中国西北地区新构造运动特征及地壳稳定性分析

在分析我国西北地区大地构造背景的基础上,笔者结合前人的研究成果,对区内新构造期以来地壳差异升降、断层活动、地震活动和GPS观测结果等进行了综合研究,认为阿尔金山、祁连山、天山等地区作为古板块边界或陆内造山带发生了大规模的陆内碰撞和造山作用.这些地区断层活动和地震活动频繁,显示其所处位置的地壳相对不稳定;而在古板块内部,地震、断层等活动较弱,地壳相对稳定.根据地壳稳定性分析,将研究区划分为地壳相对稳定区、相对不稳定区和过渡区,为核废处置库选址提供参考依据.     

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。     

新疆富蕴--库尔勒剖面地震层析图像与地壳上地幔的速度结构

利用在2002~2004年新疆天山地区富蕴—库尔勒布设的流动地震台,经过连续两年的观测所采集的数据,挑选远震P波到时数据,进行了地震层析反演处理,获得此剖面地震层析图像推断地壳上地幔的速度结构。反演结果表明,富蕴—库尔勒剖面上塔里木板块向北的推进相对于西部有所减弱,在西部表现强烈的造山作用,向东逐步减缓,在天山的底部不过100km上下。地震活动集中在此范围内。岩石圈物质移动方向发生变化部分向东推移,自然也降低了天山的隆升作用,从而造成天山西段和东段的差异。在本剖面范围内天山的Moho面结构复杂有重叠、斜插特征,深度最大在天山地区达80km,准噶尔盆地和本剖面范围内塔里木盆地北部Moho面深度为40~50km。     

天山构造带新生代构造变形二维有限元模拟

利用地质、地球物理成果，建立了横跨天山，包含准噶尔和塔里木盆地等构造单元的二维离散模型．模拟在5种不同边界条件下，整个天山构造带的应力应变和位移，结果表明：天山地区构造应力场以近NS向为主，主要动力源来自南部塔里木地块的向北推挤，北部准噶尔地块向南的推挤作用要弱于南部塔里木地块．主压应力多分布在天山地区下地壳及上地幔，主干断裂带附近也有集中，剪应力集中区分布在断裂带及其与地壳内界面相交处，总应变集中在天山下地壳及其上地幔部分，断裂带附近更为集中，尤其是边界断裂．剪应变主要集中在断裂带上，特别是边界断裂，位移以水平位移为主，在天山两侧山前最大，内部相对较小且以垂直位移为主．     

壳内低速层与地震活动关系

本文根据华北、扬子地台、青藏高原等地区的速度结构、介质特征、地震活动分布等特征,认为地壳中的低速层是在地壳中的弱化层,它与壳内低阻或高导层相对应,在地质构造上反映中地壳大型层间韧性剪切带,与地震活动的层状分布深度范围相对应,粘滑机制是壳内地震活动非常重要的机制,反映了岩石变形呈脆韧性过渡状态。     

新疆天山地区活动构造特征及区域地壳稳定性分析

区域地壳稳定性是高放废物处置库选址的重要指标之一。基于我国新疆天山地区的活动构造特征及其与地震空间分布关系的研究,对研究区地壳稳定性进行分析,选出相对稳定的＂安全岛＂地区,为高放废物处置库选址提供依据。     

西藏高原亚东至当雄地带二维地壳结构的研究

本文采用中国科学院地球物理研究所1977年在西藏高原取得的人工地震资料，并根据国家自然科学基金项目、地质矿产部重点课题“亚东—格尔木地学断面”的要求，对亚东至当雄地带进行了二维地壳结构的处理和研究。除论文发表的部分结果外，对尚未发表的纳木湖至羊卓雍湖地带的两条相遇地震剖面记录图进行了研究，并采用Pg震相进行了浅层结构的处理。 研究结果给出了亚东至当雄地带的二维地壳结构和速度分布，该地带内地壳厚度为70 km左右，由康马往南地壳厚度逐渐变薄，地壳内存在有两个低速层。地壳浅层结构研究表明：莎马达附近有一条深断裂存在，是南喜马拉雅和北喜马拉雅的分界线，并存在着雅鲁藏布江断裂和当雄断裂，且有向深部延伸的趋势。利用该区纵波研究了Q值，并给出计算结果，综合该地区地壳结构和速度分布，并结合当雄地震区、羊八井地热田进行了研究。     

中国大陆主要成矿域地壳速度结构与成矿作用

文章汇集了中国11条地球科学断面和数十条人工地震剖面，对中国大陆的地壳结构进行了综合研究。获得了主要成矿域的地壳分层结构模型。根据各层的厚度和地震波速度差异，揭示出主要成矿域地壳速度结构的横向变化，勾绘出壳内低速层的分布特征。文中还探讨了中国大陆主要成矿域岩石圈的现今活动性，以及地壳厚度、壳内低速层、“墙式”地震剪切波垂向低速带和下地壳底部高速层(体)的分布特征以及与成矿作用的关系。     

利用背景噪声反演鄂尔多斯块体及其南缘地区地壳速度结构

文中利用分布在鄂尔多斯块体及其南部周缘地区的53 个宽频带地震固定台站的连续波形记录,采用双台互相关计算 方法由背景噪声提取瑞利波格林函数,经时频分析获得相速度和群速度频散曲线,并分别计算了汾渭地堑、秦岭北缘、鄂 尔多斯块体内部和六盘山地区4 个不同构造区的平均频散曲线,进而反演了各构造区的地壳上地幔一维横波速度结构。结 果显示：地壳厚度在汾渭地堑为34 km,在秦岭北缘地区和鄂尔多斯块体均为40 km,在六盘山地区最厚,达49~50 km;相 应的上地幔顶部横波速度分别为4.20,4.2,4.30 和4.15 km/s;地壳内结构浅部特征差异最大,在地壳中部六盘山地区的速 度较低,下部地壳不同地区的波速较一致。     

1983～2006年新疆及邻区地震活动的时空格局分析

利用中国地震台网（CSN）地震目录整理了1983年以来发生在新疆及邻区ML≥3．0的浅源地震,并在MapGIS平台下,运用数字地图技术,制作了分震级、分年份、分月份系列地震图谱,分析地震发生的时空特征,表明：新疆及邻区地震呈带状分布,自北往南可分为阿尔泰地震带、天山地震带、西昆仑地震带和阿尔金地震带;各地震带活动水平不同,前3条地震带在2003年出现地震次数最高值,具有近10年的活动周期,阿尔金地震带地震次数最高值出现在1993年,有约5年的活动周期;各地震带带内活动水平也有一定差异,帕米尔地区地震最为频繁;年内地震主要集中在2、5、8、10月4个月份。     

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     

地震和干旱的定向迁移及其机制

本文介绍了中国大陆4条地震带和全球6条地震带地震的定向迁移和亚非中纬度地区干旱的迁移现象;探讨了亚非地区地震和干旱向东定向迁移的机制,认为这可能是由地球自转速度变化、大西洋脊间歇性张裂和板块的脉动式推挤引发的变形波的传播和这种变形波驱动地壳和上地幔内的热流体（液、气）周期性上涌引起的。     

塔里木盆地及邻区岩石圈拆离解耦与盆山格局关系的天然地震分析

与洋陆俯冲关系不同,在板内汇聚过程中,大陆岩石圈固有的多圈层、多界面结构的特点,使得地块的俯冲变形伴有多圈层顺层拆离解耦的行为,使变形结构复杂化。虽然多圈层界面拆离解耦所引发的地震点群空间分布不像洋陆俯冲关系那么规则完美,但是依据地震群与破裂位置、破裂与岩石圈分层力学特性的依次控制关系,运用深度/频次、平面密度等统计方法,再以各种地球物理实测手段得到的岩石圈结构构造数据作为界面标定依据,还是能够得出诸如拆离解耦的界面深度、界面归属和区域层间变形范围等重要的几何学信息,这些变形几何学、运动学数据是构建大陆岩石圈板内汇聚造山特别是盆山耦合模式时的关键性的依据。文中通过对塔里木盆地及周缘造山带的相关研究,在岩石圈层拆离解耦状态及其与盆山构造格局之间的关系方面得出以下几点认识:(1)塔里木盆地及周缘造山带岩石圈的主拆离解耦层均发育于中地壳,但随各区中地壳的具体深度位置不同而有所差别;(2)塔西南/西昆仑盆山构造耦合关系是构建于岩石圈尺度上的,塔北/南天山盆山耦合关系是构建于地壳尺度上的;(3)地震活动的密集程度及密集带的展布与天山的变形强度、隆升状态和地貌阶段类型的变化规律有着近乎完美的精确匹配关系;(4)塔北/南天山和塔西南/西昆仑对应于岩石圈的强拆离解耦区,塔东北/东天山和塔东南/阿尔金山之间无耦合关系,其边缘带对应于岩石圈弱拆离解耦和无拆离解耦区;(5)塔里木盆地总体上的弱变形状态与其岩石圈弱或未拆离解耦类型占据总面积90%的情形相适应;(6)塔里木地块以驱动、阻挡约束、平移滚筒约束和克拉通过渡等多重“身份”存在于相邻单元“包围”的力学环境中。     

中天山地块南北两缘的韧性剪切带

本文详细描述了天山中段沿乌鲁木齐—库尔勒公路后峡—乌瓦门段的构造变形特点。综合室内外观察研究结果，在中天山地块南、北缘，及内部的乌拉斯台地区鉴别出三条规模较大的韧性剪切带：中天山北缘剪切带前人已有研究，出露宽达10km的右行斜冲剪切带，见大量糜棱岩、超糜棱岩；乌拉斯台剪切带中的糜棱岩宽超过200m，具有左行走滑运动特点；中天山地块南缘剪切带宽度达5km，内部发育大量闪长质糜棱岩、超糜棱岩，运动方式为左行斜冲。中天山块体南北两侧的脆性边界断层与糜棱岩带变形中心基本重合。这些剪切带具有相当大的走滑位移量，指示天山各地质单元间目前的空间关系可能是走滑拼接的结果。研究天山造山带内剪切带的展布、运动方式、总变形量，对于恢复各地质单元的初始位置、了解造山动力学过程具有重要意义。     

Seismic structure of the Helan–Liupan–Ordos western margin tectonic belt in North-Central China and its geodynamic implications

We study high-resolution three-dimensional P-wave velocity (Vp) tomography and anisotropic structure of the crust and uppermost mantle under the Helan–Liupan–Ordos western margin tectonic belt in North-Central China using 13,506 high-quality P-wave arrival times from 2666 local earthquakes recorded by 87 seismic stations during 1980–2008. Our results show that prominent low-velocity (low-V) anomalies exist widely in the lower crust beneath the study region and the low-V zones extend to the uppermost mantle in some local areas, suggesting that the lower crust contains higher-temperature materials and fluids. The major fault zones, especially the large boundary faults of major tectonic units, are located at the edge portion of the low-V anomalies or transition zones between the low-V and high-V anomalies in the upper crust, whereas low-V anomalies are revealed in the lower crust under most of the faults. Most of large historical earthquakes are located in the boundary zones where P-wave velocity changes drastically in a short distance. Beneath the source zones of most of the large historical earthquakes, prominent low-V anomalies are visible in the lower crust. Significant P-wave azimuthal anisotropy is revealed in the study region, and the pattern of anisotropy in the upper crust is consistent with the surface geologic features. In the lower crust and uppermost mantle, the predominant fast velocity direction (FVD) is NNE–SSW under the Yinchuan Graben and NWW–SEE or NW–SE beneath the Corridor transitional zone, Qilian Orogenic Belt and Western Qinling Orogenic Belt, and the FVD is NE–SW under the eastern Qilian Orogenic Belt. The anisotropy in the lower crust may be caused by the lattice-preferred orientation of minerals, which may reflect the lower-crustal ductile flow with varied directions. The present results shed new light on the seismotectonics and geodynamic processes of the Qinghai–Tibetan Plateau and its northeastern margin.     

Polyphase Tectonic Events and Cenozoic Basin-Range Coupling in the Tianshan Belt, Northwestern China

Studies show that the Tianshan orogenic belt was built in the late stage of the Paleozoic, as evidenced by the Permian red molasses and foreland basins, which are distributed in parallel with the Tianshan belt, indicating that an intense folding and uplifting event took place. During the Triassic, this orogenic belt was strongly eroded, and basins were further developed. Starting from the Jurassic, a within-plate regional extension occurred, forming a series of Jurassic-Paleogene extensional basins in the peneplaned Tianshan region. Since the Neogene, a collision event between the Indian and the Eurasian plates that took place on the southern side of the Tianshan belt has caused a strong intra-continental orogeny, which is characterized by thrusting and folding. Extremely thick coarse conglomerate and sandy conglomerate of the Xiyu Formation of Neogene System were accumulated unconformably on the Tianshan piedmont. Studies have revealed that the strong compression caused by the Indian-Eurasian collision     

青藏高原隆升对新疆天山山脉地壳-上地幔构造的影响

依据地震层析和接收函数的结果获得了天山山脉东段和西段的深部构造的速度图像,探讨了印度板块向北推进和青藏高原隆升对天山山脉造山作用的影响以及天山山脉不同地段的地壳上地幔构造的差异。克拉玛依—库车剖面上清楚地展示出,天山是由高速和低速的地体拼合而成。来自塔里木的高速体向北俯冲到天山达200km以下的深度,而来自准噶尔盆地的高速体则没有明显地向南推进,说明由南向北的推进是很强的,它是造成天山山脉继续隆升的主要动力,从而造就了天山山脉。天山山脉在Moho面以上的部分是中天山北缘断裂和中天山南缘断裂之间的低速体与两侧的高速体拼合成的,其南北宽度约350km,向深度延伸越过200km。塔里木盆地和准噶尔盆地均为高速体的范围,天山山脉东段Moho面以上的地壳部分,南部高速体有向北推进和俯冲的特征,但不明显。夹在两盆地之间的天山主要为低速体,仅在乌鲁木齐和北天山山前断裂以南有残留的高速体,深度不超过30km,这表明天山是由速度不同的地质体挤压而拼合成的。天山延伸到乌鲁木齐以东,向深部的延伸仅仅100km上下。在富蕴—库尔勒剖面上,塔里木板块向北的推进相对于克拉玛依—库车剖面有所减弱。天山西段表现出强烈的造山作用,向东逐步减缓,到达天山的东段,虽然天山深部的构造活动仍然在继续进行,地震活动频繁,可是,活动区域集中在天山底部不过100km上下。说明山根的范围比西部减少了近一半。