微板块与大板块：基本原理与范式转换

传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论，是理解固体地球运行的基本范式，但遇到三大难题：板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题，微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比，阐明了微板块构造理论的基本原理和优势及其对传统板块构造理论的拓展。微板块构造范式既不同于传统板块构造范式，又不同于地幔柱范式，是两者的重要补充与拓展。文中着重从几何学、运动学、动力学、适用范围、理论出发点、理论假设与预测的角度，阐明了大板块与微板块的异同，并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性，介绍了微板块生长成为大板块的4种途径、大〖JP2〗板块破碎为微板块的3种转换模式，探索了前板块构造体制下微地块在非线性地球系统中通过自组织、自生长等方式，进化为板块体制下微板块的自然选择过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果，其密度决定了其保存机制，这是陆壳起源的根本；〖JP〗微地块向微板块的转变是刚性选择的结果，其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件；微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果，其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。     

华南北东向断裂在南海北部陆架的延伸

南海北部陆缘发育大量含油气盆地,且南海北部陆坡存在丰富的天然气水合物资源,厘清其总体构造格局,对理解南海北部陆缘的构造演化及动力学机制、地震灾害评估与资源开发等具有十分重要的意义。本文通过重磁异常、二维地震资料解译,结合地震活动及构造地貌特征分析,发现华南陆块和南海北部陆缘的NE向主干断裂延伸方向一致且特征可进行对比,即华南发育的滨海、长乐-南澳、政和-大埔及邵武-河源-阳江四条NE向主干断裂可自然延伸至南海北部陆缘。延伸至南海北部的四条主干断裂控制了相应盆地的发育,其中,滨海断裂为珠二凹陷的东界,长乐-南澳断裂横穿珠江口盆地的珠一和珠二凹陷,政和-大埔断裂位于珠一、珠二坳陷的西界以及北礁凹陷的东界,河源-阳江断裂为琼东南盆地的西界。南海北部陆缘盆地群与华南陆缘盆地群在成因上具有相似性,皆为拉分盆地。南海北部陆缘分布的NE向右行断裂对盆地的发育以及展布起决定性作用,为控盆断裂。NEE向断裂控制盆地内部坳陷的充填样式,为控坳断裂。     

印度洋构造过程重建与成矿模式：西南印度洋洋中脊的启示EI北大核心CSCD

印度洋经历过复杂的构造演化,其中3次重大的三联点和洋中脊跃迁、板块重组对印度洋现今构造格局的形成具有重要影响。本文基于Gplates板块重建技术和古水深数据,并融合前人热点和年代学研究结果,重点探讨了120 Ma、90 Ma、84 Ma、65 Ma、40 Ma、24 Ma和15 Ma发生在印度洋的重大构造事件,讨论了这些构造事件在西南印度洋超慢速扩张脊构造特征上的关联,探讨了西南印度洋不同演化阶段的两种海底热液成矿模式,即早期热点-洋中脊相互作用相关的热点成矿模式和后期海洋核杂岩相关的湿点成矿模式。     

东亚大陆边缘的板块重建与构造转换

东亚大陆边缘中新生代期间的动力学演化始终是地质研究的难点和热点,特别是对其大陆边缘性质、类型和演化过程始终不明朗,并存在巨大争论。系统综述了40多年来已有东亚大陆边缘二叠纪以来板块重建的主要方案,特别是近10年来东亚陆缘新的研究成果,侧重探讨了晚三叠世以来东亚大陆边缘类型转换、不同构造域的交接—转换过程。认为东亚陆缘总体经历了三叠纪前的被动陆缘阶段、晚三叠世—早白垩世的大陆岩浆弧发育的安第斯型活动陆缘阶段、早白垩世晚期—始新世的走滑拉分盆地发育的安第斯型活动陆缘阶段和渐新世以来的日本型活动大陆边缘阶段。这对于认识中国东部海域渤海湾、黄海、东海和南海盆地成因具有指导意义。同时,分析了各阶段海—陆分布特征及其变迁规律、板块格局变动过程及其动力学背景。     

东亚原特提斯洋(Ⅴ):北界西段陆缘属性及微陆块拼合

早古生代原特提斯洋在祁连造山带的分支本文称为古祁连洋。其洋内及邻区存在中祁连、阿拉善、柴达木、华北、扬子、塔里木等多个陆块、微陆块,处在一个复杂的多岛洋的环境中。祁连地区早古生代经历了较为复杂的俯冲拼合、碰撞造山过程。本文探讨了祁连造山带的几个构造单元构造属性,认为早古生代阿拉善微陆块南缘为被动大陆边缘,中祁连北缘为活动大陆边缘。阿拉善南部与之平行的龙首山构造单元为俯冲造山形成的增生楔体;北祁连构造带为一套俯冲增生杂岩,包含高压变质岩带、蛇绿岩带、岛弧岩浆和部分洋壳残片等,记录了古祁连洋壳从大陆裂解,洋壳形成,俯冲拼合,碰撞造山的造山过程。495Ma左右南祁连南部柴达木微陆块向北俯冲的影响,古祁连洋壳俯冲受阻,俯冲带向北后退,形成大岔大坂岛弧。弧前地区发生洋-洋俯冲事件,堆积增生大岔大坂、白泉门、九个泉等SSZ型北祁连蛇绿岩北带,并伴随第二期清水沟、牛心山、野牛滩等地岩浆事件。460Ma左右阿拉善微陆块和中祁连微陆块开始碰撞拼合,古祁连洋开始闭合。值得注意的是拼合过程不是均一的,存在自西向东斜向"剪刀式"的拼合方式,产生了由西向东年代变新的"S"型同碰撞岩浆岩。约440Ma古祁连洋闭合,进入陆内造山阶段。440Ma之后,拼合陆块处在一种拉伸的构造环境之下,金佛寺、牛心山、老虎山等地产生碰撞后岩浆岩。422~406Ma发生俯冲折返、高压榴辉岩和高压低温蓝片岩退变质作用,形成以紧闭不对褶皱为特征的第二幕变形。根据各陆块、微陆块碎屑锆石年龄谱分析对比,中祁连基底应与华北不同,而可能与扬子有关。Rodinia超大陆聚合之前,中祁连微陆块作为一个独立的微陆块与华北、扬子保持一定距离。1.0~0.8Ga Rodinia超大陆聚合过程中祁连微陆块与冈瓦纳北缘拼贴在一起,而距华北较远。随着Rodinia超大陆裂解,中祁连微陆块远离冈瓦纳,逐渐向华北靠近,500~400Ma原特提斯洋闭合,华北、阿拉善与中祁连拼合,并整体拼合到冈瓦纳大陆北缘。     

准噶尔盆地东北缘乌伦古坳陷油气成藏的构造制约

近年来随着地质工作的不断深入,在乌伦古坳陷发现丰富的油气资源。然而与盆地其余地区相比,其油气勘探开发程度仍较低。本文通过构造特征和断裂发育过程对乌伦古坳陷油气成藏规律进行了系统研究。研究区发育3套烃源岩,其中石炭系滴水泉组和巴塔玛依内山组烃源岩最为重要,索索泉凹陷中心为乌伦古坳陷的石炭系烃源岩生油中心。乌伦古坳陷油气藏的形成受控于逆冲断裂而呈带状分布,是逆冲断裂控制的油气聚集带。断裂活动自北往南变新,断裂活动期次与烃源岩生烃高峰期相匹配,沟通油源的深大断裂是油气运移的主要通道。浅部发育反冲断层,主要分布在斜坡区的喀拉萨伊断裂附近,对早期油气起到破坏作用。研究区断裂系统在平面上自北往南可分为根部带、中部带和前锋带,受断裂活动影响,构造圈闭和油气藏形成时期逐渐变新,层位逐渐变浅,类型由断层相关变为褶皱相关。     

西南印度洋构造地貌与构造过程

本文基于海底水深数据,制定了西南印度洋超慢速扩张脊新的海底构造地貌划分原则,将西南印度洋划分为7级构造地貌单元;并以该洋中脊中段的Discovery II和Gallieni转换断层之间及其邻区的海底构造地貌特征为依据,将其与该区断裂演化、分段性、分段拓展机制、中央裂谷形成过程、脊–柱相互作用和洋中脊跃迁进行综合分析。结果表明,该区洋中脊可以划分为4个三级构造地貌单元(即洋中脊的一级分段),从西向东被Andrew Bain和Prince Edwards、Discovery II以及Gallieni转换断层依次分割,分别反映为强热点–洋中脊相互作用的扩张脊、弱热点–洋中脊相互作用的扩张脊和正常超慢速扩张脊的地貌类型。每个三级分段可进一步划分为3~4个四级分段,本文仅侧重Discovery II和Gallieni转换断层间洋中脊四到七级的4个级别分段划分(即洋中脊的四级构造地貌单元再划分为3级)。其中,第七级构造地貌单元分别为侧列式裂谷(剪切带)、雁列式裂谷、横断层带等构造分割。该段洋中脊先后受Marion、Crozet、Madagascar等热点或海台的影响,经历了3次洋中脊跃迁,时间大致分别为80 Ma,60 Ma和40 Ma,该过程与冈瓦纳大陆裂解以来的大洋演化有关。最后,本文详细分析了20 Ma以来的西南印度洋洋中脊轴部的周期性拉分式断陷、多米诺式箕状断陷、地堑式断陷和海洋核杂岩等构造过程。     

印度洋构造过程重建与成矿模式:西南印度洋洋中脊的启示

印度洋经历过复杂的构造演化,其中3次重大的三联点和洋中脊跃迁、板块重组对印度洋现今构造格局的形成具有重要影响。本文基于Gplates板块重建技术和古水深数据,并融合前人热点和年代学研究结果,重点探讨了120 Ma、90 Ma、84 Ma、65 Ma、40 Ma、24 Ma和15 Ma发生在印度洋的重大构造事件,讨论了这些构造事件在西南印度洋超慢速扩张脊构造特征上的关联,探讨了西南印度洋不同演化阶段的两种海底热液成矿模式,即早期热点-洋中脊相互作用相关的热点成矿模式和后期海洋核杂岩相关的湿点成矿模式。     

东亚原特提斯洋(Ⅱ):早古生代微陆块亲缘性与聚合

原特提斯洋内存在塔里木、中祁连、柴达木、扬子、华夏、印支、兰坪-思茅等诸多陆块/微陆块,多数陆块之间在早古生代晚期发育有蛇绿岩带或高压-超高压带。原特提斯域形成于从Rodinia裂解到Pangea超大陆集结期间,存在复杂的洋-陆格局和聚散过程。原特提斯洋不同陆块/微陆块属性和关系及其拼合过程是恢复重建Pangea超大陆聚合前构造背景的关键,但对其认识迄今还存在争论。因此,本文采用综合对比方法,以期建立原特提斯洋陆块/微陆块的亲缘性和海-陆格局,厘定原特提斯微陆块拼合时序与方式。结果表明,早古生代早期除华北陆块不具有亲冈瓦纳大陆的特征外,扬子、华夏、塔里木、柴达木、阿拉善、北秦岭-中祁连-中阿尔金、欧龙布鲁克、北羌塘、南羌塘、拉萨、兰坪-思茅、印支等陆块/微陆块都具有亲冈瓦纳的特征。在450~400Ma左右这一系列陆块/微陆块都向南俯冲-增生,并逐步拼合于冈瓦纳大陆北缘东段,原特提斯洋关闭,并形成了原潘吉亚(Proto-Pangea)超大陆;原潘吉亚于380Ma以后裂离出塔里木-华北陆块和大华南陆块,分别出现勉略洋和古特提斯洋,直到240~220Ma逐步向北聚合,形成最终的劳亚古陆,此时才形成潘吉亚超大陆。     

准噶尔盆地东北缘乌伦古坳陷中生代逆冲推覆构造

乌伦古坳陷位于准噶尔盆地的东北缘,中生代以来逆冲断裂特别发育。本文通过对典型二维地震剖面进行构造解释,结合平衡剖面的正演方法,对乌伦古坳陷内逆冲推覆构造的分带性、分期性和拓展方式及动力过程进行研究。研究认为乌伦古坳陷内部逆冲推覆构造从北向南分为根部带的红岩断阶带、中部带的索索泉凹陷、前锋带的喀拉萨依断裂。剖面平衡结果显示,从晚三叠世到白垩纪,准噶尔盆地东北缘受到自北向南的挤压作用,逆冲断裂整体表现出基底卷入的前展式叠瓦逆冲的特点,具有从北向南拓展规律,即北部断裂活动较早,而南部断裂活动较晚。对比平衡剖面不同时代地层的收缩率变化可知,逆冲断裂活动总体可以划分为4个演化阶段:印支末期、燕山早期、燕山中期和燕山晚期。其中印支期是逆冲体系的启动期;燕山早期为主活动期,逆冲活动波及全区;燕山中期逆冲活动表现为震荡特征;燕山晚期逆冲活动微弱。中生代前期,乌伦古坳陷地区的逆冲体系形成的动力主要来自南阿尔泰造山带持续挤压,中生代后期叠加了北天山造山带自南向北的推覆挤压,使坳陷南部喀拉萨依断裂具有了走滑性质,该走滑活动与准噶尔内部微块体之间发生挤出-逃逸的调节过程有关。