天山与阴山─燕山造山带的深部结构和地震

天山与阴山-燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山-燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时、空域中的构造环境相联系：中国的西部处于强烈的挤压环境,而东部为一伸展与走滑环境。天山造山带是中、新生代造山带,目前构造活动水平较高;而阴山-燕山造山带新生代以来已经成为东北稳定块体的一部分,其构造活动的鼎盛期已经过去,目前构造活动水平较低。地震的孕育、发生与深部构造环境密切相关。天山地震带的地壳内部,发育壳内高导层与低速层,地壳结构复杂;阴山-燕山造山带下面没有发现壳内高导层与低速层,整个地壳结构比较简单。壳内低速层、高导层的存在表明地质构造活动强烈,是地震带的重要标志之一,也是地震孕育、发生的深部动力学条件。     

天山与阴山—燕山造山带的深部结构与地震

天山与阴山－燕山是中国北部两个重要山系,它们几乎位于同一纬度。天山造山带是一个著名的地震活动带,而阴山－燕山断隆带历史上不但没有大地震发生,小地震也不多见,是一个地震空白区。这两个造山带地震活动性的差异与它们在时,空域中的构造环境相联系;中国的西部处于强烈的挤压环境而东部为一伸展与增滑环境。     

大别山造山带地壳结构和岩石组成模型的研究

大别山造山带地壳具有三个结构层，中地壳以存在地震低速层和电性低阻高导层为特征。大别山区的下地壳由扬子地块基底岩石组成，它呈楔形俯冲于大别板片之下，大别板片的基底又作为俯冲壳楔的前沿构成北淮阳区的中下地壳，形成造山带现代地壳板片叠置式构造形态。     

残余壳根与"三明治"结构——燕山造山带中段地壳结构的主要特征

摘要昌黎一承德一达莱诺尔宽角反射／折射地震剖面完成于1985年,呈NW向横过燕山造山带中段,部分测段与2002年实施的120km深反射地震剖面重合。为获得区域深部构造背景并在与反射地震剖面交互解释基础上,对该剖面的4炮原始资料进行了处理、解释,获得了一个厚35-38km,局部残余壳根,夹有低速层的“三明治”式的地壳结构模型。该结构样式明显不同于板缘俯冲／碰撞造山带常见的楔入（挤入）样式,也区别于澳大利亚Alice Spring造山带的厚皮变形样式,在世界陆内造山带中独具特色。燕山造山带的地壳结构模型暗示该区保持着中生代区域收缩变形形成的地壳结构基本格架,下地壳和Moho的特征显示了后期区域性伸展作用的影响。     

天山西段岩石圈深部结构及其与南北盆地构造关系

根据深部地球物理资料 ,将天山造山带划分为三个不同的构造单元 ,各构造区岩石圈结构表现各异。天山西段岩石圈深部广泛存在低速 (高导 )层 ,它是构成天山地壳“扇状”构造样式的物理基础。天山的软流圈深度浅于南北两侧 ,它具有较高密度的上地幔物质和较深山根。它与南北盆地的深部构造关系为陆内俯冲关系 ,天山岩石圈的深部结构特征 ,与其所处地球动力学环境和中亚地壳组成不均一性有关     

大别造山带地壳的元素丰度

大别造山带具板片叠覆式构造形态。区域地壳具3个结构层,中地壳存在地震低速层和电性低阻层。地壳总体成分为花岗闪长岩质,深部地壳成分为中性。地壳稀土总量偏高、轻重稀土分馏程度高,铁族元素偏低、亲石元素富集。造山带内部横向不均一性明显,而地壳纵向演化分异程度低于一般大陆地壳。     

碰撞后的地壳尺度伸展记录——中亚造山带南缘-华北克拉通北缘深部电性结构的揭露

中亚造山带作为地球上规模宏伟的造山带之一,是显生宙以来陆壳增生和伸展作用强烈的地区。华北克拉通是世界上最古老的陆块之一,晚中生代以来经历了大规模的伸展作用。中亚造山带与华北克拉通南北相连,悠久的构造演化进程使这一地区成为研究大陆造山及造山后伸展作用的理想场所。本文对新近完成的横过中亚造山带南缘一华北克拉通北缘(洪格尔-怀来)的600 km大地电磁长剖面,进行了严格规范的数据处理、分析和反演,获得了深部电性结构模型,研究了中亚造山带南缘和华北克拉通北缘深部壳幔结构,进而为该区构造演化提供新的依据。沿剖面,上地壳高阻体与分布的花岗岩对应;中、下地壳向北倾斜的高导层与其下方高导体相连,指示出地幔物质上升的通道,该套高导层与高导体可能形成于板块碰撞后的伸展环境,反映出地幔物质的上升作用是碰撞后构造伸展的主要动力。     

滇西造山带的形成与演化

本文以我国云南西部（红河－金沙江以西）新生代陆内造山带（滇西造山带）为例，探讨陆内新生代造山带的演化过程。提出：滇西造山带是经过挤压对冲、夷平、隆升与裂解作用的过程才完成的；在我国现有的造山带中，包括天山、祁连山、秦岭－大别山、太行山和燕山等，绝大多数是新生代的造山带，其形成与演化的过程是滇西造山带基本相同。     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

不同构造环境下的壳─幔过渡带结构

位于中国西北部的天山造山带与准噶尔盆地是典型的盆岭构造。通过对横跨天山造山带与准噶尔盆地的沙雅-布尔津地学断面地震宽角反射、折射资料进行小波分析,获得了天山造山带与准噶尔盆地壳-幔过渡带的详细结构。结果表明,天山造山带的壳-幔间是以多个薄层过渡的。这些薄层的层厚度2～3km不等,层速度高低相间,总厚度约20km,平均速度较低,接近塔里木盆地下地壳的速度。塔里木盆地北缘与准噶尔盆地的壳-幔间不具有这种特点,其壳-幔间主要表现为一级间断面。而位于中国东北部的间阳-海城-东沟深地震测深剖面所揭示的辽东台隆-辽河盆地-燕山台褶带壳-幔过渡带的结构似乎具有完全相反的特征：辽河盆地的壳-幔过渡带比较复杂,它由数个薄层叠合而成,总厚度达15km;辽东台隆与燕山台褶带壳-幔过渡带结构十分简单,皆以一级间断面过渡为主。研究认为,造成二者差异的主要原因是它们所处的构造环境不同：前者为挤压环境,而后者为伸展环境。在挤压环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于造山带的下面;而在伸展环境下,复杂的壳-幔过渡带形成于盆地的下面。壳-幔过渡的复杂程度与构造活动性相联系,在一定程度上反映了岩石圈目前的构造活动水平。     

南天山区域大地构造与演化

塔里木和中天山之间的南天山造山带,经历了复杂的构造演化与地壳增生过程。综合分析南天山造山带的构造、地层、古生物、岩石、地球化学和同位素年代学等方面的资料,特别是放射虫、蛇绿岩、蓝片岩等方面的最新研究成果,讨论了南天山的区域构造格局和演化过程。南天山主体为一上百公里宽的增生-碰撞混杂带-南天山(蛇绿)混杂带;其北侧为中天山岛弧,是仰冲壳楔;南侧为塔里木陆块,是俯冲壳楔。古南天山洋为一广阔的大洋,南天山碰撞造山作用起始于二叠纪末-三叠纪初,新近纪-第四纪进入陆内造山作用阶段。     

阴山地区印支期地壳构造变形研究

阴山地区位于阴山－燕山中生代板内造山带西部。印支期地壳活动以南北向水平挤压变形为主，形成一系列东西方向展布的大型褶皱构造和逆冲推覆构造，构成阴山地区中生代造山带主体构造格架。根据沉积作用、岩浆活动和不同构造要素之间叠加改造关系，把阴山地区印支期地壳构造演化划分为三同阶段：早期以小型山间盆地沉积作用为主，其内堆积了一套陆相粗碎屑沉积建造和火山沉积建造；中期以褶皱作用为主，形成了大青山复式向斜和一些紧闭同斜褶皱构造；晚期以逆冲作用为主，并伴随有强烈的岩浆活动，形成了大型逆冲推覆构造。     

新疆地壳结构和演化中的若干问题

以新疆独山子-泉水沟地学断面的资料为主,讨论了泉水沟-阿勒泰剖面的地壳结构主要特征。它们不仅在地表形成了三山两盆的盆山结构面貌,而且在深部的地壳结构上也有明显的不同。进而我们认识到以天山和祁连山为代表的中国西北的主要山系在地质历史上虽然属于不同时期的造山带,但真正形成现代的盆山结构是新生代以来壳幔相互作用的结果。特别是天山地区,新生代以来的造山活动和古生代时期有明显的不同,也和高原南侧喜马拉雅山的新生代造山作用不同,我们称之为“天山型造山运动和天山型造山带”。     

秦岭-大别造山带北缘新生代的构造特征及动力学探讨

秦岭-大别造山带北缘新生代的推覆构造带位于宜阳、鲁山、确山、六安一线,由SW→NE依次逆冲叠置.滑脱面主要发育在上古生界软弱岩层或差异岩性的接触面上.在推覆构造的南侧,发育有东西向串珠状分布的变质核杂岩、NE向延伸的垒-堑构造组合、北宽南窄的楔形新生代盆地和正断层等.地球物理资料表明,宜阳、鲁山、确山、六安一线为向南倾斜的地球物理异常带.北部的华北地壳与南部的秦岭-大别地壳在视电阻率、地震反射波组、地震波速、流变学分层、地壳类型和岩石圈结构等方面,均有明显的差别.秦岭-大别造山带北缘新生代不同性质、有规律展布的构造,是中生代末期以来,华北板块相对于秦岭-大别造山带作巨型陆内俯冲的结果.     

石英C轴组构指示北大别造山后伸展期中-下地壳流变形式

造山带中-下地壳韧性流变形式反映深部岩石圈构造活动形式,是造山带深部岩石圈运动学及动力学研究的重要内容。前人对板块俯冲阶段造山带中-下地壳流动开展了较为深入的研究,但对造山后伸展期中-下地壳流变形式及其深部动力学认识不足。本次工作对北大别造山后伸展期中-下地壳岩石开展了详尽的构造观察和石英C轴组构分析,研究造山后伸展期中-下地壳流变形式。本次研究表明,中-下地壳流变带内岩石变形从边界区域的简单剪切变形为主导逐渐转变为在核部区域以纯剪切变形为主。流变带内部岩石变形特征表明北大别中-下地壳流变带的流变形式是介于活动边界条件下的透入性剪切流动和固定边界条件下韧性垮塌流动的过渡形式。这一流变形式可能是深俯冲太平洋板块的绕屈回撤和加厚造山带地壳活化韧性垮塌叠加的结果。     

大陆板内地震的发震机理与地震预报——以汶川地震为例

大陆板内地震主要产于新生代厚壳造山带或高原,在平面上呈弥散状分布,在剖面上震源沿中地壳成层分布,为浅源地震.盆山活动断层系统呈规律性组合,盆山挤压边界为逆冲型压性发震断层;盆山走滑转换边界为走滑型扭性发震断层;造山带内部主要是伸展型张性发震断层.大陆板内地壳分层流变作用制约了板内地震的构造物理过程.大陆下地壳韧性流层为地震活动提供了热能,热软化和热融化介质发生缓慢的韧性流动,是孕震构造;中地壳韧-脆性剪切带发生热-应力转换,聚积应力和应变,为蕴震构造;当下地壳流动在中地壳积累的应变超过上地壳特定构造部位介质的应力-应变极限时,上地壳形成脆性发震断层,产生地震.震源出现在上地壳脆性断层与中地壳脆-韧性剪切带的交汇部位,青藏高原的震源深度通常为12～35 km.目前地震预报是世界科学难题,然而,大陆动力学和板内地震的理论突破可能为短临预报提供了新思路.如果大陆下地壳热动力作用是中地壳产生地震和上地壳发生地震的根源,那么上地壳脆性断层活动会释放出地壳深部的热流体和热气体,引起局部的地温异常、水文异常和大气异常.建议从大气到地表再到地下系统地监测活动断层带及邻区的地下水、地表水、大气的温度异常和成分变化,结合观测下地壳流层厚度、地应力-应交变化、重力异常、磁异常、地电异常等,综合评价地壳活动性和发震可能性.2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川地震处于龙门山造山带与四川盆地的构造边界上,是典型的大陆板内地震,震源处于映秀-北川断层上,震源深度为12 km.350 km长的地表破裂带呈右行左阶雁行排列在具有逆冲和右行走滑性质的汶川-茂县-青川、映秀-北川和江油-都江堰3条断层带上.下地壳的韧性流动伴随中地壳韧-脆性剪切带应力和应变的积累,产生上地壳脆性活动断层,并控制地表破裂带和滑坡的分布.     

新生代柴达木盆地与周缘造山带的构造耦合

新生代以来,中国西部的一系列古老造山带和盆地在印-亚板块汇聚作用下重新复活,在青藏高原外围形成了现今全球最大的陆内挤压构造域,被称为环青藏高原盆山体系,其形成过程与机制对深入认识陆-陆碰撞如何影响大陆内部变形有重要意义。柴达木盆地是中国西部重要的新生代沉积盆地,四周均被巨型造山带所围限,共同构成了环青藏高原盆山体系北东段的主体。本文利用最新的石油地震勘探数据、地表地质和已发表的深反射地震数据,将上地壳变形与岩石圈深部变形有机结合,系统刻画了柴达木盆地与周缘三大造山带之间岩石圈尺度的构造耦合关系,在此基础上探讨环青藏高原盆山体系北东段的盆山汇聚过程与机制。柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间在上地壳尺度发育一系列倾向造山带的基底卷入高角度逆断裂体系,自新生代早期就开始活动,以垂直的基底抬升为主,水平缩短量有限;在下地壳和岩石圈地幔深度则发育倾向盆地一侧的深大断裂,使得柴达木盆地与周缘造山带之间发生截然的莫霍面错断。这些变形特征揭示柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间发育岩石圈尺度的构造楔,即盆地的岩石圈楔入至增厚的造山带下地壳,其发育主要受盆地与造山带...     

中国西南部新生代陆内转换造山带

近年研究表明，位于青藏高原东部的松潘－甘孜造山带和三江造山带，新生代时期地壳隆升急剧，构造作用显著，岩浆活动突出，相应的成矿作用丰富多彩。据此，作者认为这是一次遍及全区的重要陆内造山作用，从而在原中生代造山带基础上更新形成现今呈南北向的新生代造山带。鉴于它具有处于大陆转换带构造位置、遭受双向挤压应力、显著的走滑断层活动以及构造－地貌三分性等特征，作者建议统命为大横断陆内转换造山带。最后，作者初步提出该造山带的双向造山动力学模式。     

长江中下游地区中生代陆内构造作用与成因分析

长江中下游地区多期构造叠加、复合联合作用明显,中生代以来地壳运动频繁、构造活动强烈,地表为桐柏-大别造山带,九岭-江南隆起带,其间为对冲样式构造组合的长江复合构造带。大别造山带前陆深地震反射剖面揭示长江中下游深部为“双鳄鱼构造”状态,大量前陆断褶带的物质被掩盖在大别造山带之下,岩片叠置、断裂交错的镶嵌构造极为发育,下地壳切过莫霍面向北俯冲,是后期岩浆的活动通道和就位空间。综合地球物理剖面揭示下扬子地区南北岩石圈结构差异明显,上地壳南北对冲构造发育;下地壳为向北倾斜的构造带,北部仍向南逆冲,南部切过莫霍面向北俯冲。长江中下游地区上述构造的形成受控于长江陆内异化带的作用,该带是一条陆内岩石圈规模的向北倾斜的破裂带,发生在中国大陆形成之后,不受早期板块界线的控制,是岩石圈规模的大陆异化、物质重建、结构重组的产物;主要结构特征为上地壳对冲式逆断层组合,中地壳为水平流变层,下地壳切过莫霍面由南向北俯冲;形成过程是印支晚期-燕山早期中国陆内近南北向挤压,地壳破碎,岩石圈加厚;燕山晚期大规模伸展拉张,岩浆活动,壳幔混熔。特殊成因机制和演化过程的综合效应是长江陆内异化带的地质内涵。深部物质沿长江陆内异化带上升,在上部地壳内多期叠加构成的构造格架中就位,岩体形态在深部近东西向呈带状,中部状态复杂,浅表受控于多种构造组合形式,见空即灌。     

华北地块南部巨型陆内俯冲带与秦岭造山带岩石圈现今三维结构

豫西横穿秦岭造山带的反射地震为主的综合地球物理探测，发现秦岭现今北界存在华北地块南部自北向南向秦岭的巨型陆内俯冲带，深达Ｍｏｈｏ面以下，与之相伴而生，在中上地壳发育自南向北的逆冲推构造带，千公里东西向延伸，主要发生于晚白垩世１００Ｍａ±，成为秦岭与华北地区块间中新生代重要陆内构造，它是秦岭造山带岩石圈现今三维结构的基本要素和组成部分，秦岭造山带岩石圈现今结构具有流变学分层的“立交桥”三维结构框架模型。显然它们具有统一的动力学背景，是秦岭造山带现今处于印度－青藏、太平洋和欧亚板块的西伯利亚地块等三大构造动力学体系复合部位，导致其从深部地幔动力学的最新调整到上部地壳响应所发生的壳幔等圈层相互作用的综合产物，可能是大陆长期保存、演化的主要途径与形式之一，具有重要的大陆动力学意义，对中国大陆构造、灾害、环境研究也具重要意义。