基于GPlates平台的深时地质图编图方法研究

地图是人类对地理事物的符号化表达。通过视觉符号语言,地图能够实现复杂空间信息的传递。从最早的地图出现至今,地图经历了由追求空间位置的精确性、表达内容的客观性、表达范围的广阔性,到地图表达的多层级、多维度、多类型的转变。随着信息技术的快速发展,地图的展示形式也发生着变革,由原来的平面静态图到现在的多元动态图,这种连续的、动态的地图表达方式.

基于GPlates平台的“深时”板块构造重建:数据库现状与应用实例

板块构造重建是大地构造领域一项关键的研究工作,是构建"深时数字地球"(Deep-time Digital Earth, DDE)的重要途径。板块重建工作需要整合地球科学多个研究领域、海量的数据,同时又是地球动力学和气候模拟等研究的重要约束条件。因此,追踪目前国际主流的板块重建所需的数据库以及板块重建工具的最新进展和应用为了解板块重建研究的前沿提供全面的信息。文章系统介绍了支持板块构造重建研究的多个主流数据库,着重描述数据库的数据格式、数据获取方式及数据如何支持基于GPlates平台的板块构造重建。为了阐述大地构造研究相关数据库在板块重建研究中的应用,此次研究从板块构造重建的三个不同层次出发,列举了多个最新的板块重建模型及其在探索地球系统演化方面的意义。最后,结合DDE项目的相关任务,对250 Ma以来全球板块构造和变形的演化、量化大地构造在地球系统演化中的作用、超大陆旋回中的古大陆和古海洋构造重建以及前中生代(>250 Ma)全球板块运动模型重建这四个关键科学问题作出了新的展望。

构造古地理重建与动力地形

构造古地理是研究地质历史时期的构造过程和自然地理演化的科学。大数据时代的计算能力和效率的迅速提高及地球动力学模拟技术的发展,要求古地理研究应建立在全球板块构造背景下,重建"深时"、原位、原型的活动古地理。本文在综合分析国际、国内关于GPlates和CitcomS的地球动力学模拟软件平台的研究成果基础上,系统阐述了板块构造-古地理重建思路、内容和方法,残余地形(动力地形)的分离技术、动力地形与板块俯冲、深部地幔流动的动力成因关系;介绍了利用地表动力地形等古地理资料进行约束,揭示板块运动过程、地幔动力学过程研究思路、方法;提出了古地理重建和地球动力学研究中应遵循的"定时、定位、定向和定型"的原则。将全球板块构造-古地理模型(GPlates)与基于物理特性的地幔和岩石圈有限元模型(CitcomS)相结合,将动力地形与地幔活动过程研究相结合,对揭示4-D地球动力学具有重要理论意义。

古生代中国中西部三大陆块古地理位置重建与演变

针对古生代中国中西部华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋—陆格局中的古地理位置还存在的争议问题,本论文以国际最新的古地理位置重建研究方法和思路,在对中国三大陆块盆地(鄂尔多斯、四川和塔里木盆地)古生界钻井岩心的古地磁实测研究、全球古生代古地磁数据收集与有效性筛选处理、全球主要地质事件约束等多参数融合分析的基础上,采用最新的GPlates板块重建方法,对中国华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋—陆格局中的古地理位置进行了重建和定位。研究结果表明:古生代三大陆块主要在全球±30°之间的南北中低纬度之间迁移;三大陆块在古生代至少发生了3次不同的顺时针旋转和方位角转换;三大陆块运移速率至少经历了3次以上不同高、低速度间的转换与变化过程;响应于古生代全球洋—陆形成与演化,中国三大陆块古构造格局总体上经历了洋盆扩张下的“多岛洋”离散、俯冲碰撞下的离散—汇聚并存、俯冲消减下的差异汇聚隆升、新旧洋盆转换下的差异汇聚—离散、拼合与地幔柱控制下的差异汇聚—离散内部拉张的差异性演变过程。古生代中国三大陆块在全球洋—陆格局中的位置与差异性演变,奠定了中国三大陆块古生代不同性质盆地的形成与演化、不同层系油气烃源、储集原始物质差异性发育的基础。

Global Paleogeography through the Proterozoic and Phanerozoic:Goals and Challenges

Paleogeography is the merger of lithology,depositional environments,tectonic plate movements,topography,climate patterns and ecosystems(reefs,vegetation)through time(e.g.,Scotese,2014,2016,2017;Blakey,2019).The construction of paleogeographic maps using tectonic plate reconstructions requires a multi-year community effort that shares databases,standards and computer projection methods.

From Paleogeographic maps to Evolving Deep-time Digital Earth models

Major advances in computational power,as well as community modelling workflows and an improvement in data availability,has revolutionized Earth sciences over the last decade.Geological data has been synthesized into flexible and open access plate tectonic and paleogeographic reconstructions using the open-source and cross-platform GPlates(www.gplates.org)software since 2008(Muller et al.,2018;Muller et al.,2008).