[发明专利]一种基于岩石磁学实验的地壳构造缩短量预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于岩石磁学实验的地壳构造缩短量预测方法及系统，包括：选取目标岩石采样区域，在采样区域采集得到标准岩石样品；在预设实验环境中对标准岩石样本进行岩石磁学实验，采用主成分分析法对标准岩石样品进行剩磁分析，结合剩磁分析结果与岩石磁学实验结果，求得标准岩石样品的古地磁极及古纬度；对标准岩石样品进行褶皱检验，以验证古地磁极及古纬度的准确度，利用古地磁极及其古纬度预测地壳构造缩短量。本发明在预设实验环境对标准岩石样品进行岩石磁学实验，结合剩磁分析结果与岩石磁学实验结果，求得标准岩石样品的精确的古地磁极及古纬度，以通过古地磁极及古纬度与地壳构造缩短量指导地质矿产工程。

技术领域

本发明涉及构造地质学及应用地球物理学技术领域，特别涉及一种基于岩石磁学实验的地壳构造缩短量预测方法及系统。

背景技术

青藏高原的形成经历了板块挤压、碰撞、及后期的隆升、缩减。目前，有大量学者都对其进行过深入的研究和讨论，但是一直以来对印度-亚洲大陆的碰撞时间、碰撞过程及碰撞后地壳缩短量存在很大的争议。例如：古地磁学、前陆盆地陆源碎屑的显著变化、沉积岩相或古生物的巨大变化、板块俯冲形成的超高压变质榴辉岩、林子宗群火山岩与下覆地层的区域性不整合接触、印度板块向北漂移速度的显著改变等等，从而可以得出不同的答案——印度板块与亚洲大陆的初始碰撞时间从～70Ma到～20Ma不等。最终所得出的结果分歧如此之大，原因可能是不同学者对碰撞定义的理解不同，而且每种方法都有自身很大的局限性。

有很多的实验表明在解决近南北向的碰撞上，古地磁学拥有天然优势，充分运用古地磁学原理，可以轻松确定地块的古纬度。目前特提斯喜马拉雅地块已知的古地磁数据，不管是沉积岩还是火山岩，所得到的结果有所差别。例如：例如秦等人(2019)最近在北特提斯喜马拉雅地区用硅质石灰岩获得了一个可靠的白垩纪(～120.8-93.9Ma)岩石磁学结果。这个新的古地磁数据集表明，在约120.8-93.9Ma的特提斯喜马拉雅和印度克拉通之间没有出现明显的分离。然而，来自特提斯喜马拉雅南部最新的白垩纪和古新世石灰岩的古地磁数据表明，在特提斯喜马拉雅南部和印度克拉通之间存在巨大的古纬度差异。这意味着印度板块将在晚白垩世和古新世形成一个更大的板块。早期白垩纪熔岩流和晚期白垩纪—古新世石灰岩古地磁结果的巨大差异表明，在白垩纪期间，特提斯喜马拉雅和印度克拉通之间可能有一个小海洋。这种由扩张引起的海洋将引出一个印度-亚洲双重碰撞过程，包括第一次特提斯喜马拉雅与拉萨地体(亚洲)的碰撞和最后一次印度克拉通与特提斯喜马拉雅的碰撞。青藏高原是世界的第三级，其形成过程与地质意义备受地学界关注。自新生代以来地球上发生了很多的地质事件，其中最壮观的就是形成了世界上规模最大的造山带——喜马拉雅造山带。由于印度与亚洲板块碰撞时间较新，因此相关的构造保存相对完整。上世纪60年代，因为板块构造学说开始兴起，保存较完整的喜马拉雅造山带受到科学界的广泛关注，喜马拉雅造山带被众多学者誉为碰撞变形构造的天然实验室。高原隆升及陆内变形不仅造成青藏高原地区气候的急剧变化，也影响了亚洲内陆地区甚至全球的环境，气候，资源。青藏高原的隆升、剥蚀是由地壳缩短量直接决定的，同时影响着周围环境。地壳缩短量决定板块的消减、碰撞、增厚、俯冲以及逃逸等构造运动，规模非常大。特提斯喜马拉雅板块，其白垩纪-始新世期间所处的古地理位置是理解印度—欧亚大陆的碰撞过程及其造成陆内变形的关键。为了更好的理解青藏高原的大地构造演化及隆升过程，研究特提斯喜马拉雅地块在印度-亚洲大陆碰撞之前的古纬度，及碰撞后地壳缩短量至关重要。而古地磁学能够定量地约束板块的古方位和古纬度，特别是向印度板块与欧亚大陆这种南北向碰撞具有重要意义。由于特提斯喜马拉雅地块在印度与亚洲板块碰撞前的古纬度不同，从而导致碰撞后的缩短量也是从几百公里到1500公里不等，目前已有多位学者对特提斯喜马拉雅地块在印度与亚洲板块碰撞前的古纬度以及地壳缩短量进行了实验和计算，但是纵观前人已有的研究成果，发现其存在以下问题：1、采样点选取不够有针对性，单个的熔岩流仅提供地磁场的“点”记录，样品数量不够多；2、在进行古地磁计算之前，未对岩石进行充分分析，导致岩石主要携磁矿物和类型不清楚，所获得的古地磁数据可能受到后期重磁化作用的影响；3、后期没有可靠的古地磁检验(如倒转检验、褶皱检验)以增强古地磁数据的可信度。

发明内容