大陆构造变形与地震活动——以青藏高原为例

大陆内部构造变形和地震活动往往突显出复杂的、区域性的特征,很难用板块构造理论来解释。青藏高原是大陆构造变形的典型实例,具有不同构造变形的分区特征,不仅表现在物质组成、地形地貌和断裂组合等方面的不同,而且还表现出不同的地震活动特征。东昆仑断裂带以北的青藏高原北部地块,主要发育一系列挤压环境下的盆岭构造,表现为以连续变形为特征的上地壳挤压缩短变形;高原中北部巴颜喀拉地块,具有整体向东运动的特点,变形主要集中在其边缘,表现为刚性块体运动特征。在东部,由于稳定的四川盆地(扬子地块)的阻挡,位于龙日坝和龙门山断裂带之间相对坚硬的龙门山地区受到东西向强烈挤压,西部边界为伸展变形;在高原中央腹地羌塘地块西部,由于上地壳物质在向东挤出的驱动下不断变形,沿一系列小型正断层和走滑断层以伸展变形为主,表现为弥散型变形特征。相比之下,羌塘地块的东部向东-南东方向挤出,在大型走滑断层之间形成一个刚性块体;高原南部地块以东西向伸展的南北向裂谷系为主要变形特征,高原南缘以南北向挤压的大型逆冲断裂系为特征。历史地震和仪器记录的大地震(M≥8)只发生在高原东北和东南部的大型走滑带,以及东部和南部边缘的大型逆冲断裂上,沿后者更为频发。到目前为止,高原其他地区只发生了8级以下地震。青藏高原这种分区域的地壳变形形式和地震活动分布是大陆构造变形的重要特征。     

青藏高原西北部帕米尔东北缘构造地貌与活动构造研究

新生代以来,印度板块与欧亚大陆的碰撞和持续的汇聚在青藏高原西北部的帕米尔地区造成了强烈的陆内变形,形成一系列典型的构造地貌。文章在卫片解译、DEM数据处理的基础上,结合野外地质、地貌观察与测量,对帕米尔东北缘的构造地貌与活动构造特征进行了研究,取得以下认识： 1)在英吉沙地区,通过测量地貌变形面计算出英吉沙背斜隆起高度约为230m,并利用面积平衡法估算出英吉沙背斜的最小构造缩短量约为110m,参考前人的年代学数据计算出英吉沙背斜在中更新世以来的最低隆升速率约为0.23mm/a,最小构造缩短速率约为0.11mm/a; 2)在帕米尔前缘,乌泊尔断裂为一条伴随右旋走滑分量的逆冲断裂,该断裂的右旋走滑作用错断了古近纪地层及流过断裂的河流,通过测量单次地震造成的水系错断量并参考前人研究的该地区大震复发周期约为1000年,估算出该断裂的平均走滑速率为 4.0～6.8mm/a,并推测断裂开始活动的时间大约在 2.2～3.0Ma以前; 3)对喀什地区构造地貌特征的观察与研究表明,明尧勒－喀什背斜和阿图什－踏浪河背斜可能分别为帕米尔东北缘西昆仑山山前冲断带和西南天山山前冲断带的前缘,该地区以西,帕米尔东北缘西昆仑山和西南天山两大构造系统已经发生了碰撞和拼贴。     

中中新世以来阿尔金断裂走滑未造成柴达木盆地整体旋转

通过柴达木盆地南八仙剖面磁性地层学研究,建立了部分上油砂山组磁极性序列,认为该剖面时代为7.5~9.0 Ma。从320块样品的古地磁数据分析,揭示了一组高温特征剩磁分量,在95%置信度下通过倒转检验(B级),说明这组高温分量很可能代表岩石形成时的原生剩磁,其特征剩磁方向为:地理坐标下为D_g=358.5°, I_g=40.5°, k=28.5,α₉₅=4.2,层面坐标下为D_s=1.0°, I_s=41.5°, k=34.0,α₉₅=3.8;相应的极位置为λ_p=75.9°N, φ_p=270.5°E, d_p=2.8°, d_m=4.6°。通过与同时代柴达木盆地及邻区的古地磁极对比,说明中中新世以来柴达木地块整体上没有经历明显旋转运动,阿尔金断裂活动致使肃北等毗邻断裂带地区发生了构造旋转。     

河北平原第四纪火山岩时代

河北平原第四纪火山岩时代对理解华北东部新构造运动具有重要意义,但是对其准确年龄一直缺少研究。位于河北省海兴县附近CK3孔岩心揭示了4次第四纪的火山活动。针对第1次火山岩底部样品开展40Ar/39Ar测试,其年龄为(2.36±0.05)Ma。结合磁性地层研究结果,限定了其他3次火山活动时代分别为约1.3 Ma、35~70 ka和10~15 ka。     

帕米尔东北缘-西昆仑的构造地貌及其构造意义

帕米尔东北缘-西昆仑位于青藏高原西北部,受三条大型断裂:康西瓦断裂、主帕米尔-铁克里克断裂和公格尔断裂的制约.通过野外考察、卫星遥感图像解译、ASTER GDEM高程数据的分析,对上述三条断裂及整个区域进行构造地貌研究,并探讨其构造意义.结果表明:康西瓦断裂为左行走滑断裂;主帕米尔-铁克里克断裂为逆冲断裂;公格尔断裂和塔什库尔干断裂分别为右行、左行走滑正断层,连接两者的是塔合曼正断裂.通过ASTER GDEM高程数据的高程分布、局部高程差和坡度分析,表明帕米尔东北缘-西昆仑至塔里木盆地存在三级特征地貌(塔里木盆地、塔里木盆地南缘山前褶皱逆冲带和帕米尔东北缘-西昆仑);西昆仑地区受印度/亚洲板块碰撞而产生垂向物质运动,由于三条大型断裂控制在西侧断裂附近存在水平方向的物质运动,垂直和水平两种运动的存在促使靠近康西瓦和公格尔断裂形成高山地貌.     

塔里木盆地腹地玛扎塔格山隆升时限探讨及其环境意义

位于塔里木盆地腹地(N38°40.911', E80°18.484') 的玛扎塔格褶断带东西向延伸约300km,南缘发育出露连续、完全的早更新世地层,岩性主要以灰黄色泥岩、粉砂质泥岩为主。本文以其中出露完全的一段河湖相泥岩、粉砂岩为研究对象,共采集古地磁样品130块16个采点。通过岩石磁学研究,说明主要载磁矿物是磁铁矿,107块样品的磁化率各向异性结果显示地层校正后其最小轴近直立,并且磁面理较磁线理发育,具有沉积组构特征。地层校正后磁化率各向异性最大轴的方向指示了早更新世时研究区域NWW-SEE的古流向。系统热退磁结果揭示出了正反极性,高分辨率的磁性地层学研究限定研究剖面时代约为1.3~0.9Ma。从而推测玛扎塔格剖面中第四纪地层记录的最近一次构造活动时间约为0.8Ma,即早更新世末中更新世初。河湖相泥岩、粉砂质泥岩的岩性特征代表了当时温湿的气候。研究区近东西向的古流向与玛扎塔格山脊近于平行,附合快速隆升构造地貌特征,暗示该套地层沉积时代(1.3~0.9Ma)对应了玛扎塔格山的快速隆升过程。     

青藏高原西北部晚第四纪以来的隆升作用 ——来自西昆仑阿什库勒多级河流阶地的证据

青藏高原的隆升是新生代最壮观的地质事件,关于青藏高原隆升研究一直是地学界的研究焦点.河流阶地的发育记录了丰富的构造运动和气候变化的信息,近年来被广泛应用于构造运动和气候演变的研究,但前人研究的河流阶地基本分布在青藏高原的周缘,阶地的形成可能是气候与构造运动共同作用的结果.本文通过高分辨率卫星影像的解译,在青藏高原内部的西昆仑阿什库勒地区发现了多达七级的河流阶地.对该处河流阶地结构、沉积特征、几何特征的研究表明该阶地是典型的构造成因阶地.野外利用全站仪对河流阶地地貌形态进行了精细的测量,获得了各级阶地的拔河高度分别为4～5m(T1)、9～ 10m(T2)、16 ～ 18m(T3)、28～31m(T4)、45～48m(T5).通过宇宙成因核素10Be测年方法对各级阶地面的暴露年龄进行了测定,获得了各级阶地的形成时代分别为7.7±0.7ka(T1)、32.7±3.lka (T2)、53.6±2.5ka(T3)、115.7±23.2ka(T4)、166.8±10.4ka (T5)、19.5±8.5ka (T6).由此确定了晚第四纪166.8ka以来不同时期的河流下切速率总体介于0.2～0.35mm/yr,该速率代表了青藏高原西北部晚第四纪166.8ka以来的平均隆升速率.     

青藏高原西北缘晚新生代构造变形研究

晚新生代,印亚碰撞的远程效应使青藏高原周缘发生了强烈的构造变形和隆升作用,然而不同学者对高原强烈构造变形和隆升时代的认识却大相径庭。本文通过对青藏高原西北缘晚新生代褶皱冲断带的构造变形、沉积作用、岩浆活动与地貌响应等的综合研究,依据古新统至中新统地层的连续沉积和产状的协调一致,提出青藏高原西北缘在古新世—中新世末并未发生区域性强烈的构造变形,并基于褶皱、生长地层、楔顶沉积和冲断带中局部不整合等标定青藏高原西北缘强烈构造变形的时代为上新世—早更新世,其中最强烈的构造变形发生于西域砾岩沉积结束阶段,即约1.1～0.7Ma的昆黄运动最终使中更新世以前地层全面褶皱-抬升,形成区域性的乌苏群与西域砾岩之间的角度不整合,这为青藏高原西北缘晚新生代的构造变形提供了关键的构造地质学证据;同时,根据磷灰石裂变径迹的研究成果提出青藏高原西北缘的主要隆升可能是在上新世—早更新世通过高原边缘的边界断层系以后展式逆冲扩展作用抬升形成的,并就裂变径迹热历史模拟的剥蚀厚度提出西域砾岩很可能主要来自高原边缘地形变化最剧烈的陡坡带,支持西域砾岩属构造成因的认识。     

西南极岩浆作用及构造演化

西南极主要由哈格冰原岛峰群、南极半岛、瑟斯顿岛、玛丽·伯德地和埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉五个各具特色的地壳块体组成。通过综述上述各块体主要的岩浆事件及其构造意义,旨在了解西南极的地质演化过程。西南极最古老的岩石为哈格冰原岛峰群地块的前寒武纪正片麻岩,时代为1238 Ma,记录了中元古代弧岩浆作用,其余四个地块记录了~500 Ma以来的地质演化过程。古生代时期,埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块处于快速沉降的陆相断陷盆地环境,岩浆活动稀少,与罗斯造山运动形成的弧后伸展有关;玛丽·伯德地地块中—晚古生代发育一套与板块汇聚有关的岩浆作用,形成于活动大陆边缘环境;而南极半岛-瑟斯顿岛地块记录了石炭纪—二叠纪时期弧的发育。各地块的构造背景从侏罗纪开始明显分化,埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块记录了侏罗纪板内岩浆作用,可能与大火成岩省有关;玛丽·伯德地地块发育的侏罗纪—早白垩世Ⅰ型弧岩浆岩随时间转变为白垩纪中期的A型碱性岩浆岩,经历了由俯冲向裂解机制的转变;南极半岛-瑟斯顿岛地块侏罗纪—白垩纪为弧岩浆活动活跃期,同时也有大火成岩省火山活动的记录,是持续俯冲和裂解相互作用的产物。新生代岩浆作用以南极半岛地块为代表,弧岩浆作用持续到始新世,其时空分布特征与左行错断扩张脊的分段俯冲和碰撞有关。      

青藏高原祁漫塔格古生代以来主要岩浆活动及其意义

采用LA-ICP-MS方法对青藏高原祁漫塔格山西部枯草沟地区花岗岩和闪长岩进行锆石U-Pb测年,获得405.7±1.3Ma、420.8±1.6Ma、423.9±1.5Ma和421.0±1.7Ma四个年龄,属于晚志留世—早泥盆世。这些锆石具有高Th/U值,是典型的岩浆锆石,其结晶年龄代表岩石形成年龄。综合统计目前已有锆石U-Pb年龄数据表明,该地区主要存在2期岩浆活动:350~500Ma和200~350Ma,分别对应早古生代和晚古生代—早中生代。祁漫塔格早古生代岩浆活动年龄数量占统计的60%以上,为主要岩浆活动期,主要分布于祁漫塔格北部和西部。东昆仑晚古生代—早中生代的岩浆约占古生代以来岩浆总量的77%以上,为东昆仑主要岩浆活动期。祁漫塔格晚古生代—早中生代岩浆活动主要分布于其东南部,靠近东昆仑山,暗示其可能受东昆仑主要岩浆活动的影响。以上结果暗示,早古生代期间祁漫塔格洋的活动性强于东昆仑洋的活动性,祁漫塔格和东昆仑可能自晚古生代以来才逐步形成统一的造山带。