山东胶莱盆地构造变形及形成演化——以王氏群和大盛群变形分析为例

胶莱盆地是形成于中生代晚侏罗世的陆相盆地，构造变形较为复杂。在野外断裂构造变形观测的基础上，结合年代学数据和地层沉积序列，确立了胶莱盆地白垩纪的变形演化历史。总体上，胶莱盆地在形成和演化过程中沉积了3套地层，经历了多个构造变形阶段。其中，发生在白垩纪的变形阶段主要有：(1)早白垩世早期，鲁东地区受区域近E—W向引张应力场控制，胶莱盆地发生大规模的火山喷发，喷发间歇期沉积了大盛群；早白垩世晚期，受强烈的区域性NW—SE向挤压，胶莱盆地褶皱回返。(2)晚白垩世早期，在区域近S—N向引张应力作用下，诸城断陷盆地发育，王氏群沉积；晚白垩世晚期，胶莱盆地受区域性NE—SW向挤压，导致王氏群褶皱变形。     

方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年技术及其在脆性构造中的应用

脆性构造形成于地壳浅层,记录了地壳浅层构造变形过程,精确限定浅层地壳变形时代是构造地质研究的热点和难点之一。由于脆性构造变形发生于较低的温压环境,岩石应变速率快,变质和交代作用相对较弱,难以形成韧性构造变形中可定年的同构造新生矿物,所以脆性构造的精确定年一直是学界难题。近年来,方解石U-Pb定年技术取得重要进展,通过脆性构造变形同构造方解石脉U-Pb定年可以精确限定构造变形时代。对近几年方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年技术研究进展进行总结,系统地介绍了同构造方解石脉特征、方解石U-Pb定年基本原理、方解石LA-(MC-)ICP-MS U-Pb定年方法及应用实例,指出该方法目前存在的关键问题和技术难点在于方解石U-Pb年龄代表的地质意义和其定年的成功率。野外识别同构造方解石脉,划分不同期次方解石,确定原生域和次生域能够准确揭示其年龄的地质意义;圈定最优待测靶区,选择合适的普通铅校正方法以及寻找理想的方解石标样有利于提高定年结果精度和准确性。     

鄂尔多斯盆地周边断裂运动学分析与晚中生代构造应力体制转换

基于对鄂尔多斯盆地西南缘构造带、中央断裂、东缘边界带和东北部地区的断裂几何特征、运动学及其活动期次的野外观察和测量,并根据断层面上滑动矢量的叠加关系和区域构造演化历史,确定了鄂尔多斯盆地周边地带晚中生代构造主应力方向、应力体制及其转换序列,提出了4阶段构造演化模式和引张-挤压交替转换过程。早中侏罗世,盆地处于引张应力环境,引张方向为N-S至NNE-SSW向。中侏罗世晚期至晚侏罗世,构造应力场转换为挤压体制,盆地周缘遭受近W-E、NW-SE、NE-SW等多向挤压应力作用。早白垩世,盆地构造应力场转换为引张应力体制,引张应力方向为近W-E、NW-SE和NE-SW向。早白垩世晚期至晚白垩世,盆地应力体制再次发生转换,从前期的引张应力体制转换为NW-SE向挤压应力体制。晚中生代构造应力体制转换和应力场方向变化不仅记录了不同板块之间汇聚产生的远程效应,同时记录了盆地深部构造-热活动事件,并对盆地原型进行了一定的改造。     

大巴山前陆西段叠加构造变形分析及其构造应力场特征

大巴山前陆西段发育典型的横跨叠加褶皱,清楚地记录了自身构造演化历史,为查明大巴山前陆构造体制转换提供了非常有利的条件。本文通过野外褶皱形态分析,结合层面和断层面滑动矢量的观测,获得大巴山前陆西段中生代主要的两期挤压构造应力场,即早期(T3—J1)的构造应力场以近南北向挤压为主,大巴山地区受其控制,发生近东西向展布褶皱变形,这期构造变形与印支运动有关;晚期,即J3—K1期间,大巴山构造体制发生重大转变,本区构造应力场由近南北挤压转变为近东西向强烈挤压,大巴山发生强烈构造变形,大巴山推覆构造带以断裂活动为主,镇巴—城口—房县断裂带强烈向大巴山前陆逆掩。而大巴山前陆则以强烈的近南北向延伸的褶皱变形为主,早期近东西向褶皱遭受强烈改造,形成大巴山前陆西段较为典型的横跨叠加褶皱构造。这期构造变形是燕山运动早期活动的结果。大巴山叠加变形的研究不仅为研究中国盆—山系统变形特征提供了具体例证,而且对大巴山前陆油气勘探起重要指导作用。     

巴尔喀什成矿带Cu-Mo-W矿床的辉钼矿Re-Os同位素年龄测定及其地质意义

巴尔喀什成矿带是世界著名的中亚成矿域斑岩型铜钼成矿带,产出许多斑岩型铜钼矿床和一些石英脉-云英岩型钨钼矿床。中亚成矿域可能是一个多核成矿系统,具有以走滑断裂为边界构成的断裂构造体系并受之控制。本文对巴尔喀什成矿带巴尔喀什—阿克沙套地区11件辉钼矿样品进行了Re-Os同位素分析,得到博尔雷大型斑岩型铜(钼)矿床和东科翁腊德、扎涅特、阿克沙套石英脉-云英岩型钨钼矿床的辉钼矿模式年龄(平均值)分别为315.9Ma、298.0Ma、295.0Ma和289.3Ma;其中,东科温腊德、阿克沙套和扎涅特等3个矿床的Re-Os等时线年龄为297.9-+30..949Ma,MSWD值为0.97。辉钼矿Re-Os年龄说明巴尔喀什成矿带Cu-Mo-W成矿作用发生在315.9～289.3Ma期间,Cu-Mo-W矿床的形成可分为两期:一期为斑岩型铜钼矿床,约形成于315.9Ma;另一期为石英脉-云英岩型钨钼矿床,约形成于297.9Ma。根据辉钼矿模式年龄和等时线年龄,推测该地区花岗斑岩和伟晶岩的形成时代与相应的矿床基本同时,均为晚石炭世,属海西期构造岩浆活动的产物。通过与我国境内西、东准噶尔和东天山斑岩铜矿带的对比表明,巴尔喀什成矿带铜钼成矿作用的年龄介于东天山土屋—延东斑岩铜矿与西准噶尔包古图斑岩铜矿之间。分析表明,中亚成矿域大规模斑岩型铜钼成矿作用集中在晚石炭世,属海西晚期构造-岩浆活动的产物。     

大巴山晚中生代陆内造山构造应力场

位于中上扬子板块北缘的大巴山造山带, 平面上表现为大尺度向南西显著突出的弧形带, 无论在变形样式和形成时间上都明显与秦岭造山带不同。在大巴山构造格架划分和野外构造变形观测基础上, 通过构造解析, 结合年代学研究成果, 重建了大巴山晚中生代独特的构造应力场, 指出大巴山属陆内造山, 形成于J2末, 并持续到K2初期。其构造应力场特征, 以城口－房县断裂为界, 大巴山逆冲推覆带与其前陆冲断褶皱带的特征显著不同。大巴山逆冲推覆带主要表现为NE-SW向构造挤压, 而在大巴山弧形前陆带从西向东, 由近E-W向挤压, 转变为NE-SW向挤压, 最后转变为近S-N向挤压, 构成一向其外缘扩散的放射状构造应力场。总之, 大巴山造山带由推覆体向前陆, 构造挤压作用由北东向南西方向扩散。这期构造挤压作用控制了大巴山造山带陆内变形活动, 导致大巴山由北东向南西的显著缩短, 同时受到其东西两侧基底隆起——神农架－黄陵地块与汉南地块的强烈阻挡, 造就了现今的大巴山前陆弧型构造。其动力学背景可归因于晚中生代东亚板块多向汇聚。大巴山晚中生代陆内造山构造应力场的研究, 对探讨秦岭造山带动力学特征具有科学意义, 为研究川东北油气运聚规律提供了构造地质学依据。     

北大巴山凤凰山基底隆起晚中生代构造隆升历史

对采自于北大巴山凤凰山基底隆起8个样品的磷灰石裂变径迹年代学分析和热历史模拟表明,凤凰山基底隆起陆内造山运动结束后的隆升历史大致可以划分为2个阶段：早白垩世中晚期（135±5～95±5 Ma）缓慢隆升,晚白垩世（95±5～65±5 Ma）快速隆升。大巴山北缘韧性剪切带黑云母40Ar/39Ar坪年龄证实大巴山北缘中晚侏罗世（165.7±1.9 Ma～161.2 Ma）存在快速隆升剥蚀,其与大巴山强烈陆内造山作用阶段有关; 早白垩世中晚期缓慢隆升代表了陆内造山结束后的稳定阶段; 晚白垩世快速隆升为一次区域性隆升事件,在秦岭、大别和武当等地区均有反映,隆升过程中伴随着强烈的伸展垮塌作用,沿秦岭造山带发育一系列伸展断陷盆地。区域对比分析表明,凤凰山基底隆起隆升历史与黄陵、汉南地块接近,但与武当地块存在明显区别,反映了秦岭造山带的不均一隆升过程。南大巴山前陆带1个样品的热史模拟结果显示,南大巴山前陆带自早白垩世以来与凤凰山基底隆起经历了一致的隆升过程。     

135~130 Ma: 大别山第二次“去根”时间？

大别杂岩主要由早白垩世侵入岩和三叠纪变质岩组成。它的四周是四条区域性韧性剪切带:郯城—庐江断裂,商城—麻城断裂,襄樊—广济断裂和晓天—磨子潭断裂。其中,晓天—磨子潭断裂和襄樊—广济断裂在早白垩世具有相反的走滑剪切方向:北侧的边界断裂(晓天—磨子潭断裂)是一个左行剪切断裂,而南侧的边界断裂(襄樊—广济断裂)是一个右行剪切断裂。在大别杂岩内部,早白垩世低角度剪切面理的倾伏向以SE向或NW向为主。这些晚期剪切面理上的拉伸线理的倾伏向同样为SE或NW向。大别杂岩总体具有朝SE向挤出和顶部相对朝NW向剪切的构造特征。这些表明晚中生代是该杂岩演化的重要阶段。该杂岩的边界断裂和内部构造特征指示其晚期抬升是沿造山带方向(SE—NW)以低角度方式进行的。这一过程直接导致高压-超高压变质岩和同构造岩浆岩被抬升至近地表。同时,年代学研究表明:大别杂岩(扬子板块东北缘地壳)在晚侏罗世—早白垩世经历大规模混合岩化的时间为145~135 Ma,同造山岩浆作用的时间为145~135 Ma,后造山火山-岩浆活动的时间为135~120 Ma。因此,该杂岩中三叠纪高压-超高压变质岩所记录的早白垩世抬升过程不是印支事件的后续,而是燕山期陆内造山及随后发生的伸展过程有关。尽管这一陆内造山事件的起始时间至今仍不确定,但大别山未变形岩体(130~120 Ma)的年代学研究结果和我们新测得的同构造伟晶岩脉的锆石U-Pb年龄(130 Ma)为早白垩地壳变形提供了良好的上限制约。这样,大别山经历了三叠纪碰撞造山和伸展,晚侏罗世—早白垩世陆内造山-伸展二次过程。     

大同盆地形成机制的构造研究

大同盆地为位于华北地块中部的新生代断陷盆地,自中新世晚期以来经历了持续的强烈伸展作用。基于边界断裂滑动的运动学及动力学分析,结合对本区新生界沉积地层与玄武岩资料的总结归纳以及对区域动力学背景的讨论,本文提出了大同盆地的形成机制:自10~8 Ma以来,鄂尔多斯地块东北缘形成NW向伸展的构造应力场,其中σ1垂直,σ2、σ3水平,σ2的方位角为60°,σ3方位角为150°,此构造应力场控制边界断裂的运动,形成NE向大同断陷盆地。盆地的形成对应岩石圈减薄深部过程,可能受到了印度——欧亚板块碰撞、太平洋——欧亚板块碰撞板缘动力作用的影响。本文将岩石圈浅部构造应力场与深部地幔活动结合起来综合分析大同盆地的形成机制,并提出了一些新的认识:控制大同盆地形成的正断型构造应力场不同于华北区域性走滑型构造应力场;首次测得了与地幔活动相关的大同火山群大峪口玄武岩K-Ar年龄为0.68±0.13Ma;大同盆地具有板内狭窄型裂谷的构造特征。本文为建立鄂尔多斯地块东缘山西地堑系的运动学和动力学模型提供新的依据。     

古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析

古构造应力场恢复是重建区域地质演化历史的重要手段之一。断层作为地壳浅表发育的脆性变形构造,为恢复古构造应力场提供了重要地质条件。关于利用断层滑动矢量反演古构造应力场,前人进行了长期探索。目前其相关理论基础、研究方法与实际应用均取得重要进展。在断层滑动矢量反演古构造应力场的理论方面,改进的安德森模式描述了在发育先存薄弱带的情况下断层形成与演化的规律,克服了安德森模式只适用于均匀变形域的理论局限性;在研究方法方面,突破了在沉积盆地内部变形相对单一的限制,在造山带前陆或者叠加褶皱区等复杂变形区有效地开展了相关研究,并通过断层相关褶皱与同褶皱变形的滑动矢量分析,厘定出同造山作用的古构造应力场。这一方法在大巴山造山带强变形区得到了有效应用,为探讨其构造演化提供了基础。