与陆-陆碰撞作用相关的盆-山构造数值模拟

陆 -陆碰撞是导致大陆岩石圈各种地质作用发生的最重要的驱动机制 ,如何设别和标定陆 -陆碰撞作用 ,特别是其四维时空演化 ,是地学界长期以来关注的重点。陆 -陆碰撞作用的主要表现形式为下伏地块沿陆内俯冲带的强烈下插 (俯冲 )和上覆地块沿陆内俯冲带的不断仰冲 (逆冲扩展 )     

陆-陆碰撞造山带双前陆盆地模式——来自大别山、喜马拉雅和乌拉尔造山带的证据

大陆碰撞造山带不同的构造演化阶段往往形成不同成因类型的周缘前陆盆地 (系统 )。根据对几个典型大陆造山带的研究 ,我们把大陆碰撞造山带的构造演化过程分为陆 -陆拼接和大规模陆内逆冲推覆 (陆内俯冲 )两个阶段 ;早期陆 -陆拼接阶段直接在俯冲板块被动大陆边缘基础上形成的前陆盆地称为“原前陆盆地” ,后期大规模陆内逆冲 -推覆 (或陆内俯冲 )阶段在俯冲板块内部形成的前陆盆地称为“远前陆盆地”(它比原前陆盆地距主缝合带远 )。原前陆盆地和远前陆盆地是同一大陆碰撞造山带不同构造演化阶段的产物 ,是两种不同成因类型的周缘前陆盆地 ,它们构成了同一大陆造山带的双前陆盆地 ,而不是传统概念的单一成因类型前陆盆地。     

库车再生前陆盆地的构造演化

库车再生前陆盆地位于塔里木盆地的北缘,其沉积和构造特征具有典型的前陆盆地性质.库车再生前陆盆地开始形成于吉迪克组沉积早期(距今25Ma),叠置于晚二叠世-三叠纪前陆盆地之上,是始新世末印度-西藏碰撞的远距离构造效应所致.其中的前陆逆冲带是由浅部和深部两个层次的构造组成的,其构造特征具有不一致性和不协调性.库车再生前陆逆冲带内的台阶状逆断层及其相关褶皱都是伴随着中新世以来的造山运动形成的,由山前向盆地以背驮式渐次连续扩展,自渐新世晚期一直持续到现在.印度-西藏碰撞作用引起的陆内俯冲及壳内拆离-缩短作用是库车再生前陆盆地的形成机制.     

碰撞带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形的影响

借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型,即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞,两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带,运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元(LDDA)方法,通过分析模型中不连续变形面的存在对两个粘弹性块体碰撞变形的影响,探讨了大陆碰撞断裂带的倾角和摩擦系数对两个大陆碰撞变形影响的一般规律,给出了大陆碰撞变形的一些显著的特点。尽管运算模型的几何尺寸、边界条件等参考了印度和欧亚大陆碰撞的实际特征,但所得结果适用于更一般的情况。研究结果表明,碰撞断裂带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形有着重要的影响。当断裂带倾角在15~30°时,两个大陆板块碰撞导致的仰冲板块一侧隆升高度相对更大,利于形成高大的山脉,其中以15°倾角对应的仰冲板块一侧隆升最高;当断裂带倾角在30~45°时,两个大陆板块碰撞导致的俯冲板块的俯冲深度相对更深,利于形成深陷的盆地,其中以45°倾角对应的俯冲陆块一侧俯冲最深;当断裂带倾角≥75°时,两个大陆板块之间的相对俯冲和仰冲作用变得不明显。碰撞断裂带摩擦系数越小,碰撞过程中两个大陆板块之间相对俯冲和仰冲作用越强,形成高大的山脉和深陷的盆地要求碰撞断裂带摩擦系数≤0.2。从大陆与大陆碰撞变形构造特征看,除发育前陆盆地-山脉系统外,在仰冲陆块一侧靠近造山带后缘还发育呈不对称结构的挤压性凹陷,当两个大陆板块碰撞断裂带倾角在15~30°时,该类型凹陷更容易形成,其中以30°倾角对应的凹陷最深,反映其形成可能是大陆碰撞过程中陆块之间相对俯冲和仰冲运动的综合结果。     

初论陆-陆碰撞与成矿作用——以青藏高原造山带为例

青藏高原碰撞造山带以其成矿规模大、形成时代新、矿床类型多、保存条件好诸特征而被誉为研究大陆成矿作用的天然实验室。文章基于青藏高原已有的矿产勘查与研究成果,概述了大陆碰撞过程中的主要成矿作用及其成矿带的时空分布,初步分析了陆一陆碰撞所造就的成矿背景和成矿环境以及控制成矿作用的关键地质过程．并草拟了可供今后研究的工作模型。初步研究认为,始于60Ma的印度大陆与亚洲大陆碰撞至少形成了3个重要的控矿构造单元,即雅鲁藏布江以北的主碰撞变形带,雅鲁藏布江以南的藏南拆离-逆冲带和高原东缘的藏东构造转换带。主碰撞变形带以巨大规模的地壳缩短、双倍地壳加厚、大规模逆冲系和SN向正断层系统发育为特征,控制了冈底斯斑岩铜矿带(含浅成低温热液金矿)、安多锑矿化带和风火山铜矿化带及腾冲锡矿带的形成及分布;藏南拆离一逆冲带由藏南拆离系(STDS6)和一系列北倾的叠瓦状逆冲断裂带构成,控制了藏南变质核杂岩型金矿化、热液脉型金锑矿化和蚀变破碎带型金锑矿化的形成;藏东构造转换带以发育大规模走滑断裂系统、大型剪切带、富碱斑岩带和走滑拉分盆地为特征,控制了玉龙斑岩铜矿带、哀牢山和锦屏山金矿带及兰坪盆地银多金属矿带的分布。按成矿系统的基本思想,初步将青藏高原碰撞造山带的成矿作用划分为3个成矿巨系统：大陆俯冲碰撞成矿巨系统、陆内走滑一剪切成矿巨系统和碰撞后伸展成矿巨系统。在大陆俯冲碰撞阶段,主要发育与流体迁移汇聚和排泄有关的锑金铜热液成矿系统和碰撞期花岗岩岩浆．流体锡稀有金属成矿系统;伴随陆．陆碰撞而发生的陆内走滑．剪切作用,主要导致了走滑拉分盆地银多金属热液成矿系统、斑岩型铜钼金成矿系统和剪切带型金成矿系统的形成;在碰撞后伸展阶段,主要发育受SN向正断层系统控制的斑岩铜矿成矿系统、浅成低温热液金矿成矿系统和热水沉积铯锂硼金属成矿系统。在此基础上,初步提出了碰撞造山带成矿作用的构造控制模型。     

陆-陆碰撞造山带动力学成因机制的物理模拟实验

报道了利用自行研制的ＧＪ １ 型物理模拟实验装置实施的陆 陆碰撞造山带形成和演化动力学过程的最新实验结果。实验结果表明,陆 陆碰撞是岩石圈或地壳缩短和增厚的主要机制之一。在地幔对流派生的拖曳力和板块相互运动产生的压缩力以及其它附加力的联合作用下,模型长度和厚度分别缩短４５ ％ 和增厚８５ ％ 是可能的。推覆造山作用有可能将下地壳的岩石物质和构造推覆到上地壳或地表,形成在地表可观察到的韧性剪切带构造。推覆体中的逆冲断层系往往沿最为发育的一组剪切面形成和演化,被叠置或双重地层的形成使地壳厚度明显增加。实验结果展示出推覆造山带、俯冲带和混杂岩带三个主要构造单元的形成和演化的动力学过程,以及它们之间的构造动力学和几何学关系。认为：陆 陆碰撞造山带是在地幔对流派生的拖曳力和板块相互运动产生的压缩力以及其它附加力联合作用下形成和演化的,大洋闭合和二个大陆之间的对接与碰撞导致了造山作用的发生,混杂岩带的形成和演化与洋壳俯冲作用密切相关。     

中扬子地块宜昌斜坡白垩系陆内挤压盆地的断-坳结构

宜昌斜坡残留的白垩系盆地是认识中扬子地块白垩纪构造演化的一个窗口.基于对白垩系露头的构造-沉积特征的观察,并结合二维地震剖面的构造-地层解释,厘定了宜昌斜坡白垩系盆地的构造属性和沉积充填特征,构建了白垩系陆内挤压盆地的挤压断-坳结构.宜昌斜坡白垩系盆地是由天阳坪逆冲断裂带控制的陆内挤压盆地.下白垩统盆地为同造山期的挤压断陷,充填有扇三角洲-湖泊沉积体系;上白垩统盆地为后造山期的挤压坳陷,充填了冲积扇-辫状河-风成-浅水含膏湖泊沉积体系.宜昌斜坡和湘鄂西弧形带的上白垩统盆地属于陆内挤压盆地的挤压坳陷,揭示中扬子地块由挤压向伸展构造体制转换的起始时间是新生代.      

从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞:回眸与展望

大陆造山带的经典含义是指由于大陆地壳岩石在板块俯冲-碰撞的巨大挤压应力下,遭受强烈变形、变质和熔融作用,地壳发生大规模缩短、加厚和隆升而形成的地带.分布在大陆边缘和内部的造山带,经历从洋壳扩张、洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的造山过程,形成"俯冲增生型"、"陆陆碰撞型"和远离板块边界的"陆内型"造山带.造山带类型的分析是识别地...     

四川盆地盆-山耦合系统和沉积响应特征

依据四川盆地晚三叠世须家河期至白垩纪盆地构造和沉积演化史的综合分析结果,认为该盆地属于发育在大型周缘前陆盆地基础上的陆内压性叠合盆地,具类前陆盆地性质。盆地形成和演化受周边龙门山、米仓山-大巴山和雪峰山3个造山带多期次非同步异方位的逆冲推覆活动控制,可划分为受盆缘造山带逆冲推覆作用控制的川西、川东北和川东南3个盆-山耦合次系统,区域上构成了独具特色的"三坳围一隆"构造-沉积格局。对应各造山带异方位的交替逆冲推覆活动,盆-山耦合过程又可划分为早期周缘前陆盆地(T3m→T3xt)、中期类前陆盆地(T3x→J3)、晚期萎缩衰亡(K)3个演化阶段。各演化阶段盆-山耦合过程的沉积学响应具有特征的异同性:差异性为对应各造山带逆冲推覆应力方位的变化,各亚阶段沉降-沉积中心位置各异,往复迁移于川西、川东北和川东南3个坳陷带;相似性为各次系统地层分布都呈自前缘坳陷带向前陆斜坡带和前陆隆起带上超减薄变细的楔状体,具有相似的沉积组合、相带展布和油气地质特征。     

前陆盆地构造活动的层序地层响应

前陆盆地位于造山带前缘与相邻克拉通之间 ,是在挤压的地球动力学背景下形成的一种逆冲挠曲沉降盆地。近年来国内外大量的研究表明 ,前陆盆地的构造活动 ,如逆冲作用、基底隆升、不同构造带特定的沉降过程等对层序界面、层序叠置样式、体系域发育演化等起着主导性的控制作用。沉积盆地等时地层格架的建立首先依赖于各种级别的不整合及其相应的整合界面的存在。在前陆盆地中主要的不整合层序界面往往是构造逆冲作用或构造与海平面变化叠加作用的结果。Ｗａｎｇｏｎｅｒ等 ( 1995)的研究表明 ,美国ＢｏｏｋＣｌｉｆｆｓ前陆盆地的主要层序界面…     

Numerical Modeling of Basin-Range Tectonics Related to Continent-Continent Collision

Continent-continent collision is the most important driving mechanism for the occurrence of various geological processes in the continental lithosphere. How to recognize and determine continent-continent collision,especially its four-dimensional temporal-spatial evolution, is a subject that geological communities have long been concerned about and studied. Continent-continent collision is mainly manifested by strong underthrnsting (subduction) of the underlying block along an intracontinental subduction zone and continuous obduction (thrusting propagation) of the overlying block along the intracontinental subduction zone, the occurrence of a basin-range tectonic framework in a direction perpendicular to the subduction zone and the flexure and disruption of the Moho. On the basis of numerical modeling, the authors discuss in detail the couplings between various amounts and rates of displacement caused by basin subsidence, mountain uplift and Moho updoming and downflexure during obduction (thrusting propagation) and subduction and the migration pattern of basin centers. They are probably indications or criteria for judgment or determination of continent-continent collision.     

杨山晚古生代沉积盆地成因类型及其与桐柏-大别造山带关系的探讨

杨山晚古生代沉积盆地位于桐柏-大别山北麓,它具有明显的前陆盆地沉积特点,由早期(D₂?—C₁)的复理石建造到晚期(C₁—P?)的磨拉石建造;古生物地理分析表明其与华北、扬子陆块都有密不可分的联系,其间不可能有古洋盆的存在,因而它应当是桐柏一大别造山带碰撞造山过程中形成的前陆盆地。杨山晚古生代前陆盆地的形成说明,扬子陆块和华北陆块的陆-陆碰撞起始于晚泥盆世之前(S₃—D₂),而桐柏-大别造山带中生代的构造事件则可能代表一次大规模陆内逆冲-推覆作用。     

川西南陆内俯冲造山带地质特征及金成矿作用

川西南地区北起青川,向南西至云南丽江发育着一条长达800余公里的燕山晚期-喜马拉雅期陆内俯冲造山带.其中央地带的地质构造特征主要表现为由主滑脱-俯冲带、超壳断裂和次级滑脱带组成的一套巨型推覆构造体系,伴随构造活动发育有从绿片岩相到角闪岩相的动力变质作用;仰冲块体地质构造特征主要表现为由前俯冲阶段的边缘海沉积物仰冲并褶皱变质形成复合山链,而在俯冲阶段则于山链间形成山间断陷盆地并接受磨拉石建造红层沉积.形成特征的岩浆活动分带;俯冲块体上则只有大型断陷盆地内的典型红色沉积,而不发育岩浆活动.陆内俯冲造山带的央央巨型推覆构造带和仰冲块体是金矿成矿的重要大地构造环境,形成了各具特色的金矿床.中央地带主要表现为断裂构造系统中不同层次、类型和性质的构造对金矿成矿的控制,矿床类型主要为蚀变岩型;在仰冲块体上,与复杂的构造-岩浆活动相伴,金矿类型多样,成因复杂.金矿成矿可以划分为2个系列和6个亚系列.陆内俯冲造山带内的这种金矿成矿特点可用陆内俯冲造山成矿模式进行解释.     

滇西北金沙江结合带的斜向走滑构造

向碰撞引起的走滑转换现象，是大陆造山带一种常见的构造样式。金沙江结合带中的斜向走滑构造是最夺目的定型构造。它的形成演化，成为大陆造山带陆内汇聚阶段的主要地质事件。笔者以区域地质调查资料为根基，利用斜向走滑构造的理论，对金沙江结合带拖顶地区的一些地质问题进行讨论。     

勉—略混杂岩带构造地质特征与金矿成矿——以陕西省略阳县干河坝金矿床为例

勉略带经历俯冲叠置、碰撞造山和陆内造山3个阶段构造演化过程。即俯冲期深层次褶皱与右行顺层（片）剪切变形、碰撞期中—深层次褶皱递进变形和高角度逆冲剪切变形、后主造山期陆内造山期中—浅层次左行走滑变形和低角度逆冲推覆构造4期不同构造变形。其中前两期构造阶段对金矿成矿产生重要影响。通过对陕西省略阳县干河坝金矿研究认为：俯冲期...     

Geological features of a collision zone marker: The Antique Ophiolite Complex (Western Panay,Philippines)

The Antique Ophiolite Complex exposed along the western side of Panay Island, central Philippines was derived from the Jurassic to Cretaceous proto-South China Sea oceanic leading edge of the Palawan microcontinental block. The subduction and ultimate closure of this ocean basin resulted in the emplacement and exposure of this lithospheric fragment along the collisional boundary of the microcontinental block and the oceanic- to island arc-affiliated Philippine mobile belt. The ophiolite complex has volcanic rocks having normal- to transitional mid-ocean ridge basalt (MORB) to island arc tholeiitic (IAT) geochemistry consistent with the transitional MORB–IAT characteristics of its peridotites. The chromitites manifest subduction signature suggestive of the involvement of water in its generation. All of these would be consistent with generation in a supra-subduction zone environment, specifically in a subduction-related marginal ocean basin. The collision of the Palawan microcontinental block with the Philippine mobile belt along western Panay resulted, aside from ophiolite emplacement, into arc curvature, island rotation, serpentinite diapirism and thrusting along the forearc side. The offshore bathymetric expression of the microcontinental block along the collision zone shows the leading edge of this oceanic bathymetric high to have spread laterally. This is indicative of its being buoyant resulting to non-subduction as supported by available earthquake hypocenter data.     

论俯冲增生杂岩带洋板块地质构造图编图思想与方法

对地质类图件编(填)图而言,合理厘定不同级别的编(填)图单元,是保证所编(填)图件质量的关键.俯冲增生杂岩带的物质组成,主要是来自洋盆不同构造环境下洋岩石圈的构造-岩石建造,可区分出洋脊建造(蛇绿岩)、深海平原建造、洋岛(OIB)-海山建造、洋内弧建造、海沟建造、源自洋岩石圈的高压-超高压岩石建造.另外,还有混入到俯冲增生杂岩带但不源自洋岩石圈,而是源自陆岩石圈的裂离地块建造、高压-超高压岩石建造、陆缘岩浆弧建造和楔顶盆地建造等.因此,查清并厘定出不同来源的地质体建造,是开展俯冲增生杂岩带编(填)图单元划分与图件编绘的基石.本文从区分出俯冲增生杂岩带内不同来源物质建造之科学目标为出发点,将它们的编图单元划分为3级:俯冲增生杂岩带(一级单元)、岩片(二级单元)、岩块和基质(三级单元).对各级编(填)图单元类型进行了具体划分和命名,规定了其代号、用色和岩性花纹的使用要求.简述了俯冲增生杂岩带构造形变的图面表达要求,强调俯冲期和碰撞期的构造变形是俯冲增生杂岩带的两大主期变形,必须合理编(填)绘.     

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与"5.12"汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。     

沉积大地构造相划分与鉴别

沉积大地构造相是反映陆块区、洋区、洋与陆块之间的陆缘区(活动和被动陆缘)形成演变过程中, 在各个演化阶段及其特定的大地构造环境中形成的沉积盆地及其充填序列, 是表达大陆岩石圈板块在离散、汇聚、碰撞、走滑等动力学过程中形成的不同类型沉积盆地及其综合产物, 具有恢复陆块区和造山系形成演化的功能.为从大地构造环境和沉积盆地分析角度系统剖析中国大陆新元古代以来纷繁复杂的大陆增生历程, 根据中国大陆形成演化特点, 提出一套沉积大地构造相(沉积盆地类型)划分方案, 并简述其大地构造环境鉴别标志.该划分方案分4级(相系、大相、相和亚相): 一级为陆块区(含地块)相系和造山系相系.陆块区按构造古地理位置和区域构造应力场进一步划分出二级和三级单元.造山系由弧盆系、叠接带和对接带大相构成, 是岩石圈板块大规模水平运动, 在洋陆转换过程中岛弧增生、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞、陆-陆碰撞和陆内俯冲的产物, 常表现为复杂岩石组成、复杂褶皱和断裂构造的巨大山系; 叠接带大相主要由弧-弧碰撞和弧-陆碰撞时, 在陆缘形成的洋-陆转化增生带, 是软碰撞产物; 对接带大相由陆-陆碰撞形成, 是硬碰撞产物.在造山系的弧盆系、叠接带和对接带大相之下, 按洋盆演化-洋陆转化历程所产生的系列构造古地理环境和建造, 进一步划分出洋盆、弧前盆地、弧间盆地、弧后盆地、残余海盆、周缘前陆盆地、弧后前陆盆地等大地构造相单元.      

西藏阿里札达盆地的“翘板式”形成机制

西藏阿里札达地区基本构造格架是由-系列褶皱、断裂、岩浆岩带和动力变质带组成的一套北西向构造系统，起源于晚侏罗世以来印度-欧亚板块俯冲-碰撞和陆内会聚作用。按照板块运动时间顺序，可区分出早、晚两阶段构造组合。早阶段构造组合与板块俯冲-碰撞有关，形成缝合带-陆缘弧系统；晚阶段构造组合与陆内会聚有关，形成基底断块系统。札达盆地与高喜马拉雅断块隆起存在盆-山耦合关系，藏南谷地基底断块的翘板式运动是形成盆地的主要控制因素。