西昆仑及邻区岩石圈结构构造演化——塔里木南—西昆仑多学科地学断面简要报道

通过深地震反射剖面,宽频天然深地震探测,广角折射、反射剖面,结合地表地质观察、岩石矿物和地球化学研究,以及弹性模拟计算等,对当前国际上流行的所谓高原北缘向南呈A型俯冲,南缘向北俯冲构成的青藏高原地壳加厚、隆升的“双俯冲”(two-sidedsubduction)模式提出质疑,认为高原北缘至少在西昆仑与塔里木(欧亚板块)之间不存在长距离的俯冲,在新生代以来的强劲挤压中,塔里木起到了一定的阻挡作用,在这里呈现南北向挤压应力场,因而青藏高原西北缘陆-陆碰撞造山、盆山的形成受到“南北双向挤压模式”所控制,也是造成青藏高原西北缘新生代期地壳加厚、隆升的重要动力因素     

青藏高原隆升的过程和机制

青藏高原夹持于土兰、塔里木、华北、扬子与印度等刚性地块之间，在地球物理场和岩石圈结构构造上构成一个相对独立的构造系统。白垩纪晚期到始新世，高原开始了一个地壳缩短、加厚和不断隆升的新阶段。高原隆升可以划分为俯冲碰撞隆升、汇聚挤压隆升和均衡调整隆升３个阶段。高原地壳的加厚、缩短是在压应力作用下通过不同层次物质以不同的运动形式实现的，高原隆升的过程和机制可以概括为“陆内汇聚－地壳分层加厚－重力均衡调整”的隆升模式。     

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑—塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑－塔里木结合地带的深地震反射剖面，首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构，发现了塔里木岩石圈下部南倾，西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征，它们相向倾斜，相互交织，构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下，与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据。深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈“V”型的盆山耦合关系，这种“V”型的耦合关系代表了陆内陆－陆碰撞变形过程的一种样式。     

塔里木盆地与青藏高原西北缘碰撞构造--西昆仑山地质、地球物理多学科调查新成果

青藏高原西北缘一西构造结(大拐弯)东侧的碰撞造山是当前国际地学界关注热点之一,本文根据我国"九五"期间在西昆仑一塔里木南缘关键地带实施的地震测深等地球物理探测,结合地质、地球化学研究指出:西昆仑与塔里木南缘相互间均不存在长距离俯冲的证据,它们的碰撞接触具有"双向水平挤压(Oppositedirectional-horizontalcompression)"特征,由于挤压,岩石圈下部压密,从而发生"拆沉作用(Delamination)",并导致青藏高原西北缘较广泛的碱质基性火山岩的喷溢.青藏高原西北缘"双向水平挤压"模式能较好地解释该区陆一陆造山的过程和机制以及岩浆活动,进而否定了目前国际上流行的所谓青藏高原形成、地壳加厚和隆升的"南北双俯冲(Two-sidedsubduction)"模式.     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚并生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞以及碰撞如何使大陆变形的过程,是对全球关切的科学奥秘的探索。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。二十多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho面信息的技术瓶颈,揭露了陆-陆碰撞过程。本文在探测研究成果的基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂(而不是龙门山断裂)是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho面厚度薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,不仅沿雅鲁藏布江缝合带走向印度地壳俯冲行为存在东西变化,而且印度地壳向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,研究显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程中发生物质的回返与构造叠置,这导致印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射以及近于平的Moho面都反映出亚洲板块南缘处于伸展构造环境。     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚和生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞,碰撞如何使大陆变形的过程,是全球关切的科学奥秘。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。20多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho清晰结构的技术瓶颈,揭露了陆陆碰撞过程。本文在探测研究成果基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂而不是龙门山断裂是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho 薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,印度地壳不仅沿雅鲁藏布江缝合带存在由西向东的俯冲角度变化,而且其向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程发生物质的回返与构造叠置,使印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射,以及近于平的Moho都反映出亚洲板块南缘的伸展构造环境。     

青藏高原北缘的隆升时期——来自阿尔金山和柴达木盆地的证据

根据柴达木盆地西部中新世上、下油砂山组的沉积特征及其地震反射界面的特征,推断阿尔金山的主隆升时期为中晚中新世,山体的隆升导致盆地沉积中心向东迁移.盆地周缘山系的隆升年代学资料也表明,青藏高原北缘在中晚中新世发生了快速抬升,与青藏高原南部的同期区域构造事件一致,表明中晚中新世是青藏高原向北生长的重要时期.阿尔金山此次隆升事件与塔里木板块向柴达木地块楔入有关,整个高原的隆升动力源自印度板块与欧亚大陆拼合后持续向北的俯冲.     

喜马拉雅地区深反射地震──揭示印度大陆北缘岩石圈的复杂结构

喜马拉雅山的崛起和青藏高原的隆升被认作是印度板块和亚洲板块中、新生代以来汇聚、碰撞、挤压的结果，是典型的陆－陆碰撞地带。此文介绍了在喜马拉雅山区进行的第一次深反射地震试验的结果。试验剖面布置在北喜马拉雅地区内，从喜马拉雅山山脊南的帕里到康马南的萨马达共中１５点（ＣＭＰ）叠加剖面上表现出如下特点：①显示了在地壳中部有一强反射带，向北缓倾斜下去，延长达１００ｋｍ以上。它可能代表了一个活动的道冲断裂或是一条巨大的拆离带，印度地壳整体或下地壳沿此拆离层俯冲到藏南之下；②上部地壳的反射，显示了上地壳存在着大规模的叠瓦状结构；③下地壳的反射显示了塑性流变特征；④在测线南部莫霍反射明显，深度达７２─７５ｋｍ，发现了南部有双莫霍层的存在；⑤试验中还取得莫霍层下面３２ｓ、３８ｓ、４８ｓ等双程走时的多条反射，均向北倾斜，反射同相轴延续较长，信息丰富，反映了上地幔的成层结构。这些结果对印度大陆地壳整体或其下地壳俯冲到藏南特提斯喜马拉雅地壳之下并导致西藏南端地壳增厚的观点给予了实质性的支持。     

印度板块俯冲到藏南之下的深反射证据

喜马拉雅和相邻的西藏高原，构成了地球上最大的高原和异常厚地壳的地区，是作为印度板块和亚洲板块新生代碰撞的结果，并被认作是典型的陆－陆碰撞［１．２．３．］地带。在此，我们报道了用深地震反射剖面方法进行本区地壳成像的第一个结果，试验的１００ｋｍ长剖面，布置在特提斯喜马拉雅（ＴｅｔｈｙａｎＨｉｍａｌａｙａ）最南端，且跨过了喜马拉雅山脊，接近高喜马拉雅（ＨｉｇｈＨｉｍａｌａｙａ）地带，剖面显示了在地壳中部有一强反射带。它可能代表了一个活动的道冲断裂，印度板块是沿此断裂俯冲到藏南之下；上地壳反射使人们联想到上地壳存在着大规模的叠瓦状结构；莫霍反射来自本区双倍正常地壳厚度的巨厚地壳的底部。这些结果对西藏南端地壳增厚，是由于印度大陆地壳整体俯冲到包括特提斯喜马拉雅地区地壳之下的观点，给予了实质性的支持。     

平衡剖面方法恢复柴达木盆地新生代地层缩短及其意义

柴达木盆地为一中-新生代盆地,位于青藏高原北缘,盆内中-新生代地层发育,很好地记录了印度板块与欧亚板块自距今55Ma以来碰撞传播到高原北缘的地质事件。本文以最新的高精度磁性地层和年代地层为约束,通过盆地内部一条北东——南西向地震大剖面,用平衡剖面方法恢复新生代以来盆地因两大板块碰撞而引起的北东——南西向地壳缩短量,揭示盆地的性质和变形历史。结果表明:柴达木盆地在印度板块与欧亚板块碰撞的早期就开始变形,呈现弱的挤压状态,至始新世中——晚期变形明显增强,然后略为减弱,从中新世中-晚期尤其更新世以来地壳缩短速率快速增加,反映此时挤压变形最强烈,高原北部快速隆升。     

东昆仑山昆仑河纵剖面形貌分析及构造涵义

青藏高原东昆仑北部地区新构造活动强烈, 存在一系列活动断层, 控制了该地区的地貌格局和水系的发育.其中大部分活动断层是已经确定下来的, 还有一些活动断层还处在定性推测阶段.引进河流长度-坡度参数(以下简称“SL参数”) 和Hack剖面2个能够有效反映区域新构造活动的地质参数, 对昆仑河纵剖面坡度变化进行详细刻画和研究, 并对昆仑河河流阶地进行空间对比分析.研究结果表明, 昆仑河河流的Hack剖面与SL参数存在形貌上的对应关系, SL参数的突变主要是受断裂构造活动控制; 证实了昆仑河-野牛沟断裂和东昆中断裂第四纪以来存在构造活动性; 第四纪以来强烈的构造差异隆升作用控制了东昆仑地区的地貌水系发育格局, 并将产生更深远的影响.      

昆仑山深部结构与造山机制

本文根据INDEPTH-Ⅳ剖面所做的地质?地球物理探测所取得的资料,进行综合研究,提出了一个新的昆仑山造山模式,论述了:(1)在早二叠世松潘—甘孜洋向昆仑—柴达木地块下俯冲使地块南缘形成陆缘弧和弧后拉张区,使昆仑—柴达木地块在持续碰撞挤压过程中,分别形成了造山带与古近—新近纪盆地的不同构造演化特征;(2)昆仑地段老结晶基底在地块对挤中不断向上抬升成山,同时又受到强烈剥蚀,使老结晶基底及深成岩呈现在地表;南昆仑地块则沿昆仑地块中央断裂向北逆冲到北昆仑地块之上,断裂深10 km;昆仑地块没有发生向北逆冲推覆到柴达木地块上;(3)昆仑地块地壳增厚主要发生在中地壳(6.2~6.6 km/s),是中基性岩石层的增厚;(4)柴达木盆地作为昆仑弧弧后拉张地带,随昆仑造山隆升而下沉,新生界陆相沉积达12~14 km厚,由“沉积”与“挤入”两个作用造成了地壳增厚;结晶基底发生断陷形成新裂谷,裂谷宽度约12 km,深度约4 km,导电带显示裂谷通过断裂与深部发生热流体联系;(5)再次确定了,柴达木盆地莫霍界面深52 km,昆仑山的莫霍界面深65~70 km,莫霍界面台阶位于格尔木附近(185 km距离处);(6)松潘—甘孜地体复理石层厚度为10~14 km,其下面的6.2~6.3 km/s 均匀速度层(同时有高导电性显示)是本地块所特有,推测为残留洋壳的堆积,约15 km厚;浅层通过古近—新近系风火山推覆系增厚,另在中地壳部位挤入了15 km厚岩层;(7)否定了亚洲岩石圈地幔向柴达木地块地幔岩石圈之下俯冲的模式,提出印度大陆地幔岩石圈从高喜马拉雅下拆离成两层,并沿高原地壳底部向北伸展,直到中祁连山之下,成为高原南北对挤过程中岩石圈地幔长度调节的新方式?     

东昆仑地质构造及地球动力学演化特征

东昆仑是我国重要的成矿带.该地区地质构造复杂,地质构造成生环境独特,矿产资源丰富.前人曾进行了一系列的区域地质矿产调查及科学研究工作,并取得了大量的地质数据和资料.作者通过认真分析研究东昆仑地区地层、构造、岩浆岩及其分布特征,运用现代板块构造及地质构造理论,对东昆仑地区地质构造及地球动力学演化特征进行了深入探讨,将东昆仑构造带进一步划分为东昆仑北加里东弧后裂陷带、东昆仑中花岗-变质杂岩带、东昆仑南复合拼贴带,认为东昆仑地区地质构造演化经历了新太古-元古代、早古生代、晚古生代-早中生代和中-新生代四个主要阶段或旋回,并对其演化特征提出了新的见解,为东昆仑地区开展地质矿产勘查提供了一定的理论基础.     

Relationship between the Pre-existing Active Kunlun Fault and Co-seismic Surface Ruptures Produced by the 2001 Mw 7．8 Central Kunlun Earthquake，China

Field investigations allow to constrain the co-seismic surface rupture zone of ～400km with a strike-slip up to 16．3 m associated with the 2001Mw 7．8 Central Kunlun earthquake that occurred along the western segment of the Kunlun fault,northern Tibet．The co-seismic rupture structures are almost duplicated on the pre-existing fault traces of the Kunlun fault．The deformational characteristics of the co-seismic surface ruptures reveal that the earthquake had a nearly pure strike-slip mechanism．Theg eologic and topographice vidence clearly shows that spatial distributions of the co-seismic surface ruptures are re-stricted by the pre-existing geological structures of the Kunlun fault．     

昆仑山垭口地区第四纪冰川遗迹及冰期演化

基于成因-环境原则和多指标综合原则,依据昆仑山垭口地区的冰川地貌特征、冰碛物特征和孢粉信息,重建了该地区古环境演化历史。其中,冰碛物中的石英砂扫描电镜结果揭示了冰川、流水、风等地质营力对冰碛物的影响,孢粉分析结果在一定程度上可以恢复当时的植被类型。根据垭口冰碛ESR年龄280 ka B.P.和冰碛剖面特征,将其时代暂定为300~260 ka B.P.;根据纳赤台地区的冰川地貌和沉积物特征,确定纳赤台后沟沉积为冰水扇沉积,纳赤台冰期为600~400 ka B.P.;根据玉虚峰U形谷两道侧碛垄的ESR和OSL年龄将其时代暂定为末次冰期早-中期。结合前人的研究成果,将昆仑山垭口地区的冰期序列厘定为望昆冰期（700~500 ka B.P.）、纳赤台冰期（600~400 ka B.P.）、垭口冰期（300~260 ka B.P.）、玉虚峰冰期（115~44 ka B.P.）、本头山冰期（20~13 ka B.P.）。     

西昆仑接收函数反演与构造解析

中法合作布设的青藏高原西昆仑叶城-噶尔(狮泉河)天然地震探测剖面穿越了西昆仑构造的主要构造单元, 通过对36个台站128个远震P波事件的接收函数分析,取得了各台站的接收函数随方位角和震中距变化的趋势, 分析了变化趋势与地壳构造的关系。通过台站平均接收函数的反演拟合,取得了120km深度范围以上的横波速度分布,综合地质构造解释,发现康西瓦断裂地表倾斜渐变为直立并略向南拖曳的现象,塔里木前陆盆地沉积与逆冲构造有比较明显的显示,同时推测了盆地下的滑脱构造。班公湖-怒江断裂也有向北俯冲的显示,得出了印藏碰撞远距离效应在西昆仑受阻,应力通过地表次级断裂释放,同时形成盆地沉积的前陆构造模式。     

东昆仑印支晚期幔源岩浆活动

东昆仑造山带印支晚期广泛发育一期幔源岩浆活动,其代表性岩石类型为角闪辉长岩、煌斑岩和辉绿岩。石灰沟外滩岩体是这类岩体中最大的一个,40Ar/39Ar同位素定年结果为220Ma左右,具有明显的结晶分异特征。根据地质学、岩石学与地球化学特征,岩浆起源于深度大于90km的上地幔源区,富含挥发分(H2O)的条件使橄榄石在部分熔融过程中更趋稳定,辉石和尖晶石组分更多地进入岩浆,从而制约了岩浆中高Cr低Ni的特点。幔源岩浆的广泛出现是该区软流圈-岩石圈系统对特提斯洋闭合的响应,是在加厚陆壳的底部幔源玄武质岩浆底侵作用的结果。     

东昆仑石头坑德镍矿床岩石矿物特征

青海石头坑德是近年来发现的镍矿床,赋矿岩石为辉长岩、辉石岩相和橄榄岩相;矿石金属矿物主要为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿。矿石主要为交代粒状结构,海绵陨铁状,块状构造。该文中对石头坑德镍矿床和夏日哈木超大型镍矿的主要岩石矿物组合和矿石矿物组合作了比较,表明石头坑德镍矿具有形成大型-超大型规模矿床的有利条件。