发扬李四光“安全岛”思想,认真做好工程建设地区的区域地壳稳定性评价研究工作

为了弘扬李四光的学术思想,本文回顾了李老“安全岛”学术思想的创立过程,简单介绍了在工程实践中,从“安全岛和稳定地块”到区域地壳稳定性评价的发展过程,并结合作者多年的研究积累,归纳了区域地壳稳定性评价的主要因素和技术方法。最后重点提出了,加强和发展李四光“安全岛”思想应当特别重视的几个大问题,以便共同为该向领域的研究更加走向成熟。     

“5.12”汶川MS8.0大地震后关于我国区域地壳稳定性评价的思考

汶川大地震引起我们对区域地壳稳定性调查评价新的思考。本文简要介绍了我国区域地壳稳定性评价的理论基础（‘安全岛’理论、地质结构控制论、区域稳定工程地质学理论、‘场’论以及其他理论和观点）和初步形成的系统化、层次化、定量化、智能化区域地壳稳定性评价方法技术,指出区域地壳稳定性评价应向小区划和四维发展,为工程建设服务。最终编写、出版中华人民共和国国家标准一区域地壳稳定性评价规范,建立区域地壳稳定性评价体系;编制、发布、实施中华人民共和国国家标准-区域地壳稳定性评价区划图（1：400万）,形成区域地壳稳定性评价国家平台,作为国土规划和工程安全建设的法制性依据和标准。     

区域地壳稳定性研究现状和发展趋势

区域地壳稳定性研究是随着我国大型工程和规模经济规划建设的区域地质条件和地质环境论证而逐渐发展起来的具有中国特色的工程地质的分支学科(领域).本文综合概括目前区域地壳稳定性评价的研究现状和发展趋势,重点论述区域地壳稳定性评价理论体系的3种代表性理论,即"安全岛"理论,构造控制理论和区域稳定工程地质理论.结合面临的主要任务,提出未来区域地壳稳定性评价的几个重要发展方向和趋势,即区域地壳稳定性评价的国际化趋势、理论和技术多样化趋势、城市三维稳定性评价与小区划趋势、基于GIS技术的信息系统趋势及为国家重大工程规划选址、建设、运营和管理全程服务的趋势.     

金沙江流域区域地壳稳定性分区与定量评价

金沙江中、下游横穿横断山南北构造带, 新构造运动强烈, 地震活动频繁, 各种内动力地质灾害比较严重, 该区区域地壳稳定性相对较差。为服务于金沙江水电工程规划建设和减灾防灾的需要, 本文对金沙江流域沿江地区进行了地壳稳定性的评价与分区。文中依据地壳稳定性定量评价的原则和方法, 建立地质构造背景、地壳结构、地震以及地球物理等指标, 并将地壳稳定性划分为四个等级:稳定、基本稳定、次稳定和不稳定。然后按照上述系统进行地壳稳定性分区。最后, 综合各项研究资料来确定各区的定量评价指标, 并采用模糊数学方法对各区地壳稳定性进行综合评价。     

京津地区区域地壳稳定性评价

京津地区是首都北京和天津所在地,随着区内工程建设规模的日益扩大及经济建设的快速发展,区域地壳稳定与否已成为城市发展的重要制约因素之一。通过对研究区区域地质背景、新构造活动、现今地壳形变、地震、现今构造应力场、岩土体工程地质特征、地质灾害特征以及外动力地质作用等研究分析,利用模糊数学方法,照地壳相对稳定、相对较稳定、相对较不稳定和相对不稳定４个等级,对京津地区地壳稳定性进行了综合评价。     

区域地壳稳定性评价的“安全岛”理论及方法

本文通过历史强地震极震区内存在弱破坏现象的回顾,论述了李四光教授提出的"安全岛"概念,认为这种地壳构造上属活动性相对稳定的地块或岩块在重大工程选址上具有重要的意义。文中提出了地壳稳定性分级和分级的主要指标,把稳定性分为4级:稳定(Ⅰ);次稳定(Ⅱ);次不稳定(Ⅲ);不稳定(Ⅳ).这些定性和半定量分级指标可作为工程建设地区地壳稳定性评价的依据。      

中国区域地壳稳定性编图研究

中国区域地壳稳定性评价图,是根据"安全岛"理论,采用网格划分,逐层应用模糊综合评判和图象识别,以及区域地壳稳定性评价专家系统的步骤和方法编制完成的。该图预测评价的极不稳定区和极次不稳定区,已被近期在中国云南孟连、甘肃永登两地分别发生的中、强地震震中定位所证实。因此,介绍区域地壳稳定性评价的定量化编图理论和方法以及它在实际应用中的作用和意义,即是本文阐述的重点内容。      

龙山门断裂带活动特征与工程区域地壳稳定性评价理论

2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川地震处于龙门山造山带与四川盆地的构造边界上。350km长的地表破裂带呈右行左阶雁行排列在具有逆冲和右行走滑性质的汶川茂县青川、映秀北川和江油都江堰3条断层带上。下地壳的韧性流动伴随中地壳韧-脆性剪切带应力和应变的积累,产生上地壳脆性发震断层,并控制地表破裂带和滑坡的分布。震源出现在上地壳脆性断层与中地壳脆-韧性剪切带的交汇部位。〖KG2〗以汶川地震为例,结合板内地震基本特征,提出引入大陆动力学理论完善工程区域稳定性理论基础,构建基于板块学说、地质力学和大陆动力学理论的相互补充的工程区域稳定性评价体系;对活断层与地震活动性预测提出见解,强调仅仅从活断层的存在及其活动强度来预测地震活动性与强度是远远不够甚至是错误的,必须将下地壳、中地壳和上地壳结构作为一个整体加以研究和判别;提出工程区域地壳稳定性评价指标体系,指出了大陆内部安全岛划分应采用的核心指标。     

环渤海地区区域地壳稳定性分区与评价

以构造稳定性研究为主,配合介质稳定性和地面稳定性的研究,采用模糊数学评判方法,对环渤海地区区域地壳稳定性进行了探讨。以现今构造应力场、现今地壳垂直形变和水平形变资料为依据,综合分析探讨现今构造活动性和地震活动的规律,将本区地壳稳定性划分出相对稳定、相对基本稳定、相对较不稳定、相对不稳定四个等级。相对稳定区主要有辽东本溪—凤城等地,相对基本稳定区主要有辽宁阜新—抚顺—本溪—岫岩环形带等地,相对较不稳定区主要有河北昌黎一玉田一霸州一任丘一海兴等地,相对不稳定区主要有唐山—天津—沧州等地。评价分区结果与中国地震局用地震危险性分析概率方法所编著的地震烈度区划图、地震动区划图结果是一致的。     

长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征

基于长江经济带地区活动断裂资料的收集整理和总结,结合新的遥感解译与地表调查结果,初步归纳了该区的活动构造基本特征,梳理出直接或间接威胁重要城市群、国家级新区和区域重要交通过江通道地壳稳定性的主要活动断裂及应对建议或对策,并进一步重点指出长江中下游成都-上海沿江地区的32条重要活动断裂带及其穿越或影响到的主要城市群和重大工程。在活动断裂梳理结果基础上,总结提出长江经济带西部的强烈地壳变形与地震活动主要由印度板块与欧亚板块碰撞作用下在青藏高原东南缘地区形成的“川滇弧形旋扭活动构造体系”所控制,而中-东部地区属于印度板块与西太平洋板块共同作用下区域性挤压-剪切变形导致的具有共轭走滑断裂系统特征的“棋盘格子式”活动构造体系格局,其中需要特别关注7条典型活动断裂带的活动性及其对城市群地壳稳定性的影响。根据区域的活动构造体系、活动断裂与历史地震活动性等特点,初步归纳了该区的未来地震危险性问题及应重点关注的潜在强震危险区段,指出了典型的区域古地震地质遗迹特征及开展古地震调查研究的重要性。同时,依据长江经济带地区初步的区域地壳稳定性评价结果,认为次不稳定区和不稳定区主要集中在西部地区,而中-东部地区以次稳定区与相对稳定区为主,仅郯庐断裂带及其周边存在较明显的次不稳定区。最后,指出了长江经济带活动构造与区域地壳稳定性调查评价工作在活动断裂地质调查研究和城市活断层鉴别与地震危险性评价中面临的主要问题与挑战。      

广西晚二叠世合山组中沉积间断的发现及其地质意义

首次提出在晚二叠世合山组碳酸盐岩含煤岩系发育过程中存在沉积间断，并在其中鉴别出众多的沉积断标志：①灰岩的角砾化现象；②淡水作用下的重结粗大方解石颗粒；③古裂隙；④古溶洞；⑤氧化壳；⑥砾石层；⑦层状晶洞。这些沉积间断标志通常分布在煤层的间接底板楔部或上部。在合山组形成过程中，至少发生了３次沉积间断：４煤形成前，４煤形成期间及２煤形成前。     

济南和邹平辉长岩的Pb-Sr-Nd同位素特征和岩浆源区中下地壳物质贡献

对鲁西晚中生代济南和邹平辉长岩的Pb-Sr-Nd同位素和元素组成的研究,给出(87Sr/86Sr)i=0.7041~0.7056,εNd(t )=-6.0~-13.0,( 206Pb/204Pb)i=16.545~16.998,(207Pb/204Pb)i=15.242~15.350,(208Pb/204Pb)i=36.488~36.944（除SD792表现出高放射成因Pb外）。由于辉长岩的堆晶性质,其微量元素组成不能用于指示其物质来源。与EMⅠ型大洋和大陆玄武岩对比,表明济南和邹平辉长岩的源区具有与EMⅠ地幔端元一致的同位素特征,但在Pb同位素图解上有明显的下地壳物质的贡献。下地壳物质的参与可能与拆沉有关。     

地幔地球化学研究综述

系统地介绍了近二十年来地幔地球化学在全球及区域地幔平均化学组成，地幔的化学不均一性及区域太产分布，地幔交代作用，化学地球动力学，地幔物理化学环境等五个方面的研究现状与进展。     

中国硒矿资源概述

硒在地球上含量很低，难以形成独立的经济矿床，常作为伴生矿产出。硒矿石不仅广泛用于化工、冶金、建材、电子、医药等工业部门，而且是人体不可缺少的微量元素，享有“生命的奇效元素”之美称。中国硒矿资源丰富，可划分为岩浆、斑岩、矽卡岩、热液型伴生矿床、沉积型独立矿床及硒矿泉水等不同类型。在不同时期的滨海相碳质建造、矽卡岩型矿床及构造蚀变岩中，具有良好的找矿前景。     

义和庄凸起东区前第三系顶部风化壳结构发育模式及对油气运聚的影响

基于地质综合研究,系统分析了济阳坳陷义和庄凸起东部地区前第三系顶部风化壳结构特征,深入剖析了其形成主控因素,建立了该区风化壳结构发育模式,并探讨了风化壳结构对油气运聚的影响。研究认为,义和庄凸起东区前第三系顶部风化壳中,风化粘土层厚度薄,分布地区局限,物性差;半风化岩石全区发育,岩石类型多样,除部分半风化碳酸盐岩顶部存在一层致密“硬壳”外,物性多得到明显改善。风化壳结构形成受控于岩相、气候、时间、古地形、构造、后期保存程度等6大因素;多种因素相互耦合,决定了风化壳结构的空间发育;风化粘土层、半风化岩石顶部“硬壳”对油气起遮挡、封盖作用,顶部无“硬壳”的半风化岩石则可大大提高前第三系岩层的储集性能和不同层系之间的横向连通性。     

Basement Characteristics and Crustal Evolution of the Copper-Gold Metallogenic Belt in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River: Some Isotope Constraints

Studies of the Pb, Sr and Nd isotopic composition of Mesozoic intrusive rocks indicate that the basement of the copper-gold metallogenic belt of the middle and lower reaches of the Yangtze River has "two-layer structure" and partly has "multi-layered structure", and is inhomogeneous and shows the distinct feature of E-W provincialism. The calculated model lead ages (t1) are mostly greater than 2600 Ma, and the model neodymium ages (TDM) vary from 953 to 2276 Ma and concentrate in two time intervals: 1800-2000 Ma and 1200-1600 Ma. It is concluded that the basement of the MBYR is composed of the Late Archaeozoic to Middle Proterozoic metamorphic series and that the crust was initiated in the Archaean and continued to grow in the Early and Middle Proterozoic, and the proportion of new crust formed by mantle differentiation during the Late Proterozoic is low.     

初论大陆环境斑岩铜矿

世界范围内大型-巨型斑岩铜矿多数产于岩浆弧（岛弧、陆缘弧）环境,含矿斑岩岩浆起源与大洋板块的俯冲作用有关。综合研究了与大洋板块俯冲无关、产于中国大陆环境的若干大型-巨型斑岩铜矿。研究发现,这些大陆环境的斑岩铜矿,虽然其基本地质特征与岩浆弧环境斑岩铜矿具有广泛的类似性,但其动力学背景、含矿斑岩性质、岩浆起源演化、金属富集过程及其构造控制机制却独具特色。这些大陆环境斑岩铜矿至少可产出于4类环境：晚碰撞走滑环境、后碰撞伸展环境、后造山伸展环境和非造山崩塌环境。大陆环境含矿斑岩以高钾质为特征,多具高钾钙碱性和钾玄质特征,通常显示埃达克岩地球化学亲和性。其岩浆通常起源于加厚的新生镁铁质下地壳或拆沉的古老下地壳。陆间碰撞期的地壳大规模增厚以及其后的软流圈上涌和岩石圈拆沉,是形成含矿岩浆的主导性机制。含矿岩浆的金属初始富集通常经历两阶段过程：（1）幔源物质直接供给金属阶段;（2）伴随含水、高氧逸度埃达克质岩浆演化金属富集阶段。在第一阶段,幔源物质主要通过两种形式供给金属：（1）以幔源组分为主的新生下地壳直接熔融;（2）拆沉下地壳熔融产生的埃达克质熔体与地幔岩石圈发生水/岩反应。在第二富集阶段,下地壳角闪榴辉岩熔融过程中角闪石大量分解产生富水的、高度氧化的埃达克质熔体,其分异演化使金属元素作为不相容元素得以在残浆中富集。大陆环境含矿斑岩的浅成侵位主要受大规模走滑断裂系统、切割造山带的断裂系统和基底线性断裂构造控制。与走滑断裂系统相伴发育的走滑拉分盆地、切割造山带的张性断裂与平行造山带的逆冲断裂带交汇部位以及不同方向的线性断裂构成的棋盘格子构造,常常控制斑岩岩浆-热液系统的空间定位。     

对后续震相的认识促进了地震层析成像的发展

与地震初动震相相比,后续震相包含有更为丰富的地球内部信息,因此逐渐地在地震层析成像研究中得到重视。文中以赵大鹏等最近的层析成像研究为例,介绍了通过增加后续震相到时信息得到的新的层析成像研究成果,包括通过使用反射波,仅用两个地震台站就可以进行地壳成像研究;深度震相到时的增加,拓宽了区域成像范围,成功实现了台网外部层析成像;随着国际地震中心(ISC)提供的更丰富的各种后续震相到时,对后续震相的认识和使用促进了全球体波走时成像的发展和对地球深部结构及动力学过程的认识。另一方面,地震学相关领域的进步,使得更多的后续震相能够被拾取并被应用到成像研究中,这将大大提高对地震波形信息的挖掘,提高对研究地区下三维结构的认识,极大地促进地震层析成像学的发展。     

同位素地球化学填图与化学地球动力学在东秦岭造山带研究中的应用

总结了应用同位素地球化学填图和化学地球动力学研究东秦岭造山带的初步经验，并以较成功的实例来说明，内容包括：（１）华北和扬子克拉通幔源和壳源岩石化学和Ｎｄ、Ｐｂ同位素组成及壳幔演化差异的确定；（２）南秦岭前寒武纪基底应归属于扬子陆块构造－地球化学省的地球化学论证；（３）关于东秦岭蛇绿岩铅同位素的Ｄｕｐａｌ型特征及其同三江地区（属古特提斯范围）蛇绿岩的相似性的揭示；（４）北秦岭元古宙基底可能为古洋岛型微陆块的地球化学证据；（５）东秦岭新元古代和早古生代洋壳俯冲消减及聚汇带壳－幔再循环的地球化学证据；（６）关于陆－陆碰撞过程中杨子陆块边缘（南秦岭）俯冲于华北陆块边缘（北秦岭）之下，从碰撞型花岗质岩浆源区地球化学研究获得的直接证据。这些初步成果说明同位素填图与化学地球动力学在造山带研究中是具有重要前景的技术途径。     

东秦岭丹凤群火山岩系及其包体地球化学研究

本文对东秦岭褶皱带中古生界丹凤群火山岩系及其包体进行了研究。从火山岩浆演化角度,指出丹凤群不是一套蛇绿混杂岩体,其主体火山岩为岛弧地幔在洋壳俯冲诱导下重熔形成A类岩浆演变所形成,并含有少量的洋壳物质在俯冲带中发生熔融形成B类岩浆的衍生产物。岛弧的地壳结构控制着两类岩浆的演化,它是造成丹凤群火山岩岩石系列、岩石组合、元素地球化学分布及分异在空间上差异的原因。