主要运用沉积学、地层学、古生物学、大地构造学、构造地质学、地球化学、地质年代学等方法和手段,致力于青藏特提斯地质研究,包括沉积盆地分析、深时气候与古环境。目前,课题组也将目光投向河流沙源汇系统、沉积大数据研究。
1. 从碎屑沉积记录重建俯冲-碰撞过程
大陆碰撞作为板块构造的核心内容,保留了造山过程中连续的沉积记录,对于重建大陆碰撞过程具有重要的研究价值。利用大地构造沉积学的方法和理论解决大陆碰撞造山过程是当今大陆动力学的核心研究内容,具有十分重要的理和现实意义。
目前,课题组重点关注中-新生代特提斯域几次重要的大陆碰撞事件,在详实的野外地质调查的基础上,从地层-沉积记录出发,精确约束大陆初始碰撞时间、海洋消亡时间,重建其大陆碰撞造山过程。探索和完善从地层-沉积方法重建俯冲-碰撞过程的方法体系。
2. 从碳酸盐记录提取特提斯洋古海洋、古气候信息
中生代-古近纪是典型的温室气候时期,地质记录也保存的最为完整。期间发生的一系列与全球碳循环相关的短期增温事件,对当今人类社会如何应对可能的全球变暖趋势具有重要的启示。特提斯构造域保存有丰富的海相和陆相记录,是研究低纬度重大海洋-气候事件的绝佳地区。
课题组通过对喜马拉雅、扎格罗斯、阿尔卑斯等地区的碳酸盐沉积记录,开展高精度沉积学、地层学、古生物学以及稳定同位素地球化学等研究,提取当时古海洋参数,系统重建深时快速气候变化的期次、幅度、规模;探讨快速气候变化的内在规律和机制,对生物、环境的影响,进而为当前人为活动引起变暖提供参考。
3. 从现代河流沙组成追踪“源-汇”特征和变化
河流沙物质组成忠实地记录了流域物源区的信息。通过河流沙矿物组分和单重矿物分析,可以有效地获得物源区的岩石信 息。随着碎屑单矿物研究的日益成熟和微区分析技术的不断发展,为河流沙的研究开创了新世界,成为沉积学研究中的一个新前沿、新方向。
课题组目前重点关注号称“亚洲水塔”青藏高原,对其主要河流(如雅鲁藏布江流域)进行系统采样,开展河流沙矿物组成和重矿物定量统计分析。对部分单矿物(如尖晶石、榍石、金红石、独居石、石榴子石、电气石等)开展元素地球化学、同位素地球化学测试,区分不同的源区特征,并为物源分析提供新方法与理论指导。
4. 沉积大数据与人工智能
随着数据存储、运算、分析技术的进步,人类具备了处理海量数据,并从中提取信息的能力,新的科研范式——数据密集型科学发现应运而生。
课题组重点关注大数据在地球科学,尤其是沉积学方面的应用;深度参与深时数字地球计划(DDE),为沉积数据平台提供学术支撑;利用地球科学大数据,解决实际科学问题,重点关注生物-气候-沉积物相互作用机制、海平面升降及其机制、海洋环境3D结构、源-汇过程模型等重大科学问题。
同时与计算机专家合作,运用机器学习、图像处理、人工智能等计算机新技术,开发河流沙矿物自动定量统计技术和方法,镜下碎屑颗粒边界自动识别新方法等,实现传统地学的人工智能化。