1)通过对中央造山带、兴蒙-北疆造山带、滇川西部特提斯造山带和“华南及邻近海域的岩石圈结构与演化”研究,提出“岩浆型被动边缘”、“多岛洋”的概念以及“微陆块软碰撞弱造山的非威尔逊旋回造山模式”,初步建立了对我国大陆岩石圈演化和动力学的整体认识。
2)通过对华北北部麻粒岩相带地质演化及其深成地质作用研究,在麻粒岩相带南亚带内,首次发现高压麻粒岩和退变榴辉岩岩片,提高了我国前寒武纪岩石圈的研究水平,为深入理解克拉通形成的地球动力学过程和深部地壳出露机制提供了重要依据。
3)通过对南海和东海陆-海接合带地壳结构的联合探测,查明了从陆架-斜坡-深海盆地的岩石圈分层结构:南海陆架区的地壳厚度为30km,属大陆型地壳;斜坡区地壳厚度为28~22km,其中下地壳(8km)向洋盆方向迅速减薄并尖灭,属过渡型地壳;中央海盆地壳厚度为8km,属大洋型地壳。提出了冲绳海槽热流体力学模型和南海盆地演化3个扩张期的认识。
4)依据中国东部火山岩的研究,论证了中国东部岩石圈热减薄作用,提出第三纪以来,岩石圈减薄了80km;近年又通过古生代/中生代巨厚岩石圈(根)的比较,进一步提出了这一热减薄系通过岩石圈去根作用实现,减薄事件始于侏罗纪。
5)青藏高原及其邻区岩石圈结构及地球动力学研究方面
(1)喜马拉雅地区深反射地震试验获得突破性成果
①发现了地壳中部28~40Km深处一组强反射带,命名为主喜马拉雅逆冲断裂带(MHT);提出了印度陆壳或下地壳沿此拆离带向西藏地壳之下俯冲的新认识;
②在拉萨地块中的上地壳部位产生了厚约20km的大规模熔融层,而且雅鲁藏布江北的熔融体成层,雅鲁藏布江南的熔融层成条带状产出,表明碰撞挤压过程中发生的地质作用在雅江南北是不同的;
③雅鲁藏布江大断裂并没有一直向下延伸,它在上地壳十几公里处被一年轻的断裂所截切;
④青藏高原的莫霍面深度较深,在喜马拉雅山脊处的荡拉及以南帕里,莫霍面深度达75~73km,向北倾斜延伸可加深到80km,在更深部位还发现了第二莫霍面;
⑤在上地幔内地震波速的±32~36.4s、34~41.6s和38~46.2s等处发现有延续较长的同相轴,推测是岩石圈和上地幔内反射层,岩石圈地幔厚约几十公里;
⑥上地壳厚度大,达30~40Km,反射图像十分复杂,表现为叠瓦状结构和陡坡结构,藏南滑脱系和叠覆增厚明显;
⑦下地壳反射图案与上地壳不同,表现为几个反射带短而平行,并有起伏和断错的特点,总体上显示了更多的塑性和流变性。
通过对深部信息进行综合分析和论证后,获得了如下新认识:在地质史上,印度大陆与欧亚大陆的拉萨地块碰撞后,在地下深部产生了多次向北的俯冲,有的俯冲面延长达150km以上,使地壳增厚;还证实印度大陆现在仍在向北运动着,对中国大陆施加着巨大的挤压作用。正是两大板块不断的俯冲、挤压、叠覆和熔融等作用使地壳增厚,构成了喜马拉雅造山运动。
(2)通过对青藏高原北部邻区(昆仑造山带、柴达木盆地、祁连山带、河西走廊盆地、北山)的综合调查和地球动力学研究,获得以下新成果:
①发现壳内20km附近普遍存在低速层,南祁连地壳巨厚(74km),具有青藏高原厚地壳特征,而北山地壳薄,平均为45km;
②通过近垂直反射地震剖面发现,金塔以南的宽滩山存在一条隐伏大断裂,下切到中、下地壳,推测为青藏岩石圈北缘的边界断裂;
③将该区域划分为5个构造带和6个不同性质的地体。提出了印度板块向北为主,西伯利亚板块向南为辅的双向挤压,以及通过壳内滑脱和西侧逆冲推覆是本区大陆岩石圈变形的主要力源的地球动力学模型。
(3)青藏高原现代地壳运动与变形研究的新进展
首次在青藏高原采用三维线弹性构造应力模拟方法,结合GPS复测数据求得了青藏高原现今构造应力场,结果表明,压应力方向在喜马拉雅块体近正北方向,而北部块体为北北东,压应力轴倾角近于水平,主张应力在高原中部近于东西向。
在青藏高原北部及邻区测得每年地壳变形速率及地壳变形呈现逆时针涡旋运动趋势。监测结果表明,从全球构造角度看,青藏高原北部及邻区相对欧亚板块稳定部分的水平运动速率变化为7.99~32.4mm/a;并求得了青藏高原北部及邻区相对于成都的地壳运动,其水平运动速率变化为1.49~26.4mm/a,总体呈现逆时针涡旋运动趋势。