活化构造与克拉通破坏的动力学机制研究

热能聚散交替、地幔蠕动是构造–岩浆活化理论创建初期提出的动力学机制假说。深部地质研究开拓了岩浆活化构造动力学研究的深度。许多地球化学家和地球物理学家对中国中新生代构造演化的研究,给热能聚散交替、地幔蠕动假说提供了科学证据。近20年来对华北克拉通破坏的动力机制研究,促进了构造–岩浆活化动力学机制研究的深入。构造–岩浆活化的动力学过程如同克拉通破坏一样,是一个复杂的地质过程:从稳定的地台区到地台活化区,其动力体制的转化既具有渐变到突变的特点,又是呈阶段性发展的;既有时间上的阶段性又有空间上的迁移性。在由地台阶段向地台活化阶段转化的过程中,上地幔化学结构由亏损状态向富集状态转化,地幔交代作用是导致地台活化的先驱事件。中国东部大陆岩石圈减薄的事实证明,控制岩石圈破坏过程中物质交换与能量转换的关键部位发生在壳幔过渡带。通过大陆岩石圈中孔隙波的产生和传播,地幔物质和热量通过壳–幔过渡带传输到地壳中去,导致东部大陆地壳的构造–岩浆活化。由于孔隙波造成物质和热流的向上运动,导致大陆岩石圈热结构发生调整。为了探讨这一机制所导致的上涌流对大陆岩石圈中热结构模式的可能影响,在岩石圈尺度范围内通过数学运算推导出了与上涌流有关的传热问题的理论解。由理论和数值分析获得不同上涌流条件下的大陆岩石圈不同热结构模式与依据地球物理、地质资料获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合。大陆岩石圈内传质传热模型与热能聚集、地幔蠕动是一致的。华北克拉通破坏(地台活化)的数值模拟实验与地质事实证明这是一种主动活化,反映了地幔传导热流与上涌流速率在华北克拉通岩石圈破坏过程中起着的重要作用,而华北克拉通边缘的板块活动是克拉通破坏的导火线。     

岩石圈热—流变结构与大陆动力学

由于大陆内部存在上千公里宽的弥散边界变形带，板块构造理论用于解释新生代大陆内部的显著的构造变形遇到了困难。因此，探讨大陆岩石圈的构造变形机制、演化及动力学过程从而成为国际地球科学的热点研究领域---大陆动力学。大量的地震测深、地震层析成像技术的应用对岩石圈的精细结构研究，已揭示岩石圈结构和物质组成存在显著的横向非均质性。这种横向非均质性是地质时期内大陆岩石圈经历多期次构造-热事件叠加与改造所形成的。同时，也决定了岩石圈热-流变学结构的横向分块、纵向分层的特性。大陆岩石圈热-流变学结构非均质性及其构造继承性对大陆内部构造变形起控制作用。所以，大陆动力学应注重开展大陆变形的运动学、大陆岩石圈的热-流变学结构和大陆变形的地球动力学数值模拟研究。     

中国中、新生代含油气盆地成因类型、构造体系及地球动力学模式

讨论了中国中、新生代含油气盆地的成因类型、构造体系和地球动力学模式：（１）按照地球动力学背景，将中国中、新生代盆地划分成伸展、缩短挠曲和走滑３种成因类型；（２）提出了含油气盆地构造体系的概念，并按照盆地成因类型、板块构造背景和构造演化讨论了中、新生代含油气盆地构造体系的分布；（３）根据构造几何学、运动学和动力学、火山岩岩石地球化学、基底和岩石圈结构以及地温场等特征，建立了有关大陆内伸展盆地和前陆盆地的地球动力学模式。     

活化构造的动力学机制研究进展

活化构造理论的核心是构造活化, 他强调的是陆内活化区造山。活化构造动力学机制是活化构造理论的研究重点。在活化构造理论提出的初期, 就提出了热能聚散交替, 地幔蠕动假说。随着大陆动力学研究的深入,活化构造动力学机制的研究也获得了较快的发展。运用“岩石探针”和数值模拟实验, 对中国东部典型构造活化区进行了探讨。华北陆块中新生代构造活化( /岩石圈减薄)的动力学过程, 是源自地幔的热流与伸展应力共同作用的结果,其构造活化( /减薄)过程可以描述为:早期以热侵蚀作用为主,晚期则以机械伸展占主导地位。华南陆块的活化构造动力学机制研究表明,华南陆块的形成与发展,与岩石圈下地幔热能聚集, 导致软流圈上涌的热侵蚀、置换动力机制密切有关。活化构造动力学机制的研究发展, 是对大陆动力学研究的促进。     

深部探测综合集成与数据管理

深部探测是集多种技术与数据成果的系统工程,通过深部探测综合集成与数据管理,综合分析、处理和集成已有深部探测与实验研究所取得的各类地球物理、地质构造和地球化学数据,结合以往研究积累,建立中国大陆地壳结构框架;研究我国大陆和东亚大陆中、新生代构造演化及其地质响应,初步建立我国大陆岩石圈四维结构概念模型,重塑主要构造单元的演...     

大陆岩石圈流变动力学研究进展

综述了近年来宏观尺度上大陆岩石圈在流变结构、运动学和动力学研究方面的进展 ,简要介绍了INDEPTH ,KTB等科学工程的最新成果。固体地球科学的发展趋势表明 :查明岩石圈的物质组成和岩石圈的热结构是建立岩石圈流变结构模型的基础 ,高分辨率地球物理方法、大陆科学深钻和岩石学探针是研究岩石圈流变结构的重要途径 ;大地测量是研究岩石圈运动学的主要手段 ;定量计算岩石圈的流变学参数和模拟动力学演化过程是动力学研究的基本内容。     

华北中—新生代大陆岩石圈转型的研究现状与方向 ——兼评“岩石圈减薄”和“克拉通破坏”

对我国大陆岩石圈的持续热点研究领域——华北中-新生代大陆岩石圈巨厚减薄研究中所涉及的问题再次进行了评述,特别是将对问题认识过程与克拉通陆内造山研究相联系。综述了岩石地球化学、地球物理、构造地质等不同学科对中生代华北大陆岩石圈演化特征研究的最新进展,以及对大陆岩石圈诸多学科不同定义内涵及由此产生的讨论。在分述了国际大陆岩石圈研究背景,岩石圈转型的空间特征及时间特征,新技术方法的应用,地表构造体系转折的再认识,以及几种可能的转型机制基础上,再次建议以大陆岩石圈全面转型,即一系列大陆岩石圈地质、物理及化学参量的系统变化,来描述这一大尺度东亚地球动力学过程,并提出目前以“克拉通破坏”作为大陆岩石圈改造研究的提法应予修正。呼吁大力鼓励及进行多学科交叉综合研究,重视各学科新技术新方法的引进及应用。在相关研究中高度重视地球深部圈层相互作用,将中生代全球深部地幔事件对中国东部岩石圈地幔全面转型的影响作为今后研究重点。     

中国东部陆壳洋幔型岩石圈及其形成机制

长期以来中国东部岩石圈具有何种特殊性,其类型是否转变,其形成年代与形成机制等问题一直存在着不同意见。通过系统研究中国东部地质、地球化学与地球物理资料,笔者提出中国东部大陆地壳在侏罗纪晚期,受北美板块WSW向强烈的挤压以及特提斯洋朝东北方向张开的共同作用,使东亚大陆地壳发生逆时针转动,以致中国东部陆壳水平滑移到古老的洋壳或洋幔之上。在中国东部,原来的大陆型岩石圈的边部就出现较薄的陆壳洋幔型岩石圈(陆壳厚30~40 km,洋幔厚40~50 km)。幔源包体的资料表明中国东部岩石圈地幔与软流圈是未经扰动或轻微扰动,它们均发生在太古宙或中新元古代,还没有足够的在中、新生代发生扰动的证据。看来造成上述岩石圈结构类型的转换,不大可能是中、新生代大洋板块俯冲作用的直接结果,也不像是深部热地幔上涌或底侵作用的产物。强构造–岩浆活动源区形成于区域性断层与中地壳或莫霍面的构造滑脱的交切带,只有极少数的断层可深达岩石圈底面。中国东部岩石圈的构造滑脱面主要在中地壳或莫霍面,而不是在软流圈。中国东部中新生代强烈的构造-岩浆作用与内生金属成矿作用,正是受此种特殊岩石圈结构的控制而形成的。总之笔者认为:亚洲与中国大陆东部的岩石圈(包括其中的华北地区)在中、新生代并没有发生"克拉通的裂解",而只是岩石圈的类型发生了变化,出现了一种洋陆过渡类型的陆壳洋幔型岩石圈。     

华北断块区中、新生代地质构造特征及岩石圈动力学模型

华北断块区是我国最古老的岩石圈断块。它经历了前古生代的形成及古生代的平稳发展阶段而进入中、新生代的激发阶段。我们运用地质历史分析与地质力学分析相结合的方法,在新的地质和地球物理资料基础上进一步研究了该区中、新生代的建造和改造历程、地壳和岩石圈结构,探讨了构造应力场的演化,建立了岩石圈动力学模型。     

新疆北部壳体大地构造演化与运动初步研究

位于亚洲大陆中腹的新疆北部地区,是由不同壳块组成的复合型大陆壳块区,经历了长期复杂的壳体运动-演化历程,造就了该区不同地段岩石圈结构和构造的差异。本文在前人研究的基础上,运用壳体大地构造学的研究思路和方法,通过对该区地质-地球物理特征和壳体结构的分析,将该区划分为 4个不同性质和地壳结构的壳块,其中天山地区又可进一步分为东、西两段。文章分析了区域壳体的运动 -演化特征,并初步认为东、西天山在深部地球物理特征、基底性质和前地台期的构造演化,可能分属不同的构造演化体制。中新生代全区先后经历了地台演化阶段之后,陆续发生活化作用,由于不同地段地壳和岩石圈结构的差异,形成浅部地壳不同的活化地质构造特征。     

华北地区燕山期岩石圈减薄的深部过程

大陆动力学领域今后 10～ 15a的主要科学目标是 ,建立东亚大陆中新生代演化的动力学模型 ,为资源勘查、灾害减轻和环境保护提供新的预测与评价理论。未来 10～ 2 0a会诞生地幔分异作用与岩石圈成因的综合性理论 ,为建立这个理论 ,采用地质学、岩石学探针、地球化学、数字模拟等学科交叉 ,以岩浆构造事件序列和火成岩构造组合为主线 ,探索华北燕山期岩石圈巨量减薄的机制与过程 ,对流地幔物质和热注入陆壳诱发壳幔相互作用、大规模岩浆活动和岩浆热构造变形之间的反馈关系。以岩石圈巨量减薄的深部过程这个视角 ,为华北地区大地构造性质的巨大转换 ,即从稳定的克拉通突发地转变为造山带的“燕山运动”或“大陆活化”提供深部动力学的科学依据。     

用综合方法研究中国东部深部构造

<正> 近年来在我国获得大量的地质、地球物理和地球化学等资料的基础上,特别是将地表地质构造的研究与深部地质构造和新构造运动的研究结合起来,更加深和丰富了对大地构造的认识。 1957年,地质部航测大队首次在我国东部发现了郯城—庐江深大断裂带。同时,大量的地球物理工作,为我国早期油田的勘探与开发提供了地质构造的依据。六十至七十年代,利用人工地震研究地壳和上地幔的结构,提出了部分地区的详细地壳模型和地壳厚度。在我国某些地区开始了古地磁学的研究。     

中国大地构造几个重大问题的探讨

中国大地构造需要研究的重大问题甚多 ,文中选择了其中的 4个加以讨论。首先是大地构造发展演化的动力学理论。现在流行的按密度差、温度差建立的地幔对流、拆沉作用、地幔柱理论 ,阐明不了中国大陆岩石圈、大陆造山带的组成、结构与演化。我们的研究成果表明 ,任何一个自然形成的系统 ,其运动与演化的能源 (或力源 )都来源于它的自身 ;它内部的变形和结构几何学特征 ,也是它自身运动的结果。为此特提出在地球自转速度变化制约下的多层扭动涡旋甩出说———核幔壳“风暴”所引发的热核反应是地球发展与演化惟一的、统一的动力来源。第二 ,地槽、板块是涡旋甩出构造体系中的一种运动方式、一种造山模式。此外 ,我们根据秦岭和其它造山带所总结出来的抽拉逆冲岩片构造 (或抽拉构造 )也是大陆岩石圈板块或壳块内部的一种新的运动方式 ,它是继地槽学说、板块构造理论以后一种新的造山模式。文中较详细地介绍了抽拉构造理论的基本特征。第三 ,中国大陆岩石圈在中—新生代时期、在陆相沉积盆地形成以后、在抽拉构造体制作用下所形成的 (陆内 )造山带以及它们之间的残留陆相 (或海相 )沉积盆地 ,是中国大地构造的基本特征。陆内造山作用是中国大陆划时代的造山作用 ,所形成的造山带是中国大陆最重要的造山带。?     

赣杭构造带前寒武纪构造格局的探讨

对华南前寒武纪构造格架的认识，在长期的研究中不断取得进展。本文通过对前寒武纪建造、构造的综合分析研究认为：华夏古陆是一个被肢解了的早元古代古大陆；中元古代晚期浙西－赣东北地区是华夏古陆的活动大陆边缘；武陵运动是华南一次最重要的造山运动，华夏古陆与扬子地块沿赣东北断裂带发生碰撞，形成了统一的“华南古大陆”。由于区域地质条件不同，各地晚元古代构造演化有明显的差异；加里东期本区为浙西－赣东北坳拉槽。     

Deep structural research of the South China Sea: Progresses and directions

The South China Sea (SCS) is the hotspot of geological scientific research and nature resource exploration and development due to the potential for enormous hydrocarbon resource development and a complex formation and evolution process. The SCS has experienced complex geological processes including continental lithospheric breakup, seafloor spreading and oceanic crust subduction, which leads debates for decades. However, there are still no clear answers regarding to the following aspects: the crustal and Moho structure, the structure of the continent-ocean transition zone, the formation and evolution process and geodynamic mechanism, and deep processes and their coupling relationships with the petroliferous basins in the SCS. Under the guidance of the “Deep-Earth” science and technology innovation strategy of the Ministry of Natural Resources, deep structural and comprehensive geological research are carried out in the SCS. Geophysical investigations such as long array-large volume deep reflection seismic, gravity, magnetism and ocean bottom seismometer are carried out. The authors proposed that joint gravity-magnetic-seismic inversion should be used to obtain deep crustal information in the SCS and construct high resolution deep structural sections in different regions of the SCS. This paper systematically interpreted the formation and evolution of the SCS and explored the coupling relationship between deep structure and evolution of Mesozoic-Cenozoic basins in the SCS. It is of great significance for promoting the geosystem scientific research and resource exploration of the SCS.     

中国东北地区古生代构造单元:地块还是造山带?

华北克拉通以北的中国东北地区古生代构造单元是地块还是造山带,是地质界近年争论的重要地质构造问题.通过对已有资料的综合研究,简要总结和讨论了各个"地块区"的地质特征,认为这些所谓的地块中,额尔古纳是新元古代晚期至古生代初期存在的地块,从寒武纪开始转变为造山带;其余所谓的古地块都是由古生代蛇绿岩、具有活动陆缘亲缘性的岩浆岩、增生杂岩和少量前南华纪岩石组成的古生代陆缘增生造山带或岛弧造山带.在此基础上,对该区地质历史上古老变质岩与地块关系、佳蒙地块是否存在、构造单元构造属性随时间变化等问题进行了初步讨论.      

甘新蒙北山地区构造格局及演化

甘新蒙北山地区地处天山东段、北山及阿拉善地区 ,为古生代哈萨克斯坦板块、塔里木板块和华北板块交汇地带。可分为 7个二级构造单元 (构造区 )、2 6个三级构造单元 (地块、褶皱带 )。该区构造演化史漫长而复杂。太古宙时期 ,是古陆核形成萌芽阶段 ,古元古代初陆壳开始生成 ,出现薄壳结构的宽广的裂陷活动带 ,到了中、新元古代后期显露出板块构造运动 ,新元古代晚期经历重大热事件———晋宁运动 ,发生陆块间汇聚—碰撞并形成了榴辉岩—花岗岩岩浆带。震旦纪在晋宁期的拼合古陆上再一次裂解 ,经历了板块构造演化史。晚古生代 ,本区主体转入板内构造时期 ,以开合构造为主 ,花岗岩浆活动广泛发育。中、新生代进入板内造山和现今的盆山构造格局时期     

平衡剖面技术恢复云南兰坪—金顶地区白垩纪地层缩短历史及其意义

兰坪盆地为中新生代陆内盆地, 地处欧亚板块与印度板块的拼合带, 其中兰坪金顶地区白垩系发育, 很好地记录了该区的区域构造运动特征。通过野外实测和室内资料整理, 在兰坪金顶地区选择一条北西—南东向地质剖面, 用平衡剖面技术恢复研究区白垩系因欧亚板块与印度板块碰撞而引起的北西—南东向地层缩短量, 揭示盆地的性质及变形历史, 检验其地质构造解释的正确合理性, 并进行数字化分析。研究结果表明, 白垩系景星组下段至南新组沉积期间地层总缩短量为2.938 km, 在南新组构造活动最为强烈。      

东海地区壳体构造演化及其盆地形成机制探讨

本文引用最近的地震、钻探、海底拖网采样及其它地质资料,通过综合研究与分析,证实东海地区的壳体属薄化陆壳型壳体,其构造演化经历了地槽阶段（Ｐｔ－Ｄ＿２）、地台阶段（Ｄ＿３－Ｔ＿２）和地连阶段（Ｔ＿３－Ｑ）。其中,前两个阶段与东亚壳体东南地区的构造演化基本一致,进入地洼阶段后逐步薄化。东海盆地的形成与“菲律宾海板块俯冲”无关,而与地幔蠕动流所产生的拖拽型拉张应力场和地洼造山带所具拉伸趋势而形成的伸展型拉张应力场有关。     

黑龙江东部中-新生代盆地演化

黑龙江省东部中-新生代盆地基底由佳木斯地块和完达山地体复合而成.佳木斯地块以加里东期变质岩及花岗岩为主,东缘发育晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.完达山地体在中-晚侏罗世就位在佳木斯地块东缘,并在早白垩世早期逆冲到佳木斯地块之上,形成具有前陆盆地性质的大三江盆地.大三江盆地在早白垩世晚期遭受逆冲、走滑构造改造.敦密断裂以北的诸多盆地均属大三江盆地改造后的残余盆地.这些残余盆地和完达山地体之下可能存在隐伏的晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.三江盆地东部是古近纪断陷的主要发育区,可能存在一与佳依地堑平行的深断陷.隐伏的大陆边缘沉积和断陷是值得重视的油气勘探领域.