2016年01月13日 星期三

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编绘海陆新图 成就蓝色梦想

——访青岛海洋地质研究所张训华研究员

来源:国土资源报 作者:滕艳 姚长新 张淑胜 发布时间:2015-07-06


张训华(右)陪同刘光鼎院士(中)海上考察。



野外作业。

  我国海域地处欧亚板块、太平洋板块和印度板块的交会处,是全球海陆相互作用最为活跃的地区之一,也蕴涵了众多悬而未决的科学问题,是进行海陆地质对比研究的理想场所之一。中国地质调查局青岛海洋地质研究所携手国内十几家单位历时5年编制完成了《中国海陆及邻区地质地球物理系列图(1∶500万)》(简称《海陆系列图》),对中国海陆地质过程及资源环境效应等进行了综合研究,多项创新性成果将为我国海洋强国战略的实施提供一份重要的地质专业支持。

  随着我国海洋战略的推进,新的海区地质地球物理系列图编制日显重要

  《海陆系列图》项目首席科学家、青岛海洋地质研究所张训华研究员介绍,自1992年《中国海区及邻域地质地球物理系列图(1:500万)》(简称《海区系列图》)正式出版以来,海区系列图在资源勘探、岛礁主权斗争、海域划界和通道安全维护等方面得到了广泛的应用,但时至今日,海区小比例尺图件已有数十年没有更新。随着我国海洋战略的推进以及海洋区域地质地球物理调查事业的发展,编制新的海区地质地球物理系列图显得非常必要。

  近20多年来,中国海陆及邻域的地质地球物理调查在不断进步,尤其是海域取得很多新认识,但中国海陆及邻域的大范围编图,尤其是大地构造图,没有随之更新。中国海陆的编图还一直存在海陆不接、海域编图相比陆域编图落后等问题,亟须编制一幅中国海陆及邻域的大地构造图。

  为进一步认识大陆边缘演化与板块作用的关系,系统展示中国海地质、地球物理与资源信息,为深化研究中国海的形成演化与矿产资源分布等科学问题、维护我国的海洋主权与权益,开发海底矿产资源、减少地质灾害等提供基础图件,2008年,《海陆系列图》编制项目启动。项目由中国地质调查局青岛海洋地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、广州海洋地质调查局三家单位牵头负责,中国国土资源航空物探遥感中心、中国地质调查局发展研究中心等10家单位参加,张训华任首席科学家。

  海陆联编,海陆并重,实现地球物理场与地质构造的海陆相接

  张训华介绍,我国有近300万平方公里的管辖海域,约占陆域国土面积的1/3。《海陆系列图》项目编图范围包括整个中国海区和陆地,西到巴基斯坦,东至日本以东,南起赤道,北到燕山—大兴安岭,编图范围涵盖中国陆地和海洋的全部疆域及邻近地区。

  5年来,项目组全面收集、整理了我国50年来中国海域及邻区的地质、地球物理最新资料,开展了包括中国海陆、中国海及邻域和中国各海区三个层次在内的中国海陆地质地球物理系列图编制,共编制了中国海陆空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、地震层析成像图、莫霍面深度图、地质图、大地构造格架图和大地构造格架演化图等8种专题图件。

  “此次编图将整个中国海区与中国大陆作为一个整体按同一比例尺编绘,实现了地球物理场与地质构造的海陆相接;并在此基础上厘定了中国海陆大地构造格局,重点反映了古生代以来中国海、陆时空分布格局和不同地质时期在全球构造中的位置,展示了中国海陆大地构造演化过程。”张训华说,“这不仅体现了中国海陆地质地球物理系列图贯彻‘海陆联编、海陆并重’的原则,也为海洋资源的勘探开发提供了基础资料。”

  以活动论为内涵的全球构造理论为指导,以中国大陆构造演化及其宏观格架为重点,传承、发展和建立块体构造说

  “1960~1989年期间,我国学者在中国海域内进行了大量的地质、地球物理工作,《海区系列图》 是这一工作的系统总结。而《海陆系列图》则是在此基础上,对20世纪80年代以来的近30年间我国陆域及海区地质地球物理综合调查工作的系统总结。”张训华说。

  据他介绍,《海区系列图》中“大地构造图”编制时,指导思想为以活动论为内涵的全球构造理论。在用板块构造理论解释中生代以来构造演化和地质现象基础上,提出块体与结合带的概念,作为板块之下的二级大地构造单元,用以解释前中生代中国海陆的大地构造演化问题。这一大地构造观点,当时很好地解释了中国海区及相邻陆区的大地构造演化历史,并进行了大地构造单元的划分。

  在以活动论为内涵的全球构造理论基础上,张训华等增加了对中国大陆宏观构造格架的认识,以及地球物理资料解释地质构造的认识论和方法论的内容,称之为“块体构造学说”,并将其作为大地构造格架图的指导思想。

  “‘块体构造学说’沿袭了块体和结合带的概念,仍以活动论作为中国海陆及邻域构造演化的支柱。”张训华介绍说,“中国大陆宏观构造格架为三横、两竖、两个三角:三横,天山—阴山—燕山,昆仑—秦岭—大别,南岭。两竖,大兴安岭—太行山—武陵山,贺兰山—龙门山。两个三角,柴达木—祁连山,松潘—甘孜。”

  据他介绍,以印支期为界,前后的构造演化阶段为古全球构造阶段和新全球构造阶段,新全球构造阶段为板块体制,古全球构造阶段为块体体制。印支期以前,各个块体各自按照古陆核形成阶段、成台阶段和稳化阶段发展阶段发育,存在同序时差的关系;印支期各个块体经过多次手风琴式的拼合,亚欧板块内部的块体基本拼合在一起(南海块体和冲绳海槽块体稍晚),形成欧亚板块的主体;印支期以后,各块体和结合带在板块内部,在板块体制下活动,在中国东部大陆边缘,形成了滨太平洋域锋线,在西部则形成特提斯域锋线。

  在执行编图项目的过程中,项目组研究并采用了较为新颖的海域地质内容编图方法。从理论基础、方法技术上,实现中国海陆地质地球物理数据的融合。如,其中关键的技术是如何用叠置方法和透视方法表示海区被掩盖的地质体。叠置法无疑是按正常沉积序列表示地层的叠置关系;透视法的关键步骤就是将叠置在新近系之下的地质体透视到图面上。此方法可归纳为块、线、面三层透视,即被掩盖的中生界、浅层侵入岩或前古生代地壳以“块”的形式透视,其上叠置的古近系则以“线”的形式透视,线叠置在块之上,最上层的新近系以“面”表示。当然,有透视内容的区域此新近系“面”视为透明。

  修订了诸如南海周边特提斯构造界线、东海陆架基底属性等大地构造认识

  张训华介绍,5年来,在编图基础上,项目组针对菲律宾海板块构造单元、西太平洋俯冲模式、中国西部块体构造纲要、中国东部块体、台湾构造演化、中国海陆岩石层结构等科学问题开展了专题研究;以中国大陆构造演化及其宏观格架为重点,对贯穿其中的中国海陆地质过程及资源环境效应、板块之间的相互作用及其在中国大陆与海区所引发的构造效应等进行了综合研究,重点研究了中国海区及邻域沉积地层结构与源到汇过程、中国海区及邻域岩石层结构特征及其动力学特征、中国大陆及海区古大陆边缘与残留盆地分布及油气潜力、中国海区大陆边缘性质转变过程及成因机制、滨太平洋域板块活动及其在中国海区的构造效应等内容。

  根据最新资料,尤其是海区的地球物理资料,修订了诸如南海周边特提斯构造界线、东海陆架基底属性等大地构造认识,对上一轮大地构造图的构造单元划分做了更新。

  张训华表示,较之前者,本次编图有几点重要的修订:

  一是我国东部在古全球阶段形成的统一块体,在新全球构造由于太平洋板块向欧亚板块俯冲,发生不同程度的活化,在重力上表现为梯级带,按活化程度将其分为不同块体。例如华北块,沿太行山、贺兰山又可三分为中朝块体、鄂尔多斯块体、阿拉善块体;扬子块划为四川块体和下扬子—京畿块体。

  二是取消了南海北部的海南—飞驒结合带,最新研究认为,古特提斯主洋盆在三江地区南下后,沿昌宁—孟连带,至马来半岛的文冬—劳勿带,向南隐没在爪哇岛弧之下,沿马江缝合带至海南的邦溪—屯昌带,和钦州—云浮带,都是古特提斯洋的盲肠式分支,无法再向东延伸;而南海东北部的俯冲带,在神狐隆起—中沙隆起以东,至台西南盆地,推测俯冲时间为晚中生代,向北东可与台湾的太鲁阁带相连。

  三是东海陆架原来的海南—飞驒结合带两侧,重力和磁力数据分析表明上并没有明显的差异,所以推测为统一的基底。

  我国海洋地质地球物理学家、中科院院士刘光鼎认为,通过海陆系列图的编制,项目组进一步完善了以活动论为内涵的全球构造理论,并使之更加丰满。当下是我国由海洋大国走向海洋强国的关键时期,项目组在基础理论研究、地球物理场特征认识与发现、地球物理解释性等方面取得的多项创新性成果,以及编制图件过程中在资料处理、分析、解释、应用等方面技术方法上的成果等,将为我国海洋地球科学发展和我国海洋强国战略发挥重要作用。