【摘要】：中國中-東部地區(qū)地表廣泛出露的新生代玄武巖是大陸內(nèi)部幔源巖漿作用的典型代表。為了探討與這種幔源巖漿作用相關(guān)的地幔深部過程如何改造大陸地貌,本文利用圖像處理技術(shù)重新統(tǒng)計了該區(qū)新生代玄武巖的時空分布規(guī)律,定量分析了玄武巖分布區(qū)的地貌類型,并嘗試探討了玄武巖分布區(qū)與周邊地區(qū)在地貌、重力異常上的空間關(guān)系。 本文利用精細的圖像處理技術(shù),針對中國中-東部地區(qū)地質(zhì)圖件中的新生代玄武巖進行了像素提取,將其與高精度地貌圖疊加。在上述工作基礎(chǔ)上,本文還進一步獲取了我國中-東部地區(qū)出露地表的新生代玄武巖總面積及各分區(qū)面積數(shù)據(jù),隱伏在盆地中的玄武巖未統(tǒng)計在內(nèi)。本文中國中-東部的分界為南北向分布的新生代盆地,盆地以西為中國中部,盆地以東為中國中部,而中國中部與中國西部的邊界為呂梁山最西端所在經(jīng)線。相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果表明：(1)我國中-東部地區(qū)新生代玄武巖總面積為80600±3300km2；(2)以東部新生代盆地為界,盆地以西的中部地區(qū)新生代玄武巖面積為35487±1451km2,盆地以東的東部地區(qū)新生代玄武巖面積為45094±1844km2,兩地面積比為44：56；(3)按時代劃分,中國中-東部新生代玄武巖隨時代變新分布面積遞增,古近紀、新近紀和第四紀分別占總面積的0.4%、21.1%和78.5%；(4)中部地區(qū)的新生代玄武巖主要分布在北方,由北至南可劃分為三個主要的出露區(qū),分別為松遼盆地以西的大興安嶺地區(qū)(7334±300km2)、錫林郭勒地區(qū)(13843±566km2)和華北北緣區(qū)域(14310±238km2)；(5)東部地區(qū)新生代玄武巖的分布范圍廣泛,從黑龍江至海南島均有出露,大致也可劃分為三個區(qū)域,包括松遼盆地以東的東北地區(qū)(35380±1447km2)、從山東到福建零星分布的華東地區(qū)(1707±70km2)以及位于海南島、雷州半島的雷瓊地區(qū)(8006±327km2)；(6)總體來說,我國中-東部地區(qū)新生代玄武巖主要分布在北方,以山東省為分界的北方玄武巖面積達71247±2850km2,南方玄武巖面積達9334±373km2,兩地面積比為88：12。 在地貌特征上,中國中-東部新生代玄武巖分布區(qū)地貌高程上以低海拔地貌為主,中海拔次之,高中海拔最少；無論是低海拔還是中海拔地區(qū),玄武巖出露地區(qū)均以低起伏地形為主,主要為低丘陵、平原和高丘陵三類,僅少部分分布在小起伏山地和中起伏山地中,未見分布于中起伏中山與高中海拔平原兩類地貌的玄武巖。而朝鮮境內(nèi)的長白山玄武巖部分則分布于中起伏中山地貌上。各地區(qū)玄武巖噴發(fā)區(qū)的地貌與周圍地貌存在耦合與解耦兩種形式。其中中國中部的錫林郭勒地區(qū)、大興安嶺五岔溝等地區(qū)、華北北緣赤峰地區(qū)玄武巖噴發(fā)區(qū)、中國東部的東北長白山地區(qū)、五大連池地區(qū)、伊春地區(qū)、山東、浙江等地區(qū)的玄武巖分布區(qū)與周圍地區(qū)的地貌類型耦合；而中部的華北北緣集寧地區(qū)、大興安嶺諾敏河地區(qū)、東部的鏡泊湖地區(qū)、南京地區(qū)及雷瓊地區(qū)的玄武巖噴發(fā)區(qū)與周圍地貌差異較大。 中國中-東部新生代玄武巖均分布于布格重力正異常值附近,且布格重力異常較周邊地區(qū)明顯,新生代玄武巖分布與重力正異常之間呈現(xiàn)出四種空間關(guān)系。第一類：玄武巖噴發(fā)范圍輪廓線與重力正異常高值范圍輪廓線幾乎重合,玄武巖具有噴發(fā)規(guī)模非常大,玄武巖分布區(qū)地貌類型簡單,并與周圍地貌耦合,以平原為主等特點。中國中部錫林郭勒地區(qū)的阿巴嘎-達日甘嘎第四紀玄武巖屬于第一類。第二類：玄武巖噴發(fā)主體在重力正異常高值區(qū),噴發(fā)規(guī)模不及第一類,且具有四種地貌中最為復雜的類型,多達8-12類,該類玄武巖地貌與周圍地貌耦合。包括中國中部華北北緣赤峰新近紀玄武巖、大興安嶺地區(qū)的阿爾山、柴河、五岔溝第四紀玄武巖,中國東部東北地區(qū)長白山第四紀玄武巖等。地表同步抬升的特征不及錫林郭勒玄武巖明顯。第一、二類玄武巖均分布在中國北方,具有噴發(fā)規(guī)模大,且火山形態(tài)保存較好等特點。第三類：新生代玄武巖的噴發(fā)區(qū)主體位于重力正異常高值區(qū)邊界外圍。該類玄武巖的噴發(fā)規(guī)模較第一、二類小,多呈零散分布,噴發(fā)年代相對較老,玄武巖地貌也較簡單,除南京地區(qū)蘇北玄武巖外,其余地貌與周圍地貌均耦合。這類玄武巖主要為中國東部東北地區(qū)五大連池-伊春第四紀玄武巖、雞西新近紀玄武巖、魯西新近紀玄武巖、蘇北新近紀玄武巖和浙東新近紀玄武巖。第四類：新生代玄武巖噴發(fā)區(qū)位于相鄰若干重力正異常高值區(qū)域的鞍部,噴發(fā)規(guī)模與第二類相似,玄武巖地貌類型較簡單,與第一類的區(qū)別是以低丘陵地貌為主,平原次之,少部分為高丘陵地形,且玄武巖噴發(fā)位置的地表裂隙發(fā)育。且具有玄武巖噴發(fā)區(qū)地貌明顯區(qū)別于周邊地貌的特征。如中國東部東北地區(qū)龍崗-鏡泊湖玄武巖、中部華北北緣地區(qū)集寧張家口大同新近紀及第四紀玄武巖、大興安嶺地區(qū)諾敏河第四紀玄武巖及中國南部的雷瓊第四紀玄武巖。具體表現(xiàn)為：張家口集寧玄武巖下伏地區(qū)的兩側(cè)重力正異常鞍部為汾渭裂谷,雷瓊地區(qū)被瓊州海峽分隔,龍崗-鏡泊湖地區(qū)玄武巖位于北部張廣才嶺-老爺嶺及南部的長白山地中間的夾心地帶,諾敏河地區(qū)玄武巖沿河谷分布。且雷瓊地區(qū)玄武巖與鏡泊湖地區(qū)玄武巖出現(xiàn)布格重力正異常與地勢解耦。 根據(jù)玄武巖的噴發(fā)面積、與布格重力異常等值線的關(guān)系及地貌類型,本文把中國中-東部地區(qū)軟流圈上涌引起的地表響應(yīng)方式簡單歸納為以下四種情形。 第一類玄武巖形成背景為大規(guī)模的軟流圈上涌徹底改造或繼承了先前地貌(布格重力正異常等值線輪廓幾乎重合)。當軟流圈上涌規(guī)模非常大且上覆地表裂隙不發(fā)育時,表現(xiàn)為地表的整體抬升伴隨玄武巖漿同步噴發(fā),以中海拔平原型為主的簡單型地貌說明地表被整體改造,以中國中部錫林郭勒地區(qū)玄武巖為代表。 第二類玄武巖形成背景為較大規(guī)模的軟流圈頂面遭遇較高密度地殼,且地表發(fā)育裂隙。響應(yīng)形式為玄武巖沿裂隙噴發(fā)疊加于先存地表,噴發(fā)區(qū)域快速抬升。在新生代,燕山地區(qū)和大興安嶺快速隆升,在長白山地區(qū)呈現(xiàn)布格重力異常等值線垂線方向與新生代玄武巖地貌演化方向一致,說明了軟流圈的上涌進一步造成該地區(qū)地殼密度的增大。 第三類玄武巖形成背景為中等規(guī)模的軟流圈頂面遭遇裂隙不發(fā)育的上覆地殼,首先造成地表部分抬升,進而引發(fā)裂隙或隱伏裂隙的發(fā)育,當裂隙發(fā)育為玄武巖漿打開通道,地表響應(yīng)形式由抬升轉(zhuǎn)為火山噴發(fā),中國東部山東地區(qū)魯西新近紀玄武巖及魯西隆起即為代表。 第四類玄武巖形成背景為較大規(guī)模的軟流圈上涌于上覆地殼密度較低處且地表處發(fā)育有活動裂隙,此時玄武巖會沿裂隙帶噴出,同時軟流圈的流動會推動地表裂谷的進一步形成,如中國中部華北北緣張家口集寧玄武巖及相關(guān)地貌。而當軟流圈上涌規(guī)模不大,且上覆地表裂隙不發(fā)育,造成地表部分抬升引發(fā)裂隙或隱伏裂隙的發(fā)育,當裂隙發(fā)育為玄武巖漿打開通道,則的地表響應(yīng)形式由抬升轉(zhuǎn)為火山噴發(fā),中國南部的雷瓊玄武巖即為代表。 總之,中國中-東部新生代玄武巖噴發(fā)位置與布格重力異常的關(guān)系,說明了地表抬升和玄武巖噴發(fā)是軟流圈上涌的兩種響應(yīng)方式,而玄武巖漿的噴發(fā)及噴發(fā)的位置取決于抬升引發(fā)或先存裂隙的位置。
【圖文】：

基于上述原因，我們希望能夠找到一種簡單易行的手段來快速、準確地獲得中國中-東部地區(qū)火山巖分布的可視化圖像(圖1-1)，并為其附加地理坐標，同時獲取相對精準的分布面積數(shù)據(jù)。而本項工作中應(yīng)用的圖像處理軟件，，很好地解決了上述問題，為我們理解中國中-東部地區(qū)新生代玄武巖的地質(zhì)成因機制提供了基礎(chǔ)，也為我們了解與玄武巖風化有關(guān)的碳匯、C02地質(zhì)封存等提供了地質(zhì)依據(jù)。與此同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、全球高程數(shù)據(jù)模型的空間分析手段及圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對高程及起伏度等地貌因子的提取，并實現(xiàn)中國中-東部新生代玄武巖噴發(fā)區(qū)地貌類型的精細厘定，而這方面的工作幾乎為空白。我們傳統(tǒng)的地貌形態(tài)學與地質(zhì)學的結(jié)合往往通過野外考察來完成

和地貌圖各一張。由于地質(zhì)圖B為赤平投影圖，與地質(zhì)圖A和地貌圖采用的墨卡托投影存在差異(圖2-1)，因此我們需要通過Photoshop軟件將地質(zhì)圖B進行分割，并將每一個分割的小單元進行軟件變形，使其與地質(zhì)圖A和地貌圖的經(jīng)諱度相對應(yīng)。為了控制誤差，本文中地質(zhì)圖B的經(jīng)諱度分割跨度為r。最后，根據(jù)經(jīng)諱度將上述地質(zhì)圖A、地質(zhì)圖B和地貌圖進行拼合，同時選取地質(zhì)圖中新生代火山巖的圖例顏色，刪除其它無關(guān)顏色，最終形成可用于面積統(tǒng)計的完整復合圖形(E99。?E137。，N15。~N55。)。此外
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：P588.145;P931

【參考文獻】

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本文編號：2662038