杨文采
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- 姓名:杨文采
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学术头衔:
博士生导师
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学科领域:
固体地球物理学
- 研究兴趣:
杨文采1942年出生于广东,1964年毕业于北京地质学院, 以后一直在地质矿产部门的研究机构从事地球物理研究。1981年公派赴加拿大McGill大学进修,后考取该校博士研究生,并于1984年取得地球物理学博士学位。1987—1988年他赴英国帝国理工学院作博士后研究, 1992年任地质矿产部地球物理与地球化学勘查研究所所长,1996年后中国地质科学院地质研究所研究员,任中国大陆科学钻探工程中心副总指挥、地球物理子工程负责人。
他从事地质研究四十余年,在地球物理领域不断开拓创新,攀登科学高峰。他撰写专著6部,发表研究论文157篇,被中国核心期刊CSCD引用六百多次,被SCI(EI)文献引用185次。他重视青年的培养和成长,曾多次在北京大学、中国地质大学、同济大学等高校授课, 已指导毕业研究生14名。
中国蓬勃发展的最近十年,也是开创和发展中国大陆科学钻探事业的十年。中国地质科学院地质研究所杨文采研究员把他全部的能力贡献给这一事业。1996年国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立,邀请杨文采研究员担任ICDP第一届科学顾问组(SAG)成员。1997年初,他与许志琴院士等七位中外科学家一道提出了举世瞩目的中国大陆科学钻探项目。同年地质矿产部任命他负责中国大陆科学钻探的地球物理调查,他提出应用地震组构判识来研究地壳演化和壳—幔相互作用的原理及根据, 计算了陆—陆深俯冲造成的地壳缩短和产生的浮力。他发现中国东部岩石圈地幔内部存在全球罕见的多层反射体,改变了前人认为拉张区岩石圈地幔因缺乏反射相对透明的看法, 并提出相应的模型,说明地幔多层反射体源于中生代地幔减薄作用。此外,他还根据第一手资料定义了一种新的地震组构:地震岩浆拱弧构造,指出了这种组构的地幔岩浆侵位成因和分类。2001年,科学钻探计划得到国家批准,他任中国大陆科学钻探工程中心副总指挥、地球物理子工程负责人。他设计和负责实施了中国结晶岩区首次三维和数字三分量反射地震调查,创建了我国深反射地震资料处理中心, 提交了高质量的深反射地震剖面和三维数据体,为大陆科学钻探选址和区域地质构造研究提供了优质资料, 并对大陆科学钻探主孔岩性构造进行了预测,为后续的岩心钻探基本证实。
他的另一项学术成就是地球物理反演理论和方法的研究。复杂的地球组构的定量解译在地球物理学中被称为“反演”。他在以下三个方向上发展了地球物理反演的理论。(1)统一性:即在泛函分析的基础上建立了对各种勘探地球物理方法都适用的反演理论与方法。他建立起适用于地震、电磁与重磁等各种地球物理勘查方法的统一的反演理论,和一整套广义线性反演方法,包括地震道广义线性反演、位场数据广义线性反演、以及应用于多种不同类型数据作输入的联合反演方法等。(2)适应性:以前人对地球物理反问题主要采用微扰法,假设地球介质的不均匀性属于小扰动或水平层状。他针对地壳物质高度不均匀性,提出适用于大扰动和非水平层状介质中声波方程反演与地震波速成像方法, 和跨孔地震层析成像的级联法。(3)非线性:他从混沌理论出发,探索非线性地震反演的规律性,证实非线性迭代过程可与非线性动力系统的混沌运动作类比;发现非线性地震反演过程的混沌行为,可以划分为类似于相变的几个阶段。同时,他应用混沌理论科学地定义了非线性地震反演的控制参数,明显提高了地震反演的分辨率,开拓了非线性地震反演的新方向。他的论文在国际上引起较大的反响,总部设在荷兰的ELSEVIER国际出版公司,表彰他2003年在著名的《Tectonophysics》期刊中发表的论文:“中国东部水平地幔反射:岩石圈减薄的证据”一文,被评为该刊2003-2007年引用最多的论文,并发给了“2003-2007年引用最多论文作者奖状”。美、日学术期刊多次约请他审稿, 特邀在国际学术报告会上作学术报告等。他以发展地球物理反演理论为研究核心,致力于示范性地将理论研究成果应用于地壳上地幔研究、油气与矿产勘查及重大建设工程基础调查。他指导了黄河小浪底水利枢纽工程地下电站的层析成像工作、小丰满电站大坝病害检测、长江口上海排污总管破裂情况调查、塔北和大庆等油田储层地震反演与层析追踪、北京机场高速路立交桥墩质量监测等一系列疑难工程,把他研究的反演和地震层析成像理论迅速推向实用。他热爱自然,追求智慧;希望把短暂而美好的人生返朴守拙。
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杨文采, 杨午阳, 程振炎
岩石学报 Acta Petrologica Sinica 2004, 20(1),-0001,():
-1年11月30日
利用中国大陆科学钻探岩心、测井与VSP资料来标定地震反射体,大大提高了大陆科学钻探孔区地质构造解释的可信度。超高压变质带地壳波速特征主要表现在上地壳顶部的高速层,其厚度一般小于10km;;其下方正常的中下地壳波速结构反映了中新生代地壳的拉张与伸展。孔区三维地震拱形反射由榴辉岩及切穿它们的晚期破碎带共同形成的。在CCSD主孔东南方深部重力高部位有多个这样的拱形反射,预示在地表陡倾榴辉岩的延伸方向还有多个一定规模的隐伏榴辉岩体。孔区广泛发育韧性剪切带,韧性剪切带产生强反射的主要机制是韧性剪切复合岩套,由糜棱岩和经剪切错动产生的表壳岩片互层组成。三维地震调查提供了三维的反射地震波场,使揭示孔区三维的地质构造成为可能。450ms以上的时间切片与地表地质构造和地磁异常相关,而1000-1200ms的时间切片与深部重力异常相关,主要反映由隐伏榴辉岩体产生的反射波场。根据上述研究结果,编制了沿三维地震主剖面的推断地质构造图。
大陆科学钻探孔区, 反射地震, 标定反射体, 地质构造解释
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杨文采, 程振炎, 张春贺
地球学报2003, 24(5), 391-404,-0001,():
-1年11月30日
本文简要地讨论了大别-苏鲁超高压变质带大陆科学钻探选址新采集的*地球物理调查剖面及相关地球物理成果。这些剖面以深反射地震及大地电磁测量为研究岩石圈构造的主干,结合地质资料和区域重磁平面图,讨论与分析大别—苏鲁地体的深部地质构造与岩石圈主要特征和大陆科学钻探的靶区选择的地质地球物理依据。也讨论了大陆科学钻探的靶区(江苏东海县)的地壳构造与地热研究结果,并将深度偏移地震剖面与先导孔岩心钻探结果进行了对比。
大陆科学钻探, 选址, 超高压变质带, 大别—苏鲁, 地球物理
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杨文采, 刘光林, 杨凯, 程振炎
地球物理学报, 49(3),-0001,():
-1年11月30日
大陆科学钻探不仅是打一口钻,而是深部钻探同地球物理探测结合起来的相互反馈系统,这里地球物理探测主要是指三维深反射地震。中国大陆科学钻探孔区三维地震调查是大陆科学钻探工程的一项重要内容。在数据采集中提出了全观式三维地震调查新技术,它是指排列不滚动的三维地震调查,即将地震检波器排列铺满全部测区的一种地震采集方法,尤其适合于有限面积的三维地震工作。这种方法的优点是:(1)快速高效; (2)叠加次数高; (3)与常规三维地震相比成本大幅度减少。在中国大陆科学钻探孔区内进行的全观式三维地震测量,全面实现了预期目标,包括:(1) 配合钻探查明孔区地质构造,将钻探的一孔之见扩展到深6000m、长宽超过3000m的三维岩柱;(2)提供高精度定位的地壳反射体以供标定;(3)发现中、下地壳及地幔内的反射体等。
中国大陆科学钻探, 深反射地震, 三维调查, 全观式数据采集
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【期刊论文】Lithospheric Structures of Dabie Ultra-High-Pressure Metamorphic Belt, Eastern China
杨文采, Yang Wencai
,-0001,():
-1年11月30日
As the Dabieshan crust underwent extensive post-orogenic migmatization, magmatism and metamorphism during the Mesozoic, petrologic information about the Triassic collision and the following ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism was mostly destroyed by either the erosion or the migmatization. It seems very difficult to solve the geodynamic problems related to the collision and exhumation of the UHP rocks based on petrologic and geological data. Therefore, geophysical experiments and deep crustal research become important. Geophysical investigations with seismic and MT methods were carried out in Dabieshan area in the late 1990s, producing detailed results about crustal structures with good compatibility between different geophysical methods. After integrated interpretation of both geophysical and geological data, I compile a crustal section across Dabieshan that seems more reliable and provides much more structural details. The Dabie orogenic belt can be divided into the 4 geologic units from north to south: the North Huaiyang, the North Dabie, the South Dabie and the Susong. The northward subduction of the Yangtze craton caused that the Yangtze crust inserted into the middle and lower crust in Susong high-pressure metamorphic zone, whilst the middle and lower crust below the North Huaiyang might contains the crust of the Sino-Korean craton. The middle and lower crust in the South Dabie is rather different from what in the North Dabie, showing that the North and the south Dabie had different evolutional trajectories and should not belong to a tectonic unit. The current crustal pattern has resulted mainly from deformation caused by the northward intracontinental subduction of the Yangtze craton during the Jurassic, and later crustal extension together with doming and unroofing around the North Dabie. It can be inferred that the suture zone of the Triassic collision between the Sino-Korean and the Yangtze was located along the Xiaotian-Mozitan fault that was unlike a front thrust of a subduction plate. In some collision belts the suture can be an irregular zone with variable width, so the suture in Dabieshan could included adjacent stripes belonging to either the North Dabie or North Hauiyang.
crustal sections, geophysical profiling, collisional belt, ultra-high-pressure zone, Dabieshan, East China
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杨文采, YANG Wen-Cai, YU Chang-Qing
CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS Vol. 44, NO. 3, 2000,-0001,():
-1年11月30日
The Dabie-Sulu region, located in the east part of the central orogenic belt of China, has the largest ultrahigh pressure metamorphic (UHPM) zone in the world. Based mainly on geophysical data newly obtained in the region, this paper shows the sophistication of the evolution and dynamics of the Dabie-Sulu UHPM belt. The subduction of the Dabie-Sulu terranes after collision between the Sino-Korean and Yangtze cratons induced the ultrahigh pressure metamorphism. A local extension occurred in Dabie-Sulu region after the subduction, yielding good conditions for exhumation of the UHPM rocks. The local extension was the result of Yangtze rotation that was generated by the oblique impact between the two cratons. The Yangtze rotation might also provided a pair of shear forces on bottom of the lithosphere to make a breakoff event that is essential to the exhumation of the UHPM terranes. Owing to continuing convergence between the two cratons after the exhumation of Dabie-Sulu UHPM terranes, Yangtze craton proceeded to subduct beneath the Dabie-Sulu terranes and the Sino-Korean craton. This intracontinental subduction carried tremendous mass of crustal materials into the upper mantle, causing later partial melting, mantle doming and rifting. Based on above-mentioned analysis, the previous models for evolution of the Dabie-Sulu terranes are elaborated.
Ultrahigh pressure metamorphism, Dabie-Sulu region, regional geophysics, evolution model, dynamic analysis
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杨文采, 杨午阳, 程振炎
地球物理学报, 2006, 49(6): in press,-0001,():
-1年11月30日
利用大陆科学钻探取得的岩心岩性、构造编录和波速、中子密度测井资料,可以比较准确地标定大陆科学钻探主孔两侧三维地震发现的反射体。二维地震剖面上的反射体可能与二维测线方向有关,三维地震提供了与方向无关的反射体信号,为结晶岩区地壳反射波的标定提供了更加准确可信的基础数据。 只有在建立准确的波速模型,由测井资料合成的地震道与三维地震剖面之间达到完美拟合之后,反射体标定才有意义。地震剖面、测井和岩心资料的柱状对比图由于未考虑非线性时深转换和钻孔的弯曲,只能供初步分析用; 反射体的详细标定还要考虑到时深转换的非线性及钻孔的弯曲, 逐一制作标定分解图。引起结晶岩中反射体的机制是多方面的,文中逐一分析了过主孔的10个主要地震反射体的特点及成因,总结了结晶岩地区反射体分为三大类:(I)与韧性剪切作用有关的反射体; (II)与侵入岩或正变质岩岩体有关的反射体;(III)与围岩岩性构造不均匀性有关的反射体等。
大陆科学钻探, 结晶岩区, 标定反射体, 三维地震调查
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杨文采
中国科学(D辑)SCIENCE IN CHINA (Series D),-0001,():
-1年11月30日
由于大别山在中生代经受了造山期后的混合岩化、高温变质和强烈的构造运动,使岩石中有关的岩石学信息要么被剥蚀拆离,要么被混融改造,单靠岩石学或地质学的研究难以解决碰撞造山与超高压变质岩石形成折返过程的许多问题。于是,地球物理研究及深部地壳调查的信息就显得更为重要。上世纪末在大别山东段进行的综合地球物理调查, 取得的资料不仅提供了较精细的地壳结构信息, 而且不同方法取得的资料有很好的相关性。根据这些资料作综合研究可以编制出较为可靠的地壳构造剖面图。大别造山带的地壳可分为北淮阳、北大别、南大别与宿松四个构造单元。其中宿松高压变质带的中下地壳为扬子俯冲地壳,而北淮阳下方的中下地壳可能为中朝克拉通的地壳。南、北大别的中下地壳结构具有明显差别,反映了它们曾经有过不同的演化轨迹,不应把它们合并为同一个构造单元。现今大别造山带的结构主要反映了早—中侏罗世扬子克拉通的向北陆-陆俯冲及同期大别造山带的挤压变形,和晚侏罗世以来以北大别为中心的地壳伸展和上隆揭顶。推测在三叠纪南北碰撞时晓天—磨子潭断裂带可能处于缝合带的中心位置,它不象是俯冲前沿的逆断层。这种缝合带形状不很规则, 沿走向宽度也有较大变化, 可横跨北大别与北淮阳的邻近区带。
综合地球物理调查, 地壳构造剖面, 碰撞造山, 超高压变质, 大别造山带
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【期刊论文】Flat mantle reflectors in Eastern China: possible evidence of lithospheric thinning
杨文采, Wencai Yang
Tectonophysics 6943(2003)XXX-XXX,-0001,():
-1年11月30日
Recent 24 s deep seismic reflection records revealed five flat reflectors in the lithospheric mantle in Eastern China. With increasing depth, they are named M1 to M5 and can be seen on both field single-shot and stacked records. Reflector M1 corresponds to the Moho discontinuity, whereas M5 may be the reflection from the bottom of the current lithosphere, which is about 78 km deep according to geothermal measurements. The other three reflectors seem peculiar and might result from interactions between the lithosphere and deeper mantle. Based on lithological and geochemical data, it is suggested that the lithosphere has been thinned from about 150 km to about 60 km in the Late Mesozoic, and then has been thickened to about 78 km during the Cenozoic. The thinning process produced a granulite layer in the old lower crust caused by magmatic underplating, whereas an eclogite layer formed beneath owing to the subduction of the Paleo-Tethys and Yangtze Craton during the Permian and Early Mesozoic. Reflector M2 at about 12 s two-way traveltime (TWT) might result from the Paleozoic Moho, which represents the boundary between the previous granulite and eclogite facies. Reflector M3 at about 14 s might correspond to the bottom of the eclogite layer, beneath which the old lithospheric mantle remained. The old and the newly developed mantle may have different compositions, resulting in reflector M4. The multi-layered mantle reflectors demonstrate a mantle structure that possibly correlates with the lithospheric thinning process that occurred in Eastern China during the Late Mesozoic. The discovery of multi-layered mantle reflectors in the studied areas indicates a high heterogeneity of the upper mantle. Reflection seismology with improved technology, together with velocity and resistivity imaging and rock-physics measurements, can provide more details of the heterogeneity and related dynamic processes that occurred in the lithospheric mantle.
Deep seismic reflection, Flat mantle reflectors, Lithospheric thinning, Mantle heterogeneity, Eastern China
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【期刊论文】Geodynamic Processes and Our Living Environment
杨文采, YANG Wencai, P. Robinson, FU Rongshan, WANG Ying
,-0001,():
-1年11月30日
Geophysics, geodynamics, kinetics of the Earth, tectonics, energies of the Earth, driving forces, applied geophysics, sustainable development
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