第四纪洞庭盆地构造性质及动力机制探讨

通过地表观察和第四系钻孔对第四纪洞庭盆地及周缘隆起区的地貌、沉积和断裂构造等进行调查研究,进而厘定洞庭盆地构造活动特征暨构造性质,并探讨其动力机制。研究表明,早更新世-中更新世中期洞庭盆地具断陷性质,具体表现在:①在边界正断裂控制下盆地及其次级凹陷强烈沉降并充填厚度较大的河、湖相沉积;②临澧次级凹陷发育典型封闭性断陷湖盆沉积;③NNE向、NW向、EW向、SN向等多组方向控盆断裂的发育指示区域伸展构造体制。中更新世晚期以来洞庭盆地具坳陷性质,主要表现在:①中更新世晚期洞庭盆地与周缘隆起区发生较大幅度的构造抬升并遭受剥蚀,同时产生构造掀斜与褶皱变形;②晚更新世-全新世洞庭盆地坳陷沉降并接受沉积。分析提出洞庭盆地第四纪构造活动机制:早更新世-中更新世中期盆地的断陷沉降与地幔上隆背景下的深部物质迁出有关;中更新世晚期盆地构造抬升、掀斜和褶皱变形与深部迁出物质的回返以及板块尺度的物质运动和挤压作用有关;晚更新世和全新世盆地坳陷沉降与区域挤压应力下的坳陷或拱坳变形有关,可能同时伴有NE向的深部物质流动与拉张;不同级次和不同规模范围的深部物质迁移运动,造成了第四纪洞庭盆地与其内部次级构造单元之间的叠加关系。     

青藏高原晚三叠世构造-古地理综述

遵循刘宝珺院士提出的“构造控盆、盆地控相”指导思想，在系统厘定地层格架和构造单元划分基础上，确定青藏高原巨型造山带晚三叠世构造-古地理从北往南依次发育：羌塘-三江多岛海、班公湖-双湖-怒江洋、冈底斯-喜马拉雅多岛海和若干次级构造-古地理单元。班公湖-双湖-怒江洋是分隔冈瓦纳大陆和欧亚大陆的特提斯大洋，南羌塘地块是漂浮在特提斯大洋中的块体。本次重点对北羌塘前陆盆地和北喜马拉雅被动大陆边缘盆地的沉积相带展布和古地理进行了研究。造成两个盆地沉积序列及古气候差别的主要因素是构造地质事件。构造事件决定了盆地性质，盆地性质又控制了沉积相带的空间展布。北喜马拉雅盆地位于冈瓦纳构造域，晚三叠世盆地基底南浅北深，继承了古生代构造离散型被动大陆边缘沉积，印支造山作用不发育；北羌塘盆地位于泛华夏构造域，晚三叠世发育印支挤压造山作用及其前陆盆地沉积记录。盆地分析研究表明，北羌塘南部江爱达日那和热觉茶卡等地下三叠统康鲁组底部均发现灰紫色中厚层复成分砾岩、含砾粗砂岩、细砂岩组成向上变细的海侵型地层结构，沉积相为滨岸三角洲；上三叠统土门格拉群沉积相为含煤盆地边缘三角洲。从沉积相展布型式和北东向古水流方向分析，三叠纪北羌塘沉积盆地的物源主要来自羌塘中部双湖造山剥蚀区或“中央隆起带”。     

燕山及邻区晚白垩世以来山脉隆升历史的低温热年代学证据

本文根据以裂变径迹测年为主的低温热年代学方法，认为燕山及邻区在晚白垩世进入区域性伸展构造环境以来经历了造山带伸展裂解引发的6次强烈差异升降运动，分别发生在120～105Ma、95～85Ma、60～50Ma、38Ma左右、25～20Ma和10～5Ma，造成燕山及邻区约7～8km的剥蚀量。而在相邻两次强烈差异升降运动期之间的相对构造稳定期，则形成了燕山—太行山地5期夷平面以及周缘盆地多期沉积间断。燕山与邻区盆地之间晚中新世以来的快速差异升降运动导致燕山及邻区现今盆—山构造—地貌格局。     

准噶尔盆地古隆起的分布与基本特征

准噶尔盆地外侧三大边界动力体系的作用及基底结构的差异性导致准噶尔盆地在不同地质时期发育不同性质的隆起构造。石炭纪晚期东北侧的造山作用形成了盆地北部隆起,晚二叠世北部隆起分异为陆梁隆起与乌伦古坳陷;早二叠世西北侧的造山作用形成了车排子隆起,随后的冲断作用形成了克拉玛依--夏子街断裂带。燕山期的压扭作用形成了沉积盖层中的车排子--莫索湾隆起。新生代北天山向北的冲断作用导致准噶尔盆地南部地区急剧挠曲沉降,盆地向南掀斜,隆起向北迁移。据基底的性质、形成时间、活动方式、地质结构与保存状态等特点将准噶尔盆地的隆起划分为继承型、间断型、掀斜型与冲断带型等4种基本类型。     

洞庭盆地第四纪构造演化特征

通过地表观察和第四系钻探,以地貌和沉积为基础,对洞庭盆地及周缘地区第四纪构造活动特征进行了研究。认为第四纪洞庭盆地的构造演化经历了3个阶段。早更新世—中更新世中期洞庭盆地处于断陷阶段,区域构造活动的主要表现有：① 盆地及次级凹陷边界受NNE、NW、EW和SN向等4组正断裂控制;② 各次级凹陷强烈沉降并接受沉积,沉降中心位于凹陷内部或中央而远离边界断裂;断裂上盘局部可具明显沉降;③ 随着盆地逐渐扩张,断陷活动向东、西边缘迁移;④ 盆地断陷活动具幕式特征,总体可分为为早更新世早期、早更新世晚期和中更新世早—中期等3个裂陷幕;⑤ 盆地北面的华容隆起具明显构造沉降,盆地周缘其它隆起及盆地内部的赤山隆起具有脉动式抬升;⑥ 赤山隆起构造较稳定期和构造抬升期分别对应于安乡凹陷缓慢沉降期和快速沉降期。中更新世晚期以来洞庭盆地处于坳陷阶段,其中中更新世晚期洞庭盆地整体抬升并遭受剥蚀,在盆地东缘和西缘产生倾向盆地的构造掀斜,局部第四系变形形成褶皱;晚更新世—全新世洞庭盆地主体产生坳陷沉降并接受沉积,盆地周缘部分地区存在小幅度抬升。上述不同阶段构造活动特征可以通过盆地及周缘深部物质迁移以及板块尺度的物质运动和挤压来解释。     

川西龙门山前陆盆地晚新生代沉积记录与构造响应

龙门山前陆盆地位于青藏高原东缘,夹于龙门山推覆造山带与龙泉山褶断带之间。自4.6 Ma以来,逆冲推覆构造运动使龙门山造山带强烈隆升,古河流的侵蚀、搬运和堆积作用使盆地沉积了1套巨厚的半固结—松散堆积物。通过对沉积特征和沉积结构的综合研究,认为龙门山前陆盆地是由自东向西的深部多级俯冲潜滑而引起的浅部由西向东的多层次推覆作用形成的,其晚新生代逆冲推覆构造所产生的构造负载是龙门山前陆盆地的成盆动力。岩浆物质的循环过程表明成都盆地在形成过程中遵循物质循环与能量守恒定律。龙门山前陆盆地地质构造的沉积响应表现为:沉积基底整体上向西倾斜,盆地剖面明显不对称;沉积地层与下伏地层均为不整合接触;盆内发育了一系列相间排列的次级凹陷和凸起,并呈雁斜式展布;砾质粗碎屑楔状体的周期性发育。从盆地动力学的角度初步分析了龙门山前陆盆地盆-山耦合关系,龙门山冲断带及其前陆盆地的研究对于大地构造位置、成矿作用以及油气聚集地的勘探等具有重要意义。     

滇西南腾冲地块新构造运动阶段初步划分

滇西南腾冲地块中部的梁河盆地地层出露较好,阶梯状地貌发育,并有多期火山活动,是开展新构造研究的良好地点。综合地表调查与年代学研究结果发现,该盆地主要发育新近纪南林组与芒棒组和第四纪地层,各时代地层的沉积及变形特征都明显不同,其中最早的盆地沉积南林组地层的固结及变形程度高;芒棒组的固结及变形程度则稍差;第四纪地层没有固结或弱固结,且基本无变形。该区在地貌上共发育7级阶(台)地,各级地貌面主要形成于早更新世以来。该区的火山活动至少包括3.5~5.0Ma、2.3~2.9Ma、1.0~1.5Ma及0.5~0.7Ma四期。综合梁河盆地中地层、地貌、火山等方面的新构造运动标志,将腾冲地块的新构造运动初步划分为3个阶段:15Ma之前,盆地开始断陷,南林组沉积及掀斜变形;25~2Ma,盆地进一步扩张,芒棒组沉积及掀斜变形,并伴随火山活动;32Ma以来,盆地萎缩抬升,形成多级台地及阶地,并伴随多期火山活动。     

第四纪华容隆起构造活动、成因及动力机制

第四纪华容隆起位于江汉—洞庭盆地中部。通过地表观察和第四系钻孔对华容隆起及周缘地貌、第四纪断裂和沉积进行调查,恢复华容隆起构造升降特征与过程,进而探讨华容隆起的成因及其构造活动的动力机制。研究表明:早更新世-中更新世中期华容隆起与周缘凹陷一道沉降,同时前者受周边正断裂控制相对后者有抬升,中更新世晚期一道抬升,晚更新世—全新世构造稳定或弱沉降。第四纪期间华容隆起总体表现为明显的构造沉降。以上表明第四纪华容隆起主要由前第四纪盆—山地貌分异造成,其次与第四纪期间相对周缘凹陷抬升有关。上述地质特征以及区域第四纪地质资料,表明早更新世-中更新世中期江汉—洞庭盆地为断陷盆地,中更新世晚期—全新世转变为坳陷盆地。就华容隆起第四纪构造活动的动力机制进行了探讨并提出:1)早更新世-中更新世中期江汉—洞庭盆地断陷沉降与地幔上隆背景下的深部物质迁出有关。2)中更新世晚期以来的构造活动可能与深部物质蠕移运动的回返以及板块尺度的物质运动和挤压作用有关。3)江汉—洞庭盆地的整体性沉降导致盆地中部的华容隆起以沉降为主;华容隆起特殊的地壳物质结构可能导致深部物质更难向外迁移,使其相对周缘凹陷有抬升。     

36Cl断代法应用于青藏高原末次快速隆升的构造事件研究

青藏高原的形成与隆升是多期次的,尤其早更新世晚期的快速隆升对全球气候变化、我国西部盆-山地貌形成与荒漠化的出现有着重大影响,这已成为近年地学研究的热点问题.通过对高原东北缘-柴达木盆地西部地区角度不整合面上下地层中红色泥岩36Cl 断代法定年,首次测定该事件发生在早更新世晚期至中更新世(1.54～0.28 Ma B.P.)之间.结合敦煌盆地同时代地层(0.837 Ma B.P.和1.142 Ma B.P)的低角度掀斜现象,以及前人在塔里木盆地、柴达木盆地、吐鲁番-哈密盆地、酒西盆地的研究结果,认为早更新世晚期,受青藏高原快速隆升北向挤压作用的影响,我国西北地区发生了一次重要的构造事件,造成大范围的挤压变形与山脉隆升,这对我国西北地区构造格架的最终形成和晚期油气运移成藏具有重要意义.     

岷江源地区新构造运动特征

为了深入了解岷江断裂带晚新生代以来的构造活动,以岷江源地区河谷地貌、新生代盆地、夷平面为主要研究内容,研究区内新构造运动的特征。结果表明该区河谷地貌以宽谷和窄谷的交替出现为特点,源区发育三级夷平面,新构造运动强烈,地貌差异显著。该区新近纪以来主要经历了早期(5.3 Ma)伸展断陷和中期(1.8 Ma)逆冲推覆兼左行走滑及晚期(0.13 Ma)掀斜抬升演化过程。岷江源区河谷地貌的演化严格受新构造运动的影响,构造运动控制了河谷以及第四纪断陷盆地的形态,影响了河岸两侧阶地的分布、形态与结构。本区新构造运动具有南北分带型和东西向掀斜运动的不对称性等特征。本研究为进一步研究青藏高原东缘的活动构造提供了重要的地貌证据。     

祁连山中段门源盆地新构造运动的阶段划分

门源盆地是祁连山中段的山间盆地, 南北边缘均为断裂控制, 发育古近系白杨河组、第四纪冰碛物和冰水堆积物。地层变形、地貌发育和断裂活动分期的差异显示新生代以来门源盆地经历了4个构造运动阶段。新生代最早的构造运动开始于渐新世中期(约30MaB.P.), Ⅰ级夷平面解体, 盆地断陷形成并接收了白杨河组砂砾石沉积。第二阶段始于渐新世末期-中新世初(约23MaB.P.), 盆地结束了沉降过程, 白杨河组褶皱变形, 这一过程持续至中更新世初期。第三阶段始于中更新世中期(约460ka B.P.), 新的边界断裂形成, 盆地再次断陷, 堆积了厚度大于400m的冰碛或冰水堆积物, 边缘断裂强烈活动, 这一过程持续到晚更新世晚期(约30ka B.P.)。最新阶段始于30ka B.P., 盆地和两侧的山地整体抬升, 盆地面由此前的加积过程转变为侵蚀切割过程, 北缘断裂的活动由含走滑分量的逆冲性质转变为走滑性质, 但走滑速率明显降低。      

长江三峡地区的夷平面在宜昌地区白垩纪—第四纪沉积物中的反映

通过对湖北宜昌地区白垩纪—第四纪沉积演化的研究,发现存在3个明显的沉积旋回,每个旋回由下部颗粒粗大的砾石层和上部颗粒较细小的粉砂-泥质层组成。3个沉积旋回对应了宜昌以西三峡地区3期构造演化旋回,同时反映了三峡地区3期夷平面的存在。结合前人研究结果、古生物化石和对第四系善溪窑组的测年数据,认为3期夷平面形成时代分别为:鄂西期夷平面形成于白垩纪晚期—古近纪的始新世,山原期夷平面形成于上新世—早更新世初,云梦期夷平面形成于早更新世末—中更新世早期。     

东昆仑东段新生代高原隆升重大事件的沉积响应

根据新生代沉积盆地的地层序列、环境演变及地貌和水系变迁分析将研究区新生代高原隆升过程划分为5个重大事件.首次在研究区内海拔5400m的主夷平面上发现古土壤、岩溶角砾岩及钟乳石等, 认为沱沱河组上段细碎屑沉积及五道梁组石膏沉积(中新世) 是主夷平面形成期的沉积响应, 提出了主夷平面的高程具有东西向排列的盆岭地貌特点, 这种高程差异反映了后期构造隆升的不均衡, 应该是上新世以来差异断块抬升的结果; 早更新世中期(1525.5ka后) 一套河流砂砾卵石沉积是青藏运动C幕的沉积响应, 体现在布尔汗布达山的强烈上升和成山; 早更新世晚期(1113.9~836.3ka) 先湖滨砾石沉积, 后转为河流砂砾卵石沉积, 是昆黄运动在研究区的沉积响应, 并体现在马尔争-布青山的强烈上升和成山, 中更新世早期冰碛物的发育说明昆黄运动后研究区已隆升达到"水汽冻结高度"; 研究区T5阶地沉积前的强烈下蚀, 柴达木盆地内陆水系溯源侵蚀切过布尔汗布达山主分水岭, 袭夺了昆南断裂带原由西向东流向共和古湖的东西向水系并到达阿拉克湖一带, 晚更新世洪冲积角度不整合于中更新世洪冲积之上等是共和运动的具体表现.      

青藏高原北缘银石山地区地貌年代学初步研究

青藏高原北缘银石山地区可划分出7类一级地貌类型：强抬升断块区、弱抬升断块区、低丘区、早期夷平面残留区、晚期准夷平面分布区、冲洪积平原、残积缓丘区等。通过相关沉积物的光释光和石英电子自旋共振年龄以及覆于早期夷平面、后期山丘、夷平低地或堆积台面等之上的火山岩年龄测年,重塑了晚新生代以来的地貌演化过程：中新世中晚期—上新世中期为主夷平面发育时期,上新世晚期(3．7Ma)主夷平面解体,强(弱)抬升断块区和低丘山地等开始形成。早更新世早期在低丘区中形成夷平低地或堆积台面,中后期抬升断块区与低丘区相间的地表形貌特征进一步强化。中更新世早期(0．64Ma)残积缓丘区形成,中期(0．43Ma)嵩华山北面形成一级冰斗,中后期(0．365Ma)低丘区主要斜坡地貌成型,末期(0．178Ma)强抬升断块区的主要沟谷地貌基本成型。晚更新世以来主要河流阶地形成,其间在0．037Ma前后冲洪积平原形成。     

中国东部四明山古夷平面遗迹特征与演化

古夷平面研究在地貌演化和新构造运动研究中占有极其重要的地位,但由于遭受构造运动和剥蚀作用的影响,很多古夷平面遗迹已无从清晰辨识。浙江四明山顶古近纪夷平古风化壳面的发现,为研究浙江东部甚至华东地区的新生代地貌演化提供了重要地质信息,同时为始新世和中新世时的古气候、古环境研究提供了重要物质证据。通过详细的野外地质调查,系统采集了该区5个点位的20个古风化壳样品和7个点位的15个现代风化壳样品,开展黏土矿物分析和玄武岩K-Ar年龄测试。研究确认四明山地区发育有2期古夷平面遗迹,即古近纪(E)和新近纪(N)古夷平面遗迹:第一期夷平面发育时间为65. 0～32. 2 Ma,解体和古夷平面遗迹保存时间为32. 2～21. 7 Ma;第二期夷平面发育时间为21. 7～10. 5 Ma,解体和古夷平面遗迹保存时间为10. 5～3. 0 Ma。研究区2期火山活动喷发所形成的玄武岩盖层有效保护了该区的古风化壳,从而使四明山古夷平面遗迹具有空间展布完整、剖面信息清晰等特征,呈现出由古夷平面(古风化壳)与玄武岩堆积面(现代风化壳)组成的"双风化壳"现象,为观察古夷平面遗迹特征提供了最佳场所。     

陇中盆地及周边地区主夷平面演化与高原隆升

陇中盆地及周边地区是青藏高原向北东方向扩展的最前缘部位,其地貌演化过程的研究对于深入理解高原的隆升与扩展过程具有重要意义。鉴于夷平面在探讨高原隆升年代、幅度和过程方面的可靠性,首先总结陇中盆地及周边地区夷平面相关研究的前期成果,并结合最新年代数据,确定了不同区域主夷平面的发育和解体年代;再利用古河道拟合等方法定量评估了相关夷平面的隆升量;最后探讨了主夷平面的性质及其隆升过程。研究发现,陇中盆地及周边的地区的高海拔低起伏地貌面是被抬高的先存夷平面;不同区域主夷平面的发育与解体时间整体同步,它们自晚渐新世开始发育,并于晚中新世8~6 Ma左右解体;模拟结果表明,美武高原主夷平面自晚中新世以来相对陇中盆地隆升了约1 400~1 600 m,并且早更新世以来的隆升速率明显大于晚中新世-早更新世时期。     

华北临汾盆地中部柴庄上新世-更新世剖面沉积学特征及其构造意义

临汾盆地位于华北克拉通汾渭地堑系中南部,是典型的受控于北东-南西向和近东西向正断层的晚新生代断陷盆地。沉积相、古水流和重矿物综合分析表明,盆地中部的柴庄新生界剖面除顶部的风成黄土之外,可以划分为3个岩性段,分别具有不同的物源,反映了不同时期的构造背景。第一岩性段为上新统（5.0~2.6 Ma）,冲积扇和风成红黏土沉积,冲积扇碎屑物源为盆地周缘的灰岩等沉积岩类;第二岩性段为更新统下部（2.6~1.0 Ma）,三角洲相沉积,沉积物来自盆地南缘中条山北部和东缘太行山西部的太古宇-下元古界的花岗片麻岩和片麻岩、上元古界-古生界的碳酸盐岩、中生界的陆源碎屑岩及少量不同时代的花岗岩;第三段为更新统中上部（ < 1.0 Ma）,河流相沉积,主要物源为盆地北东缘太行山的花岗岩类、少量沉积岩和变质岩。结合区域应力演化过程认为,距今5.0~2.6 Ma期间,受北西-南东向伸展作用影响,北东-南西向正断层为盆地的主控断层;距今2.6~1.0 Ma时期,主要受到北东-南西伸展应力的影响,近东西向断层开始活动;距今1.0 Ma以来,沉积环境由三角洲和湖泊相转为河流相沉积,指示盆地发育的减弱,可能与后一期伸展应力的减弱有关。上述结果表明,受青藏高原向北东扩展的影响,汾渭地堑系至少经历了中新世晚期-上新世早期（>5 Ma）、2.6 Ma和1.0 Ma等主要构造转换时代。      

四川攀西地区晚新生代构造变形历史与隆升过程初步研究

基于TM遥感图像解译和野外调研，分析了攀西地区大渡河、安宁河深切河谷地貌特征和断裂带构造变形特征，建立了安宁河断裂带晚新生代5阶段变形历史。研究表明，中新世晚期—上新世早期，安宁河断裂以挤压走滑活动为主；上新世晚期至早更新世时期，断裂以斜张走滑活动为主，活动强度较弱；早中更新世之间发生的元谋运动使昔格达组湖相地层褶皱变形；中晚更新世时期发生断陷作用，形成安宁河两堑夹—垒的构造格局；晚更新世—全新世时期又以左旋走滑活动为主。综合安宁河、大渡河河谷地貌和晚新生代地层记录和变形特征，提出了攀西高原晚新生代4阶段隆升模式：中新世早中期(12Ma之前)以缓慢隆升与区域夷平化作用为主，中新世晚期—上新世早期(12～3．4Ma)是高原快速隆升与河流强烈下切的时期，上新世晚期—早更新世(3．4～1.1Ma)为昔格达湖盆发育时期，中晚更新世—全新世(1．1Ma以来)是高原快速隆升与河谷阶地发育时期。最后指出，至上新世晚期(3．4Ma以前)，攀西高原海拔高度可能超过了3000m。     

中新世以来吕梁山及邻区构造——沉积演化

裂变径迹研究显示中新世早期(23±3Ma)现今吕梁山及周缘地区发生了一次整体性快速隆升。中新世晚期(约8Ma前),吕梁山前、鄂尔多斯盆地及东部宁武—沁水盆地结束了长期剥蚀历史,开始广泛接受新生代沉积。沉积物的垂向叠置关系及横向展布特征显示:8.35～6.7Ma为吕梁山快速差异隆升期,在山前(东西两侧)堆积了冲积扇相芦子沟组砾岩层,暗示了吕梁山已经地貌上成山;与此同时地势相对平坦且摆脱地表水流影响的鄂尔多斯盆地广泛堆积了风尘堆积—红黏土(保德组)。中新世晚期—早更新世早期(6.7～1.8Ma),吕梁山西部山前及鄂尔多斯地区整体缓慢隆升,堆积了新近纪保德组上部、静乐组红黏土及早更新世午城组黄土—古土壤序列。受西部六盘山快速抬升作用影响,鄂尔多斯西部抬升速率略高于东部,于早更新世中期(1.8～1.4Ma)形成现今西高东低的地势格局和南北向晋陕谷地,进而黄河及其支流顺流而下。中更新世以来,鄂尔多斯地区沉积与抬升并重,最终形成现今黄土高原。吕梁山以东的沁水盆地中新世演化史与西部相似,上新世起盆地开始断陷,汾河地堑开始形成。断陷一直持续到早更新世,自下而上依次沉积了下土河组、小白组、大沟组、木瓜组湖相地层,盆地边缘则持续抬升堆积了静乐组和午城组风成堆积。中更新世以来,断陷结束,盆地整体抬升。