苏鲁造山带地壳上地幔结构层析成像研究

扬子与华北板块在三叠纪的俯冲碰撞形成了著名的苏鲁超高压造山带,其板块碰撞接触关系一直是热点问题.利用国家台网中心64个省台记录的1 079个近震事件的10 922个P波到时和251个远震事件的11 931个P波到时数据,采用远近震联合反演的层析成像方法对苏鲁地区进行了地壳上地幔速度结构反演.结果显示,研究区内两个低速异常区分别对应山东半岛西部的华北板块地幔上隆区和壳幔相互作用强烈的长江中下游成矿带地区.在地幔300 km深度之下出现的高速异常体可能代表了早中生代扬子与华北板块碰撞之前俯冲拆沉的古特提斯洋板块.传统观点的扬子板块岩石圈向北俯冲不明显,华北板块表现为向东南俯冲的高速特征.华北板块俯冲以苏鲁造山带中部的北纬35°为界,分为南北两种俯冲样式.北部俯冲不明显,华北板块停滞在郯庐断裂带以西;南部则表现华北板块向东南陡倾俯冲到苏鲁造山带之下.      

郯庐断裂带山东段的中新生代构造演化特征

本文在总结郯庐断裂带的最新研究成果的基础上,对郯庐断裂带山东段深部构造特征、运动学特征和内部结构特征进行了分析,并对郯庐断裂带山东段的中新生代构造演化过程进行了研究。在华南华北碰撞造山时期,郯庐断裂带山东段发生了显著的左旋走滑剪切变形。郯庐断裂带山东段在晚侏罗至早始新世(50Ma前)的左旋走滑直接受控于古太平洋板块向东亚大陆的俯冲,板块俯冲边界的应力直接传递到郯庐断裂带导致其发生走滑运动;早白垩世中期至古近纪,郯庐断裂带山东段内部及两侧盆地的伸展则受控于深部岩石圈减薄、地幔底辟导致的裂陷作用。     

郯庐断裂带起源与大陆斜向汇聚

郯庐断裂带起源于华北克拉通与扬子板块的汇聚过程中已被多数学者所认同。该断裂带的起源机制，涉及到这两个大陆板块的汇聚方式。可是，对于这一重要问题却长期存在着不同的认识。本文依据郯庐断裂带内部及其两侧前陆上构造与年代学研究成果，综合分析该断裂带的起源机制。郯庐断裂带内部残留的起源期构造为左行走滑韧性剪切带，所获得的白云母40Ar/39Ar同位素年龄为239~217 Ma。华北克拉通边缘的徐淮弧形逆冲-推覆构造，及九江地区扬子板块上的弧形褶皱带，分别为苏鲁造山带、大别造山带点碰撞的产物。郯庐断裂带西侧的华北克拉通边缘，在汇聚过程中呈现为刚性陆块的特征，没有出现大规模的牵引弯曲现象。而东侧的扬子板块前陆构造，在汇聚过程中却明显出现了大规模的牵引弯曲现象。断裂带东侧的张八岭隆起北段，出露了扬子板块上中地壳韧性拆离带，其中所获得的白云母40Ar/39Ar同位素年龄为245~218 Ma，其滑动方向受控于郯庐断裂带起源期的左行走滑运动。这一系列构造与年代学信息，表明郯庐断裂带起源于华北克拉通与扬子板块的汇聚过程中，代表了这两个大陆的斜向汇聚边界。该断裂带起源期的活动时限，与大别、苏鲁造山带内大陆深俯冲时间相吻合。在大别造山带北部的华北克拉通，原始应存在着向南的突出体(嵌入体)，从而导致嵌入式碰撞与嵌入体边界的大陆斜向汇聚(起源期郯庐断裂带)，符合嵌入式碰撞导致板片撕裂模式。     

郯庐断裂带的分段性研究

本文从航磁、重力以及地学断面等地球物理资料入手,对郯庐断裂（即郯城—庐江断裂）带地球物理场和深部构造特征进行了分析;在总结前人研究成果的基础上,探讨了郯庐断裂带的各段的运动学性质,并对郯庐分段差异性的成因地球动力学过程进行了探讨。研究表明郯庐断裂带各段的地球物理场和深部构造特征及演化过程都存在着显著的差异。华南与华北板块的碰撞造山过程主要影响郯庐断裂带中南段的活动,而西太平洋俯冲的弧后扩张作用及由此产生的地幔底辟则是沈阳—渤海段活动的主控因素。中国东部中生代以来多期地质事件造成区域构造动力多次改变,使郯庐断裂带经历了多期的构造体制转换,并造成了各段活动特征的巨大差异性。     

郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示

郯庐断裂带晚中生代的演化历史是华北克拉通破坏过程的重要记录。中侏罗世末(燕山运动A幕),郯庐断裂带局部发生左行平移活动,而华北克拉通上出现了一系列北北东走向的缩短构造,指示了西太平洋伊泽奈崎板块俯冲的开始。晚侏罗世期间,郯庐断裂带没有发生活动,而华北克拉通出现局部伸展与岩浆活动及区域性隆升,应为弧后弱拉张背景。早白垩世初(燕山运动B幕),郯庐断裂带再次发生强烈的左行平移活动,华北克拉通北部与东部出现了一系列近南北向挤压产生的构造,应是鄂霍茨克洋最终关闭与伊泽奈崎板块高速俯冲双重作用的结果。随后的早白垩世期间,华北克拉通在弧后拉张背景下发生峰期破坏,郯庐断裂带呈现为强烈的伸展活动。早白垩世末的区域性挤压作用,结束了华北克拉通的峰期破坏,并使郯庐断裂带再次发生了一期左行平移活动。这期挤压作用出现在太平洋板块接替伊泽奈崎板块这一重大板块调整的背景之中。     

亚洲东部碰撞构造:郯庐—尚塔尔碰撞带研究

沿郯城-庐江断裂带两侧各约500 km内发育的中生代以来白云母花岗岩、二云母花岗岩和A型花岗岩,五大连池、科洛和二克山火山岩带的强碱性富钾火山岩,高87Sr/86Sr值、低εNd值的中新生代玄武岩,沿郯庐断裂带两侧盆地广泛发育的磨拉石建造,稀土元素∑REE,∑LREE,∑LREE/∑HREE从老到新均逐渐增高;郯庐断裂带莫霍面深度明显大于两侧盆地;郯庐断裂带两侧地块的不连续与差异;沿郯城-庐江断裂带展布的华北地台北缘及东缘的高压麻粒岩、NNE向展布的日照、莒南、东海榴辉岩超高压带和安徽张八岭高压蓝片岩带;郯庐断裂带内表现的强烈挤压构造;郯庐断裂带东侧胶辽-苏北黄海负磁异常区不同于周围地质体(正磁异常区)等,所有证据都指示着南起安徽庐江,经山东郯城、黑龙江佳木斯,北至俄罗斯尚塔尔群岛的断裂带及其两侧构造带为-构造碰撞带:郯庐-尚塔尔碰撞带,郯庐-尚塔尔断裂带为碰撞带的缝合线.松辽盆地、华北盆地、苏北盆地等成煤、成油气等矿产的盆地是碰撞的结果.碰撞带的(突出)应力集中区鲁西-胶东超高压带碰撞区、燕山-辽东碰撞区是中国东部地震的高发区.碰撞的主要动力机制为日本海和鄂霍次克海的张开及菲律宾板块的俯冲.     

大别-郯庐-苏鲁造山带复合旋转拼贴作用

郯庐断裂带的成生演化与含超高压变质带(UHP)的大别及苏鲁造山带存在较密切的时空关系。郯庐断裂带所在的构造位置应是晚二叠世华北与扬子地块碰撞时的根带。UHP岩石的折返过程可能发生于华北、扬子地块的大角度旋转、拼合过程中。在华北与扬子地块的造山后期或者造山期后的构造变形中所记录的构造形迹经晚中生代以来的中国东部构造变形叠加而逐渐呈现复杂的构造组合,所谓“郯庐断裂带”的走滑平移即其中的一种运动方式。华北与扬子地块碰撞造山作用与陆内变形最终造就了大别—郯庐—苏鲁复合造山带。     

中国东部地区深部结构的层析成像

利用中国国家台网60个宽频带地震台站和国际地震中心(ISC)592个台站分别记录的1996—2007和1990—2004的震相报告,从中提取出可供反演使用的远震事件9806个,共12078个高质量的P波初至走时数据,对中国东部地区进行了远震P波层析成像研究。结果显示,在五大连池火山区和大同火山区有明显的低速异常,大同火山源区较深。另外几个明显的低速区分别分布在广东地区、渤海湾地区和长江中下游地区。四川盆地的高速特征和扬子板块的低速特征在纵剖面图像上也较为明显。中国东南部的软流圈中存在大面积的地幔上涌,认为是由板块之间的碰撞俯冲、引起大尺度地幔横向流动造成的,而太平洋板块的作用局限于其俯冲的"远程效应",为大范围的软流圈物质上涌提供了东侧的深部动力条件。     

郯庐断裂带张八岭隆起段晚中生代岩浆岩继承锆石U-Pb年代学:源区属性及构造意义

大别与苏鲁造山带之间的郯庐断裂带张八岭隆起段,构成了华北与扬子板块之间的断裂边界。该边界带的深部结构状态长期以来存在着不同的认识。本文利用张八岭隆起带沿线出露的晚中生代岩浆岩中继承锆石U-Pb年代学信息,结合地球物理资料及Nd、Pb、Hf同位素资料,分析了其深部的岩浆源区属性及结构状态。张八岭隆起带北段晚中生代岩浆岩继承锆石年龄以1.9~2.7Ga为主,最大峰值年龄为2.5Ga;南段继承锆石年龄以2.2~2.6Ga为主,峰值年龄也为2.5Ga;郯庐断裂带庐江段则以含大量新元古代锆石为特征,在0.7Ga形成显著的分布峰值,并有早元古和少量太古代年龄信息。分析结果表明,张八岭隆起带北段的晚中生代岩浆岩源区为华北下地壳,南段的源区兼有华北和扬子陆壳的信息,而更南部庐江段则以扬子地壳源区为特征。电法剖面揭示,郯庐断裂主边界在张八岭隆起带下向南东倾斜,从而深部存在华北地壳;而南部庐江段转变为向北西陡倾,从而深部皆为扬子地壳。郯庐断裂深部产状特征支持其印支期应为斜向汇聚边界。而其中三叠纪继承锆石的缺失指示隆起带上变质岩应为原地岩石,而非来自大别造山带。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

中、上扬子北部盆-山系统演化与动力学机制

中国南方中生代经历了中国大陆最终主体拼合的陆缘及其之后的陆内构造演化。晚古生代末期,在秦岭—大别山微板块与扬子板块之间存在向西张口的洋盆,即勉略古洋盆。中三叠世末期开始,扬子板块相对于华北板块发生自南东向北西的斜向俯冲碰撞作用,扬子北缘晚三叠世至中侏罗世发育陆缘前陆褶皱逆冲带与前陆盆地系统。晚侏罗世至早白垩世,中国东部的大地构造背景发生了重要的构造转变,中、上扬子地区处于三面围限会聚的大地构造背景。在这种大地构造格局下,中、上扬子地区晚侏罗世至早白垩世发育陆内联合、复合构造与具前渊沉降的克拉通内盆地系统。自中侏罗世末期开始,扬子北缘前陆带与雪峰山—幕阜山褶皱逆冲带经历了自东向西的会聚变形过程及盆地的自东向西的迁移过程和收缩过程。扬子北缘相对华北板块的斜向俯冲导致在中扬子北缘的深俯冲及超高压变质岩的形成。俯冲之后以郯庐断裂—襄广断裂围限的大别山超高压变质地块在晚侏罗世向南强逆冲,致使扬子北缘晚三叠世至中侏罗世前陆盆地被掩覆和改造。     

再论长江中下游转换构造结——基于结构、属性、过程与动力学的思考

长江中下游转换构造结现象经典、结构复杂、过程清晰,是中国东部中生代以来有时空联系的多种构造的集中展现。该构造结的主要内涵包括：1） 3大构造类型：大陆造山带（大别造山带）、陆缘剪切带（郯庐断裂带）和陆内热点（下扬子热点）;2） 3大应力方式：华南和华北两大板块近SN向的挤压,太平洋板块作用下东亚陆缘剪切和中国东部伸展背景下的下扬子热点;3） 3大转换机制：特提斯与太平洋两大构造域的构造体制转换,中生代从SW-NE向到近S-N 向再到SE-NW 向的挤压方向转换,区域性的挤压应力作用向伸展应力作用的应力方式转换。可见,长江中下游转换构造结的结构、属性和演化过程完整记录了中生代以来变化有序的构造演化和丰富多样的构造属性,展示了区内复杂连续的动力学系统背景下的深部过程与浅表响应,揭示了全球性特殊的岩石圈动力学过程。     

南岭构造带基础地质特征与成矿地质背景

南岭构造带横跨扬子地块、江南造山带以及华夏地块,是中国钨锡铅锌铀等有色金属和铌钽锂铯与稀土等关键金属成矿带.通过综述近十五年来的研究进展,总结了南岭构造带基础地质特征与成矿地质背景.扬子与华夏地块沿永州-桂林-柳州一线于新元古代拼合,但缺乏直接的地质证据,需对龙胜蛇绿混杂岩和鹰扬关混杂岩进行深入研究.新元古代至中生代花岗岩二阶段模式年龄T_DM2值揭示2.0~1.2 Ga为南岭构造带的主要地壳增生期.相似的花岗岩特征和构造线方向指示广西期和印支期造山机制均为陆内造山作用,是华南大陆南侧不同板块之间拼贴远程应力场的产物.燕山早期花岗岩ε_Hf(t)值沿南岭构造带自西向东显著减小,而T_DM2值明显增加,指示湘南-桂北-粤北地区在晚侏罗世经历了古太平洋板块断离和软流圈上涌并发育强烈的壳幔相互作用,为南岭构造带东段华夏地块上钨锡等多金属成矿提供了成矿物质来源和有利的伸展构造背景.南岭构造带西段扬子地块构造相对稳定且显生宙岩浆活动较弱,新元古代大塘坡组和寒武系底部页岩是良好的页岩气勘探目标.综合沉积、岩浆以及构造变形,华南中生代特提斯构造域向古太平洋构造域转换开始于晚三叠世.      

张八岭推覆体特征及其成因机制

张八岭推覆体位于扬子板块的前陆地带,属皖南推覆构造的一个单元,沿ＮＮＥ向延伸,根据地质,钻探及地球物理等资料,可确定张八岭推覆体为－向东南推覆的复合叠置构造,其推覆距离大于１６ｋｍ,是中生代华北与扬子两板块陆陆碰撞造山作用的产物。     

基于重磁多尺度边缘检测的长江中下游成矿带构造格架研究

采用重磁多尺度边缘检测方法,对长江中下游成矿带区域重力和航磁数据进行了边缘检测,结合大地电磁剖面和地质资料,建立了长江中下游地区构造格架.根据重磁多尺度边缘检测结果,重新厘定了断裂系统的展布位置,确定了宁芜、庐枞等火山岩盆地的准确边界,划分了板块、火山岩盆地等横向结构的边界.认为长江深断裂沿安庆-铜陵北-芜湖-马鞍山-...     

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。     

长江中下游地区铁、铜等成矿规律研究

本文反映了国家重点科技攻关项目75-55-02-01专题的地质研究成果,论文探讨了长江中下游区域成矿的地质背景和构造演化,提出燕山期本区为大陆板块内部的断块与裂陷交织的构造-岩浆-成矿带。燕山早期,以NWW—EW向为主的岩石圈断裂,控制了铜、钼、(金)矿带的分布;燕山晚期,以NNE—NE为主的岩石圈断裂,主要控制了铁及铁-铜矿带的分布。矿带内各矿田的位置,受基底构造和盖层构造的联合控制。根据环形构造、线性构造与侵入岩体的关系,建立了本区矿田构造垂直分带的“三层结构”模式。首次研究了主要赋矿层位——石炭系、二叠系、三叠系地球化学,包括有机碳含量及与金属成矿的关系。对中生代侵入岩的岩石化学和含矿性进行了系统研究,划分了3个成岩成矿亚系列。在综合研究区域构造、沉积、岩浆、成矿等作用演化的基础上,提出本区存在两个成矿系列,即沉积成矿系列(古生代为主)和岩浆成矿系列(燕山期为主),后者是本区主要的金属成矿系列。两个系列的叠加复合是本区区域成矿的一个特色,是造成矿床多样性和复合性的重要原因。论文讨论了铁矿带和铜矿带的区域分布及二者的相互关联,并论述了长江中下游成矿带在环太平洋矿带中的地位和特色。     

济阳坳陷中生代盆地演化及其与新生代盆地叠合关系探讨

济阳坳陷中生代盆地演化受控于欧亚构造域的板块拼接挤压和滨太平洋构造域及其郯庐断裂活动两种动力学背景。早、中三叠世,作为华北大型内陆沉积盆地的一部分,沉积了近2000 m厚的地层;晚三叠世,主要受控于扬子板块与华北板块挤压碰撞所产生的挤压应力场,处于抬升剥蚀状态,早、中三叠世沉积的地层几乎剥蚀殆尽,并开始发育多条NW向逆冲断层;早、中侏罗世是对晚三叠世挤压逆冲断层和褶皱所造成的本区地势高低起伏的一个截凸填凹、填平补齐的过程;晚侏罗世—白垩纪,受郯庐断裂左行走滑的影响,济阳坳陷区前期形成的NW向逆冲断层,发生构造反转,反向伸展,形成了一系列半地堑。控盆断层为NW向的中生代盆地,与控盆断层为NE(或NNE)向的新生代盆地里相干型叠合,可划分出中坳新拗、中坳新隆、中隆新坳、中隆新隆4种叠合单元类型,不同类型的叠合单元经历了不同的沉降史,具有不同的石油地质意义。     

华南、华北地块中生代构造演化与超高压变质岩的折返机制

本文在讨论中国东部现有构造演化模式基础上，着重从华北与华南地块之间板块尺度的动力学过程剖析秦岭－大别中生代造山带构造演化，以及大别－苏鲁超高压变质地体的形成和折返过程。晚二叠世－中三叠世华南地块向华北地块持续挤压，陆壳大规模俯冲导致超高压变质作用的产生，而华北地块在晚三叠世至早侏罗世发生快速逆时针旋转，使得这一地区上地幔深度的超高压变质地体快速折返至下地壳。由于超高压变质地体侵位后，地壳结构、构造的差异，在南北地块的进一步挤压下，造成中国东部晚侏罗世－早白垩世郯庐断裂带的巨大左行剪切。