖面海拔、数字高程模型(DEM)及不同时相(1976～2009年)湖面面积的遥感解译,研究提出:(1)近40年来色林错湖面海拔高度变化过程可分为两个阶段.1976～2000年,色林错湖面海拔缓慢上升4.3m,平均0.18m/a;2000～2010年,湖面急剧上涨8.2m,平均0.82m/a.与色林错近10年湖面海拔的快速增长对比,错鄂和班戈错的湖面上升趋势缓慢且平稳.(2)1976～2009年间,色林错湖面面积变化过程经历了平稳增长→加速增长→平稳增长的变化过程.湖面总体扩大656.64km2,增长幅度为39.4%,特别是1999～2009年间,湖面急剧扩大549.77km2,增长幅度为30.6%.根据气象数据相关性及湖水水位平衡分析,近期气温升高所致上游冰川的加速消融是色林错近10年湖面快速变化的主要因素--冰川融水直接导致色林错湖面上涨约8m,降水量的增加是影响湖面变化的次要因素;而主导班戈错湖面变化的因素是长期降水量的变化,气温的影响是次要因素.

“V”型共轭走滑断裂:特征、形成机制及其对青藏高原东南缘晚新生代变形的启示

“V”型共轭走滑断裂是指共轭角为钝角的共轭走滑断裂,其“V”型开口方向为锐角且指示最大拉伸方向.前人开展了大量关于“V”型共轭走滑断裂发育背景及动力学机制的研究,但是目前未有针对“V”型共轭断裂几何学、运动学有关的综述.归纳已有“V”型共轭走滑断裂的几何学、运动学特征,总结现存的“V”型共轭走滑断裂的动力学机制,并选取青藏高原东南缘“V”型共轭走滑断裂,进行实例分析.分布于美国西部、欧亚板块中西部和西藏中部的“V”型共轭走滑断裂特征揭示共轭角大小与断裂滑动速率及断裂长度均呈负相关关系“.V”型共轭走滑断裂的成因主要有:(1)断裂剪切面的后期旋转,(2)断裂形成于先存构造薄弱带,(3)断裂遵循对偶一般剪切模型,(4)断裂遵守最大有效力矩法则.基于地球物理数据、地形高差对比以及几何特征的分析,认为青藏高原东南缘川滇块体内部的巴塘-理塘共轭走滑断裂和得荣-乡城共轭走滑断裂的成因机制符合对偶一般剪切模型中的重力扩展,这为理解青藏高原东南缘下地壳连续变形的动力学机制提供了重要启示.

帕米尔弧形构造带晚第四纪以来的不对称径向逆冲:多时空尺度变形速率的启示

帕米尔弧形构造带作为印度-欧亚板块碰撞带变形最为强烈的地区之一,该构造带前缘发育了一系列呈弧形形态展布的活动断裂系;其向北突出的弧形形态的形成是数十年来国内外的研究热点。但关于该弧形形态的形成时间、形成机制以及帕米尔弧形构造带的演化过程仍存在很大的争议。沿弧形构造带发育的活动断裂系运动学的时空变化是揭示帕米尔弧形构造带新生代以来形成演化过程的重要窗口,但是鲜有对这些构造的多时空尺度的系统性研究。文章根据这些沿弧形构造不同的构造样式,重点总结了主要活动构造在不同时间尺度下的变形速率,并分析这些构造沿帕米尔弧形前缘的时空变化。结果表明,晚第四纪以来,帕米尔弧形构造带前缘的构造变形速率基本保持稳定,且前缘主要的逆冲和走滑运动呈现强烈的不对称特征。我们认为帕米尔弧形构造带晚第四纪以来的变形模式基本保持一致,主要表现为不对称径向逆冲的运动学模式,这一运动学模式的形成可能受控于帕米尔边界条件的差异。