東南極甘布采夫冰下山脈重磁場(chǎng)特征及地殼結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、甘布采夫冰下山脈坐落于東南極中部，整座山脈被完全埋藏于東南極冰蓋之下，因而成為全球構(gòu)造特征最為神秘的地方之一。山脈之下的地殼厚度和巖石圈厚度分別達(dá)到了58km和200km，但仍缺乏對(duì)其地殼結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)。本文基于甘布采夫及其附近區(qū)域的航空重磁、衛(wèi)星重磁、冰下地形、天然地震觀測(cè)數(shù)據(jù)以及周邊地區(qū)的地質(zhì)信息，對(duì)甘布采夫冰下山脈進(jìn)行地質(zhì)與地球物理綜合研究。
　　本文基于東南極整體的地質(zhì)構(gòu)造背景和超級(jí)大陸聚散活動(dòng)，詳細(xì)研究了甘布采夫冰

2、下山脈地區(qū)的重磁場(chǎng)特征和地殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在對(duì)甘布采夫地區(qū)及其周邊區(qū)域的重磁場(chǎng)特征的研究中，分別對(duì)航空和衛(wèi)星磁異常及重力異常（自由空氣重力異常和布格重力異常）的位場(chǎng)特征進(jìn)行分析，結(jié)合周邊區(qū)域已有的地質(zhì)資料，圈定了具有研究?jī)r(jià)值的異常區(qū)域。然后，利用邊界識(shí)別方法（總水平導(dǎo)數(shù)、解析信號(hào)、傾斜角、θ圖以及特征值分析法）研究了甘布采夫冰下山脈地區(qū)的構(gòu)造斷裂的空間展布狀態(tài)和地質(zhì)體的分布情況。研究發(fā)現(xiàn)甘布采夫冰下山脈地區(qū)分布了多條構(gòu)造斷裂帶及其次級(jí)斷裂和

3、逆沖推覆構(gòu)造。
　　基于甘布采夫冰下山脈地區(qū)的航磁異常，利用一維和二維徑向?qū)?shù)平均功率譜分析法和Parker-Oldenburg迭代反演，計(jì)算了磁性基底的深度，研究甘布采夫地區(qū)的居里面起伏以及熱動(dòng)力結(jié)構(gòu)。利用磁單點(diǎn)定位法和歐拉三維反褶積法計(jì)算了甘布采夫冰下山脈北側(cè)的疑似侵入體的空間位置，并推測(cè)其可能與格林威爾時(shí)期的巖漿侵入有關(guān)，而后又經(jīng)歷了晚新元古代-早古生代高級(jí)構(gòu)造作用。
　　布格重力異常通常反映了下地殼密度界面的起伏信息

4、。GAMSEIS天然地震觀測(cè)數(shù)據(jù)，作為重磁場(chǎng)研究的重要的約束信息，可以很好地探明地殼和地幔的深部結(jié)構(gòu)?；跂|南極甘布采夫冰下山脈地區(qū)的GAMSEIS天然地震數(shù)據(jù)和布格重力異常，本文對(duì)該地區(qū)的下地殼密度界面進(jìn)行研究。接著，本文利用小波多尺度分解，對(duì)甘布采夫地區(qū)的布格重力異常場(chǎng)進(jìn)行3-6層的分解，并分別研究分解后的區(qū)域場(chǎng)和局部場(chǎng)。根據(jù)5階小波局部重力異常的梯級(jí)帶的分布與走向，劃分出了9條斷裂構(gòu)造。經(jīng)過(guò)6階小波分解后的局部重力異常，出現(xiàn)的重力

5、高值區(qū)塊可能與甘布采夫地區(qū)的高密度下地殼相關(guān)。此外，在天然地震點(diǎn)、小波分解和徑向?qū)?shù)平均功率譜的基礎(chǔ)上，利用Parker-Oldenburg密度界面迭代法反演甘布采夫地區(qū)的莫霍面深度，研究甘布采夫冰下山脈的地殼結(jié)構(gòu)和巖石圈特性。最后，基于Airy均衡模型，計(jì)算了在冰蓋影響下的山根厚度，進(jìn)而推測(cè)甘布采夫地區(qū)上覆巨厚的冰蓋對(duì)地殼增厚的影響。
　　為了更好地研究甘布采夫冰下山脈地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合天然地震觀測(cè)點(diǎn)、航空重磁異常特征及反

6、演結(jié)果和甘布采夫周邊區(qū)域的地質(zhì)資料，對(duì)甘布采夫冰下山脈地區(qū)進(jìn)行二維地質(zhì)與地球物理建模。從模型中，基于重磁場(chǎng)異常特征，將甘布采夫地區(qū)劃分出不同的地質(zhì)區(qū)塊。同時(shí)，結(jié)合前文的研究結(jié)果分別對(duì)不同的地質(zhì)區(qū)塊加以約束，以提供更多的地質(zhì)信息。最終，對(duì)甘布采夫冰下山脈的起源和地質(zhì)演化機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的探討，在前人的研究基礎(chǔ)上提出了一種關(guān)于甘布采夫冰下山脈形成及地質(zhì)演化的觀點(diǎn)。早期的甘布采夫山形成于岡瓦納超級(jí)大陸匯聚時(shí)的泛非造山時(shí)期(600-500Ma)。隨

7、后，由于氣候因素，甘布采夫山脈遭受了強(qiáng)烈的地表剝蝕作用，山體受到了較大范圍的剝蝕，但山根的主體被保留了下來(lái)。隨著剝蝕的加劇，到了三疊紀(jì)早期(～250Ma)，在地殼的脆性薄弱帶發(fā)生了斷裂，并發(fā)育為地塹式的裂谷系統(tǒng)。同時(shí)，由于上地幔鎂鐵質(zhì)巖漿的底侵作用，形成了高密度的下地殼，并增厚了地殼的厚度。在此期間，隆升后的甘布采夫山表面沉積物遭受了一定程度的剝蝕，山體隆升量與剝蝕量基本達(dá)到了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。甘布采夫山的進(jìn)一步抬升可能發(fā)生于白堊紀(jì)(～13