盆地实例分析 四川盆地基底及深部地质结构研究的进展

根据对近年来区域地质、多种地球物理资料和深钻井资料的综合研究，认为四川盆地属扬子板块，岩石圈巨厚，最厚可达２００ｋｍ，川西高原属青藏板块的东缘，同时位于中国南北构造带中段，软流圈呈北东向上隆，岩石圈减薄，其最薄处厚度约７０ｋｍ左右，四川盆地的基底由结晶基底与沉积岩变质基底组成，上震旦统为该地区在扬子古板块形成后的第一套沉积盖层。基底的性质、厚度、埋深在不同地区各不相同，从而决定了盆地内部构造区的划     

四川盆地基底及深部地质结构研究的进展

根据对近年来区域地质、多种地球物理资料和深钻井资料的综合研究，认为四川盆地属扬子板块，岩石圈巨厚，最厚可达２００ｋｍ。川西高原属青藏板块的东缘，同时位于中国南北构造带中段，软流圈呈北东向上隆，岩石圈减薄，其最薄处厚度约７０ｋｍ左右。四川盆地的基底由结晶基底与沉积岩变质基底组成，上震旦统为该地区在扬子古板块形成后的第一套沉积盖层。基底的性质、厚度、埋深在不同地区各不相同，从而决定了盆地内部构造区的划分。基底深断裂对盆地的形成与盖层构造的发展也有重要的控制作用。     

关注三维交切构造--出露地表的大陆岩石圈构造解耦面

大陆内部弥散性的变形表明经典板块构造理论未能阐述大陆构造。矿物变形的实验室研究结果、岩石流变学性质随深度改变和地震测深剖面资料都提示大陆岩石圈具有三明治式的强度包络面。任纪舜、张国伟和钟大赉分别把岩石圈不同深度层次的三维交切构造称为立交桥式构造或多向层架构造。它们的出现提示岩石圈发生了构造解耦，新的变形体制在拆离面以上发展起来。前苏联地质学家把它称为岩石圈的构造成层作用。本文列举了喜马拉雅东、西构造结和秦岭造山带可能出露于地表的三维交切构造实例，呼吁重视这类代表大陆岩石圈不同深度层次的构造堆叠体，并把它作为揭示岩石圈构造变形的最佳切入点。     

接触应变作用

接触应变作用已成为构造地质学研究褶皱形态及其形成机制的新领域和新方向之一。综述了接触应变作用的研究现状、研究内容、研究进展以及今后的研究方向。     

大陆岩石圈构造与地球动力学

从简述大陆岩石圈与地球动力学研究的基本现状和存在的问题入手,提出了今后十年岩石圈构造研究的五个重点课题,即岩石圈的流变性、岩石圈界面的性质、软流圈、岩石圈中的薄层及波导、岩石圈构造的横向变化。同时,讨论了震源及震源环境的研究,列出了今后的重要研究课题,最后论述了深部构造与中国大地构造的关系。     

四川盆地构造沉降特征及成因机制分析

盆地的沉降过程能够反映盆地的演化历史及成盆机制。为深入分析四川盆地构造沉降特征,本文基于最新钻井资料和地震数据,通过回剥反演方法,进行去压实、沉积负载、古水深和海平面变化校正,重建了四川盆地不同构造单元的构造沉降史。同时根据瞬时均匀伸展模型和裂后热坳陷模型进行正演模拟,对盆地成因进行分析。构造沉降史的恢复揭示了四川盆地具有典型的克拉通盆地沉降特征。四川盆地的形成演化可划分为震旦纪—早古生代、石炭纪—三叠纪、侏罗纪—白垩纪3个构造沉降旋回,盆地经历了晚震旦世—早寒武世、早志留世、晚二叠世—早三叠世以及中晚侏罗世4幕快速沉降,第一幕和第三幕快速沉降期为岩石圈伸展减薄引起,另外两幕为前陆盆地发育过程中所引起的快速沉降。构造沉降正演结果表明四川盆地在寒武纪—奥陶纪和晚二叠世—三叠纪经历了两期“快速沉降—缓慢沉降”过程,快速沉降受控于岩石圈的伸展作用,缓慢沉降为岩石圈热冷却作用所主导。盆地在热冷却沉降阶段后进入前陆挠曲沉降,出现不同规模的剩余沉降。     

关注三维交切构造——出露地表的大陆岩石圈构造解耦面

大陆内部弥散性的变形表明经典板块构造理论未能阐述大陆构造。矿物变形的实验室研究结果、岩石流变学性质随深度改变和地震测深剖面资料都提示大陆岩石圈具有三明治式的强度包络面。任纪舜、张国伟和钟大赉分别把岩石圈不同深度层次的三维交切构造称为立交桥式构造或多向层架构造。它们的出现提示岩石圈发生了构造解耦,新的变形体制在拆离面以上发展起来。前苏联地质学家把它称为岩石圈的构造成层作用。本文列举了喜马拉雅东、西构造结和秦岭造山带可能出露于地表的三维交切构造实例,呼吁重视这类代表大陆岩石圈不同深度层次的构造堆叠体,并把它作为揭示岩石圈构造变形的最佳切入点。     

关注三维交切构造——出露地表的大陆岩石圈构造解耦面

大陆内部弥散性的变形表明经典板块构造理论未能阐述大陆构造.矿物变形的实验室研究结果、岩石流变学性质随深度改变和地震测深剖面资料都提示大陆岩石圈具有三明治式的强度包络面.任纪舜、张国伟和钟大赉分别把岩石圈不同深度层次的三维交切构造称为立交桥式构造或多向层架构造.它们的出现提示岩石圈发生了构造解耦,新的变形体制在拆离面以上发展起来.前苏联地质学家把它称为岩石圈的构造成层作用.本文列举了喜马拉雅东、西构造结和秦岭造山带可能出露于地表的三维交切构造实例,呼吁重视这类代表大陆岩石圈不同深度层次的构造堆叠体,并把它作为揭示岩石圈构造变形的最佳切入点.     

青藏高原的现今构造变形与地球动力过程

作为地球陆地上最高、最大、最平坦的地貌单元，青藏高原晚第四纪—现今构造变形的运动学状态是研究其深部地球动力作用的重要基础。全球卫星导航系统能够观测几十年时间尺度的地壳运动定量资料，历史记载和仪器观测获得的历史地震资料提供着数百年时间尺度的构造运动和深部变形数据，而上万年时间尺度的活动断裂定量研究数据则揭示着长期、平均构造变形状态。综合这三类不同时间尺度的地表构造变形定量数据，就能够定性推测或定量模拟驱动地表构造变形的深部地球动力作用。本文综合利用上述三类资料，发现青藏高原晚第四纪—现今的运动状态受控于统一的应变场，地表与深部一致，现今与长期一致。最大剪切应变主要分布在高原周边的主要逆冲断裂带和内部的巨型活动走滑断裂带，产生众多的强震；收缩应变和地壳缩短主要发生在周边山系及其伴随的前陆盆地，形成逆冲断裂和逆冲型强震；面膨胀应变和地壳拉张发生在高海拔的青藏高原内部，形成近南北向正断层和北东/北西向共轭剪切断裂系，并控制着正断层型地震的发生；青藏高原的所谓“向东挤出”，不是刚性岩石圈地块在走滑断裂夹持下的向东滑移，而是高原内部岩石圈物质的向东流动和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转。这种运动状态只能被青藏高原之下岩石圈地幔对流剥离动力学模型很好解释。被对流剥离的岩石圈沉入中下地幔时伴随着负浮力的产生，不仅使得青藏高原发生垂向隆升，还对周边施加水平挤压应力，从而造成高原周边准同期地向外逆冲扩展，导致了起始于晚新生代并延续至今的构造变形，形成所观测到的不同时段的构造变形运动场。     

变形岩石的显微构造与岩石圈流变学

岩石圈的流变学分析和岩石构造、显微构造证据揭示出大陆岩石圈具有显著的横向和纵向上的异向性，并具有明显的非板块表现。全面开展不同温度和压力条件下变形岩石的构造与显微构造分析，正确认识岩石圈不同层次上岩石的流变学规律、流动机理及其制约因素等，将成为后板块构造研究与新的岩石圈演化理论建立的基础和主要动力。岩石流动的宏观-微观尺度问题(岩石圈结构与流变性、边界弱化效应和岩石流变学与显微构造响应等)、岩石流动的时间问题(不同时间尺度岩石的流动性、实验室模拟与天然岩石流动的协调性、浅层岩石流动变形的有效定年等)、岩石流动的制约因素(内在的成分与结构、外在的物理与化学环境)将成为岩石圈流动与岩石变形显微构造研究的重要方面。现代化实验室建设和最新实验技术、手段的利用将成为解决上述科学问题的必要条件。     

华南地区岩石圈三维结构类型与演化动力学

从地球层块结构研究思路出发,对华南及邻区天然地震面波层析成像进行系统地构造解析,发现岩石圈中下部存在形态各异,大小不等的高速块体,结合地质学、地球化学、其它地球物理学标志等多学科综合研究,将其称为幔块构造。研究显示高速块体或幔块构造是华南地区岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形最基本条件之一。首次建立起华南地区岩石圈三种三维几何结构样式:克拉通陆根状结构、造山带楔状结构和碎块状结构,以及岩石圈三类构造演化类型:克拉通型岩石圈、增厚型岩石圈和减薄型岩石圈(弱减薄型岩石圈及强减薄型岩石圈)。本文在论述华南岩石圈三维结构构造类型基本特征基础上,首次探讨了华南地区软流圈三维结构以及该区岩石圈演化动力学特征。     

华北地区两个世代深部构造的识别及其意义——燕山运动与深部过程

通过对华北地区地震层析成像成果的研究，将其深部构造划分为三带：①大型软流圈上涌柱带，主要出现两个大型软流圈上涌柱；②过渡带，呈现4个小型软流圈上涌柱（软块）与岩石圈较厚区（硬块）相间的构造格局；③巨厚岩石圈带，为巨厚岩石圈（鄂尔多斯硬块）稳定区。依据岩石圈热力学衰减原理，一定体积的深部构造可存留200～300Ma之久，而传导人浅表的热量则扩散较快。故以大地热流值为主，结合浅层岩浆活动可将本区中生代与新生代的软流圈上涌柱区分开来：渤海湾柱、大同柱和南阳柱属新生代，邯郸柱、中条柱和吕梁柱则属于中生代燕山期。在此基础上，建立了燕山期深部构造与浅表岩浆构造活动关系的模式：在强大的分散热力作用下，软流圈上涌柱柱头中大量热浮物质向上熔蚀薄的岩石圈及下地壳，混染而主要形成中酸性岩及有关矿产；而在软流圈上涌柱与岩石圈的陡接触处，由于该处热力集中，致使幔源物质底侵下地壳，并再熔融上侵形成偏碱性-碱性杂岩及相应矿产。     

下辽河盆地外围深部构造特征及中生代构造演化模式

深部地质、地球物理综合研究表明，辽西地区与松辽南部地区在莫霍面起伏、岩石厚度、壳内高导层深度和分布形式及岩石圈的有效弹性厚度方面的均存在着重大差异，这种差异是造成辽西盆岭区与松辽盆地中生代构造发展差异的主要原因。软流圈顶面积深度和岩石圈有效弹性厚度决定了盆地类型，壳内高导分布控制着盆地构造样式。辽西盆地岭区和松辽盆地南部构造的差异可以解释二者之间构造演化的不同。     

新疆可可托海—四川简阳地学断面岩石圈与软流圈结构

运用现代构造解析理论和方法,对新疆可可托海—四川简阳人工地震测深剖面与天然地震面波层析成像进行构造解析基础上,综合地质学、深源岩石包体构造岩石学和地球化学以及其他地球物理学标志等多学科综合研究显示,高速块体或幔块构造的几何结构型式是控制该区岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形基本条件之一。本文建立起该地学断面地壳及岩石圈与软流圈速度结构模型和物质组成结构模型,划分出岩石圈3种几何结构模式:克拉通陆根状结构、造山带楔状结构和高原陆根状结构,以及岩石圈二类构造演化类型:克拉通型岩石圈和增厚型岩石圈。在系统论述断面地壳及岩石圈结构构造类型特征基础上,探讨了该断面软流圈结构特征,岩石圈与软流圈相互作用及其地幔动力学模式。     

下辽河盆地外围深部构造特征及中生代构造演化模式

深部地质、地球物理综合研究表明，辽西地区与松辽南部地区在莫霍面起伏、岩石圈厚度、壳内高导层深度和分布形式及岩石圈的有效弹性厚度方面均存在着重大差异，这种差异是造成辽西盆岭区与松辽盆地中生代构造发展差异的主要原因。软流圈顶面深度和岩石圈有效弹性厚度决定了盆地类型，壳内高导层分布控制着盆地构造样式。辽西盆岭区和松辽盆地南部构造模式的差异可以解释二者之间构造演化的不同。     

河北省构造应变场探讨

主要从构造应变场的概念出发，对河北省的构造变形进行板内构造的变形学研究，主要研究内容包括板内变形速度、板内变形量、板内变形时间及板内应变速率等问题。将印支晚期以来河北省的构造应变场划分为六期，利用271件火山岩和岩浆岩常量元素化学全分析资料进行了Sugisaki(1976)研究创立的石英指数公式计算，进而确定出板缘变形速度。构造应变场的基础仍然是纷繁复杂的构造变形(断层和褶皱)，构造现象的客观分析和正确认识对构造应变场研究至关重要。     

欧亚大陆及边缘海岩石圈的结构特性

从地球层块结构的研究思路出发,运用构造解析的理论和方法,对东亚及西太平洋地区人工地震测深和天然地震面波层析成像进行构造解析,发现岩石圈中下部存在形态各异、大小不等的高速块体,结合地质学、地球化学及其他地球物理学标志的综合研究将其称为幔块构造,高速块体或幔块构造是控制东亚西太平洋岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形最基本条件之一。在系统研究该区岩石圈高速块体或幔块构造三维几何结构基础上,建立起东亚西太平洋岩石圈八种三维几何结构型式:克拉通陆根状结构、高原陆根状结构、造山带楔状结构、碎块状结构、香肠状结构、哑铃状结构、藕节状结构和板状结构,以及岩石圈形成与构造演化四种构造类型:克拉通型岩石圈、增厚型岩石圈、减薄型岩石圈和大洋型岩石圈。文章在详细论述岩石圈各结构构造类基本特征的基础上,认为全球最大的青藏高原具有增厚型岩石圈特性,存在大陆根,并且大陆根正在增厚过程中;地震层析成像显示,研究区存在全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系,具有减薄型岩石圈特性,新生代晚期东亚大陆巨型裂谷体系被西太平洋沟弧盆体系叠加与改造。根据岩石圈三维结构型式,探讨了岩石圈形成机制与演化模式,东亚大陆边缘岩石圈大规模伸展拆沉减薄作用以及软流圈和地幔物质上涌加热作用与青藏高原岩石圈大规模俯冲碰撞?入增厚作用是东亚大陆及边缘海晚中生代以来地幔动力学最基本的表现型式,从而形成全球最大的青藏高原和全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系。     

岩石圈流变结构研究进展

岩石圈流变学研究,近年来国外已取得较大进展。国内学者在岩石圈热结构、强度剖面和盆地流变学演化、构造流变计等方面取得了丰富的成果。岩石圈流变性取决于岩石圈的地热状态、物质组成和结构,并量化为岩石圈总强度。不同构造区的地热状态可由地表热流值获得,岩石圈的物质组成和热力学结构可由地球物理资料获得,在此基础上可得出岩石圈流变性在区域上的变化。岩石圈流变性的空间变化产生了构造上的软弱带,成为极易变形区域。岩石圈流变性及岩石圈总强度反映的岩石圈热力学性质在盆地的形成过程中也起了重要作用,它决定了岩石圈的变形位置、盆地的几何形状及格局。构造流变计用来研究不同尺度地质体的流变结构和地质体的流变学演化,具有很好的发展前景。     

酒店垭-桑木场构造须家河组节理发育特征与应力场解析

川东南构造应力应变以及构造期次的划分,是近年来四川盆地演化分析的重点研究对象。明确其构造演化与古应力场关系对于后期深化研究四川盆地边缘应力演化、指导本地区油气勘探具有重要意义。通过对酒店垭-桑木场背斜两翼须家河组露头观测到452组节理进行处理、统计、分析,利用传统的构造几何学分析方法、磷灰石裂变径迹以及声发射实验并结合相关区域构造演化史资料,分析了研究区裂缝发育期次以及古构造应力场。结果表明：该区主要为两套构造节理,分别为近NW—SE向和近NE—SW向两期主构造应力作用形成的节理;研究区自三叠纪之后发生了至少两期以上对该地区具有重大影响的构造运动：第一期为燕山运动中—晚期,最大主应力轴方向为133°,主要形成NE、NNE向断裂体系,构造规模较大、断裂发育;第二期为燕山运动末期-喜马拉雅运动早期,最大主应力轴方向为51°,主要形成NW向构造体系,构造规模较小、断裂仍较发育。     

现今全球构造特征及其动力学解释

构造地质学、大地构造学和全球构造学是三个尺度的构造学研究领域,它们平行交叉而且互有扬弃。全球构造学可分为历史的和现今的两个分支。岩石圈板片和板条构造、板舌构造、洋脊构造以及大陆岩石圈多元组合板的多重滑脱构造和多层剪切构造网络等是现今岩石圈板的基本构造形态。全球级现今岩石圈构造主要表现为三大构造系统:环太平洋深消减带板舌构造系、大洋增生带洋脊构造系和大陆碰撞造山构造系,三者在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系(南/北、0°/180°),各构造系统内部还表现了普遍的东西反对称。论其动力学解释,岩石圈向西和地幔向东相对漂移的定向性显示了地球自转变化的导向作用,决定了经向构造两侧的多级反对称;地震层析探测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是南北反对称的动力基础;上地幔分层结构及“软层”物质在构造引张条件下形成的热涌有可能解释地表的视对流现象,有助于说明构造变动的跳位和变格以及板条和反对称运动机制。