构造赤道及其地球动力学意义

构造赤道是现今全球岩石圈板块相对深部地幔的优势运动方位。它的方位不同于地理赤道,整体上表现为NWW-SEE向横贯全球,在东非-中亚-东北亚表现为SW-NE向。本文在调研全球地壳断面资料的基础上,结合全球板块运动数据、活动断裂数据,首次编制了构造赤道的全球地壳断面图,对其地壳结构、构造特征及其运动演化进行探讨。构造赤道在大陆地壳区,主要跨越古生代地壳。沿着构造赤道廊带,从非洲开始,向东依次显示了伸展-挤压-伸展-挤压-伸展-挤压-伸展的相交替的运动特征,出现不同类型的重要板块构造边界及其构造单元,并控制了重要构造地貌单元的发育。它是泛大陆裂解以来全球构造运动的重要体现,并明显受到星际力学的影响和调整。     

GPS技术应用于中国地壳运动研究的方法及初步结果

文中主要就中国利用GPS等空间测地资料研究地壳运动、构造变形 ,以及用于地震预测探索方面 ,从方法技术和近年来取得的一些初步结果进行了概要性论述。介绍了利用GPS技术资料研究地壳水平运动速度场、水平应变场、建立地壳运动模型等方法研究的进展。由GPS观测给出的地壳水平运动初步结果表明 :中国大陆现时水平运动在全球参考系中为整体向东 ,并兼有顺时针扭转运动。西部地区构造形变强烈 ,整个青藏块体及其边界带 ,以及新疆西部是应变值最高的区域 ,水平应变场主压应变优势分布方向为近NE向 ,空间差异显著 ,反映了印度板块碰撞推挤和青藏块体强烈构造运动的影响。中国大陆东部水平运动的差异性不显著。强震分布于地壳运动的大小、方向显著变化的区域 ,大地震通常发生在水平剪应变高值区或其边缘 ,尤其是与区域主干断裂的构造活动背景相一致的剪应变率高值区。     

地震迁移和破裂发展

前言全球每年平均发生地震约500万次。这些地震绝大多数分布在巨大构造板块接合处:它们是环太平洋带、地中海-喜马拉雅带、大西洋、北冰洋、印度洋及太平洋东侧的中脊地带以及大陆裂谷系。     

东亚与全球地震分布分析

现代地震学是一门年轻的学科,但人类对地震现象的观察、记录和思索已有数千年历史。特别是在中国,很早就有灾害性地震的详细历史记载。最近40多年,我国、东亚及世界其他大陆地区的多次大地震的发生,推动了地震构造研究的发展,加深了对地震分布规律性及其地球动力环境的认识。从地质背景和发生机制看,全球地震构造可分为三大类:第一是太平洋海底地壳与陆缘地壳浅、中、深俯冲构成的地震带;第二是南半球离散地壳块体对北半球大地块边缘碰撞浅俯冲带;第三是全球三大洋脊张裂转换构造带。地球北半部内陆的中纬度地带有4个多震密布区,它们都处于N25°～55°的纬向大陆带内,与大陆会聚所造成的陆内变形有关。4个多震密布区的东半部则是相对少震区,显示出相对稳定的地壳结构。全球表壳GPS矢量场和北南两个极区各有不同,北半球欧亚大陆是向北呈弓字形运动;南半球是南美、非洲、阿拉伯、印度、澳大利亚等5块离散的大陆块,除南美大陆,其他4块大陆都是向NE和NNE方向运动。这4块大陆都是依次运动加速,澳大利亚陆块运动最快,向NNE方向约10 cm/a;同时从南太平洋南部沿NWW方向左型转换断层的运动也是高速的,这两个方向运动的交叉相碰,现已处在全球最为强烈的地震活动区域。北冰洋内群岛GPS站点向阿留申岛弧推进;南极冰陆的9个GPS站点则呈现旋扭状彼此相差约90°,可能表明北/南半球彼此有明显的1/4左右表壳的扭动。从卫星重力数据推测的地球的形状、全球热流的和地内热散失量的分布、地球磁场的西漂以及大地震引起的地球振荡特征等证据推测,地球的内部结构具有一定程度的非对称性和非均匀性,它们对全球板块运动、板块变形以及大地震的空间分布可能有一定的控制作用。     

从震前卫星热红外图像看中国现今构造应力场特征

震前卫星热红外探测现今地球热应力场, 既有水平应力热场, 也有垂直应力热场。热辐射能量的增强与应力增强有关。结合地震地表破裂带和地震等烈度线图的分析, 辅以GPS空间定位地形变测量、震源机制解和原地应力解除法,以及地球物理勘探资料, 可使对现今应力场的了解更加全面。以99?~104?E为界的过渡带包含中国大陆西部重庆荣昌双环、四川汶川椭圆。这种左右涡旋运动方式不同存在一个带内, 与深部构造差异和物质下曳运动有直接的关系。中国西部受印度板块和西北利亚板块SN向夹击, 来自西北利亚板块的作用力最南可到天山北麓。印度板块与太平洋板块相互扭动, 壳幔汁上涌差异反映在中国西部热旋扭椭圆为左旋扭动。印度板块与太平洋板块相互扭动, 中国东部地区出现伸展构造。NE、NNE向破裂发生右旋运动, 可称之新新华夏构造体系。壳幔汁上涌差异反映在东部热旋扭椭圆为右涡旋扭动。     

福建早侏罗世火山作用的动力学机制及大地构造学意义探讨

通过对福建早侏罗世火山作用的研究,对中生代大地构造演化提出了新的看法。研究认为华南地区的早中生代火山作用是印支运动后造山大陆裂解（伸展）形成的,与古太平洋板块俯冲无关;中侏罗世是区域中生代构造-岩浆活动性质发生重大变化的主要时期,由于古太平洋板块作用导致印支后造山裂解大陆的闭合,构造域转换发生在中侏罗世。中侏罗世太平洋板块往北西方向俯冲碰撞和持续挤压,早侏罗世的火山-沉积盆地逐渐开始闭合,开始从东西向特提斯构造域向北东向太平洋构造域的体制转换,在地球动力学体制上,由后造山阶段的伸展应力体制转换为挤压应力体制。     

新生代大陆板内伸展盆-山耦合与大陆碰撞效应——以渤海湾盆地济阳坳陷、周缘隆起及边界断裂构造演化为例

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件,在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地-伸展山脉之间存在耦合关系。这种对应关系呈"幕式"变化,主要表现在印欧大陆碰撞岩石圈增厚、构造变形和抬升的高峰时期,对应盆地岩石圈伸展、减薄、快速构造沉降以及郯庐断裂带活动等阶段,当构造转入相对稳定(松弛)时期,表现为高原剥蚀夷平、岩浆活动频繁以及盆地构造沉降速率减缓等阶段。从全球板块构造的角度来看,中国西部、东部新生代挤压、伸展和走滑活动属同一动力学体系条件下的耦合关系,驱动力可能是两大板块碰撞、深部地幔脉动上涌以及新生代太平洋板块与欧亚板块俯冲和速率变化的共同作用。     

亚洲大陆主要活动块体的现今构造应力数值模拟

亚洲大陆晚新生代和现代构造变形以活动地块为主要特征,表现为在统一构造格局下不同地块间具有不同的运动方式和速度。为了研究这些具有不同运动学性质块体间的相互作用以及构造变形特征,基于亚洲大陆的总体构造格局构建了二维有限元模型。根据模拟结果,对比已知GPS数据、震源机制解以及地质调查数据等,定量分析了大陆内部主要活动地块构造应力场的分布特征,并探讨了影响亚洲大陆现今构造变形特征的主要因素。结果表明：在我国的西部陆块内,由于周边一系列近EW向弧形活动构造带的存在,导致其内部次级块体运动速率的衰减,从而进一步导致应力环境的变化,由青藏中部的挤压-拉张环境逐渐转变为塔里木、天山地区的完全挤压环境;在西伯利亚地块和印度板块的联合挤压作用下,华北地块上地壳的应力表现为较弱的挤压环境,而在该种应力环境下块体内部伸展构造的成因很可能与其深部的动力学环境有关;华南地块的运动方向与台湾造山带相反,从而形成一个秦岭-大别造山带以南的较强烈的挤压-拉张区;在印度-澳大利亚板块和菲律宾俯冲板块的联合挤压作用下,巽他地块作为华南地块和印支地块的逃逸窗口,表现出以婆罗洲、南海为中心近圆弧形的弱挤压区以及环绕挤压区外缘挤压-拉张区的应力分布特征。     

中国新生代的伸展构造

本文简要论述了中国新生代的伸展构造。新生代期间,中国东部在板块的分离运动和伸展构造作用下发生了区域裂陷,起初由于地壳残薄引起地壳沉降,随后由于热缩减使沉降加速进行。在中国西部,尤其是青藏高原,裂谷系发生在一个以板块聚合运动为主的造山环境中,因大陆碰撞和地体横向逃逸以及巨大的陆内转换边界而相应发生裂谷作用。中国的伸展构造可归为15个地堑系,东部11个,西部4个。它们呈现不同的构造样式:线形裂谷、盆—岭构造和走滑断裂伴生的拉分盆地。本文讨论了中国大陆拉伸作用的几何特征、伸展的运动学和机制。塔魔尼尔(Tapponnier)等提出(1982)的新生代挤出构造模式很好地解释了中国西部的构造轮廓和地堑系的构成。然而,考虑到早第三纪中国东部盆—岭区总的应变格式,一种大尺度的简单剪切运动模式可能比纯剪断裂模式更为可取。     

全球新——中生代构造的基本特征

新编全球新－中生代构造图中清楚显示：（1）洋底增生构造具有不连续性和复杂性，时间上有6个增生阶段；空间上可划分为49个增生单元。（2）存在全球纬向构造系统，突出表现为环太平洋地震与火山带的分段性和大洋底纬向转换断层直接伸入大陆及大陆本身存在众多纬向构造。（3）地球具有反对称性，北半球为全球级挤压带；南半球发育全球性纬向洋脊张裂环。     

全球空间测地站矢量场对板块运动的描述及地幔的经、纬向流

从 2 0 0 1年IERS公布的ITRF参考框架系下的 4 32个空间测地站中以面积平均随机选用了111个站 ;这些点的站速度矢量图描述了北半球欧亚 (EA)、北美 (NA)和北太平洋 (NP)三大板块的运动态势 :以北大西洋洋脊为轴 ,欧亚板块向NE—E—SE运动 ;北美板块向NW—W—SW运动 ,呈绵羊角式张裂运动 ,两者在大西洋两侧的N向运动越过极区后 ,汇集指向阿留申 ;北太平洋板块以超过北美板块和欧亚板块 6倍左右的速度向NWW运动 ,与欧亚板块呈正面碰撞型关系 ,表现为大洋壳的深俯冲与大陆壳仰冲 ;北太平洋板块与北美板块以圣安德烈斯断层为界呈剪切拉张型关系。文中描述了南半球南美 (SA)、非洲 (AF)、阿拉伯 (AR)、印—澳 (IN—AU)和东南太平洋 (SP)的运动态势 :以东南太平洋洋脊为轴 ,其东侧的纳兹卡 (NZ)板块高速向东运动 ,而其前方的南美、非洲、阿拉伯和印—澳等板块则向NE—NNE运动 ,速度依次增高 ,可能与其间的大西洋洋脊、印度洋洋脊和红海裂谷张裂的正、反向叠加作用有关。西南太平洋与澳大利亚板块的东北缘和东缘均呈强碰撞强剪切型运动关系 ,而纳兹卡板块与北美板块呈追尾型运动关系。南极板块 (Ant)从环南极洋脊的东南太平洋段为起点向南运动 ,过南极后继续向北、向非洲、印度洋方向运动 ,并略显右旋。上述板?     

Present-Day Kinematics of the Northern Margin of the Argun Continental Massif (Eastern Part of the Central Asian Belt)

This paper reports the first data on present-day movements in the northern margin of the Argun Continental Massif, obtained on the basis of GPS measurements. The processed GPS data have been obtained to calculate the vector field of displacement velocities in the geodynamic survey site of the Upper Amur Region. The estimated displacement parameters (direction and magnitude) are indicative of the uniform velocity vector field of the points in the northern margin of the Argun Massif and the absence of considerable motions within its range (differences in the vector components do not exceed a few millimeters per year). A conclusion is made on the present-day kinematic integrity of the northern margin of the Argun Massif.     

区域性南北向构造带和全球性经向构造体系

文中简述了我国及其邻区区域性规模的南北向构造带的现位展布及其表现形式,讨论了它们可能的成因类型和构造性质,分析了全球经向构造体系和区域性南北向构造带的成生联系。      

青藏高原区域构造格局及其多岛弧盆系的空间配置

笔者在长期从事青藏高原地质工作和综合大量实际资料的基础上，提出了特提斯的演化与三大陆块群相互裂变－聚变作用过程密切相关，特提斯洋从萌生、扩展、萎缩、消亡到汇聚造山的整个演化过程，受控于全球洋－陆时空结构的转换；阐述了全球洋－陆构造体制的转换论、多岛弧盆系统论、造山作用过程论，并依此“三论”对青藏高原及周边地区的大地构造单元进行了划分，概要阐述了各个构造单元的基本物征。     

Space-time analysis of the structural pattern of continents

The Earth's stress field is composed of 4 sub-fields that are induced by

1. the gravitational force (impacts, etc; geodynamic theories on the expansion or contraction of the globe);
2. the centrifugal force of the spinning Earth (models on continental drift explaining the equatorial Alpine-Himalayan collisional mountain belt and longitudinally orientated rifts or oceans);
3. thermal convection (plate tectonic model);
4. tidal forces (extended plate tectonic model).

A standard global stress field results from a combination of these four sub-stress-fields. From the existence of six otherwise inexplicable geodynamic phenomena, it has to be concluded that the standard global stress field of the present can only be an instantaneous (still) photograph of a field that constantly migrates eastwards relative to the Earth's continents. This disclosure can be explained with an extended plate tectonic model, in which the Earth's surface is subdivided by the circum-Pacific ring of subduction zones, into a Pacific area and a continental or Pangaea area with intra-Pangaea oceans (Atlantic, Indian Ocean, etc.). The Pangaea area in turn is subdivided into a North Pangaea area and a South Pangaea area. Due to the off-centre rotation of the spinning Earth around the gravitational centre of the Earth-Moon (-Sun) system (tidal forces), the lower mantle, the Pacific basin, area or state (Pacific crust = lower mantle?), the remaining states that together with the Pacific state compose the Wilson Cycle of ocean opening and closing (Rift/Red Sea state, Atlantic state, Pacific state, Collision/Himalayas state), the ocean sequence of which is permanently arranged from E to W through 360° around the globe, and the standard global stress field as an expression of the Wilson Cycle, are constantly displaced eastwards relative to the upper mantle, the continents or the North and South Pangaea areas with Intra-Pangaea oceans, completing one full turn around the globe in 200 to 250 my (principle of hypocycloid gearing). The continents migrate westwards around the globe and around the Pacific basin in the N and S hemispheres, through sequences of plate tectonic settings of the Oceanic or Wilson Cycle that possess distinct regional stress fields as parts of the standars global stress field, or else the continents are subjected to eastward migrating sequences of settings with distinct regional stress fields as parts of the Wilson Cycle/standard global stress field. By rotations and N-S migrations of the individual continents dissected in all directions by groups of parallel structural planes (fracture systems) through the standard global stress field, the orientation of which is aligned with the spinning Earth's axis and equator and that constantly migrates eastwards relative to the continents, the amount and nature of stress (compression, tension, shearing) a given fracture system is subjected to is constantly altered and the tectonic activity may gradually be transferred from the system under consideration to another fracture system, with slightly different strike directions. Every 400 to 500 my or each Pangaea Cycle (two complete W-E/E-W displacements around the globe between the continents/Pangaea areas with Intra-Pangaea Oceans/upper mantle on the one side and the lower mantle/Pacific basin/ sequence of ocean states and local stress fields of the Wilson Cycle and the standard global stress field on the other) the inhomogeneous standard global stress field is reversed in the N-S direction. Any model proposing the long-time existence of extended lineaments or fracture systems that do not end at the margin of the respective continent or at an orogen/suture zone/former continental margin, in the event of being older than the respective orogenesis, but which cross the surrounding ocean or the younger orogen and continue in the neighbouring continents or former independent continents or even encompass the whole globe, and which puts foreward simultaneous tectonic activity along the whole length of such lineament or fracture system and proposes their longevity or permanent existence, contradicts the physical laws that are the foundation of plate tectonics and mobilism.     

全球应力场与构造分析

介绍了近年来全球构造应力研究方面的一些新进展并以“世界应力图”提供的资料为背景 ,结合一些最新的研究成果 ,阐述了全球构造应力场的分布特征及其与板块构造运动之间的联系。研究结果表明 :(1)全球存在大尺度的统一性构造应力场 ;(2 )全球大多数板块内部地区为挤压应力作用 ,其应力结构多为逆断型、走滑型或逆走滑型 ;(3)大陆板块内部的扩张区大多位于高海拔异常地区 ,其应力结构为正断型或正走滑型 ,如青藏高原、东非裂谷和贝加尔裂谷等 ;(4)全球大部分地区的地壳上部构造应力作用方向较为均一 ,存在区域统一应力场 ;(5 )全球大部分地区的最大水平主应力方向与板块绝对运动 (角速度 )迹线保持较好的一致性 ,反映出构造应力与板块运动的关系密切 ;(6 )板块汇聚、洋脊扩张可能是产生岩石圈上部构造应力的主要力源。     

Present-day tectonics of the western part of the Dzhugdzhur–Stanovoi Terrane of the southeastern frame of the North Asian Craton

The first results on current movements are presented for the western part of the Dzhugdzhur–Stanovoi Terrane based on GPS geodesy of a geodynamic survey area of the Upper Amur region. Processing of the GPS data resulted in a vector field of the displacement rates of points of the geodynamic survey area with zones of intense deformations. It was concluded from a comprehensive analysis of geological–geophysical data and estimates of the displacement rates that the terrane is characterized by kinematic integrity and was subjected to a complex of tectonic factors related to the evolution of the eastern segment of Baikal Rift Zone in the area of transpression interaction of the Eurasian and Amur plates.     

成矿作用的空间分布不均匀性及其控制因素探讨

全球矿产资源时空分布的不均匀性及其形成机制,已成为地球科学关注的热点和前沿领域。本文在对全球矿产资源的空间分布规律及其不均匀性分布特点的研究进展进行全面阐述的基础上,重点分析了控制成矿作用空间分布不均匀性的主要因素,如地壳组成与演化的差异、地壳/地幔化学组成的不均一性、成矿构造环境的差异、重大地质构造事件的影响、构造转换或转折和叠加、矿床形成与保存能力等。研究认为,深刻理解全球矿产资源空间分布的不均匀性特征及其形成的根本原因,应加强以下五个方面的研究:①大陆成矿作用的空间分布不均匀性的机制;②从全球构造角度,揭示成矿作用的时空分布规律;③强调深部成矿过程,以阐明成矿作用不均匀性原因;④加强成矿系统、成矿系列研究;⑤加强矿产资源时空分布不均匀性的形成机制研究。     

构造应力场研究与实践

由李四光教授开创的构造应力场研究自20世纪20年代至今已经历70多年。回顾其研究过程,展望未来发展,可以分为两个研究时期:①开创研究时期(1926-1966).主要运用构造形迹力学性质及组合规律分析推断构造应力状态,重点研究构造体系及其典型构造型式的构造应力场。②实测研究时期(1966-).最初通过实测地应力、地形变、断层位移以及现今构造活动的各种相关资料,配合模拟实验研究现今构造应力场;尔后对地质时期古构造应力场进行研究,主要采用应力、应变矿物进行应力状态定量或半定量分析,并配合模拟实验进行研究。实测研究时期可分为3个研究阶段:实测平面构造应力场研究阶段。主要以进行平面构造应力场研究为主;实测三维构造应力场研究阶段。以三维构造应力场研究为主并对构造应力场学科进行研究总结;深部构造应力场研究阶段。未来将会开展对地壳整体及地壳深部进行全面的构造应力场研究。构造应力场研究对认识地壳运动问题具有深远意义,在地质找矿、地质环境与灾害、工程建设中均可发挥积极的作用。