近日,“中国地质调查局、中国地质科学院2022年度地质科技十大进展”评选结果揭晓,地质所领衔完成的四项成果入选,分别是《青藏高原强震破裂与传播机制》、《南拉萨地体新生地壳增生与大规模成矿深部机制》、《晚前寒武纪表生环境演化及其资源效应》和《中亚造山带南缘晚古生代-早中生代大型韧性剪切系统确定》。

    《青藏高原强震破裂与传播机制》成果由我所李海兵研究员牵头,潘家伟、王焕、马晓丽等参加完成,参加单位为中国地质科学院地质研究所,中国地质科学院地质力学研究所。此研究成果完善了断裂作用理论,极大地提高了对强震发生机制的认识,以及防震减灾和高山峡谷区潜在地下工程地震灾害的认识。取得的主要创新性成果如下:一是发现在浅部富流体的条件下发生摩擦熔融形成假玄武玻璃,挑战了假玄武玻璃产生于4千米深度以下干环境传统观念。二是提出新生地震断裂在裁弯取直作用下形成宽泛的块体边界带的发震模式。三是确定了青海省门源6.9级强震浅表为缓倾角走滑逆冲断裂,提出浅表重力负荷变化可造成断裂结构面急剧变化的全新认识。四是准确评估了鲜水河断裂带未来强震危险区并得到验证。成果发表于《Geology》《EPSL》等刊物上。

图1 青藏高原最近20多年来大地震分布图。大地震主要发生在巴颜喀拉地块周缘;红色五角星指示7级以上强震;红色圆圈指示2022年青海门源6.9级地震和四川泸定6.8级地震位置。
《南拉萨地体新生地壳增生与大规模成矿深部机制》成果由我所卢占武研究员牵头,郭晓玉、高锐、李文辉等参加完成,参加单位为中国地质科学院地质研究所、中山大学、桂林理工大学。此研究成果首次揭示了南拉萨地体全地壳尺度新生地壳几何结构,分析了其增生过程与机理,为研究新生代全球大陆地壳净生长过程提供了范例。取得的主要成果如下:一是深地震反射剖面揭示了拉萨地体地壳精细结构。二是揭示了拉萨地体深部构造地壳物性差异,中南拉萨地体为新生地壳,而中拉萨地体为古老结晶基底。三是构建了南拉萨新生地壳形成及大陆地壳净增生过程。四是揭示了冈底斯成矿带形成的深源机制。研究成果发表在《Nature》子刊。

图2 拉萨地体180km长深反射地震剖面图。(a)未解释的深反射地震剖面(地理位置参考正文);(b)强振幅信息提取;(c)强振幅信息提取的线条图;(d)大炮单炮数据剖面。
《晚前寒武纪表生环境演化及其资源效应》成果由我所朱祥坤研究员牵头,沈卫兵、闫斌、高兆富等参加完成,参加单位为中国地质科学院地质研究所和南通大学。此研究成果历时多年完成,主要创新点如下:一是首次发现中元古代早期(15.7亿年前)的氧化事件,揭示了最早大型真核生物演化与地球增氧事件的因果关系。二是首次完整重建了新元古代雪球地球事件期间海洋的氧化还原状态,揭开了真核生物穿越雪球地球的迷雾。三是依据氮同位素与碳同位素耦合波动关系,揭示了新元古代晚期表生环境-营养元素循环-生物演化的内在联系,提出了地球动物的“寒武纪大爆发”的新机制。四是提出了铁锰建造形成的新机制及其与地球表生环境演化的关系,明确了热液供给对含铁建造形成的重要性,建立锰碳酸盐矿床直接沉淀和早期成岩转化两种成矿模型。研究成果发表在《Nature Geoscience》等期刊。

图3 7亿年前雪球地球时期古海洋氧化还原环境演化图
《中亚造山带南缘晚古生代-早中生代大型韧性剪切系统确定》成果由我所张进研究员牵头,曲军峰、刘建峰、李英杰等参加完成,参加单位为中国地质科学院地质研究所、河北地质大学、合肥工业大学。中亚造山带自形成到随后的陆内演化,经历了复杂的构造过程,对之前造山期间形成的结构造成了明显改造,而构造恢复是正确反演中亚造山带形成的关键,此项研究成果一是在中亚造山带的南缘识别出并确认晚古生代末-早中生代近东西向右行韧性剪切系统。二是认为中亚造山带南缘剪切系统的确定,揭示了中亚造山带形成之后,发生重要的陆内调整过程。三是确定古亚洲洋、古太平洋两大构造域的转换时间为晚古生代末期-三叠纪早期,进一步指示古亚洲洋此时已经全线封闭。四是中亚造山带南缘发育一系列同时代的剪切带型金矿,为“亚洲金腰带”提供理论支撑。五是提出大型的韧性剪切系统是增生型造山带的重要特征之一的认识。研究成果发表在《American Journal of Science》等。