青藏高原为什么常年都能为下游提供大量的水资源?

马鹿属二级保护动物,其栖息地分布于四川、青海以及东北部等地,此次监测到的白色型个体马鹿属于川藏亚种,也叫白臀鹿。近年来,随着栖息地面积缩小,该物种生存受到了很大挑战。

青藏高原(Qinghai-Tibet Plateau)是、世界海拔的高原,被称为“世界屋脊”、“第三极”,南起喜马拉雅山脉南缘,北至昆仑山、阿尔金山和祁连山北缘,西部为帕米尔高原和喀喇昆仑山脉,东及东北部与秦岭山脉西段和黄土高原相接。

青藏高原异象频现_青藏高原异像青藏高原异象频现_青藏高原异像


青藏高原异象频现_青藏高原异像


青藏高原的地热资源不仅提供了重要的能源,而且是我国其他地方难得一见的自然奇观。地热田热气蒸腾,与雪山、冰川映衬辉照。构成一幅绝妙的高原自然景观,成为本区独具特色的旅游资源。

难以想象,这个平均海拔4000米以上的地区,几亿年前,却是波涛汹涌的辽阔海洋!

[13]B.L.N.Kennett.Seiic We Propagation in Stratified Media,Cambridge University Press,New York,1983.

当你看到这青藏高原山顶,竟然遍布经过江海洗礼的圆滑石头时,你会相信。

这些曾经积淤于海底的层层淤泥石土,现在成了世界屋脊的山脉。

望着它们,必会有所思考,是时空的变化,是造物的流转……

这高土由河流海洋孕育,如今正顺着雨水江河再次一点点回到它的故乡,海洋!

这是它们的轮回…

深度解读:2.4亿年前,由于板块运动,分离出来的印度板块以较快的速度向北移动、挤压,其北部发生了强烈的褶皱断裂和抬升,促使昆仑山和可可西里地区隆生为陆地,随着印度板块继续向北插入古洋壳下,并推动着洋壳不断发生断裂,约在2.1亿年前,特提斯海北部再次进入构造活跃期,北羌塘地区、喀喇昆仑山、唐古拉山、横断山脉脱离了海浸。

距今一万年前,高原抬升速度更快,以平均每年7厘米速度上升,使之成为当今地球上的“世界屋脊”。青藏高原是世界上最年轻的一个高原,2.4亿年前,印度板块开始向北向板块挤压,由此引起昆仑山脉和可可西里地区的隆起。随着印度板块不断向北推进,并不断向板块下插入,青藏高原在对此上升阶段中形成。

它好像个人唉!?

是不是?

向来是军事大国武器大国,一旦,也没有在怕的。人工的武器固然重要,还因为有一天然屏障而大大增加了战斗力。

青藏高原是空心的,在它的地表层下存在一个极为广缈的地下世界。”这一胆大而又离奇的学说发表后,引起了科学界的震惊。多国科学家探测发现,青藏高原下存在神秘地下空间。

自1995年始,一个科学小组在喜马拉雅山地区沿东西方向布置了4条超宽频带大地电磁深探测剖面,对青藏高原的地壳结构进行了研究。研究表明,在青藏高原阿尼玛卿山之下,存在一个面积约10-15万平方公里的巨大地下空间。

有研究表明,柴达木盆地曾是一座有巨大底下空间的高山,坍塌之后形成盆地,有人大胆推测:在广袤青藏高原下方,还有更大的底下空间,这样一来就相当于给人提供了一个天然的庇护所,再也不怕的核威慑了。

当然,这一切都在探索之中。但是,大自然已经给了的馈赠,喜马拉雅山下可能藏着大国不倒的最深沉的秘密。

青藏高原的热力作用和动力作用对大气环流的影响?

在众多的地热田中,以羊八井热气田最。羊八井热气田位于市西北约90千米的山间盆地,面积15平方千米,有星罗棋布的温泉、热泉、沸泉、喷气孔、水热爆炸穴等,其中热水湖最为壮观,在当地年均温只有2℃的情况下,热水湖湖面水温可达45℃。羊八井建有我国大陆上座湿蒸汽型地热电站。

青藏高原对大气环流的热力与动力作用自50年代开始即被科学家们所注意,并进行了一系列的观察与研究。早在20多年前,真锅等(1974年)的数值模拟计算结果表明:考虑青藏高原大地形存在时的1月份100

(三)独特的宗教与古建筑

k Pa等压面上的大气环流图式与现今实际观测值近似一致,当不存在青藏高原时,现有的西伯利亚高压就不复存在 〔12〕 。明茨等 〔13〕 通过计算分析,也都一致认为:由于青藏高原的存在,欧亚大陆的冬季才有西伯利亚高压。Kutzbach等 〔14〕 的数值模拟结果表明,青藏高原的存在与否是季风,特别是东亚季风形成的一个决定因素。Birchfield等 〔15〕 认为青藏高原的隆起增加了冬季雪的覆盖厚度,改变了局部乃至全球的反照率,从而可能对全球气候产生不可忽视的影响。最近Ruddiman等 〔16〕 通过理论分析与数值模拟把晚新生代地球的变冷及区域分异性的增强归因于晚新生代青藏高原及北美西部高原的隆起。王建等 〔16〕 从孢粉植物分异及演变、干旱碎屑及膏盐沉积分布等方面,对柴达木盆地西部新生代气候与地形的演变进行了探讨。其结果表明,盆地西部新生代两个极端干燥的气候期(膏盐发育期)分别出现在始新世至渐新世及上新世至第四纪。前者与老第三纪行星环流控制下的副热带干燥带有关,而后者与青藏高原的隆升有关。

正确是B

第二期强烈隆升即相当于喜马拉雅运动的二期,其所达高度与宽度,足以改变环流形势,它和同时期的热带太平洋的变暖、南极冰盖出现越赤道气流增强、东缘、东南缘边缘海盆的扩大、大陆的向西伸展、副特提斯洋的萎缩等因素相结合,共同加强了大陆与大洋的热力别和动力作用,孕育了以夏季风为主的季风系统,替代了东亚地面老第三纪的行星风系,导致了东亚干旱草原带大收缩与湿润森林带大发展等重大环境变化。

滕吉文等 〔17〕 从青藏高原巨厚的地壳与薄岩石圈模式、位场与波场特征,从板块构造与深层过程和动力学机制的角度,研究和探讨了高原隆升与全球变化的关系。他们认为,地球内部(地壳、地幔、地核)物质运移与气候变化有着密切关系,并且指出,高原特异的壳—幔结构,一系列大型走滑断层的形成和其整体隆升,均影响太阳能量在大气层里的传输方式,使大气热机效率增大,导致行星西风增强,极—赤温增大,并最终形成第四纪大冰期。

风尘沉积是典型的大气沉积物,对大气环流格局和强度变化的响应特别灵敏,因而可以间接地视为构造隆升驱动气候变化的重要地质证据 〔18〕 。因而与青藏高原有着天时、地利关系的黄土高原能够对青藏高原的隆升起到好的说明作用。黄土高原风尘沉积序列真实地记录了东亚季风形成演变的信息,

Ma周期变化方面具有大致同步的相位关系。刘东生等 〔21〕 也论述了季风系统的起源和发展及其与两极冰盖和构造运动的时代耦合性。王富葆等 〔22〕 利用孢粉分析并结合沉积学及 14 C测年等资料,进一步说明青藏高原对全球气候变化具有“启动区”和放大器的作用。

此外,磁化率曲线和氧同位素曲线所反映的东亚冬、夏季风自3.4

开始大致同时增强,而此时全球冰量也开始显著增加,这与大致在3.4~2.6

青藏高原的加速隆升之间的关系绝不是一种巧合。而且青藏高原的阶段性隆升与东亚季风的多次气候突变有着某种内在联系 〔20,23〕 。

Raym等(1992)提出,青藏高原大面积的隆升在过去40 Ma以来引起了全球大陆硅酸盐风化速率的加快,导致大气CO 2 含量的下降和全球气温的下降,并称之为“冰室效应(house

effect)”。但这种观点受到了很多学者的挑战 〔24~26 〕 。Christlan

等 〔27〕 指出,喜马拉雅的风化剥蚀对碳循环的主要影响是增加了沉积岩中有机碳的埋藏量,而不是增加了硅酸盐的风化速率。另外值得一提的是,覆盖着约10%的地球陆地表面的黄土—古土壤序列中含有平均约10%的碳酸盐 〔19〕 ,即有相当数量的碳被固定埋藏,没有参与全球的碳循环,这可能也是大气CO 2 浓度降低的一个因素。

青藏高原的隆升在全球气候变化研究中的重要性得到了众多学者的认同,但是,最近卢演俦等 〔28〕 指出,新生代初印度—欧亚板块汇聚以来,特提斯海的消退,以及太平洋板块在大陆东缘和东南缘消减引起的弧后海盆(如日本海、东海、南海)的扩张和陆缘海盆(如黄海、渤海)的出现,对于古季风形成的意义要比青藏高原隆升所起的作用更重要。这一点在Ramstein等 〔29〕 的AGCM数字模拟试验结果中得到了论证。

目前,对于全球变化尤其是第四纪气候变化机制的研究方面,以轨道尺度气候变化的研究比较深入,而对于青藏高原对全球气候变化的影响研究的还不够,尚没有达成明确的共识。

2 海洋锶同位素组成的演化

现今,海水中锶的平均浓度大约为8 mg/L, 87 Sr/ 86 Sr值为0.7093±0.0005 〔30〕 ,是海水中最富集的微量元素之一。海水中锶的存留时间是3

Ma(Richter等,1993),比海水的混合速率(约10 3 a)要长得多 〔30〕 。海水中的锶主要以海相自生碳酸盐及部分、硫酸盐和其它盐类矿物的形式存在,其中,海相自生碳酸盐矿物的 87 Sr/ 86 Sr值反映了矿物沉积时海水的锶同位素组成特征,真实而连续地记录了海洋锶同位素组成的演化历程。诸多研究结果表明,40

Ma以来海洋Sr同位素比值明显地上升了 〔31~34〕 。

2.1 锶同位素的地球化学性质

锶有4个稳定的同位素: 88 Sr、 87 Sr、 86 Sr和 84 Sr。其中, 87 Sr是 87 Rb天然衰变的产物,其半衰期为48.8

Ga。Rb与K晶体化学性质相似,常以类质同像方式进入钾长石、黑云母等硅酸盐矿物中;Sr与Ca的晶体化学性质相似,常取代斜长石、磷灰石及碳酸盐等含钙矿物中的Ca 〔35〕 。地质体中 87 Sr/ 86 Sr值的大小取决于它们的Rb/Sr值和年龄。由于Rb、Sr性质的异,导致不同的岩石、矿物及其不同的风化阶段具有不同的Rb/Sr值,而不同的Rb/Sr比或/和年龄的不同,则决定了其特定的 87 Sr/ 86 Sr值 〔49〕 。另外,与H、C、O、S等同位素不同的是,Sr同位素不会由于物理化学风化和生物过程而发生分馏 〔36〕 。

2.2 海洋锶同位素组成的演化特征

早在1948年,Wickman就提出由于地壳中 87 Rb的衰变,海水中锶同位素的组成应该随时间单调增加,而且仅是时间的函数。但是,1955年Gast对已知年龄的海相碳酸盐岩的锶同位素测定结果表明海水 87 Sr/ 86 Sr值的变化速率远小于Wickman的估计值,并指出Wickman过高估计了地壳Rb/Sr值。Palmer等 〔33〕 测量了整个显生宙海相石灰岩的 87 Sr/ 86 Sr值,发现所得结果并不是很系统地增加,而是呈现出不规则的曲线变化,并于前寒武和现在具有值,而在二叠纪末—三叠纪初具有明显的最小值。Martin等 〔37〕 对中二叠纪到三叠纪的海水进行了 87 Sr/ 86 Sr

值测定,并得出了在晚二叠纪比值增加的速率是0.000097/Ma,此速率大约比过去40

Ma的平均增长速率大了2.5倍,大致等于整个新生代的增长速率,而且这一增长仅是发生在较短的时间内。Edmond 〔34〕 指出,在过去的500

Ma中,海洋锶同位素组成随时间的演化呈现一个不对称的波谷形状。其值在寒武纪和现在(0.70),点在侏罗纪(0.7067),其上叠加一些小的震荡,而且在过去的100

Ma中,其值呈现出明显的单调增长趋势。

Richter等 〔38〕 1992年对100 Ma以来海洋 87 Sr/ 86 Sr值演化的研究结果表明,100~40

Ma海洋 87 Sr/ 86 Sr值变化不大或略有下降。但自40 开始至今海洋 87 Sr/ 86 Sr

值一直持续上升,在约20~15 是海洋 87 Sr/ 86 Sr值上升最为迅速的时期,并将其归因于由印度—板块碰撞引起的大陆河流向海洋输入Sr的通量的增加。Palmer等 〔39〕 对DSDP第21和375钻孔75

以来有孔虫的 87 Sr/ 86 Sr值测定结果显示了其总体增加的趋势,并于约10~20

具有的变化速率(4×10 -5 /Ma)。19年,Hodell等 〔40〕 又测量了从24

至今的261个样品的锶同位素比值。其变化曲线可以看成是由一系列斜率不同的线形部分组成的,其斜率值为6×10 -5 /Ma,最小值接近于零。他们认为,在晚第三纪期间海水锶同位素比值由0.7082上升到了0.7092,但其变化速率不是常数,而是一系列变化值。其中,在早中新世(24~16

)、中新世末期(5.5~4.5 )和晚上新世—更新世(2.5~0 )期间具有相对快速的增长;从中中新世到晚中新世初期(16~8

),同位素比值具有中等程度的增长;而8~5.5 和4.5~2.5 同位素比值变化很小或没有变化。Hodell等 〔41〕 对晚第三纪(9~2

)海洋锶同位素组成变化的研究结果如下:在9~2 之间海洋锶同位素组成呈现出增加趋势并伴随着几个不同的斜率。9~5.5

BP, 87 Sr/ 86 Sr值约以1×10 -4 /Ma的速率线性增长。在4.5~2.5

之间, 87 Sr/ 86 Sr值的变化速率逐渐减小直至为零,并最终将比值保持在0.709025。Capo等 〔42〕 对海洋碳酸盐样品的测量结果表明,在过去的2.5

Ma中海水 87 Sr/ 86 Sr值增加了14×10 -5 ,而且各个时段的增长速率不相同。这样高的平均变化速率表明大陆风化速率是相当高的。而增长速率的不一致性则反映了风化速率的波动(相对于当今值而言,其变化率高达±30%)。

Dia等 〔31〕 分析了近30 Ma以来海洋Sr同位素比值的记录发现在这一逐渐增长的Sr同位素变化之上叠加了一个周期为10

Ma的高频震荡,而这一周期性变化与地球轨道参数的周期性变化相一致。Clemens等 〔32〕 测定了45

Ma以来海水Sr同位素比值,并且指出其、最小值分别与大陆冰量的最小、值相一致。但这些高频变化与Sr

在海水中存留时间长的矛盾是难以得到解释的。如果这些冰期—间冰期的Sr

同位素变化是全球性的话,那么我们就必须重新考虑Sr

在海洋中循环的动力学机制。

等认为DSDP 289孔的Sr同位素变化曲线上在约20 处有一拐点,而对于DSDP

747孔,Oslick等认为曲线上从22.5~15.5 是一条直线。对于DSDP 558孔和DSDP

747孔,同样的不一致性也存在于从14~9 ,前者所反映的 87 Sr/ 86 Sr值都比后者要低,而且并非呈线性相关。

3 海洋锶同位素组成变化的影响因素

海洋中的Sr主要有以下几个方面的来源 〔33,44〕 :①以河流输入为主的地表径流输入,其 87 Sr/ 86 Sr值平均为0.7119;②地下水输入,其Sr同位素平均组成与地表径流相似;③洋壳—海水相互作用通量,包括洋中脊高温热液区作用以及洋脊两侧和冷洋壳区低温水—岩反应,其Sr同位素平均组成约为0.7035±0.0005;④洋底沉积物重结晶而释放或以孔隙水释放到海水中的Sr,其Sr同位素平均组成为0.7084,与海水的 87 Sr/ 86 Sr值接近。这样,海水Sr同位素组成主要受大陆河流的Sr通量和来自海底热液的Sr通量的影响。

Palmer等 〔39〕 通过对定量的锶的地球化学循环模型研究得出如下结论:尽管海底热液和海相碳酸盐的循环对海水锶同位素比值的变化起着十分重要的作用,但是在整个新生代期间,大陆硅酸盐的风化已经成为控制其变化的主要因素。对 87 Sr/ 86 Sr值变化的控制因素的研究表明,河流是海洋锶的主要供给者,其中约75%的锶来自隆起的灰岩的风化,其余部分则来自硅酸盐的风化。海相碳酸盐通过孔隙水为底层海水提供一定量的循环锶,还有较小部分的海水锶来自沉积碳酸盐的溶解。另外,通过海底热液,海水与海底玄武岩也发生锶同位素的交换,但是,在此过程中没有锶含量的明显变化。

Hodell等 〔40〕 对从24 至今的261个样品的锶同位素比值测定结果表明,影响同位素比值变化的因素不能归结为简单的地质现象,而可能是由于构造和气候因素综合作用的结果。这两者的综合效应影响了由大陆输向海洋的锶丰度和锶比值,而且其所得海洋锶同位素记录与晚第三纪期间大陆化学风化速率的逐渐增强相一致,同时也可能与冰期旋回、海平面下降造成的大陆剥蚀面积的增加及由快速构造隆升导致的大陆地势起伏的加强有关。

Raymo等 〔45〕 提出,影响海洋Sr同位素比值明显上升的原因有2种:①大陆河流排放的放射成因Sr通量的上升;②海底热液活动的减少。现今海底热液的Sr通量为1.0×10 10

mol/a, 87 Sr/ 86 Sr值平均为0.7035;大陆河流每年排放入海的Sr通量是3.3×10 10

mol/a, 87 Sr/ 86 Sr值平均为0.7119。这样,由海底玄武岩的热液蚀变而每年进入海洋的Sr通量约为大陆河流排放入海的Sr通量的1/4 〔33〕 。

Ma以来海洋Sr同位素比值的明显上升(Richter 等,1992年) 〔38〕 。这样,40

Ma以来海洋Sr同位素比值上升的原因只能归结为大陆河流排放的放射成因的Sr通量的增加。为了进一步论证这个结论,Richter

等 〔38〕 证明了以下4点:①Brahmaputra、Ganges、Indus及青藏高原地区河流的Sr通量的总和与过去40

Ma以来海水Sr 浓度及 87 Sr/ 86 Sr值的上升在数量级上相一致;②在印度—大陆碰撞前,河流的Sr通量变化很小,而紧接着碰撞以后河流的Sr通量则保持了持续的增加;③自碰撞以来喜马拉雅及青藏高原的剥蚀提供了足够的Sr,这解释了自碰撞以来河流Sr通量的增加;④河流Sr通量变化的显著特征,即开始于20

的一个短期脉冲式增加与喜马拉雅地区高速剥蚀在时间上相一致。Copeland等 〔46〕 对孟加拉扇形地区碎屑钾长石的 40 Ar/ 39 Ar年代测定显示,在中新世中期,喜马拉雅碰撞区遭受强烈的脉冲式隆起和剥蚀,而且部分地区的快速剥蚀贯穿整个晚第三纪,它与Richter等 〔47〕 对南部冈底斯带的Quxu

pluton的研究揭示出的一个迅速的侵蚀时期(约在20~15 )的时代相符。Zeitler 〔48〕 发现,喜马拉雅山西部去顶速率的增加开始于约20

。因此,可以认为海洋 87 Sr/ 86 Sr值在约20~15 上升最迅速是对青藏高原在一个短时期内迅速侵蚀的去顶的响应。

由以上分析和论证可有如下认识:在印度—大陆碰撞以前,进入海洋的放射成因Sr通量变化很小,而在印度—大陆碰撞之后,进入海洋的放射成因Sr通量有很大的上升,并表现为 87 Sr/ 86 Sr值的持续上升,而这一时期青藏高原的强烈隆升和快速侵蚀为海洋 87 Sr/ 86 Sr值的上升提供了足够的放射成因Sr。

结 语

40 以来,海洋锶同位素比值明显地上升了,对于其引发机制国内外学者进行了多方面的研究与探索,但至今仍未得出肯定结论。随着构造隆升驱动气候变化说的提出,将青藏高原的隆起与全球气候变化、大陆化学风化速率及海洋锶同位素组成的演化紧密联系为进一步认识和明确青藏高原隆升的时代、幅度和形式提供了一个很好的思路和方法。随着这一思路和方法的进一步运用和深化,我们相信关于青藏高原隆升的机制和过程及海洋锶同位素的演化规律的科学难题定将逐渐清晰明了,并可为解决目前关于硅酸盐与碳酸盐风化的争论提供很好的方法和手段。

西北地区和青藏地区典型的区域特征

[4]曾融生,孙为国.青藏高原及其东部邻区的活动性和震源机制以及高原物质东流的讨论.学报,1992,14(增刊),534~564.

西北地区地形以高原和盆地为主;气候干旱少雨;地表面有大面积的草原和沙漠。

, 87 Sr/ 86 Sr值几乎保持在常数约0.708925。5.5~4.5 Ma

青藏地区地形以高原为据了解,二战前后卫军头子希姆莱亲自组建了两支探捡队,他们深入,寻找“地球轴心”,很显然,没能如愿。就算真的存在“地球轴心”,也不是这种魔头配拥有的。主;气候寒冷,光照强烈;地表面有大面积积雪冰川和高寒草地;动物能够耐寒。

接收函数与青藏高原岩石圈构造

青藏高原有着迷人的冰雪景观。这里是我国的雪峰,冰川营垒,也是全球中低纬度地区的冰川活动中心。本区的冰川面积达34 000平方千米,占全国冰川总面积的80%。山岳冰川形态多样、冰斗、角峰、刃脊、鼓丘等冰蚀、冰碛地貌分布广泛,还有冰塔林、冰洞、冰面溪流等奇异景观。

吴庆举曾融生

(局地球物理研究所,100081)

摘要利用根据中美合作“青藏高原深部构造及其动力学研究”布设的11个PASSCAL仪记录到的宽频带远震体波波形资料,得到了全部11个PASSCAL台站接收函数,对台站接收函数进行反演,获得了每个台站下方的一维S波速度结构。台站接收函数的测定采用了较频域稳定、分辨高的时域熵谱反褶积,并对同一方向、震中距基本相当的一组远震作同相叠加,提高了接收函数的信噪比。接收函数的波形拟合应用了Kennett合成图方法及Randall微分图快速算法。反演过程中采用了“Jumping”算法,并引入光滑度准则对模型参数施加约束。反演结果揭示出在班公错缝合带附近Moho界面存在明显的错断,一种可能的地质推论是班公错缝合带是印度地壳插入欧亚下地壳的前沿。

接收函数青藏高原波形反演S波速度结构

1引言

S波速度分布是揭示岩石圈动力学演化过程的一个非常重要的学参数,但难以用其它手段很好地加以约束。远震P波波形提供了研究S波速度的途径,原因在于远震P波波形含有台站下方速度界面的转换波及多次波的丰富信息。到达观测台站附近的远震P波可近似为陡角度入射平面波,在台站下方较小的范围内传播,在一定的频带范围内,接收介质的横向不均匀性对远震体波的散射效应可忽略不计,因此,可以近似用水平分层结构模型对远震P波波形作较为合理的模拟。

远震P波波形含有关于震源时间函数、源区介质结构、地幔传播路径、接收区介质结构的综合信息,必须从中消除震源及传播路径的影响,才能有效地利用波形数据来反演台站下方的速度。依据等效震源因子设,可以从成因复杂的远震P波波形中提取接收介质响应。接收函数是用三分量远震P波波形的垂直分量对水平分量作反褶积后得到的时间序列[8,9]。一般认为,接收函数仅与台站下方的介质结构有关,特别对S波速度的垂向变化最为敏感,而基本上与震源和传播路径无关。

2方法

三分量远震P波波形数据可表示成如下的褶积形式[8]:

岩石圈构造和深有一个为多数人接受的推测,即海底热液活动是海底扩张速率的函数。如果热液蚀变进入海洋的Sr总量的变化正比于新洋壳产生的速率,那么,由海底玄武岩的热液蚀变而每年进入海洋的Sr总量自白垩纪以来已减少了40%,但是这个变化在时间累计上不足以解释过去40部作用

理论计算与实际观测表明,远震P波波形的垂直分量主要由直达波构成,其中的续至波能量较弱,可忽略不计,换言之,EV(t)可近似为Dirac函数,即:

岩石圈构造和深部作用

于是远震记录的垂直分量可以近似为仪器响应和有效震源时间函数的褶积:

岩石圈构造和深部作用

显然,在(1)的设条件下,DV(t)可近似为远震P波波形中与接收介质无关的影响效应。将(1)变换到频率域,作如下的反褶积运算:

岩石圈构造和深部作用

将ER(ω)和ET(ω)分别反变换回时间域,就可得到介质结构响应的径向分量ER(t)和切向分量ET(t),也就是所谓的接收函数。

由于实际资料是有限带宽的,且包含随机噪声,垂直分量的频谱常含有近零点成分,从而导致频率域除法运算的不稳定,在实际的频率域反褶积过程中,常引入“水准量”来压制近零值频谱,确保频率域除法运算的稳定[10],但反过来又降低了接收函数的分辨率。为克服频率域反褶积的固有缺陷,我们发展了两种时间域的反褶积算法Wiener滤波反褶积和熵谱反褶积,合成数据和实际资料的检验表明,这两种时间域的反褶积方法是行之有效的[11]。

对同一方向震中距大体相当的一组远震接收函数,作同相叠加,进一步增强接收函数信噪比,得到接收函数的均值及标准偏,对均值加减一个标准偏,还可得到接收函数的上下限,用于评估接收函数的反演效果。

进一步的研究表明,接收函数是消除P波多次反射后的水平分量,含有大量台站下方速度界面产生的PS转换波及多次波[12],对S波速度结构的垂向变化非常敏感[9]。

宽频带远震体波波形反演利用接收函数来获取台站下方的S波速度模型。接收函数合成图可表示成:

岩石圈构造和深部作用

其中dj,代表接收函数的第j个数据点,Rj代表作用在模型m上用以产生数据dj的泛函,m代表参数化后的S波层速度。式(5)是非线性的,可用Kennett算法合成[13]。

由于接收函数对S波速度的垂向变化最敏感,因此一般把台站下方介质结构简化成关于S波层速度的水平分层模型,层厚度保持不变,根据S波层速度β,依据经验公式α=1.73β和ρ=0.32α+0.77分别对P波层速度α和层密度p作相应调整。

岩石圈构造和深部作用

其中δm是关于初始模型m0的微扰向量,D是泛函Rj,在m0处的偏导数矩阵,矩阵D的元素Dij代表第j层S波速度的微小变化引起的第i个采样值的相对变化,它们构成反演的数据核,其列向量构成所谓的微分图,可用Randall快速算法来合成[14]。

一般对公式(6)作相应修改以直接迭代求解模型向量m本身,称之为跳动算法[15],其显著特点是可以对模型施加光滑度约束,压制速度模型的急剧变换,以期获得较为合理的解[16]。

19.7~1992.7月,中美合作在青藏高原布设了11个宽频带数字化台站[2.17],图1给出了台站分布位置。在为期一年的观测中,共观测到来300多个方位角在0°~360°,震中距在35°~95°之间的远震,为利用远震体波波形研究青藏高原的岩石圈构造,特别是台站下方S波速度,提供了良机。格尔木台、温泉台以及日喀则台的接收函数的初步研究结果表明青藏高原南部的速度与其中北部有着显著异[18]。本文给出全部11个PASSCAL台站下方接收函数反演结果。

我们筛选出大约70多个东北方向上、震中距约40°的远震用来反演S波速度。以P波初动前20s为起点,在长为120s的时窗内截取P波波形,这一时窗宽度足以包括来自最深界面(Moho面)的多次反射波震相,并对三分量的原始记录去均值,再将南北与东西的水平分量旋转到径向和切向。

采用熵谱反褶积,测定所有的台站接收函数,并选取高质量的波形进行叠加,得到各台站接收函数的均值及标准偏,每个台站一般有10~20个远震参与叠加。

对台站下方的S波速度作水平分层,由于Gaussian滤波参数为2.5、1Hz以上的高频成分已从接收函数中滤除,故层厚度取为2km。结合人工测深、近震以及面波频散资料,我们分别选取了11个台站下方的初始速度模型,采用跳动反演算法,并引入光滑度约束,分别得到了11个台站下方的S波速度结构。

图1青藏高原PASSCAL仪位置图

Xiga—日喀则;Lhsa—;Sang—桑雄;Amdo—安多;Wndo—温泉;Erdo—二道沟;Budo—不冻泉;Tunl—格尔木;Ganz—灵芝;Ushu—玉树;Maqi—玛沁

图2为温泉台的接收函数及其反演结果。温泉台接收函数的波形拟合非常之好,反演结果较为可靠。接收函数切向分量能量较弱,表明其地壳构造横向变化不大。Moho界面的PS转换波在直达P波后8.2s处出现。反演结果表明Moho界面深约64km,S波速度由50km深度处的3.7km/s,逐渐增至Moho界面处的4.4km/s。另一显著特征是上地壳有一厚约10km的低速层。

本文不准备对各台的接收函数及反演结果作一一说明,而是对它们进行比较,以阐述青藏高原地壳构造的主要特征。

图2

a.温泉台接收函数均值及其上下限,实线—均值,虚线—上下限,R—径向;T—切向;b.温泉台接收函数反演结果,其中A—S波速度模型,虚线—初始模型,实线—反演结果;B反演效果评价,虚线—合成图,实线—实际图上下限;C—波形拟合对比,虚线—合成图,实线—实际图

全部11个PASSCAL台站的接收函数的波形模拟结果如图3所示,不难发现所有台站接收函数的Moho界面的PS转换波清晰可见,波形拟合效果较好。予以强调的是不同台站的接收函数有着明显异,表明青藏高原内部岩石圈构造存在显著的横向变化。

把日喀则、、桑雄、安多、温泉、二道沟、不冻泉和格尔木的反演结果由南到北排列成一条速度剖面,并将灵芝、玉树和玛沁的反演结果构成另一条速度剖面(图4),可以从中揭示青藏高原岩石圈构造的基本特征。

在我们的反演模型中,作为一个主要的速度界面,Moho界面深度定在S波速度达到4.4~4.6km/s处,不难发现青藏高原的Moho界面以一阶速度不连续面或速度梯度带为特征。由接收函数得到的Moho界面速度与近震Sn走时得到的结果非常一致[5]。

青藏高原地壳巨厚,Moho界面深达60~80km,且存在明显的起伏变化。在班公错缝合带以南,Moho界面有渐渐的北倾趋势,安多附近Moho界面达到最深,约84km;跨过班公错缝合带后,Moho界面突然变浅,温泉附近Moho界面仅64km深;然后向北逐渐变深,不冻泉附近Moho界面深达78km。格尔木附近Moho界面约64km深。

根据接收函数的反演结果,壳内低速层看来并不是青藏高原地壳的普遍特征,仅在个别台站的上地壳或下地壳有低速层。在桑雄、安多、二道沟、不冻泉等台的上地壳存在明显的低速层,其底界面构成一条明显向北倾斜的速度界面;在日喀则和桑雄台的下地壳约5060km的深度范围内有一厚约10km的低速层;在不冻泉台40~60km的深度范围内,亦可观测到厚约20km的低速层。

青藏高原地壳内部有若干个较为明显的速度界面。界面h1作为桑雄、安多、二道沟、不冻泉等处上地壳低速层的底界面,由日喀则处的18km深增加至不冻泉处的30km深,具显著的速度跳跃,且明显向北倾斜。界面h2作为日喀则、桑雄、不冻泉等地下地壳低速层的上界面,以及安多、二道沟等地速度梯度带的边界,由日喀则处的50km深,减小到不冻泉处的40km深。界面h3作为日喀则、桑雄等处下地壳低速层的下界面,在班公错缝合带以南深约60km,在缝合带以北突然消失。关于青藏高原地壳内部界面,广角反射亦已发现[19~25]。

用宽频带远震体波波形反演青藏高原岩石圈构造,所得到的一个十分重要的结果是,在班公错缝合带附近,Moho界面有大约15km的错断,缝合带以南深,以北浅,安多附近S波速度由23km深处的3.5km/s逐渐增大到84km深处的5.0km/s。深测深[24,25]、面波频散[26]、近震走时[5,6]等均有明显证据表明,在班公错缝合带附近,Moho界面存在错断,特别是用接收函数反演得到的速度模型计算近震震相的理论到时,并与实测到时进行比较,发现两者惊人地吻合[27]。不同地球物理资料解释结果的一致性,增强了班公错缝合带附近Moho界面错断的可靠性。

图3青藏高原台站接收函数的模拟结果

代号含义同图1

图4青藏高原S波速度剖面

代号含义同图1

4讨论

我们共选取了70余个震中位置相对集中、信噪比高的远震用于青藏高原岩石圈速度结构研究。采用高分辨率的熵谱反褶积,测定台站接收函数,对相关性好的10~20个远震叠加,提高了接收函数的信噪比,接收函数反演与其它地球物理手段所得结果的一致性,进一步增强了研究结果的可靠性。

青藏高原的地壳厚达60~80km,Moho界面有明显的起伏;地壳内部有若干条明显的速度界面;在一些地区,上地壳或下地壳存在低速层;跨越班公错缝合带,Moho界面南深北浅,出现约15km左右的错断;根据班公错缝合带附近Moho界面的错断现象,我们认为印度地壳向欧亚下地壳挤入的前沿可能在班公错缝合带附近,安多地壳速度梯度带可能是印度地壳插入欧亚下地壳过程中,两种地壳物质相互混杂的结果。当然,这一结论的可靠性尚待更加详细的地球物理和地质资料的验证。

致谢本文是自然科学基金会和科学联合基金会的资助项目。在工作过程中,得到了王椿镛研究员、丁志峰副研究员和吴建平副研究员的大力协助,冯锐研究员提出了有益的建议,作者谨向他们表示衷心的感谢。

参考文献

[1]W.L.Zhao and W.J.Morgan.Injection of Indian crust into Tibetan lower crust:a two-dimensional finite element model study.Tectonics,1987,6.489~504.

[2]曾融生,吴大铭,T.J.Owens.中美合作课题“青藏高原地壳上地幔结构以及地球动力学的研究”介绍.学报,1992,14(增刊),521~522.

[3]曾融生,朱介寿,周兵,丁志峰,何正勤,朱露培,骆循,孙为国.青藏高原及其东部邻区的三维波速度结构与大陆碰撞模型.学报,1992,14(增刊),523~533.

[5]曾融生,丁志峰,明跃红.近震震相与青藏高原的岩石圈构造.学报,1996.

[6]R.S.Zeng,Z.F.Ding,and Q.J.Wu.A review on the lithospheric structures in the Tibetan plateau and constraints for dynamics.PAGEOPH,1995.145,425~443.

[7]J.F.Dewey and J.M.Bird.Mountain belts and the new global tectonics.J.Geophys.Res.,1970,75,2625~2647.

[8]C.A.Langston.Structure under Mount Rainier,Washington,inferred from eseiic body wes.J.Geophys.Res.,1979,84,4749~4762.

[9]T.J.Owens,G.Zandt,and S.R.Taylor.青藏高原以其无以伦比的独特构造,一直是地球科学的研究热点。青藏高原的隆升和巨厚地壳的形成普遍认为是印度板块向欧亚板块挤入引起的,但高原隆升的机制迄今众说纷纭,已提出的具代表性的模式主要有两类:①地壳俯冲模式[1~6],②地壳缩短和增厚模式[7]。Seiic evidence for an ancient rift beneath the Cumberland Plateau,Tennessee:A detailed ysis of broadband eseiic P weforms.J.Geophys.Res.,1984,89,7783~7795.

[10]R.A.Wiggins and D.V.Helmberger.Upper mantle structure of the western United States.J.Geophys.Res.,1973,78,1870~1880.

[11]吴庆举.宽频带远震体波波形反演与青藏高原岩石圈速度结构研究,博士学位论文,局地球物理所,1996.

[12]G.J.Ammon.The isolation of receiver effects from eseiic P weforms.Bull.Seiol.Soc.Am.19,81,4~2510.

[14]G.E.Randall.Efficient calculation of differential seiograms for lithospheric receiver functions.Geophys.J.Int.,1989,99,469~481.

[15]S.C.Constable,R.L.Parker,and C.G.Constable.Occam's inversion:a praetical algorithm forgenerating ooth models from electromagnetic sounding data.Geophysics,1987,52,289~300.

[16]C.J.Ammon,G.E.Randall and G.Zandt.On the nonuniqueness of receiver function inversions.J.Geophys.Res.,1990,15,303~318.

[17]T.J.Ownes,G.E.Randall,F.T.Wu,and R.S.Zeng.PASSCAL Instrument performance during the Tibetan plateau passive seiic experiment.Bull Seiol.Soc.Am.,1993,83(6),1959~1970.

[18]朱露培,曾融生,吴大铭.利用宽频带远震体波波形研究青藏高原地壳上地幔速度结构的初步结果.学报,1992,14(增刊),580~5.

[19]J.W.Teng,K.Z.Sun,S.B.Xiong,Z.X.Yin,H.Yao,and L.F.Chen.Deep seiic reflection wes and structure of the crust from Dangxung to Yadong on the Xizang plateau(Tibet).Phys.Earth Plant.Int.,1983,31,293~306.

[20]滕吉文,尹周勋,熊绍柏.喜马拉雅山北部地区的地壳结构模型和速度分布特征.地球物理学报,1983,26,525~540.

[22]滕吉文,尹周勋,熊绍柏.高原北部地区色林—蓬错—那曲—奈县地带地壳结构与速度分布.地球物理学报,1985,28(增刊),28~42.

[23]J.W.Teng.Explosion study of the structure and seiic velocity distribution of the crust and upper mantle under the Xizang(Tibet)plateau.Geophys.J.R.Astron.Soc.,1987,89,405~414.

[24]熊绍柏,滕吉文,尹周勋.高原地区的地壳厚度和莫霍界面的起伏.地球物理学报,1985,28(增刊),16~27.

[25]卢德源,王香泾.青藏高原北部沱沱河—格尔木地区的地壳结构和深部作用过程.地质科学院院报,1990,21,227~237.

[26]C.Brandon and B.Romanowicz.A“no-lid”zone in the central Chang Thang platform of Tibet:evidence from pure path phase velocity measurements of long period Rayleigh wes.J.Geophys.Res.,1986,,6547~6564.

[27]R.S.Zeng,Z.F.Ding,and Q.J.Wu.Lateral variation of crustal structure from Himalaya to Qilian and its implication on continental collision process,in“Structure of the Lithosphere and Deep Process”.Proc.30th IGC,1996.

青藏高原的气候特点

发现白色马鹿的囊谦县位于玉树州东部,毗邻昌都市,作为青藏高原向横断山脉的过渡地带,分布有棕草鹛、藏鹀等诸多特有鸟类以及雪豹、金钱豹、豺等珍稀兽类,这一地区在青藏高原生态保护中发挥着生态廊道等特殊作用。

由于其高度,青藏高原的空气比较干燥,稀薄,太阳辐射比较强,气温比较低。由于其地形的复杂和多变,青藏高原上气候本身也随地区的不同而变化很大。总的来说高原上降雨比较少。

青藏高原本身也是影响地球气候的一个重要因素。古生物学和地质学的考察表面,青藏高原的隆起使全球的气候发生了巨大的变化。作为一个高大的阻风屏,它有效地将北方大陆的寒冷空气阻挡住了,使它们不能进入南亚。同时喜马拉雅山脉阻挡了南方温暖潮湿的空气北进,是造成南亚雨季的一个重要因素。

不是实线—实测接收函数;虚线—理论接收函数。。

A夏季气温不是很冷,只能说比较凉爽。

C青藏3数据及其反演结果地区降水不多

D空气稀薄,日照充足时对的,冬季比较寒冷,因为其海拔高的原因,高温是不可能的

高中地理选修第二册上有,自己翻书啊!讲专题的,去查三大地形区的青藏高寒区.

青藏高寒区,海拔很高,是不是气压很低

青藏高原旅游区的旅游资源有何特点?

它既是北半球大冰期气候变化的反映,又是对青藏高原构造隆升的响应 〔19,20〕 。吴锡浩等 〔20〕 根据地层记录,对黄土高原黄土—古土壤序列所反映的构造气候旋回与青藏高原冰碛—古土壤序列所反映的隆升过程进行对比,表明它们在地球轨道偏心率的准0.4

青藏高原旅游区的旅游资源有以下三个特点:

(一)独特的高寒自然景观

青藏高原是世界上的具有神秘色彩的地理单元,气势磅礴,雄伟壮观。在辽阔的高原上,绵延着许多巨大的山脉,奔流着众多湍急的河流。高耸的山峰,银装素裹;众多的湖泊,镶嵌在雪峰之下,蓝天白云,雪山倒映,湖光山色相映成趣,风景壮丽。

“一年无四季,一日有四季”的气候特点使高原天气变化无穷。正当烈日炎炎,晴空万里,即刻便会狂风大作,雨雪冰雹交加。夏季白天正午温暖,早、晚却很冷,是常有的现象。

奇特的高原,繁衍着奇特的动物。久负盛名的“高原之舟”牦牛,是这里主要的民间交通工具。河曲马是我国马类中的“劲旅”,兼有挽乘多用。此外,珍贵稀有的特产动物,尚有野驴、藏羚羊、棕熊、白唇鹿、麝、雪鸡以及棕头鸥、斑头雁等,给广阔的高原增添了生机。

(二)地热奇观

青藏高原构造运动强烈,岩浆活动频繁,是我国地热资源最丰富的地区。雅鲁藏布江中上游河谷地带,地当印度板块与欧亚板块相互碰撞的缝合线位置,地热活动最为强烈。这里的地热类型众多,有温泉、热泉和沸泉;有热水湖、热水池和热水沼泽;还有不断冒出热气的喷气孔,气孔;还有间歇喷泉、水热爆炸穴等。地球上已经发现的20多种地热类型,这里。

青藏高原旅游区具有浓厚的宗教色彩。本区流行藏传,俗称教。教是公元7世纪传入后,掺入了本地区固有的宗教成分而形成的一种宗教,与一般的有所区别。教在发展历史上曾广义线性反演从与真实模型比较接近的初始猜测出发,通过迭代求解,得到模型解。对泛函R在初始模型m0处作Taylo数展开,得:两度兴旺,留下了大量独具特色的宫殿寺庙建筑和珍贵宗教艺术品,形成了独特的民族传统和文化习俗。

在本区历史中,由于文化的交流,西自印度、尼泊尔,东至中原地区,不断有建筑艺术家和工匠来到高原,为这里的建筑贡献技艺。外来艺术的影响与本民族艺术的交融,形成了本区鲜明、独特的建筑另外,需要指出的是,由于测试样品的不同或海底测试位置的不同,所得Sr同位素比值也可能不同。Hodell等 〔43〕 对海底深钻的不同位置(289孔、558孔和747孔)的研究表明,由于海底不同位置的沉积速率不同,因而它们所反映的海水锶同位素组成的变化曲线也有所不同,例如,Hodell风格和艺术。

本区的民族主要是藏族,藏族居民基本上都信奉教,因此青藏高原成为我国近现代史上寺庙和最多的地区,有数以千计的寺庙。的、、哲蚌寺、萨迦寺、塔尔寺等依然保持着古老而神秘的色彩。佛事活动兴盛,香火缭绕,终年不断,日益吸引着大量中外游客前去观光。

青藏高原旅游区由于独特的地理位置、变化多样的地貌特征和自然风光,以及多个少数民族的悠久历史文化,构成了丰富多彩的旅游资源体系,是国内外学者和游客登山科考、探险、朝圣、旅游的理想之地。的和被列入《世界文化遗产名录》,、日喀则、江孜、同仁为历史文化名城,青海湖和的雅砻河为重点风景名胜区。风景点还有的八廓街、珠穆朗玛峰、雅鲁藏布大峡谷,青海的塔尔寺、三江源自然保护区等,对中外旅游者极具吸引力。

青藏高原旅游区的旅游资源有什么特征

乘坐青藏高原的火车,引擎烧的是什么?

高寒 缺氧 低温民族特色浓郁

分为电气化和非电气化,电气化都是用电的,由机车从接触网引电;

施雅风等 〔9〕 通过对柴达木盆地的研究结果表明:青藏高原于25~17

非电气化[21]J.W.Teng,S.B.Xiong,X.Z.Yin.,X.J.Wang,and D.Y.Lu.Structure of the crust and upper mantle pattern and velocity distributional characteristics in the northern Himalayan Mountain region.J.Phys.Earth,1985,33,157~171.区段由内燃机车烧油带动,自带发电车发电提供列车用电。

青藏线目前还没实现电气化,所以依靠内燃机车烧油带动。

发现野生白色马鹿的囊谦县当地还有哪些保护动物?

到了距今8000万前,印度板块继续向北漂移,又一次引起了强烈的构造运动。冈底斯山、念青唐古拉山地区急剧上升,藏北地区和部分藏南地区也脱离海洋成为陆地。整个地势宽展舒缓,河流纵横,湖泊密布,其间有广阔的平原,气候湿润,丛林茂盛。高原的地貌格局基本形成。地质学上把这段高原崛起的构造运动称为喜马拉雅运动。青藏高原的抬升过程不是匀速的运动,不是一次性的猛增,而是经历了几个不同的上升阶段。每次抬升都使高原地貌得以演进。

囊谦县委张琨明表示,随着三江源自然保护区多个项目的实施,囊谦生态向好,雪豹、金钱豹、马鹿等重点保护动物在当地频频现身,未来囊谦将从构建生态廊道和生物多样性网络等工作入手,努力提升生态质量和稳定性,进一步发挥囊谦在青藏高原生态保护中的作其中S(t)代表入射平面波的有效震源时间函数,I(t)代表仪器的脉冲响应,EV(t)、ER(t)、ET(t)分别代表介质结构脉冲响应的垂直分量、径向分量和切向分量。用。

青藏高原的气候特点是:冬季寒冷、夏季凉爽、四季分明,雨热同季,降水量随纬度升高明显下降,且大部分地区降水量小。