中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室

更新时间:2021-09-07 07:00

中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室依托:中国科学院青藏高原研究所

实验室-依托

中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室依托:中国科学院青藏高原研究所

实验室-前沿

我国处于东特提斯多岛洋构造域,是世界上最典型的大陆碰撞区,中国大陆是地体长期拼贴增生、多期次大陆碰撞以及仍在进行着的陆-陆碰撞的结果。大陆碰撞是地球上最巨烈的变形方式,塑造了地球上主要地貌形态,如山脉,高原;形成并改造了资源的配置;改变了海陆分布,直接强烈的影响了环境气候。大陆碰撞及所形成的造山带、高原、前陆盆地一直是地质科学研究的最核心内容。印度与欧亚大陆的碰撞是地球历史上最强烈的碰撞之一,形成了目前世界上最大、最高的高原和最雄威的山脉—喜马拉雅山,大陆碰撞及相关碰撞构造的演化、高原的隆升是青藏高原最基础的科学问题和研究内容。青藏高原大陆碰撞造山带不仅完好的记录了超级大陆裂解→增生→碰撞的完整演化历史,同时,伴随着正在造山的高原—青藏高原的形成而一直处于活动状态,被誉为建立大陆动力学与成矿新理论、新模型的关键地带。

国际上有很多研究组从事青藏高原大陆碰撞及高原隆升方面的研究,这些科学家分散在美国,法国、德国、英国等著名大学和研究所中,国际上还没有一个专门进行大陆碰撞及高原隆升的研究机构。

国内,在中科院、地科院及大学内已成立大小不等的各类研究所、研究中心和研究室,但唯独本实验室所依托的青藏高原研究所是专门从事青藏高原这一特色地域研究的事业法人单位。

大陆碰撞与高原隆升是青藏高原地球动力学研究的最基础和最核心的问题,它覆盖了青藏高原地学研究的方方面面,同时又抓住了青藏高原及我国最具特色的研究领域。因而本实验室具有鲜明的科学特色,又具备独特的研究地域优势和研究对象。

实验室-团队

实验室现有(2008年)固定人员40人,其中研究员9 名,副研究员16名,助理研究员名2名,工程师6名,管理人员7人。他们中已获得博士学位者30名,博士生导师9名, 2人获得国家杰出青年基金资助,1人获政府特殊津贴,7人入选中科院“百人计划”,45岁以下的占90%,平均年龄37岁。

实验室-学科

大陆碰撞动力学研究现状与发展趋势

板块构造已经发展成为比较完善的地学理论,能够很好地解释板块边界各种构造作用,如裂解、俯冲、碰撞以及相关的岩浆活动、变质作用和盆地沉降(Condie, 2006)。相对于大陆边缘构造作用,大陆内部的构造作用要复杂得多(Molnar,1988)。大陆构造已成为当前地学研究的一个重要方面,自上世纪90年代以来,陆内深俯冲与超高压变质作用,大陆岩石圈加厚与破坏过程,岩石圈流变和下地壳流动等大陆碰撞动力学过程及其与气候和环境之间的相互作用的研究成为固体地球科学最前沿的领域,人们呼唤像板块构造那样的新的陆内构造理论体系的诞生。预计在未来20年间,大陆动力学仍将持续成为地球科学研究的焦点并逐步建立相对统一的地球系统科学理论体系。

青藏高原地球动力学研究现状与存在的重大科学问题

自上世纪70年代以来,一系列大型国际合作项目,把青藏高原推向世界,掀起了世界科学家既相互合作又激烈竞争的研究热潮,取得了一系列重大成果:揭示出青藏高原是由众多地体由南向北相继碰撞拼合而成,但特提斯洋有关特提斯的演化和消失历史仍然是一个永恒的研究热点问题;初步限定了印度和亚洲大陆碰撞的初始碰撞时间,但远未揭示两大陆的碰撞过程;发现高原地壳厚度是正常大陆地壳厚度的两倍,但地壳增厚的机制仍然是未解之谜;在北喜马拉雅中地壳发现代表印度板块俯冲顶面的大型拆离层—主喜马拉雅逆冲断层,证实了印度大陆板块的向北俯冲,但陆内俯冲的规模和机制还有待深入研究;提出下地壳物质塑性流动形成隧道流(channel flow),但有待进一步验证;发现藏南上地壳发育巨大的部分熔融和藏北地壳发育巨大的流体库,但还不清楚它们的物质组成和性质;发现西藏高原发育一系列南北向裂谷系,对其成因和动力学意义远未达成统一认识;系统研究了青藏高原火山—岩浆作用,但众多不同性质的火山岩浆作用始终困惑着地质学家;提出了多种动力学模型,如缩短增厚模型、拆沉模型、挤出模型等,但远没达到统一认识;发现多个大型成矿带、矿集区,但离建立大陆碰撞成矿理论还相去甚远;揭示了青藏高原的变形和抬升阶段,但人们惊呼过去50年对地表高度的变化几乎没有证据约束。

上述重大研究成果为本实验室的研究奠定了坚实的基础,同时,上述存留争议的重大科学问题也为实验室未来的研究指出了方向。

大陆碰撞研究的应用前景

通过大陆碰撞和高原隆升方面的系统研究,一方面可以在大陆动力学研究上获得创新性成果,另一方面可以建立大陆动力学过程与成矿作用之间的内在联系,完善大陆成矿理论,揭示构造与环境之间的耦合关系。

青藏高原蕴藏着丰富的矿产资源,特别是石油、天然气、铬铁、铜、金、铝、锌、稀有金属、盐类矿产等具有很大前景。地质勘察工作证明,高原东部的三江地层、冈底斯山中东段、东昆仑、祁连山以及一些湖泊等许多地区将成为某些矿产的基地,对于保证我国矿产资源的可持续供应,具有举足轻重的地位。复杂的地质结构及演化过程,各时代不同类型的沉积盆地,多期次特别是中新生代强烈的岩浆活动等,为矿产资源形成创造了有利的成矿条件。加强基础地质研究,为矿产资源勘察提供理论指导和技术支撑。

青藏高原生态环境脆弱,是地震及其他地质灾害频发地区。高原的隆升对中国、亚洲乃至全球气候环境变化影响极大,是亚洲季风区气候变化的启动区,高原地气系统的物理过程,是全球变化研究的重要内容。

鉴于青藏高原在地质资源勘查、地质环境及地质灾害评估和地球科学研究上的巨大潜力,以及它在我国经济社会可持续发展方面的重要作用,同时,也为了保持和发展我院对青藏高原研究的优势,我们拟围绕“大陆碰撞与高原隆升”这一主题,建设重点实验室,继续深入地开展青藏高原地质构造,岩石圈结构和演化的研究。

实验室-支撑

实验室依托青藏高原研究所,在青藏高原上建立中科院大陆碰撞与高原隆升重点实验室,发挥青藏高原巨大的地域优势,借助国际上大陆动力学研究的深入,持续深入研究大陆碰撞过程及其与资源和环境之间的相互作用,为新的陆内构造理论体系的诞生和青藏高原资源的勘探开发、环境保护做出创新贡献;使我国在青藏高原地质学研究和全球地球动力学理论研究上达到世界先进水平,成为国内外研究大陆碰撞最有影响的实验室。

学科特色

大陆碰撞是地球上最激烈的变形方式,是联系板块构造和大陆构造的桥梁,因而也是嫁接板块理论陆内变形理论的关键动力学过程,同时也是研究大陆动力学理论的切入点。突出青藏高原碰撞过程和机制这一根本性科学问题,推动对高原在碰撞以来的演化以及对矿产资源控制的研究;强调高原隆升过程的研究,在于它是青藏高原研究的最基础科学问题,特色鲜明,可以带动和促进海洋、大气、环境气候等方面的研究。

地域特色

实验室以青藏高原为研究基地和研究对象,它是全球碰撞构造发育最完整和最典型的地区,是研究和探索大陆构造和大陆动力学的重要天然实验室之一,地学领域许多重要的学术思想是通过对青藏高原构造演化的研究而获得的,或得到进一步深化和验证。青藏高原地处我国边陲,科学教育事业相对落后,实验室强调基础性和研究成果的转化,为社会可持续发展服务,对当地的科学教育事业可以起到带动和促进作用,解决当地一些重大社会需求。

人才优势

实验室的建立,吸引了一大批专门从事青藏高原地球动力学研究的人才,已拥有一批在国际学术舞台上十分活跃的年轻科研队伍,科研项目主要承担者、第一线领头实干者、在高档次SCI期刊上发表论文多属于青年骨干。可实施高层次、多学科综合性大型研究计划,具备培养地质学、地球物理学和地球化学交叉融合人才的条件与能力。拥有由多位中国科学院院士组成的专家战略指导委员会,他们的指导与监督可保证实验室的正确研究方向和产出高水平成果。

国际合作优势

青藏高原是国际地学界持续研究的热点中的焦点地区,拥有大批国外地学领域的顶尖科学家长期进行科学探索,不间断的执行大批高水准的大型国际合作项目。实验室和这些科学家有着长期,固定的合作关系,负责这些项目的实施,深入参与项目的申请和成果的发表。

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