阿拉善地块东缘新生代中新世挤压变形及动力学背景

在阿拉善地块东缘发现新生代中新世挤压构造,形成近SN或NE-SW走向的逆冲断层及卷入新生代地层的褶皱.其形成背景关系到阿拉善地块新生代的变形特征以及与青藏高原扩展的关系.为了进一步探讨阿拉善地块东缘的挤压构造是否受青藏高原扩展控制,为青藏高原北缘新生代扩展过程的研究提供资料,通过详细地质填图、区域地质调查与对比方法,确定了这些挤压构造的几何样式以及运动学特征,结合断层滑动矢量,恢复出变形时的古应力场.室内外的分析表明,形成这些挤压构造的最大主应力方位为NW-SE或近EW向,结合盆地地震反射资料、卷入构造的地层,推测变形的时代是中新世中晚期.这期变形的动力可能是阿拉善地块受到青藏高原北缘的挤压向东运动所致.同时在阿拉善地块向东运动的过程中,其内部发育的早期东西向构造带发生右行走滑,和阿拉善东缘的挤压构造一同调节地块的变形.晚中新世之后,高原东北缘最大主应力方位发生顺时针旋转,阿拉善东缘挤压构造被后期构造叠加.      

贺兰构造带北段-桌子山中-新生代构造变形特征

贺兰山构造带位于鄂尔多斯盆地与阿拉善地块之间,经历了元古代以来长期的构造演化过程。贺兰构造带北段的桌子山具有复杂的构造样式,该构造样式记录了鄂尔多斯块体、阿拉善块体以及古亚洲洋构造演化的丰富信息。详细的野外构造解析揭示,贺兰构造带北段桌子山地区自中生代以来主要经历了多期挤压构造变形。第一期构造变形以三叠系及其以下地层中的NWW向宽缓褶皱为代表,指示了晚三叠纪NNE向的挤压作用;第二期以侏罗系及其以下地层中的NE走向构造为代表,指示了晚侏罗世NW向的挤压作用;第三期构造变形以黄河断裂发生右旋走滑及其两侧早期变形构造线走向及古应力场方向之间30°夹角差异为代表。黄河断裂以东白垩系及其以上地层结构稳定,结合前人古地磁研究结果,认为第三期构造变形为桌子山沿黄河断裂发生近30°逆时针旋转,变形时间为新生代。     

青藏高原东北缘烟筒山构造带二叠系红泉组沉积时代及物源示踪

青藏高原东北缘烟筒山构造带局部零星出露二叠系红泉组,由于尚未发现古生物化石,该套地层仍缺乏精确的年代学约束.同时,该地区地处北祁连地块、阿拉善地块与鄂尔多斯地块的过渡带,二叠纪沉积物源究竟来自于北东方向的鄂尔多斯地块,还是北部的阿拉善地块,或是西南部的北祁连地块,由于露头的局限性,也一直缺乏系统的沉积学方面证据的支持....     

华北克拉通上地幔变形及其动力学意义

华北克拉通从稳定到破坏的演化过程对有关地球动力学的经典理论提出了挑战,研究其独特的演化历史是固体地球科学研究的一项重要内容。上地幔矿物晶体的各向异性记录了上地幔发生构造变形的信息,研究上地幔地震波各向异性能够揭示现今和构造历史时期所发生的构造运动。本文总结了近年来作者在华北克拉通地区所进行的高密度、覆盖广泛的地震波横波分裂观测研究结果。横波分裂的快轴方向与绝对板块运动方向的不一致,以及横波分裂参数快速的空间变化特征表明了华北克拉通的SKS横波分裂主要反映上地幔的变形。观测结果表明：鄂尔多斯块体保留了克拉通较弱的各向异性特征,其西端体现了元古代克拉通拼合的变形特征; 中新生代华北克拉通破坏事件以不同的机制主导了华北克拉通中部和东部的上地幔变形,在东部地区北西-南东向的拉张应力作用使得快轴方向平行于拉张方向,而在中部则因受到较厚岩石圈的阻挡使得地幔流动改变了方向,因此造成了北东和北北东向的岩石圈拉张。     

内蒙古狼山地区新生代断层活动特征：对正断层生长的限定

阿拉善地块东北缘的狼山地区新生代发育有3期构造,分别为中新世NW-SE向挤压形成的逆断层,NNE向挤压形成的左行走滑断层以及晚新生代NW-SE向伸展形成的高角度正断层。结合阿拉善地块东缘的新生代构造,认为狼山地区新生代断层的活动与青藏高原东北缘的逐步扩展、应力场逐渐调整有关。狼山山前正断层目前是一条贯通的断层,其演化基本符合恒定长度断层生长模型,断层中间部位滑动速率最大,向断层两侧逐渐递减。从不同方法得出的滑动速率来看,进入全新世以来,断层滑动速率有逐渐变小的趋势。结合阿拉善地块内部及东缘断层震源机制解以及断层的几何学、运动学特征,认为河套—吉兰泰盆地和银川盆地属于两个性质不同的伸展盆地,两者通过构造转换带相连,转换区内断层表现为右行走滑。转换区5级以上地震可能是受区域性NE-SW向挤压,近南北向右行断层活动的表现。     

华北新构造：印欧碰撞远场效应与太平洋俯冲地幔上涌之间的相互作用

作为大陆内部典型的伸展断陷区和强震活动区,华北地区处于东部太平洋板块俯冲构造和西部印欧大陆碰撞构造的双重大地构造背景之下,其新构造运动相当复杂:西部沿鄂尔多斯地块周缘两个地堑盆地系引张伸展断陷作用、中部太行山块体的局部断陷和整体隆升、东部华北平原区和渤海湾海域区的区域沉降,南缘沿秦岭构造带的左旋走滑拉张活动,东缘沿郯庐断裂带的右旋挤压走滑活动。这些不同类型的断裂构造在晚新生代的阶段性活动,产生了复杂的构造地貌组合特征。综合研究发现,华北晚新生代经历了3期伸展断陷-挤压隆升演化阶段:新近纪晚期(10～2.5 Ma)、早中更新世和晚更新世以来。地壳引张应力方向或NW-SE、或NE-SW向;地块隆升导致湖盆的消亡,挤压应力方向为NE-SW至W-E向。研究认为,华北地区新构造受两个岩石圈构造过程的相互影响:印欧碰撞产生的远程效应和东部岩石圈地幔的上涌。一方面,青藏高原东北缘地块的持续推挤及其构造应力向东的传递导致鄂尔多斯地块反时针旋转和秦岭山地的向东挤出逃逸,这个挤出构造动力学统治了华北地区晚新生代的引张伸展、斜张走滑和挤压变形。尤其是,新近纪晚期强烈的NW-SE向地壳伸展变形与青藏东缘挤出造山作用同步(10～9 Ma至4.2 Ma);上新世末期(约2.5 Ma)、晚更新世早期(约200～70 ka)和晚更新世晚期—全新世(约20 ka以来)3次构造挤压事件与青藏高原东缘构造事件基本对应。另一方面,岩石圈地幔上涌主导了华北东部平原区的区域地壳沉降,同时伴随着早、中更新世的5期幔源火山活动。这两个岩石圈构造作用力此消彼长,深刻统治着华北地区新构造与现今活动构造以及地震构造。     

论鄂尔多斯盆地及其周缘侏罗纪变形

侏罗纪是东亚大地构造发展的重要转折时期,在鄂尔多斯盆地及其周缘可划分为两个性质不同的构造变形阶段。早中侏罗世,盆地处于弱引张应力环境,引张方向近N-S至NNE-SSW向,伸展变形主要发生在盆地周边地带,其发生与晚三叠世华南-华北地块沿秦岭造山带碰撞后的陆内应力场调整作用有关。中晚侏罗世,盆地遭受多向挤压应力作用,挤压方向近W-E、NW-SE和NE-SW,在盆地周缘形成展布方向不一、构造样式不同的边界挤压构造带,盆地轮廓基本定型。西缘近N-S向逆冲-推覆构造带的形成与阿拉善地块和陇西地块向东挤出作用有关;东缘及东南缘总体呈“S”形展布的挤压边界带表现为反向逆冲断裂及其相关褶皱,推测发生在山西台褶带深部滑脱系统的前锋上盘断坡。盆地北侧大青山地区近东西向大型推覆构造和早中侏罗世伸展断陷盆地构造挤压反转,表明阴山造山带在中晚侏罗世时期强烈的N-S向缩短变形和再生造山。鄂尔多斯盆地周缘边界构造带记录了中晚侏罗世强烈的陆内多向内挤压作用和大陆地壳增厚过程,其发生的动力学背景与周邻不同板块(古太平洋、西伯利亚、特提斯)同时向东亚大陆汇聚产生的远程效应有关。中晚侏罗世多向挤压变形加速了鄂尔多斯盆地生烃过程,对多种能源矿产富集和成藏定位产生重要影响。     

祁连山中部地壳各向异性研究:来自远震接收函数的证据

青藏高原的隆升由印度-欧亚板块的碰撞而驱动,其生长演化,特别是从内到外的扩展机制仍尚存争议。祁连山地处青藏高原向东北扩展的前缘位置,其地壳结构与各向异性对于理解青藏高原向北扩展的生长机制具有重要意义。祁连山中部是青藏高原东北缘地壳遭受挤压强烈变形的区域,已有的研究已经揭示出地壳内部非耦合不均匀变形的几何行为,揭露其对应机制是亟待探索的前沿科学问题。此前该区域的各向异性研究大多基于面状台网数据,台站间距大,无法反映横跨祁连山地壳各向异性的精细变化。为此,本研究选用一条密集线性地震台阵,使用H-κ-c叠加方法,得到了横过祁连山中部的地壳厚度,泊松比以及地壳各向异性的横向变化。结果显示,在中祁连以及南祁连北部地壳厚度最大,平均泊松比最低,反映了地壳加厚过程中铁镁质下地壳的丢失以及长英质中上地壳的水平缩短。此外,偏长英质成分的泊松比值也不支持地壳流在该区域存在。在祁连山内部,地壳各向异性快波的偏振方向与地壳向外扩展方向一致,而与地幔各向异性快波方向近垂直,揭示了壳幔变形可能是解耦的。而在地壳较薄的南祁连和北祁连南部区域,快波方向与古缝合线的走向一致,说明早古生代的构造格局仍对现今的祁连山缩短隆升产生影响。     

天水盆地晚新生代构造演化——对青藏高原北东向扩展的指示意义

天水盆地是一个位于青藏高原东北缘的晚新生代盆地,西秦岭北缘断裂穿盆而过。盆地内充填了较为完整的晚新生代地层,记录了该区晚新生代以来的构造变形历史,对研究青藏高原北东向扩展的构造响应具有重要意义。本文基于详细的野外构造变形分析与测量,结合已有的年代学与沉积学研究,初步提出天水盆地晚新生代以来构造变形序列与构造应力场,重建其晚新生代构造演化历史。详细研究表明,天水盆地晚新生代以来主要经历了3期构造演化:即中新世早-晚期NW-SE向构造伸展,沉积盆地发育,并伴随碱性超基性火山岩喷发和金刚石矿床形成;中新世晚期-早、中更新世NE-SW向挤压,盆地发生构造反转,其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展,指示高原物质扩散开始显著影响到西秦岭地区;晚更新世以来受近N-S向伸展作用控制,盆地发生向东有限挤出并伴随顺时针旋转,主要由于青藏高原向北东扩展过程中,区域构造挤压应力方向发生顺时针偏转所致。     

青藏高原西部叶城-狮泉河地区岩石圈各向异性研究

对青藏高原西部新疆叶城—西藏狮泉河地区宽频地震探测记录到的剪切波进行了各向异性分析,计算结果给出了该地区上地幔各向异性的特征:西昆仑地区各向异性大都沿北东方向分布,总体方向变化不大,各向异性整体走向与青藏高原和塔里木盆地北缘各向异性空间分布一致。由此得出:印度板块向北推进的构造运动是形成本区岩石圈剪切波各向异性的主要原因,青藏高原各地体的各向异性在较大的东西向范围内保持稳定,各地体岩石圈固有的各向异性方向为北东向;作为羌塘地体和拉萨地体的分界线,班公怒江断裂带是主要的地表分界位置,在深部,无论西部剖面还是中部剖面,印度板块岩石圈的各向异性在该断裂带上均没有变化。     

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.     

青藏高原东北缘岩石圈-软流圈边界成像

青藏高原东北缘是研究高原隆升和演化的理想场所,其岩石圈结构记录了高原向外扩展的岩石圈变形行为和演化过程,本研究利用一条跨青藏高原东北缘的宽频带观测剖面(红原-景泰剖面)和部分甘肃、青海区域台网的远震体波波形资料,通过S波接收函数方法获得了青藏高原东北缘的岩石圈-软流圈边界(LAB)图像。结果表明:1)松潘-甘孜地体东北部和西秦岭造山带下方的岩石圈较薄,略向北加厚,其LAB深度为110~130 km,昆仑断层下方无明显岩石圈错断,推测松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的岩石圈可能具有亲缘性; 2)祁连地块下方的岩石圈厚度为135~150 km,其中祁连造山带东缘的LAB震相不聚焦,反映复杂的造山带型岩石圈属性; 3)阿拉善地块下方岩石圈略向南加厚, LAB深度为130~150 km,呈向祁连造山带下方汇聚的趋势,但尚未通过海原断裂带; 4)鄂尔多斯地块下方的岩石圈较厚, LAB深度为160~170 km,反映其稳定的克拉通型岩石圈属性。     

西秦岭北缘一个新生代伸展型角度不整合及其地质意义

通过对西秦岭北缘漳县地区渐新统—中新统含盐红层地层与下伏造山带地层之间的角度不整合及其之上的砾岩、地层序列、沉积旋回等特征研究,提出了该角度不整合为伸展型角度不整合的认识。该伸展型角度不整合的存在指示了西秦岭北缘漳县渐新统—中新统含盐红层盆地具有伸展断陷盆地的属性,意味着在渐新世—中新世漳县含盐盆地形成和沉积充填时期,青藏高原东北缘(至少西秦岭北缘)一直处于伸展构造环境。这与印度板块与欧亚板块碰撞汇聚动力学作用向东北缘扩展形成的以挤压缩短和隆升为主的构造环境不协调,也就是说,青藏高原东北缘在渐新世—中新世可能尚未卷入现今青藏高原构造系统。     

西秦岭北缘漳县地区上新统韩家沟砾岩沉积特征及其地质意义

青藏高原东北缘西秦岭北缘构造带的漳县地区出露一套具有磨拉石沉积特征的上新统韩家沟砾岩。其现今的空间分布和沉积特征对于认识青藏高原东北缘新生代构造演化和地壳隆升具有重要的科学意义。通过对上新统韩家沟砾岩层的厚度、砾石成分、形态和粒度特征、古流向特征、物源特征等研究,探讨其沉积环境和形成的构造背景。提出了西秦岭北缘上新统韩家沟砾岩代表新近纪上新世以来,西秦岭地块向北逆冲推覆构造背景下形成前陆磨拉石盆地沉积的认识。该区域上新统韩家沟砾岩现今出露最高高程与北缘断裂带之南的山顶夷平面高程相近,可能指示了其形成之后和西秦岭一起经历了长期的侵蚀夷平,最后在新近纪末期或第四纪初形成了统一夷平面。该夷平面代表了青藏高原东北缘地壳隆升的起点,新近纪末期以来,该夷平面的隆升、侵蚀和解体记录了青藏高原东北缘地壳隆升过程,即青藏高原东北缘真正隆升是新近纪末期或第四纪以来的地质事件。     

青藏高原东北缘武威盆地内部全新世伸展构造特征及其成因机制

武威盆地位于青藏高原东北缘北祁连山与龙首山之间的河西走廊东端,全新世期间处于北东向挤压环境中。野外地质调查发现,武威盆地内部发育有两组走向近于垂直的正断层,即北西西走向和北东走向的正断层。光释光测年结果表明,两组正断层在0.70 ka、0.49~0.18 ka发生了两期构造活动。分析结果认为,北西西走向正断层是由武威盆地内部坟门山隆起持续隆升所产生的垂直于地层层面的差异应力作用所形成;北东走向正断层可能是盆地两侧近东西走向左旋走滑断裂控制下形成的张性破裂（T破裂）,也不排除是由在青藏高原北东向挤压作用下,与挤压应力相垂直方向上的伸展作用形成。因此,晚全新世期间武威盆地的构造变形受到青藏高原东北缘构造的控制。      

中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

青藏高原东北部天然地震探测与岩石圈深部特征

为了研究青藏高源东北部块体构造变形的深部驱动机制，笔者对青藏高原东北部的天然地震观测数据进行地震层析反演，并结合同一剖面的接收函数及各向异性结果进行讨论。介绍了ACH方法的基本原理，论述了由于印度板块向北俯冲的强大的持续作用力，造就了NE向俯冲到柴达木盆地之下的昆仑造山带，并发现在巴颜喀拉地体下方壳幔内的仰冲活动。壳幔内的低速体十分显著地出现在阿尼玛卿缝合线以北，深度可达300km。推断该低速体可能与昆仑断裂的深层的剪切作用有关。深部资料显示该区莫霍界面由北向南逐渐加深，这与青藏高原东北部的岩石圈减薄现象一致，而且与印度板块向北运动的远程效应有关。另外，地震层析结果及各向异性分析也支持青藏高原东北部主应力方向转为NE向的观点。     

有关青藏高原东北缘晚新生代扩展与隆升的讨论*

青藏高原晚新生代的扩展和隆升对周边环境演变产生重大影响,确定扩展和隆升的起始年代是一个重要的科学问题。近年来在六盘山、积石山和祁连山及其相邻盆地的研究表明,青藏高原东北缘晚新生代(5~10MaB.P. 或约8MaB.P. )发生了准同期、影响深远的构造变形,导致了沉积盆地的消亡和山脉的隆起。青藏高原北缘的阿尔金山和东缘的岷山、龙门山及川滇高原也在该时段发生了构造活动的加速和构造隆升。所有这些准同期的事件反映了约8MaB.P. 前后青藏高原向周边的扩展,扩展的方式是通过一系列逆冲断裂、褶皱变形、左旋走滑及其伴随的山脉隆起和盆地消亡而实现的。该时期青藏高原的扩展导致了周边的环境变化,奠定了今日环境的格局。