塔里木盆地阿图什-八盘水磨反冲构造系统研究

通过大量野外地质调查和深部物探 (地震剖面、MT和重力 )综合构造解释 ,在位于东起八盘水磨 ,西至乌鲁克恰特以西的南天山前陆冲断带中 ,确定了阿图什 -八盘水磨反冲构造系统及其三角带构造 ;该反冲系统由小阿图什 -八盘水磨和乌尔 -喀拉套山反冲构造系统及小阿图什 -乌鲁克恰特被变形的反冲构造系统组成 ;即在以往认为南天山向塔里木盆地大规模逆冲推覆的地区 ,塔里木盆地盖层第四纪以来沿多组滑脱面向天山新生代造山带反冲推覆。塔里木盆地反冲构造系统发育的区域基底埋深往往大于 10km ,对应麦盖提基底构造下凹区 ,而相邻柯坪塔格薄皮推覆构造系统发育的区域基底埋深一般小于 10km ,对应巴楚基底构造上隆区 ;逆冲和反冲构造转换带基底埋深约10km ,平衡剖面恢复表明弧形逆冲和反冲构造顶部分别为逆冲和反冲位移量最大位置     

塔里木盆地西南前陆构造分段及其成因

大量野外调查和地球物理资料构造解释发现, 塔里木盆地西南凹陷周边前陆盆地带具有沿前陆走向构造分段的规律性, 即在西昆仑-帕米尔和西南天山前陆发育了一系列相间分布的由山系向盆地逆冲的弧形推覆构造系统及由塔里木盆地西南凹陷向山系反冲的弧形反冲构造系统, 逆冲与反冲构造间以走滑或斜冲断层相隔; 塔西南凹陷基底的北东向隆起和凹陷与前陆构造分段具成因联系, 发现薄皮弧形推覆构造段对应基底构造上隆区(小于10 km), 塔里木盆地反冲构造段对应基底构造下凹区(大于8 km). 沿造山带走向隆升幅度和速率或变形格局的差异、前陆盆地多个沉降中心及巨厚沉积盖层、盆地基底构造中隆起带和凹陷带及前陆盆地沉积盖层中存在多层膏岩层等软弱层是塔西南盆地前陆构造分段产生的控制因素, 而晚第三纪以来西昆仑-帕米尔与西南天山再造山隆升与塔里木盆地基底构造深浅部不同耦合变形作用是塔里木盆地西南前陆构造分段的主因.     

中国西南天山山前的晚新生代构造与地震活动

天山是研究现今陆内造山作用及过程、陆内变形、陆内强震及其预测等大陆动力学问题的理想实验场。西南天山和塔里木之间的新生代褶皱－逆断裂带基本上由一南冲弧形推覆构造系统和一向北反冲的构造系统组成，由北而南主要由以下4个运动学单元组成：（1）新生代复活的喀拉铁热克山－天山南脉古生代造山带，其快速变形和抬升可能起始于23－26Ma前，持续至13－16Ma前。（2）向南逆冲的西南天山前陆薄皮主冲断带，包括木兹杜克弧形薄皮推覆体和依柯冲断带，前者代表了向南薄皮逆掩的天山型岩系，地表主要表现为一系列的飞来峰群，在14Ma前曾有过大规模活动，最小缩短量约为20－35km，最小缩短速率为1．4－2．8mm/a；后者代表了向南叠瓦状薄皮逆冲推覆的前陆古生代基底（塔里木地台型沉积岩系）卷入构造，其西段在距今14Ma时曾有过强烈活动。两者共同组成了一复杂的双重构造；新生代地层也卷入变形。（3）喀什－阿图什弧形反冲褶皱－逆断裂带，由3排向北（天山）反冲的左阶雁列展布的第四纪地表滑脱褶皱组成，仅在大山口以西发育。该构造带形成于距今约1．4Ma以后。依什拉克喀拉乌尔断裂以南，博古孜河剖面的最小缩短速率约为5．8mm/a，翁库尔剖面的最小缩短速率约为8．6mm/a。（4）塔里木克拉通下盘块体，向北西方向缓倾，内部变形较小。里木块体西北存在明显的不均匀性，其学问基底高角度逆断裂和走滑断裂控制了盆地新生代沉积的厚度，导致西南天山前陆冲断带的地形地貌、地层、构造变形样式、变形时间以及变形缩短量沿走向的巨大差异性。迈丹－喀拉铁克断裂和阿图什断裂带均为岩石圈规模断裂，研究区的中强地震主要发生在这两条断裂带以及它们之间的西南天山前陆冲断带上。     

西南天山-塔里木盆地结合带浅深构造关系 ——深地震反射剖面的初步揭露

盆山结合部的浅-深结构样式是进行陆内造山动力学研究与讨论的重要依据.2007年,在喀什东的天山与塔里木盆地之间的过渡带上,完成了一条近南北向的长度为121 km的主动源深地震反射剖面,显示出盆山结合部现今地壳尺度的构造格架.剖面南部呈现出10~12 km巨厚的沉积盖层,沉积盖层内发育滑脱断层;盆山结合部多排隆起构造以及天山山前上地壳显现出向北倾斜的断裂与地表地质观察吻合;盆山结合带展现出滑脱与逆冲推覆构造相关的断层褶皱;与塔里木盆地稳定沉积层相比,在南天山浅、中层地层受到强烈的变形改造,导致地层比较破碎,反射变弱、连续性较差;时间剖面上可以追踪到比较连续的Moho反射,从南向北有加深的趋势.深地震反射剖面揭露出的西南天山与塔里木盆地的这些浅-深构造,展现出塔里木盆地盖层向南天山滑脱与南天山向塔里木盆地逆冲推覆的特征,反映出陆内汇聚下的盆山耦合关系.     

西南天山柯坪逆冲推覆构造带的地壳缩短分析

柯坪逆冲推覆构造带是西南天山山前晚新生代以来形成的活动逆断裂-褶皱带,由5~6排近平行的弧形褶皱带组成,出露地层为寒武系—第四系。背斜形态多为复式箱状背斜和不对称的斜歪背斜,分别与断层弯曲背斜和断层扩展背斜的几何形态一致。地震勘探资料显示,各褶皱带前缘活动逆断裂在深部归并于统一的、由寒武系中的石膏层组成的滑脱面。滑脱面深度具有南浅北深、东浅西深的特点,皮羌断裂西侧滑脱面深度约为9km,东侧滑脱面深度为5km。在柯坪逆冲推覆构造中部的皮羌断裂东西两侧各5km和8km的位置,以断层弯曲褶皱和断层扩展褶皱构造模型为指导,用线长平衡的方法完成了2条长度分别为78km和73km的平衡地质剖面,恢复到变形前的形态后计算出这2条剖面上的地壳缩短量分别为40km和45km,缩短率为33%和37%。由于对柯坪逆冲推覆构造开始形成时间的证据较少,所以要计算长期的缩短速率是比较困难的。对比天山南麓库车活动逆断裂-褶皱带的形成时代,以及柯坪逆冲推覆构造与印干断裂的关系,认为柯坪逆冲推覆构造形成于第四纪早期的西域砾岩沉积阶段,按距今2.5Ma计算,柯坪逆冲推覆构造的地壳缩短速率是15.4~17.3mm/a     

松辽盆地北部浅部基底推覆伸展作用的地震学证据与地质意义

已经利用近垂直反射地震叠偏剖面得到太平洋板块西向俯冲远程应力场形成上部地壳滑脱断裂的证据,在此基础上,利用油气地震叠偏剖面发现中远程的蒙古—鄂霍茨克缝合带、远程的太平洋板块西向俯冲带在松辽盆地滨北地区浅部基底共同作用形成的逆冲推覆断裂系统.该断裂系统基本呈双向形式,纵向与横向上表现出不均匀的强度,向西逆冲推覆的断裂系统厚度范围可达到约3~4 km,向东的断裂系统厚度范围可达到约1~2 km,断裂系统组构比较复杂.经过对控盆断裂孙吴—双辽断裂两侧地球物理场分布特征的分析,认为松辽盆地浅部基底的逆冲推覆断裂系统是叠加在孙吴—双辽断裂之上的新的断裂系统.考虑到蒙古—鄂霍茨克缝合带在远离1000多公里之外所产生的内蒙古阴山—燕山大型逆冲推覆断裂带以及松辽盆地的区域构造位置,认为在松辽盆地南部和滨北地区孙吴—双辽断裂构造线之外也应该存在浅部基底内的逆冲推覆断裂.     

南天山及塔里木北缘构造带西段地震构造研究

南天山及塔里木北缘构造带位于帕米尔地区东北侧,地震活动强烈。文中通过地质构造剖面、深部探测资料和地震震源机制解资料,综合研究了该区的地震构造模型。结果认为,该区的构造活动主要表现为天山地块逆冲于塔里木地块之上。天山构造系统包括迈丹断裂及其前缘推覆构造;塔里木构造系统包括深部的塔里木北缘断裂、基底共轭断层和浅部的推覆构造。塔里木北缘断裂是发育于塔里木地壳内部的高角度断裂,其形成原因在于塔里木和天山构造变形方向的差异。塔里木北缘断裂为研究区大地震的主要发震构造,天山推覆构造和塔里木基底断裂系统均具有不同性质的中强地震发震能力     

乌鲁木齐城市活断层发震构造模型初探

根据地表活断层资料、深地震反射剖面资料、石油地震剖面资料、流动地震观测和小震精确定位资料,通过与北天山山前典型发震构造的对比及逆断裂-褶皱与推覆构造的基本结构特征,初步建立了乌鲁木齐目标区发震构造模型。乌鲁木齐目标区可分为2个主要的地震构造,它们均是逆冲推覆构造。西侧为北天山山前逆冲推覆构造,由根部逆断裂、中部滑脱面和前缘挤压褶皱隆起带组成,根部逆断裂及前缘挤压褶皱带上发育全新世活断层,滑脱构造具有自南向北扩展的特点,未来的7级强震可能发生在根部断裂附近,而前缘挤压褶皱隆起构造,即西山隆起及其相伴生的西山断层和王家沟断层组、九家湾断层组,不具备发生大于6.5级地震的条件。东侧为博格达弧形推覆构造的西翼,其发震构造也由根部逆断层、中部滑脱层和前缘挤压褶皱隆起带组成,推覆构造具有自南向北扩展的特点。现今的推覆体前缘为阜康南断裂和古牧地背斜。该推覆构造带内部的雅玛里克断层、白杨南沟断层、碗窑沟断层和八钢-石化断裂,不是全新世活动断层,不具备发生大于6.5级地震的条件。     

帕米尔北缘弧形推覆构造带东段的基本特性与现代地震活动

帕米尔北缘弧形推覆构造带东段由强烈活动的艾卡尔特弧形活动褶皱－逆断裂带与卡兹克阿尔特征弧形活动褶皱－逆断裂带南，北两条巨型边缘形构造带及其间的推覆构造构成，每个弧形带分别由多个不同级别的，相对独立的次级弧形构造组成，每个弧形构造实际上就是一个独立的逆冲推断席体，都有其各自独特的几何学，运动学，动力学特征，但同时又具有相似性特征，独立地震破裂区或形变带与独立活动的弧形推覆构造可能具有一定的对应关系。     

活动推覆构造区潜在震源的边界和震级上限——以1902年阿图什8(1/4)级地震构造区为例

1902年阿图什81/4级地震发生在西南天山山前推覆构造体中,逆冲推覆构造由推覆体的根部断裂、推覆体、滑脱断层和前缘逆断裂-褶皱等组成,大地震的发震断裂往往是推覆构造的根部断裂,而地震地表破裂和同震褶皱隆起则位于山前逆断层-褶皱带内。高震级的潜在震源区(MU7.5)对应于低速的天山地块和高速的塔里木地块之间的根带断裂,其长度对应于推覆体根带断裂的长度,宽度对应于根带隐伏逆冲断裂在地表的投影宽度。推覆体前缘的每个活动逆断裂-背斜对应于一个潜在震源(MU≤7.5),其长度与活动逆断裂-背斜的长度相等,宽度应覆盖活动褶皱的两翼。潜在震源的矩震级上限由W-C统计关系式确定,其中发震断裂的面积为活动褶皱的长度与隐伏断坡宽度的乘积。     

Segmentations of foreland belts and their tectonic mechanism in the Southwest Tarim Basin

Many geologists focus on the foreland structures, co-relationship between shallow and deep structures and their dynamics between intra-continent orogenies and foreland basin in recent years[1―17]. The intra-plate collision and deformed area of West Kunlun-Pamirand Southern Tianshan become the natural lab of this studies and there are many new developments con-cerned with the geometry and kinemics of foreland thrusting, back-thrusting and triangle zones[3―14]. Many types of foreland thrusti…     

帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究

利用位于新疆帕米尔东北缘地带12个固定数字地震台和天山动力学Ⅱ期10个流动宽频带数字地震台记录的高质量远震波形数据,应用接收函数H_-κ叠加方法研究了帕米尔东北缘的地壳厚度-泊松比特征和部分台站下方的壳内界面深度.研究发现:(1) 帕米尔东北缘的Moho面起伏变化剧烈,其总体分布呈现东薄西厚、南厚北薄的特征,由塔里木盆地向天山延伸,地壳厚度约从45 km加深到55 km,从塔里木盆地向西昆仑山延伸,地壳厚度约从45 km加深到69 km;(2)沿着天山动力学Ⅱ期剖面,位于塔里木盆地北缘台站的壳内间断面的深度约为13~16 km,向北进入天山南麓加深到20 km左右,继续向北进入南天山山区壳内间断面不明显,可能暗示塔里木盆地基底向北俯冲,俯冲距离可能到达南天山的山前;(3)研究区地壳泊松比变化复杂(约从0.20到0.31),显示地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造;(4)整个研究区的地壳厚度和泊松比之间没有明显的相关性,但天山动力学Ⅱ期剖面的结果表明,从塔里木盆地北缘到西南天山,地壳厚度和泊松比之间存在反相关关系,意味着天山地壳的增厚可能主要是通过以长英质岩石为主要组成成分的上地壳叠置而成;(5) 研究区全部地震台地壳厚度与海拔高程的线性回归方程表明地壳厚度与海拔的相关性相对较弱(相关系数为0.66),天山动力学Ⅱ期10个台站的地壳厚度与海拔具有很好的相关性(相关系数为0.85),可能表明沿该剖面地壳整体上处于相对均衡的状态.     

塔里木柯坪塔格地区构造抬升的新证据——来自(U-Th)/He年龄的约束

柯坪塔格地区位于西南天山与塔里木盆地之间, 是塔里木地台的一部分, 其构造隆升与天山和塔里木盆地的演化密切相关. 本文首次将(U-Th)/He热定年技术应用于该地区构造抬升的研究, 对该区震旦系露头样品的磷灰石和锆石的(U-Th)/He进行了年龄测定和热史模拟, 结果表明柯坪塔格地区主要经历了4期构造抬升事件, 导致震旦系抬升至地表, 其中磷灰石(U-Th)/He年龄揭示了晚白垩世和中新世两期的构造抬升事件. 在早石炭世, 震旦系温度达到最大, 介于133~150°C之间, 结合沉积埋藏史得到当时的最大埋深是3400~3900 m. 在渐新世-中新世, 受印度-欧亚板块碰撞远程效应的影响, 柯坪塔格地区沿柯坪塔格-沙井子断裂向巴楚隆起上逆冲, 地层快速抬升遭受剥蚀. 在15~10 Ma时, 柯坪塔格地区震旦系已抬升至地表. 自早石炭世至今, 柯坪塔格地区总剥蚀量达6170 m. 柯坪塔格地区自中生代以来的构造-热演化史与塔里木盆地北缘是一致的, 但与天山及处于塔里木盆地内部的巴楚隆起的构造抬升过程存在差异. 中新世以后, 受喜山运动远程效应影响, 柯坪塔格和天山才同处于抬升状态; 而巴楚隆起在古近纪早期仍处于抬升剥蚀状态, 与柯坪塔格地区接受沉积相反. 本文利用(U-Th)/He热定年技术成功地揭示了柯坪塔格地区自震旦纪以来的构造-热演化史, 这些结果有利于人们对这一地区构造抬升的正确认识. 同时, 本研究对塔里木盆地的油气勘探及天山地区的构造研究具有指导意义.     

秦岭造山带与沉积盆地和结晶基底地震波场及动力学响应

秦岭-大别造山带横贯中国大陆中部,并将我国东部分为南北两部;即华北克拉通和扬子克拉通.在南、北相向运动力系驱动下构成了一个极为复杂的复合、叠加构造带、成矿带和地震活动带.同时导致了该地域异常变化的沉积建造和强烈起伏的结晶基底.然而对它们形成的地球物理边界场响应,岩相和结构的异常变化尚不清晰,特别对盆山之间的耦合响应更缺乏深层动力过程的理解.为此本文通过该区榆林-铜川-涪陵长1000 km剖面的地震探测和研究结果提出：（1）沉积建造厚度变化为4~10 km,结晶基底起伏强烈,幅度可达4~6 km;（2）一系列基底断裂将该区切割为南鄂尔多斯盆地和秦岭北缘前陆盆地、秦岭-大巴造山带和南缘前陆盆地与东北四川盆地,其中前陆盆地为秦岭北渭河盆地和秦岭南通江-万源盆地;（3）秦岭造山带是北部华北克拉通向南推挤、南部扬子克拉通向北推挤下隆升的陆内山体,并构筑了其南、北前陆盆地;（4）秦岭造山带的南、北边界并非是一条边界断层,而应是包括前陆盆地在内的组合界带;（5）秦岭与大巴弧形山系源于同一深部结晶基底,即同根生.这一系列的新认识对深化理解秦岭-大巴造山带形成的深层动力过程和演化机理及厘定扬子克拉通的真实北界具有极为重要的意义.     

伽师强震群的深部动力学条件

根据天山造山带及其两侧的塔里木盆地和准噶尔盆地的岩石圈二维速度结构、二维密度结构、二维电性结构、壳幔过渡带的详细结构以及大地热流和震源深度的分布,再结合对新疆西北部的蛇绿岩带、高压变质带和岩浆岩分布的综合分析,建立了天山造山带的地球动力学“层间插入消减”模型。该模型认为,塔里木板块的中上地壳在库尔勒断裂附近向天山造山带的中下地壳层间插入;而下地壳连同岩石圈地幔向天山造山带的上地幔俯冲消减。在天山的西段（哈萨克斯坦境内）,费尔干纳地块由北向南插入到南天山之下约180km的深处,在其东段（中国境内）,塔里木盆地由南向北插入南天山之下。这两个具有不同方向的下降板片的接触部位为费尔干纳走滑断裂。我国的伽师、喀什、乌恰地震区均落在这两个具有不同俯冲方向板块的结合部位附近,有着特殊的深部构造背景。南、北两大板块的双向挤压必定产生强大的应力,在地震区附近,这种应力的积累与释放具有4个显著的特点：（1）板片的俯冲消减速度约高达每年22mm左右;（2）应力的积累与释放速率加快;（3）应力释放较容易;（4）应力释放较为集中。这4个特点可能是伽师地区在较短的时间内连续发生数次强震的构造因素。     

Depositional architecture of the tertiary tectonic sequences and their response to foreland tectonism in the Kuqa depression, the Tarim Basin

The Tertiary Kuqa depression is a foreland basin generated by flexural subsidence resulting from the southward thrusting of the southern Tianshan Mountains. Tertiary basin fills of the depression can be classified into four tectonic sequences bounded by gentle angular unconformities. The sequences are composed of two parts, the lower transgressive and the upper progradational successions, which are separated by a regional maximum transgressive surface. The development of these sequences is attributed to the foreland tectonic process from flexural subsidence caused by thrust loading to rebounded uplift due to the erosion and stress release. The generation of the angular unconformities defining the tectonic sequences has been interpreted as the result of the rebounded uplift and the following thrusting. It has been found that there is a significant difference in depositional pattern between the northeastern and the northwestern margins. The relatively strong thrusting and mountain building occurring along the northwestern margin resulted in the development of thick-bedded alluvial fan and angular unconformities. The northeastern margin, in contract, lacks thick alluvial fan accumulation due to weak thrusting. This difference is likely related to the pre-existing east-west partition of the basin basement.     

天山-帕米尔结合带的地壳速度结构及地震活动研究

利用流动地震台阵记录的地震数据,通过地震层析技术反演了天山—帕米尔结合带的P波速度结构,揭示出地壳结构的非均匀特征及其与地震活动的对应关系. 分析结果表明,天山和西昆仑的双向挤压导致塔里木西部边缘地壳严重变形,在山前地区形成基底隆起带,地壳深部则被断裂分割成为若干块体,有的块体可能卷入造山带内部;喀什坳陷地壳深部结构相对完整,变形程度较弱;天山和西昆仑的地壳结构显示出缩短增厚的波速特性,在与塔里木接壤的局部地区,壳幔边界附近存在热物质的侵入迹象. 大部分地震都发生在塔里木西部边缘的壳内高速块体周围,推测块体之间的相互作用和应力调整是导致天山—帕米尔结合带频繁发生地震的主要原因,伽师地震则与构造变形由天山向塔里木内部扩展以及该地区的地壳非均匀结构有关.     

中国陆域磁性基底深度及其特征

前寒武纪变质基底的起伏变化特征和沉积盖层的厚度变化对研究地质构造、能源和资源勘探具有重要意义.而前寒武纪变质基底与沉积盖层之间通常存在一定的磁性差异,这就为利用航磁资料研究磁性基底深度提供了地球物理条件.本文集合了中国国土资源航空物探遥感中心30多年来编制的中国陆域30多个盆地和地区的磁性基底深度图以及补算的部分地区磁性基底深度,经过统一坐标系、统一比例尺之后编制了1/100万比例尺的中国陆域磁性基底深度图(成图比例尺为1/250万).研究结果表明,以E105°线为界,我国西部地区沉积坳陷区盖层厚度大,集中分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地和西藏地区;东部地区沉积坳陷区盖层厚度整体上相对较薄,主要分布在松辽盆地、二连盆地、鄂尔多斯盆地、华北南部盆地、四川盆地、南黄海—苏北盆地等,但最厚处在四川盆地的西南部和鄂尔多斯盆地西缘.这些研究成果展现了我国前寒武纪变质基底和具有一定规模的岩浆岩侵入岩体的深度变化特征,同时反映了沉积盖层的厚度和赋存现状,可直观了解各种类型的沉积盆地和沉积坳陷区的深度和范围,为寻找基底之上油气藏提供了直接依据.     

川滇活动地块东南边界基底结构——盐源-西昌-昭觉-马湖深地震测深剖面结果

在川滇活动地块东南边界区域完成了盐源-西昌-昭觉-马湖深地震宽角反射/折射探测剖面.利用该剖面获得的Pg初至折射波走时,采用走时特征分析、有限差分反演、时间项反演等方法,获得了沿剖面的基底P波速度结构和基底界面构造图像.结果表明,研究区基底结构呈现强烈的非均匀性,不同构造区显示出不同的地壳变形特征.盐源盆地盖层表现为推...