自然神奇造化 地质研学殿堂——秦岭终南山的地质演化

<正>在我国大陆版图的正中央,自西向东矗立着一座巍峨而壮丽的山脉,这就是秦岭。秦岭中段还有一个诗意又传奇的名字——终南山。2009年终南山以其神奇且独特的自然山水登上了世界的舞台,成为西北地区的首家世界地质公园。古老的终南山有着悠久且复杂的地质演化历史,它不仅展示了秦岭中央造山带的典型断裂构造,规模罕见的山崩地质遗迹和第四纪冰川地貌等地质奇观,更有出土“蓝田猿人”和“公王岭动物群”化石的黄土剖面。它是部五彩缤纷,内容充实的“自然史巨著”,为研究中国大陆地质演化、     

“白鸽”翩跹千年珍木珙桐树

去年春天,在秦岭南坡,我见到了心仪已久的鸽子树。之前,我只在图片、视频,论文资料和同事的口口相传中,描绘它的身影,揣摩它的心思。去年四月,我应邀赴秦岭参与一场亲子游学讲学,出乎意料地,途中偶遇一片大树,栖息着无数翩翩“白鸽”。恍惚间,我俨然走进了一千万年前新生代的第三纪时空,和这个时期的兴盛植物珙桐,进行了一场面对面的交流。     

秦岭核心 终南之巅 陕西牛背梁

正2020年4月20日,习近平总书记赴陕西考察调研,首站选择到牛背梁国家级自然保护区考察秦岭生态保护,在牛背梁的月亮垭,他眺望秦岭牛背梁主峰,深情地说:"秦岭和合南北、泽被天下,是我国的中央水塔,是中华民族的祖脉和中华文化的重要象征。"祖脉秦岭中央水塔在中国的辽阔版图上,有一条山脉非比寻常,它北连黄土高原,南接四川盆地,气势巍峨横亘在中华大地中央。它的存在,不仅改变了中国大陆的自然格     

中国2050:气候情景与胡焕庸线的稳定性

基于NCAR/PSU的Reg CM4.0,取A1B情景对中国未来气候变化作了模拟估计,结合1981~2000年数据和中国未来时期(2041~2060年)的温度、降水模拟值,计算获得了中国相应时期及未来时期的蒸发量模拟值,并且计算了中国的农业生产潜力,得到了中国各地区可能达到的期望农业产量.通过比较1981~2000年和未来(21世纪中叶)时期农业生产潜力的变化,发现届时秦岭淮河一线仍然是中国农业生产潜力变化的重要分界线,淮河以南地区农业生产潜力呈下降态势,而淮河以北地区农业生产潜力呈上升趋势,未来农业生产潜力的南北差距将有明显的缩小,对中国东部地区而言未来以秦岭淮河作为中国水稻和小麦的地理分界线可能会北推到黄河一线.更为重要的是,中国传统上农业生产潜力分界线——胡焕庸线对中国农业的锁定正在被突破.突破主要在云南省北部地区和川西地区,农业生产潜力明显提高,秦岭淮河以北的黄淮海平原地区的农业生产潜力也有了提高.农业生产潜力降低最大的区域集中在长三角地区、浙江、福建、贵州等南方省份.胡焕庸线以东秦岭淮河线以北的东北、华北、关中地区,以及秦岭淮河线以南、四川盆地地区的农业生产潜力上升幅度最为明显.此外,本文研究了气候变化下农业生产潜力的变化对中国人口分布的冲击,发现由于气候变化导致农业生产潜力提高的原因,胡焕庸线以西省区的人口占比将增长1.03%.气候变化虽在一定程度上可以缓解中国东西部人口分布不均衡的现象,但并没有从根本上破坏胡焕庸线的人口分布规律.     

“金腰带”上有颗“绿宝石”——金徽矿业郭家沟铅锌矿走笔

<正>打开中国地形图，有一条巨大的山系蜿蜒横亘中央，它西起昆仑山，经甘肃、陕西，穿越河南至鄂豫皖交界处的大别山，最终将中国大陆版图一分为二，中国南方和北方以此分野。它就是司马迁《史记》中“秦岭，天下之大阻”记载的“秦岭”。作为重要的地理分界线，秦岭恰似祖国版图上一条横贯东西的金腰带，而秦岭山区的很多矿产资源就像腰带上的宝玉石。郭家沟铅锌矿就是这样的一颗“宝石”，为祖国发展提供了珍贵的资源。     

地球物理综合观测揭示秦岭—桐柏—大别复合造山带地壳及上地幔结构

秦岭—桐柏—大别复合造山带(以下称为秦岭大别造山带)属于中国中央造山带的一部分,由华北克拉通与扬子克拉通汇聚形成.对于秦岭大别造山带及其周缘地区的研究,可以为这一大陆碰撞造山带的形成与演化过程提供重要信息.本文整合研究区域的接收函数与背景噪声数据,采用H-κ叠加分析、接收函数与背景噪声联合反演、克希霍夫偏移成像等方法,得到了沿秦岭东西方向具有高分辨率的地壳及上地幔结构.研究结果显示:(1)莫霍面深度由西向东逐步抬升,由剖面西侧最深约55 km上升至剖面东侧最浅约30 km;莫霍面于东西秦岭之间起伏明显;桐柏以及东大别下方莫霍面局部加深.(2)西秦岭中下地壳观测到的高速异常阻隔了青藏高原东北缘地壳低速异常的向东扩张,反映了青藏高原东北缘的中下地壳流没有通过西秦岭继续向东流动.(3)西秦岭岩石圈地幔顶部高速异常延伸至100 km深度(剖面底部),桐柏—西大别岩石圈地幔顶部高速延伸至70 km深度,东大别、东秦岭岩石圈地幔顶部未见较大深度范围的高速异常.     

秦岭-大别造山带南缘勉略构造带与勉略缝合带

秦岭-大别造山带南缘的勉略构造带是中国大陆构造中划分南北、连接东西的重要构造带. 同时还是秦岭-大别造山带中除商丹缝合带外另一条古板块缝合带. 多学科综合研究, 确定勉略构造带现今构造几何学结构与运动学特征和恢复重建原秦岭-大别造山带等中央造山系这一板块俯冲碰撞带的形成演化, 不仅对中央造山系, 而且对探讨中国大陆于印支期完成其主体拼合都具有重要意义, 也是探索中国大陆板块构造与大陆动力学的良好天然实验室与研究基地.     

东秦岭商丹构造带陆壳俯冲碰撞——花岗质岩浆源区同位素示踪证据

根据东秦岭商丹构造带两侧晚古生代～早中古生代碰撞型花岗岩类Pb,Nd和Sr同位素地球化学特征,对岩浆源区进行了分析,论证了北秦岭碰撞型花岗岩类的岩浆源区并不主要来自于原北秦岭的基底岩层,而其源区物质主要来自于商丹构造带南侧的南秦岭中、下地壳,这为东秦岭造山带在陆-陆相互作用阶段.南秦岭地壳滑脱俯冲于北秦岭陆块之下提供了直接的证据.     

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.     

永远的李四光

“高科技领域,中国也要在世界占有一席之地。我是个外行,但我要感谢科技工作者为国家作出的贡献和争得的荣誉。大家要记住那个年代,钱学森、李四光、钱三强那一批老科学家,在那么困难的条件下,把两弹一星和好多高科技搞起来。”     

东秦岭陆壳反射地震剖面

河南省叶县一邓州的反射地震剖面给出了秦岭地壳构造模型．东秦岭深部构造可分为３个区域：华北克拉通、扬子克拉通和秦岭碰撞缝合带．华北克拉通是稳定的地壳；扬子地壳要比稳定的华北地壳更具流变性质，有多层滑脱，至少可分辨出４个滑脱面：陡岭滑脱面、武当滑脱面、扬子滑脱面和地壳底部滑脱面；秦岭碰撞缝合带宽约１００ｋｍ，向南倾，倾角约１５°，地壳结构呈菱形块体样式．秦岭地区的上部地壳为巨型推覆构造，可分为北秦岭和南秦岭两个推覆体，各由主推覆体和前缘叠瓦扇组成．前印支期，秦岭地壳向南俯冲，秦岭古生代海盆闭合．在碰撞的后期，秦岭下部地壳向扬子作Ａ型俯冲，而上部地壳则发生大规模由北向南的推覆。     

PS-InSAR技术在西秦岭北缘断裂带地壳微小形变监测中的应用

D-InSAR技术可以测得地壳垂直形变精度达到mm级,但由于其受空间、时间失相干和大气延迟的限制,导致其在监测地壳长期缓慢形变中的应用受到限制。而PS-InSAR作为D-InSAR技术的创新,在克服时间失相干的同时还可以计算并消除大气影响,使得干涉处理得到的结果更加精确。文中以西秦岭北缘断裂带甘谷地区为实验区,利用从2008年5月至2010年9月共14景ENVISAT ASAR数据,采用PS-InSAR技术对该实验区地壳微小形变进行探测。研究结果得到西秦岭北缘断裂带甘谷地区断裂带南北两盘的相对滑动速率约为5mm/a,点目标的形变速率和形变方向均与西秦岭北缘断裂的左旋运动特征相符,并与其他学者的研究结果有较好的一致性,表明PS-InSAR技术在监测地壳微小形变中具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。     

秦岭北界岩石圈组成及结构

位于北秦岭及华北块体交界处的明港地区发育有中基性火山角砾岩岩体群, 侵位时代为178.31± 3.77 Ma, 火山岩为亚碱性系列安山玄武岩, 火山角砾岩中含有丰富的下地壳和地幔的深源捕虏体, 是揭示秦岭造山带边界岩石圈组成和结构的理想地点. 对捕虏体岩套研究的结果表明, 其中的镁铁质麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩在微量元素及Pb同位素特征等方面与南秦岭块体的相似, 代表了南秦岭俯冲至华北克拉通的下地壳下部的组成; 滑石化的橄榄岩为上覆的华北块体的地幔楔物质, 遭受了下覆南秦岭地壳释放的酸性熔/流体的交代. 该区的深部模型为晚古生代以后, 南秦岭岩石圈向北拆离俯冲, 它的上部垫置于北秦岭之下; 下部继续向北俯冲于华北块体之下. 中生代早期北秦岭向北仰冲, 华北块体呈鳄鱼状向南楔入到秦岭造山带.     

秦岭-大别山地区重力场的分解与立交桥构造

首次从秦岭-大别山地区重力场中分解出由于莫氏面深度变化引起的区域重力异常和反映秦岭-大别山造山带地壳构造的剩余重力异常。秦岭-大别山地区的莫氏面由东部的32km,经过两个台阶,逐步加深到西部55km。剩余重力异常展示出秦岭-大别山地区有两条中生代俯冲岩浆岩带。北部岩浆岩带包括西秦岭与东秦岭岩浆岩带,经过南阳盆地后,向合肥盆地北缘方向延伸,尖灭于阜阳以西,南部岩浆岩带与桐柏-大别山地区重合。东秦岭的西部重力低,应为早古生代凹陷的反映。     

秦岭北界岩石圈组成及结构--河南明港地区深源捕虏体研究

位于北秦岭及华北块体交界处的明港地区发育有中基性火山角砾岩岩体群, 侵位时代为178.31±3.77 Ma, 火山岩为亚碱性系列安山玄武岩, 火山角砾岩中含有丰富的下地壳和地幔的深源捕虏体, 是揭示秦岭造山带边界岩石圈组成和结构的理想地点. 对捕虏体岩套研究的结果表明, 其中的镁铁质麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩在微量元素及Pb同位素特征等方面与南秦岭块体的相似, 代表了南秦岭俯冲至华北克拉通的下地壳下部的组成; 滑石化的橄榄岩为上覆的华北块体的地幔楔物质, 遭受了下覆南秦岭地壳释放的酸性熔/流体的交代. 该区的深部模型为晚古生代以后, 南秦岭岩石圈向北拆离俯冲, 它的上部垫置于北秦岭之下; 下部继续向北俯冲于华北块体之下. 中生代早期北秦岭向北仰冲, 华北块体呈鳄鱼状向南楔入到秦岭造山带.     

昆仑山,秦岭和大别山造山带的新大地构造边界作用

0 前言 昆仑山、秦岭和大别山造山带是中国一条最醒目的纬向构造带,这已是公认的事实。但在新构造期以来,它是否还是一条统一的新大地构造边界,对此认识就不同了。对秦岭向西如何延伸,是与昆仑山相连、还是与祁连山相接;在郯庐断裂带以东,分隔华北、华南块体的新构造边界在何处等问题我们做了研究。大量事实说明,在新构造运动上,秦岭向西应与昆仑山相接。大别山东端虽被郯庐断裂带突然截断,但从大别山北缘至杭州湾南岸一带,仍醒目地存在一条分隔华北、华南块体的新大地构造边界。     

西秦岭北缘断裂带的深部构造特征及其与地震活动的关系

西秦岭北缘断裂带是中国的一条主要超壳断裂带，也是祁连褶皱系与秦岭褶皱系的分界断裂带。利用近几年取得的人工地震、重力、航磁、地热等资料，从地质和地球物理两个方面就该断裂及其两侧的深部构造特征作一初步分析并讨论了断裂带的最新活动及地震活动。     

秦岭变质地层年龄及其构造意义

秦岭变质地层的年龄已用多种同位素年代学方法研究,结果表明,除南秦岭鱼洞于群片麻岩形成于太古代外,其余变质地层差不多都形成于元古代,并且自1600Ma以来,秦岭地区经历了3期强烈地质事件.(1)发生在1000Ma左右的晋宁期,秦岭地区遭受强烈变质作用并伴随地壳部分熔融和强烈火山活动;(2)发生在400Ma左右的加里东～早华力西期,秦岭再次遭受强烈变质并伴随酸性岩浆侵入和喷发;(3)280～200Ma的晚华力西～印支期是又一次重要构造热事件.     

中秦岭北侧特异重力场及其探榷

对陕西榆林-重庆综合地球物理大断面中在陕西咸阳至中秦岭北侧测段特异重力场给以分析和探讨.研究结果认为:秦岭北侧断裂带(或秦岭造山带与华北地块的接触带)的位置恰在该重力异常突跃地段内.断裂构造的上部近于陡直、且略向北倾斜,倾角约为70°左右;断裂构造中部为近垂直形态;断裂构造下半部略向南倾斜,倾角70余度.秦岭北侧断裂以北的大幅度落差、大规模的巨型重力异常低谷区的形成,是由于上部地壳存在一个厚达6 km、宽40余公里的新生代沉积地层区引起的.中秦岭北侧断裂构造带和沉积岩层区的形成,是与地质历史时期中秦岭地区的多次复杂构造运动的叠加、特别是华北板块的下插、并与秦岭多级次造山运动具有极其密切的相关关系.     

东秦岭毛坪变质沉积岩系基本特征及其大地构造意义

物源分析、碎屑岩成分特征和区域构造综合对比表明毛坪变质沉积岩系的主体属古生代秦岭古岛弧弧前沉积。该岩系位处秦岭商丹带东部,是南、北秦岭结合时首先发生点接触/碰撞的部位。南、北秦岭的结合由石炭纪早期的点接触/局部碰撞到中三叠世末最终全面碰撞造山的完成,其间经历了晚海西期的长期板缘构造演化。毛坪地区变形序列和构造发展反映出这一独特的演化进程,为研究南、北秦岭以及华北与扬子板块的结合时代和过程提供了重要信息。