青藏高原西北缘晚新生代的隆升特征——来自西昆仑山前盆地的沉积学证据

对西昆仑北缘山前盆地新生代沉积特征的研究结果表明,沿西昆仑山前发育的各沉积序列的垂向特征相似:古新世—中新世早期为石膏层、含瓣腮化石的石灰岩和紫红色较细粒的碎屑岩沉积,指示了海相和海陆过渡相较平静的沉积环境;中新世晚期—上新世初期开始出现陆相磨拉石,指示了陆相非平静的沉积环境,砾石的直径由下至上呈增大趋势,可能反映了西昆仑山体不断隆升,其间相对稳定的层段可能是构造运动间歇期或平稳期的沉积,指示了脉动式的隆升模式;磨拉石底部砾石的成分以沉积岩为主,向上火成岩和变质岩砾石逐渐增多,表明剥蚀程度不断加深。根据磨拉石建造的特征,判断剥蚀量和剥蚀强度自西向东有减小和变弱的趋势,可能暗示了西昆仑山晚新生代隆升有自西向东由强变弱的过渡特征。该结论与本区构造地貌学的研究结果一致。     

柴达木北缘超高压变质带形成与折返的时限及机制

位于青藏高原北缘的祁连山加里东造山带的形成是阿拉善板块、祁连微板块及柴达木一东昆仑板块在加里东期间汇聚和碰撞的结果。祁连微板块和柴达木一东昆仑板块之间的柴(达木)北缘超高压变质带形成于495～440Ma,是继南祁连洋壳向北俯冲于祁连微板块下形成增生的柴北缘火山岛弧带之后,陆壳深俯冲的产物。柴北缘超高压变质带是在祁连微板块及柴达木一东昆仑板块之间的“正向陆内俯冲”向“斜向陆内俯冲”转化过程中“斜向挤出”机制下折返的,开始折返年龄为470～460Ma,最后的折返时间为400～406Ma。折返构造很好地保存在超高压变质岩石中,并且记录了广泛的退变质作用。     

秦岭发现金刚石:横贯中国中部巨型超高压变质带新证据及古生代和中生代两期深俯冲作用的识别

在秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩的锆石中发现金刚石和大量石墨包裹体。金刚石具典型的1331～1334cm~(-1)拉曼谱峰。变质金刚石的发现证明秦岭北带榴辉岩及其围岩片麻岩经历了超高压变质作用,其俯冲深度>120 km。片麻岩锆石的SHRIMP定年表明,锆石核部代表岩浆事件的年龄或之前的残核年龄为1200～1800 Ma,超高压变质新增生边部的年龄为507±38 Ma,属早古生代。认为北秦岭超高压变质带与印支期大别超高压变质带(240～200 Ma)是时空上两个带。北秦岭超高压变质带向西可以与南阿尔金—柴北缘早古生代(490～440Ma)超高压变质带相连,向东与大别西北部的熊店和浒湾早古生代榴辉岩(420～400 Ma)相连,组成一条沿中央造山带北部分布的加里东期超高压变质带。认为主要分布在大别山南部的印支期超高压变质带应与南秦岭的高压蓝片岩带相连,组成一条分布在中央造山带南部的印支期高压超高压变质带。北秦岭超高压变质带的发现,为中央造山带存在一条西起阿尔金,东至苏鲁的近4000 km的世界上最大的一条超高压变质带的确定提供了新的关键性证据。而沿中央造山带分布的两条超高压变质带说明:①中国南北大陆在早古生代就已拼接在一起,其后,又有印支期的俯冲和碰撞叠加,加里东期超高压变质带主要分布在北部,后者在南部,两者时     

阿尔金断裂剪切过程中定向生长锆石的发现及其意义—来自于显微构造和锆石内部矿物包裹体的证据

阿尔金断裂带中段出露一套走滑过程中形成的花岗质和角闪质糜棱岩。从糜棱岩中分选出3种类型的锆石:岩浆成因的长柱状锆石、柱状锆石和变质成因的次浑圆状锆石。这3种锆石的显微结构和构造特征以及它们内部的矿物包裹体均有所区别。其中长柱状锆石在岩石中定向排列,晶体长轴方向与拉伸线理方向一致,并且内部的所有矿物包裹体的长轴方向均与锆石的长轴方向平行,即与拉伸线理方向平行;拉曼研究表明包裹体矿物具熔融相特征;阴极发光图像中反映出这种锆石具有相对均一的内部结构。因此,该长柱状锆石是在韧性剪切过程中部分熔融环境下快速定向生长的,不仅代表了走滑剪切过程中的剪切应变方向,而且其生长年龄代表了走滑剪切的时代。     

苏北高压变质带绿片岩中石榴石内文石包裹体的发现

苏北高压变质带位于苏鲁超高压变质带东南缘,露头多为绿片岩相的中—晚元古代云台岩群,典型的蓝片岩仅见于灌云县杨集的钻孔岩心中。本文通过拉曼光谱研究,在连云港地区的绿片岩内石榴石中发现文石(CaCO3)包裹体。文石呈细小包裹体残留于细粒半自形石榴石斑晶中。这些石榴石作为低扩散的刚性矿物,经历了多期变质变形作用,变质反应证据保存在石榴石的成分环带及包体矿物组合中。文石包裹体的存在证明苏北高压变质带北部的、即本区出露的这套岩系是早期经历了高压变质作用、晚期又叠加了绿片岩相变质作用的高压变质地体。     

印支期龙门山造山楔推进作用与前陆型礁滩迁移过程研究

马鞍塘期龙门山前陆盆地是印支期造山楔加载于扬子地台西缘而形成的挠曲前陆盆地。根据地表露头、钻孔剖面和地震反射剖面资料,本文通过分析前陆盆地早期前陆缓坡型鲕粒滩-硅质海绵礁组合在时间和空间上的迁移规律,标定了卡尼期龙门山造山楔的推进速率。结果表明:卡尼期马鞍塘组是分布于底部不整合面之上的第一套地层单元,在垂向上前陆型鲕粒滩-硅质海绵礁组合显示为鲕粒灰岩滩-生物碎屑滩-硅质海绵礁灰岩-泥页岩的向上变细的沉积序列,记录了前缘隆起边缘碳酸盐缓坡和海绵礁的构建和淹没过程,反映了在相对海平面的持续上升中鲕粒滩-硅质海绵礁被淹没致死的过程。在横向上,盆地结构显示为西厚东薄,并向西倾斜的不对称盆地,由西向东依次分布了深水盆地、碳酸盐缓坡和海绵礁和浅水滨岸带等沉积物类型,显示了从龙门山造山楔向前陆一侧具有泥页岩向鲕粒滩-硅质海绵礁的变化特征。其中鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合发育于15～30m深度的前陆同斜缓坡上,呈面向西的条带状展布,其走向线与龙门山冲断带的走向大致平行。并可将其划分为7个鲕粒滩-硅质海绵礁相带,表明卡尼期硅质海绵礁丘和滩沿底部不整合面向南东方向的前陆缓坡超覆,其超覆线和相带的走向与龙门山冲断带的走向平行,显示了7条硅质海绵礁丘和滩是随着相对海平上升过程而向南东方向的前陆缓坡超覆过程中逐次形成的。卡尼期硅质海绵礁迁移速率为18mm·yr-1,其与龙门山造山楔推进速率(15mm·yr-1)基本一致,表明印支期龙门山逆冲楔推进速率与前陆鲕粒滩-硅质海绵礁丘迁移速率具有明显的耦合关系。据此,本次提出了龙门山前陆盆地早期前陆型碳酸盐缓坡和硅质海绵礁的迁移模式,其形成的过程为:龙门山造山楔于卡尼期初始构造负载于扬子板块西缘,导致了前陆地区的挠曲沉降,形成了前陆盆地,驱动了相对海平面的持续上升,前陆盆地处于欠补偿状态,当相对海平面上升速率与硅质海绵礁生长速率相同时,在15～30m深度的前陆同斜缓坡上发育了鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合,随着龙门山造山楔不断地的向前陆地区推进,前陆盆地内相对海平面持续上升,逐次在前陆缓坡上15～30m深度的的位置开启了新的硅质海绵礁群的生长窗,形成了本区卡尼期7条带状展布的鲕粒滩-硅质海绵礁丘组合。因此,硅质海绵礁的淹没过程和迁移过程是龙门山造山楔向扬子克拉通推进过程的沉积响应,显示了在卡尼期-诺利期松潘-甘孜残留洋盆的迅速闭合和逆冲楔构造负载向扬子板块推进的动力学过程。     

龙门山造山带的早期活动及其对造山作用的启示

2008年汶川地震后,在映秀-北川同震地表破裂带南段虹口乡八角庙地区发现有假玄武玻璃出露于~240m宽的断裂带内,代表了断裂带以往地震和断裂活动的直接产物。这套假玄武玻璃的高温熔融成因得到了元素地球化学和熔融结构的证实。玻璃基质、蚀变矿物和碎屑斑晶的化学分析显示假玄武玻璃继承了碎裂岩/超碎裂岩围岩的主要化学成分,除石英外,主要由长石和云母两种端员组分选择性熔融形成,并呈现出了化学组分分布的不均一性。假玄武玻璃的锆石U-Pb和玻璃基质~(40)Ar/~(39)Ar定年结果证实映秀-北川断裂的古地震发生于229~216Ma的中-晚三叠世,并具有11~14km的震源深度,表明映秀-北川断裂的早期活动始于印支期的造山运动。伴随着印支造山运动的发生,龙门山断裂带形成了其初始构造框架,并对之后的构造演化产生了深远的影响。     

龙门山造山带早期断裂活动的古地震制约——来自汶川科钻(WFSD)岩心的证据

强地震是断裂活动的表现形式,可以诱发地表沉积层序顶部未固结的软沉积物发生变形,形成新的变形层(即震积岩***)。因此,在连续沉积剖面中赋存的多层震积岩应是断裂活动的直接证据。川西前陆盆地中的软沉积物变形记载了龙门山断裂带的活动信息,对认识龙门山造山带演化历史具有重要意义。本文通过"汶川地震断裂带科学钻探"一号孔(WFSD-1)和三号孔(WFSD-3)连续岩心剖面的岩性分析和构造研究,识别出11段不同深度的液化角砾岩层,它们是地震触发成因的软沉积物变形岩层。11个液化角砾岩段厚度从~20m至102m不等,分布在晚三叠世须家河组二-五段。这些液化角砾岩层记录了龙门山前陆盆地形成过程中晚三叠世断裂活动特征及趋势。这些厚度不等的震积岩粗略指示约2~20万年的地震活动长周期(地震幕),以及约4至70万年的间震期(地震幕的间隔时间),反映了龙门山断裂早期脉动式(幕式)活动特征。从不同段液化角砾岩层分布间隔规律来看,地震活跃期间隔(即间震期)越来越短,显示龙门山造山带断裂活动越来越强的趋势。结合前人地表软沉积物变形研究,我们认为龙门山造山带在晚三叠世经历了多期次的正断-逆冲活动的造山作用(至少经历14个地震活跃期),形成龙门山雏形及前陆盆地。     

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。     

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。