贝加尔裂谷和汾渭地堑成因与印度—欧亚碰撞的远程效应

位于欧亚板块东部的贝加尔裂谷和汾渭地堑是两个著名的裂谷系,它们具有相似的外形和地貌特征,也具有相似的地质构造演化历史。其成因机制长期以来一直存在争议,诸多研究说明它们的形成和印度与欧亚大陆碰撞密切相关,但印度与欧亚碰撞的远程效应是如何传递到这些区域的?本文通过大陆漂移过程中的陆缘区域的地幔上涌所形成的伸展构造演化和陆缘裂解,结合欧亚大陆新生代构造演化,研究印度-欧亚碰撞的远程效应所导致的微陆块裂解漂移及伸展构造发展演化规律。结果说明这两个裂谷的成因与欧亚东缘新生代大规模微陆块裂解漂移密切相关。新生代伴随着青藏高原的隆升,欧亚大陆东缘发生了大规模地幔上涌和陆块裂解,日本、堪察加等陆块发生了裂解漂移,它们的裂解漂移在欧亚东缘形成了差异左旋走滑环境,从而分别在西伯利亚克拉通和鄂尔多斯克拉通东南侧形成了两个裂谷系和地震带,这两个地震带和2023年2月土耳其大地震具有类似的成因机制,它们都是走滑断裂所形成的地震带。用新大陆漂移模型可以合理解释其成因机制。     

印度大陆板块北漂的动力机制研究

印度大陆板块是一个活化的克拉通板块,其向北漂移并与欧亚板块碰撞过程得到了广泛研究,但其北漂的动力机制则很少被关注。传统上认为是海底扩张造成了印度大陆板块的北漂,但最新的地球物理观测结果却与此相悖。基于地磁场异常特征、古地磁测量和地震勘探剖面等诸多证据的系统分析研究,结果表明印度大陆板块厚度大约40 km,其北漂的动力机制与印度板块南侧深部的岩浆上涌密切相关,大陆板块的漂移是自发驱动的。通过新建立的大陆漂移模型可以合理解释印度大陆板块漂移的动力来源,并合理地解释了印度大陆板块北漂中伴随左旋的深层次动力机制。最后探讨了印度大陆板块在80~40 Ma期间异常高速漂移的根源和东非大裂谷的成因。本研究为大陆漂移模式提供了一个新的动力机制。     

从南大西洋裂解过程解密大陆漂移的驱动力

南大西洋裂解造成的非洲和南美洲的大陆分离到了广泛认可,该区域也与大陆漂移学说的诞生密切相关。但大陆漂移的驱动力从其提出至今一直存在争议,定量化分析大西洋裂解过程中板块运动的驱动力显得尤为重要。我们研究了南大西洋两侧被动大陆边缘盆地区域的两条深反射地震勘探剖面,在构造地质解译基础上,详细估算了非洲大陆的莫霍面倾角,得到了沿莫霍面地壳重力滑移剪切力的大小,用于解释大西洋裂解过程中非洲大陆运动的动力机制。结果说明,非洲大陆板块在地幔上涌形成的倾斜界面上能够产生强大的重力滑移力,且南部驱动力大于中部。大陆板块依靠连续的地幔热上涌和重力滑移力会持续漂移。该模型能够合理解释大西洋上诸多线状分布的大陆残片的成因机制,也能合理解释南大西洋南部宽度大于中部的内在原因,最后对南大西洋的打开过程进行了精细的构造演化史恢复。该研究为板块运动提供了一个新的动力模式,为认识板块运动驱动力提供了更为精确的约束信息。     

中国东部大陆边缘晚新生代构造演化及板块相互作用过程重建

晚新生代中国东部大陆边缘的构造活动主要集中于东海东缘。中新世以来菲律宾海板块俯冲、冲绳海槽弧后张裂、台湾弧-陆碰撞等一系列重大构造过程,塑造了现今琉球沟-弧-盆体系、台湾碰撞造山带和南海东北部的构造-地貌格局。本文基于对重磁和多道地震资料的解译,并结合前人研究成果,恢复了冲绳海槽构造演化史,阐明了冲绳海槽弧后张裂和台湾弧-陆碰撞之间的关系。在此基础上,重建了中新世以来欧亚板块、菲律宾海板块、南海板块之间的相互作用过程模型。本研究有助于进一步理解板块汇聚背景下东亚大陆边缘深部动力-热力过程对浅部构造格局变迁的制约和影响。     

钓鱼岛的归属及日本右派的野心

约距今2200万年的新近纪中新世早期，菲律宾洋板块斜向俯冲插入欧亚陆板块之下，在板块碰接带的两侧进行不同的地质演化。海沟、火山岛弧、弧后盆地是板块构造理论中洋板块与陆板块碰接时在碰接带附近产生的构造地貌，即“沟、弧、盆系”。菲律宾洋板块俯冲于欧亚陆板块之下到更新世后期（距今约20万年），其构造地貌由洋到陆为大洋-硫球海沟-台湾火山岛弧-弧后盆（边缘海）-中国大陆，其中海沟以东至大陆为东海大陆架。     

东海陆架盆地类型及其形成的动力学环境

东海陆架盆地位于欧亚板块东南缘,处于华南陆块(包括西部的扬子地块和东部的华夏地块)之上.其基底是华夏地块在东海陆架的延伸,也是西太平洋大陆边缘构造域的重要组成部分.从全球板块构造格局分析,东海陆架盆地处于西太平洋三角带区域,是印度-澳大利亚板块和太平洋板块与欧亚板块巨型汇聚的地带,也是全球汇聚中心,其东西两侧分别与特提斯和西太平洋构造域演化息息相关.总体来说,东海陆架盆地是“欧亚板块与太平洋板块之间的碰撞、俯冲、弧后扩张,印度-澳大利亚板块与欧亚板块之间的汇聚、碰撞、楔入的远程效应,以及地球深部动力学作用”共同叠加、复合作用形成的弧后盆地.其形成机制符合被动扩张模式,向东的地幔流和软流圈下降流是导致弧后扩张的主要地球深部动力来源.     

吉林中部早古生代弧后盆地地质特征

在吉林中部地区,从伊通放牛沟岛弧与华北大陆板块之间,发育一套早古生代火山－沉积岩系,为同一沉积盆地内不同沉积环境下的岩石组合。通过岩石建造分析、岩石化学及区域构造等方面分析。表明该沉积盆地的构造环境为一未完全封闭的弧后盆地,在早古生代华北板块北缘东端构成非标准的弧一盆构造体系,形成特有的活动大陆边缘。通过沉积岩系形成时代对比,认为该弧后盆地属残留,并提出盆地的构造演化模式。     

珠江口盆地成盆‒成烃‒成藏:代序

珠江口盆地位于太平洋俯冲的东部动力系统、印度-澳大利亚板块与欧亚碰撞或新特提斯洋俯冲的西部动力系统相互作用的中间地带,因此其构造成因及南海海盆打开机制一直存在争论;且构造对南海北部陆缘盆地群的油气成藏有何作用也不甚清晰。本专辑以珠江口盆地为例,特别是以阳江东凹为精细解剖区,结合中国东部新生代盆地的研究成果,展开了以下问题讨论:(1)珠江口盆地成盆机制:是单一裂陷、多幕伸展、单次伸展-走滑,还是多幕叠合走滑模式?(2)盆地的成盆机制与洼陷的生排烃、油气成藏相关性,尤其是古近系烃源岩的形成条件与资源潜力如何?不同幕次的构造转换对"源-汇"体系和油气成藏的控制作用等;(3)南海海盆的打开方式和动力学机制探讨:是印度-澳大利亚板块与欧亚板块碰撞有关的挤出-逃逸模式、太平洋板块俯冲有关的弧后伸展模式、深部构造有关的地幔柱模式、与古南海俯冲有关的俯冲拖曳模式,还是右行右阶拉分模式?(4)中国东部近海盆地共性探讨:珠江口盆地的成盆、成藏、成烃机制是否与渤海湾盆地、东海陆架盆地具有相似性?研究结果揭示,多期走滑拉分作用对珠江口盆地形成及其油气成藏具有重要意义,也影响了南海及其周边盆地群的裂解和洋盆打开过程,其动力来源主要是太平洋俯冲动力系统。     

中国近海海域新生代成盆动力机制分析

中国近海海域发育了渤海湾、东海和南海等10多个新生代富油气沉积盆地,其发育演化过程及动力学背景的异同需要在统一的研究思路和方法下进行系统的总结.以海域盆地油气勘探开发中积累的丰富的地质地球物理资料为基础,详细解释和分析了渤海、东海和南海三大海域新生代盆地的构造地层格架,进一步明确了渤海湾盆地斜向拉分盆地的演化阶段,证实了区域走滑断裂体系对盆地发育的重要控制作用;在东海陆架盆地划分出弧后前陆盆地的演化阶段,认识到区域挤压作用对该盆地的演化过程的重要性;在南海北部深水区发现了大型拆离断层及其所控制的拆离盆地,提出大型拆离断层作用是地壳薄化、地幔剥露和陆缘深水盆地形成演化的主要机制.研究揭示出中国近海海域盆地新生代期间在经历了古新世-中始新世期间分布全区的均一断陷作用之后,从晚始新世开始进入到区域构造的差异性演化阶段,其中渤海湾盆地进入斜向走滑拉分阶段,并持续到渐新世末期,随后是中新世的热沉降和上新世以来的加速沉降过程;东海陆架盆地则进入长期的弧后前陆盆地演化阶段,直到上新世开始才进入区域性的沉降过程;而南海则持续伸展形成深水拆离盆地,并最终在渐新世初期（32 Ma）发生岩石圈裂解,南海洋盆开始扩张,陆缘则进入被动大陆边缘演化阶段.区域板块运动学分析表明,晚始新世发生的全球板块运动重组事件导致了中国近海海域盆地构造的差异性演化.该事件发生之前,中国东部处于欧亚板块和太平洋板块相互作用构建的"双板块"动力体制之下,太平洋板块的俯冲后退作用导致了陆缘弧后伸展,形成了广布中国东部大陆边缘的盆岭式断陷盆地系.该事件之后,中国大陆处于印度板块、欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块等构建的"多板块体制"之下,印度-欧亚大陆的碰撞、太平洋板块俯冲方向的转变、古南海的俯冲碰撞、菲律宾海板块的楔入及其与太平洋板块向西运移俯冲等产生了更为复杂的板块运动过程和多期次的运动重组事件导致了中国海域盆地成因类型的多样性和构造演化过程的差异性.海域盆地是我国重要的油气生产基地,本文的研究不仅进一步深化了中国海域盆地的形成演化过程和动力机制的认识,而且对于该区的油气勘探和开发也具有重要的实际应用价值.      

鄂尔多斯盆地东缘中—新生代构造特征及构造应力场分析

对鄂尔多斯盆地东缘黄河沿岸一带中—新生代构造特征的研究表明:盆地东缘中—新生代构造变形与印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动密切相关。印支运动对东缘构造影响相对微弱,受扬子板块和华北板块碰撞的影响,区内形成了一套挤压应力近NS向的共轭节理。燕山运动对东缘的形成演化意义重大,其基本构造形态就是在这一时期形成的。受古太平洋板块与亚洲大陆俯冲产生的远程构造效应的影响,区内发育NE—NNE走向的褶皱带;离石断裂受到SE—SEE方向的挤压,以脆性变形为主;节理解析获得的燕山期构造应力场以NW—SE向挤压为特征。喜马拉雅运动期间,盆地东缘的挤压方向转变为NE—SW向,其动力主要来自印度板块向欧亚板块的碰撞及碰撞期后陆内俯冲所产生的远程效应。     

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

东海盆地形成的区域地质背景与构造演化特征

东海盆地处于西太平洋俯冲带前缘,是发育在华南克拉通基底之上的,以晚白垩世-新生代沉积为主的新生代盆地.东海盆地性质是在活动大陆边缘减薄陆壳之上的,由于洋-陆俯冲消减所引起的张裂、拉伸作用而形成的弧后裂谷型盆地,是西太平洋众多“沟-弧-盆”体系的一部分.东海盆地陆架外缘隆起控制着东海盆地的演化过程,该地质单元形成于晚白垩世,是陆缘隆起和增生楔的复合体,中新世后由于菲律宾海板块的活动而解体为现今的钓鱼岛隆褶带和琉球隆起.结合对陆架外缘隆起的研究后认为,东海盆地晚白垩世以来的演化历程具有3大构造阶段,即:第一阶段,古新世-中始新世西部坳陷形成发展期;第二阶段,中始新世-渐新世东部坳陷形成发展期,其中,中晚始新世太平洋板块的转向是东、西部坳陷构造迁移的分界点;第三阶段,中新世-全新世,东海盆地进入到菲律宾板块影响时期,原先的构造格局开始分解.      

塔里木盆地中-上奥陶统浊积岩物源分析及大地构造意义

通过地表露头及钻井取心的浊积岩沉积特征观察及古流向分析、砂岩主量元素化学成分分析及地震相分析,提出塔里木盆地奥陶系陆源碎屑浊积岩主要发育于塔东地区及塘古兹巴斯坳陷的上奥陶统之中,其浊流沉积物源主要来自盆地东南侧的阿尔金岛弧、其次来自盆地西南侧的库地活动陆缘隆起;仅盆地东北缘却尔却克山地区出露的中奥陶统顶部的却尔却克组下部陆源碎屑浊积岩的物源区,主要来自其北侧的库鲁克塔格被动陆缘隆起(台地隆起剥蚀区)。综合分析认为,晚奥陶世发生于板块南缘的阿尔金岛弧及库地活动陆缘隆起与塔里木板块的碰撞挤压运动产生的大量陆源碎屑物源,导致了板块内部多个孤立碳酸盐台地的逐步消亡及板块南部浊流盆地群的形成。     

南海中央海盆高精度地震勘探揭示的大陆漂移过程

南海的形成和演化得到了广泛研究,前人提出了超过5种成因模式,当前流行是海底扩张模式,但它难以合理解释南海洋壳上的洋中脊跳跃和南海中央海盆上的大陆残片。本文首先基于南海中央海盆中的两条高精度地震勘探剖面,在深入剖析洋壳的分层结构基础上,对这两条地震勘探剖面进行了新的构造地质解释。然后通过伸展构造的形成过程,发展了地幔上涌和陆壳重力滑移双驱动大陆漂移模型,最后深入研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造挤出+主动漂移”模式。构造挤出是印度-欧亚大陆碰撞造成的欧亚东南缘微陆块大规模被动挤出,而主动漂移是微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移。南海中央海盆上残留的地震反射特征,是微陆块主动漂移后造成的海底被扩张现象。并进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史。所提出的新模式能够合理解释南海的洋中脊跳跃现象及大陆残片的成因机制。新大陆漂移模型为板块运动提供了一个新的动力模式。     

中国东部中生代岩浆活动与板块俯冲的关系——浙闽与日本弧和安第斯弧的对比及其意义

中国东部中-新生代的构造背景是中国地质学界最关注的问题之一。自20世纪70年代板块构造学说引入中国后,中国地质学家普遍接受了太平洋板块向欧亚板块俯冲导致中国东部中生代强烈的构造-岩浆活动和相应的成矿作用的观点,乃至成为被中外学者普遍认知的理论,至今仍然广泛流传。但是,本文研究认为问题很多。众所周知,岛弧是以玄武岩出露为主,大陆弧则是以安山岩出露最多,而中国东部玄武岩和安山岩极不发育。本文按照大数据研究思路,对日本和安第斯全部新生代岩浆岩的统计研究表明,上述认识基本上是对的:日本弧主要是玄武岩,其次是安山岩;安第斯弧主要是安山岩,其次是玄武岩;而中国东部(以浙闽地区为代表),主要是花岗岩,其次是玄武岩,出现双峰式分布的特征。看来,中国东部与日本和安第斯的构造背景完全不同,中国东部没有俯冲作用的明显证据。其次,岛弧和大陆弧有明显的成分和结构分带,如日本弧,从海沟开始,岩浆活动是从前弧-岛弧-后弧-弧后(frant-arc,arc,rear-arc,back-arc)。安第斯弧不如日本弧明显,从海沟向东到大陆是从弧前杂岩-弧岩浆岩-弧后盆地。中国东部(包括东海大陆架、中国东部沿海)与俯冲有关的结构和成分分带哪里有?我们的研究集中讨论了浙闽地区400km宽度范围内侏罗纪-白垩纪岩浆岩的分布,从年龄到地球化学(Si O2的变化,Mg O、K2O的变化,年龄的变化等等),基本上见不到有从东到西分带的趋势,这种情况如何与板块俯冲作用联系起来呢?岛弧岩浆岩主要来源于亏损的地幔、洋壳、深海沉积物,以及由俯冲带带来的流体,因此,岛弧岩浆岩洋壳的特征非常明显。大陆弧也来自地幔,但是,岩浆穿过大陆壳,会带来明显的陆壳混染的影响,因此安第斯型岩浆岩陆壳的印记比较明显。大陆岩浆岩如果不考虑俯冲带的影响,岩浆岩应当来自高热的软流圈地幔。如果高热的软流圈停滞在岩石圈底部,在那里发生部分熔融,形成的应当是大陆溢流玄武岩,而中酸性岩浆岩非常少;相反,如果高热的软流圈突破岩石圈的阻隔而上升到地壳底部,则会加热下地壳底部使之发生部分熔融,形成的则是大量的酸性花岗岩,而玄武岩和安山岩很少。峨眉山是前面的情况,中国东部则是后面的情况。中国东部岩浆岩究竟与日本、安第斯有何异同点?应当是岩石学家研究的首要命题,建议中国的岩石学家和地球化学家不要仅限于中国东部的研究,而将研究的触角延伸一步,深入细致地研究一下日本和安第斯岩浆岩的情况,再对比中国东部的情况,如此可能会得出新的认识,这样的认识也许才可能有益于解决中国东部岩浆岩形成背景的问题。     

南海南部礼乐盆地结构演化及其对区域地质背景的响应

运用丰富的二维地震资料,通过构造结构与地层结构的分析,对礼乐盆地的盆地结构演化与转型过程及其对南海地区复杂动力学背景的响应特征进行研究。结果表明:受控于NNE、NEE、NW和近EW向的断裂体系,礼乐盆地现今构造格局表现为"两坳一隆"的结构特征;两个关键的区域角度不整合T70和T50将礼乐盆地新生界自下而上划分为三层结构:陆缘裂陷层、漂移裂陷层和前陆-拗陷层;响应于太平洋板块俯冲、印度-欧亚板块碰撞、新南海扩张、古南海消亡和菲律宾海板块楔入等一系列周缘板块重组事件,礼乐盆地的盆地结构演化及转型经历了三个阶段:陆缘多幕裂陷阶段,盆地结构受控于NNE和NEE向断裂体系,南北坳陷连通;漂移裂陷阶段,NNE和NW向共轭断裂体系控制盆地格局,中部隆起形成,分隔南、北坳陷;前陆-拗陷阶段,前陆盆地结构形成,随后盆地因热沉降进入拗陷沉积阶段。     

Past and present geotectonic position of Sulawesi, Indonesia

Sulawesi with its peculiar K-shaped pattern is situated in an area where the Eurasian, Indian—Australian and Pacific plates interact and collide.Complex geological processess in this area resulted in the transformation of a normal island-arc structure into an inverted one, deformation of an already tectonized belt, sweeping of fragments against unrelated terrain, thrusting of oceanic and mantle material over the island arc, closing of deep-sea basins behind the arc, trapping of old oceanic crust caused by the rolling up of an island arc, formation of a marginal basin by the spreading of the sea floor behind the arc, development of small subduction zones with reverse polarities etc.Small deep-sea basins surrounding Sulawesi such as the Gulf of Bone and the Gulf of Gorontalo originally formed the arc—trench gap of the Sulawesi island arc.The Banda Sea is considered as an oceanic crust trapped by the bending of the east—west trending Banda arc due to the northward drift of Australia combined with the westward movement of the Pacific plate. Similarly the Sulawesi Sea consists of an old Pacific crust trapped by the westward bending of the Sulawesi island arc, caused by the spearheading westward thrust along the Sorong transform-fault system, in which later a minor spreading center became active in its central part. The Molucca Sea comprises tectonic mélange in which presumably a small spreading center developed between the two colliding arcs of northern Sulawesi and western Halmahera. While the Benioff zones dip under the northern Sulawesi and Halmahera arcs in normal fashion, the mélange thrusts over them. The Strait of Makassar is a marginal basin which was brought into existence by the spreading of the sea floor between Kalimantan and Sulawesi.The evolution of Sulawesi started in Miocene time or even earlier when 800 km east of Kalimantan a north—south trending east-facing island arc came into existence, originating from a spreading center located in the Pacific Ocean. Volcanism and plutonism accompanied this subduction process.Collision between Sulawesi and the Australian—New Guinea plate which occurred in early Pliocene time severely transformed Sulawesi into an island with its convex side turned towards the continent, at the same time causing obduction of ophiolite in the eastern arc of this island.The movement of the Pacific plate continued and gradually pushed Sulawesi towards the Asian continent, resulting in the closing of the sea between Kalimantan and Sulawesi islands separated by small straits and deep seas resembling the complicated pattern of the Philippine Archipelago, in which the original double island-arc structure can no longer be recognized.     

鄂尔多斯盆地构造应力场特征及其构造背景

通过大量断层和褶皱的野外观测以及构造形成序列的确定,同时考虑盆地形成演化过程中板块动力学背景,并结合前人的研究成果,开展了鄂尔多斯盆地古构造应力场的研究。研究表明盆地区域主压应力场方向在加里东期呈NNE-SSW向和近SN向,主要是晚奥陶世以来秦岭洋盆向北俯冲并与华北板块碰撞的结果;印支期主要呈NW-SE向和NNE-SSW向、SN向,主要受中特提斯构造动力体系中羌塘地块与欧亚大陆碰撞拼贴产生的远程构造效应影响;燕山期主要呈NW-SE向,主要受古太平洋大陆板块与欧亚大陆板块碰撞远程构造效应影响,盆地西南缘呈NE-SW向;喜马拉雅期呈NNE-SSW向,主要受新特提斯构造动力体系和今太平洋构造动力体系联合作用影响,即今太平洋板块和印度板块与欧亚板块俯冲碰撞有关。