阴山山系与鄂尔多斯盆地北部的重力场与深部构造

阴山山系与鄂尔多斯盆地跨越不同的构造单元,是典型的盆、山耦合地带,且是构造活动强、弱的变异地域,了解该区地壳深部结构对与理解和认识盆山耦合地区的深部要素和深层动力学过程具有重要意义.本文基于最新采集的高精度重力探测数据,通过重力正、反演拟合求得了延川-包头-满都拉剖面辖区的地壳密度结构,并结合已有的面积性区域重力探测数据反演了该区的Moho界面分布特征.在此基础上系统地讨论了该区的深部地壳密度结构特征,为进一步深化认识该区的深部构造及其动力学过程提供了重力学方面的重要信息.     

秦岭造山带和邻域磁异常特征及结晶基底变异分析

本文根据最新的跨越南鄂尔多斯盆地—渭河盆地—秦岭—大巴造山带—四川盆地东北缘,即榆林—咸阳—万源—涪陵综合地球物理大剖面的高精度地磁观测数据和1：10万与1：20万航磁异常资料,经数据处理和反演分析了该研究区域内地磁异常场展布特征、构造分区及结晶基底起伏.通过对采集数据的反演与研究结果分析表明,不同构造单元之间地磁异常场和结晶基底起伏均存在明显差异和分区特征.南鄂尔多斯盆地磁异常较平稳,由于燕山运动导致盆地整体抬升,其后受到了不同程度的剥蚀作用,结晶基底埋藏较浅;渭河盆地与四川盆地东北部却长期接受沉积作用,结晶基底埋藏相对较深;而秦岭—大巴造山带磁异常变化剧烈,由于其经历了长期的碰撞、挤压和陆内造山作用,地层、岩性和构造分布极不均匀,且在深部存在物质与能量的交换和运移.这一研究结果为进一步深化认识研究区域内的上地壳属性、构造格局、深层运动学与动力学过程及深部潜在资源远景提供了重要依据.     

秦岭造山带与沉积盆地和结晶基底地震波场及动力学响应

秦岭—大别造山带横贯中国大陆中部,并将我国东部分为南北两部;即华北克拉通和扬子克拉通.在南、北相向运动力系驱动下构成了一个极为复杂的复合、叠加构造带、成矿带和地震活动带.同时导致了该地域异常变化的沉积建造和强烈起伏的结晶基底.然而对它们形成的地球物理边界场响应,岩相和结构的异常变化尚不清晰,特别对盆山之间的耦合响应更缺乏深层动力过程的理解.为此本文通过该区榆林—铜川—涪陵长1000 km剖面的地震探测和研究结果提出：（1）沉积建造厚度变化为4~10 km,结晶基底起伏强烈,幅度可达4~6 km;（2）一系列基底断裂将该区切割为南鄂尔多斯盆地和秦岭北缘前陆盆地、秦岭—大巴造山带和南缘前陆盆地与东北四川盆地,其中前陆盆地为秦岭北渭河盆地和秦岭南通江—万源盆地;（3）秦岭造山带是北部华北克拉通向南推挤、南部扬子克拉通向北推挤下隆升的陆内山体,并构筑了其南、北前陆盆地;（4）秦岭造山带的南、北边界并非是一条边界断层,而应是包括前陆盆地在内的组合界带;（5）秦岭与大巴弧形山系源于同一深部结晶基底,即同根生.这一系列的新认识对深化理解秦岭—大巴造山带形成的深层动力过程和演化机理及厘定扬子克拉通的真实北界具有极为重要的意义.     

阴山造山带—鄂尔多斯盆地岩石圈层、块速度结构与深层动力过程

阴山造山带位于鄂尔多斯盆地的北缘,这一地带不仅是构造活动强、弱的变异地域,且为盆、山的耦合地带,故在造山带与盆地地域具有各异的深层动力过程.本文基于高精度人工源地震宽角反射、折射探测和高分辨率的数据采集,通过反演求得了满都拉—鄂尔多斯—榆林—延川长达650 km剖面辖区的岩石圈精细层、块结构.研究结果表明：①沿该剖面由南向北地壳厚度为40~45 km;在不同构造单元其介质、结构均不相同;速度分布、空间结构形态和界面起伏及属性亦存在着明显差异;上地幔顶部速度为8.0~8.1 km/s;②沿剖面存在5条深、大断裂,且将该区切割成为壳、幔结构明显差异的4个构造单元,即鄂尔多斯盆地、盆山耦合地带、阴山造山带、内蒙构造带,它们各自具有固有的深层过程和动力学响应.同时厘定了阴山造山带与内蒙构造带之间的白云鄂博深、大断裂带是古亚洲洋的南界.在这里不仅导致了阴山造山带的形成,而且聚集了诸多的金属矿产资源,地震亦频繁活动.基于上述研究表明,阴山造山带—鄂尔多斯盆地耦合地带的壳、幔结构复杂、呈现出速度结构各异的层、块状展布.显然,在这一错综的成山、成盆、成岩、成矿和成灾地带,有着特异的深层过程和动力机制.     

秦岭造山带与邻域华北克拉通和扬子克拉通的壳、幔精细速度结构与深层过程

秦岭造山带与其南北两侧华北克拉通和扬子克拉通属三大构造单元,不论其各构造单元体还是其界带构造均甚为复杂,并受到多期次构造运动的制约,形成了大陆内部特异的造山过程.尽管在这一地域曾做过大量的地表地质工作和一些相关的地球物理工作,但对其壳、幔精细结构、深层动力过程,特别是同步穿越华北克拉通、秦岭-大巴造山带和扬子克拉通系统的耦合研究甚少.为了研究和探索该地域的壳、幔精细速度结构和其形成的深层过程,专门布置了一条北起榆林,向南经咸阳、宁陕直抵涪陵长达1000 km的高精度地震宽角反射、折射波场探测剖面.通过剖面辖区高分辨率的数据采集,数据处理、反演和壳、幔层、块精细速度结构,发现剖面辖区深部壳、幔结构存在特异的速度和结构变化,并厘定了一系列的新认识.研究结果表明:(1)秦岭—大巴造山带具有同一基底,其形成乃为结晶基底隆升所致,即它的形成仅涉及到上地壳的受力变形和空间状态.造山带与其南、北两侧的前陆盆地为陆内造山过程中同一深层过程的产物,但其沉积速率和形态却不相同.华北克拉通与秦岭造山带之间前陆盆地Bfc拉张为该区Moho界面的局部隆升所致.(2)首次提出了沿1000 km长剖面连续的沉积建造、结晶基底、上地壳、下地壳和上地幔顶部的层、块速度结构和各界面的起伏变化与空间状态.基于地震波边界场响应厘定了华北克拉通、秦岭—大巴造山带和扬子克拉通的分区界带.论述了三大构造单元各自的内部结构和其相邻界域的速度变化特征.(3)该区大陆内部速度结构和不同类型断裂分布及层序在华北克拉通、秦岭—大巴造山带、扬子克拉通三大块体地域存在显著差异.不同规模、层次与产状的断裂分布反映出它们在变形行为和机制上及所受构造运动的制约上均存在明显的差异.     

江汉和洞庭盆地与周缘造山带盆山耦合研究进展

沉积盆地与造山带是大陆构造的2个重要的组成单元,具内在成因联系。对其耦合关系进行研究,可以恢复和重建岩石圈深部运动过程,了解近地表构造与气候之间的相互作用。江汉和洞庭盆地位于长江中游,与周缘造山带具有清晰的盆山边界,盆内河流水系十分发育,是一个多物源沉积盆地,是探讨从山(源)到盆(汇)沉积过程的天然实验室。文中对江汉盆地盆山耦合的研究结果进行了总结和梳理,介绍了造山带基岩、盆地和河流沉积物低温热年代学的应用方法,提出了新的研究切入点,建议今后在江汉和洞庭盆地开展盆山耦合研究时,将造山带基岩和河流碎屑矿物低温热年代学结果相结合,同时开展同一目标矿物的物源示踪研究,综合分析造山带隆升信息与物源信息,并与周缘构造和沉积学研究结果相互检验,可得到详细的盆山耦合演化过程。     

大别造山带的深层动力过程与超高压变质带的形成机制

本综合分析了现有的地质、地球化学和地球物理资料,以认识山盆状态、深、浅构造格局,空间展布及其在四维空间的演化特征,并进行相应的地质解释。从沉积构造、地壳结构、地幔盖层和幔低速层分布特征探讨造山带地域的深部结构和动力学模式。     

若尔盖与西秦岭地震反射岩石圈结构和盆山耦合

松潘地块北缘的若尔盖盆地与西秦岭造山带相接触,构成青藏高原东北缘典型的新生代盆山构造.其岩石圈结构与深部构造关系,记录了青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程,同时又关联着若尔盖盆地油气远景的评价.2004年秋冬季,我们完成了第一条跨越若尔盖盆地和西秦岭造山带的深地震反射剖面.整个剖面全长254 km,分5段完成,其中第2段剖面（简称SP04_2）横过盆山结合部位.SP04_2剖面首次揭示若尔盖盆地－西秦岭造山带盆山结合部位的岩石圈结构,发现了若尔盖盆地和西秦岭造山带下地壳均以北倾为主的强反射特征,提供出若尔盖盆地下地壳整体向西秦岭造山带俯冲的地震学证据,揭示了若尔盖盆地和西秦岭造山带在挤压构造体系下形成的深部构造关系.而近于平的Moho反射特征又反映出两者在造山后期经历了强烈的伸展作用.     

米仓山楔入冲断构造模型低温热年代学证据及其意义

基于低温热年代学特征的构造重建（或解译）与浅部地表过程模型在诠释盆-山结构与演化过程中受到越来越广泛的重视与应用.青藏高原东缘米仓山—川北前陆盆山系统楔入冲断构造模型与浅部地貌建造（非）耦合的检验校正为米仓山造山带构造变形及其动力学模型研究提供了契机.基于稳态楔入冲断构造低温热年代学模型研究表明,米仓山—川北前陆盆-山结构带盆山地貌的建造和低温热年代学（磷灰石裂变径迹和（U-Th）/He）特征具有明显的耦合性,二者统一于（盆地向）具~4°古地貌斜坡的楔入冲断构造模型.现今米仓山地区低温热年代学不具有明显的海拔高程和年龄线性关系,但当古地貌具有~4°坡度时低温热年代学与古地貌具有明显的线性相关性,揭示晚白垩世米仓山东西段具有一致（或相似）的稳态抬升剥露特征,东西段剥露速率分别为0.05 mm/a 和0.03 mm/a.古地貌坡度与古地温梯度具有较好的相关性（R2=95%~98%）,相关古地温梯度（25~35 ℃/km）符合米仓山稳态剥露地质结构特征.米仓山造山带楔入冲断构造模型的发育可能受控于多套滑脱层系（尤其是深部和浅部滑脱层系）和扬子板块能干性基底对造山带盆地向扩展变形过程的阻挡作用.     

鄂尔多斯盆地上地壳速度分布与沉积建造和结晶基底起伏的构造研究

基于在鄂尔多斯盆地与其北部造山带地域,即沿延川—包头—满都拉地带进行的地震宽角反射和折射波场探测,取得了高分辨率的Pg波震相.通过走时差分层析成像方法进行Pg波波场走时反演,给出了沿剖面辖区的上地壳速度分布,求得了沉积建造和结晶基底折射界面的起伏变化,并给予了解释.研究结果表明,鄂尔多斯盆地上地壳为双层结构,上下层之间存在明显的折射界面,上层速度低,纵向变化梯度大;下层速度高,变化较为均匀.基于沿剖面辖区上地壳的速度分布特征提出自南向北应分为：榆林南凹陷、榆林—刀兔隆起、刀兔北至鄂尔多斯北缘断裂为箕形凹陷及其内部的次级构造、呼包凹陷以及伴随的断裂等沉积建造和结晶基底的起伏变化.阴山造山带上地壳速度明显比两侧地区高,速度呈纵向条带状展布,故呈现出结晶基底结构的分布特征和乌拉山、色尔腾山、和教岩体及白云鄂博群陆壳拼合及增生现象.内蒙造山带上地壳亦为双层结构,但基底折射界面不如鄂尔多斯块体明显.本文基于对该区沉积建造和结晶基底的起伏,讨论了沿剖面各有关凹陷的沉积特征与油气前景.     

华北东北部裂陷盆地与燕山隆起地壳结构

天津—北京—赤城深地震测深剖面采用密集炮点和接收点距设计构成了较为完整的观测系统,利用该剖面地震测深资料研究华北东部裂陷盆地与燕山隆起地壳结构及构造耦合.结合该区域已有研究成果,进一步分析了张渤地震带东段的地震构造环境.结果显示,华北克拉通东部裂陷盆地结晶基底构造形态和界面结构性质与新生代以来的地壳构造运动密切相关,北侧燕山隆起区高速稳定和南侧裂陷盆地低速松散截然不同的地壳结构,使宝坻－桐柏、宁河－昌黎断裂构造分区线和燕山隆起之间的中间过渡带为张渤地震带东部平原区地震的孕发提供了良好的构造环境.     

黄骅坳陷横向构造转换带与基底三分结构的重磁证据

黄骅坳陷盆地结构及构造单元展布受深断裂及盆地基底的控制与影响,利用重磁异常可以较大范围地揭示出控制盆地构造格局的深断裂及基底结构特征.本文综合考虑研究区盆地基底的宏观磁性差异以及存在的剩磁影响,采用对磁化方向依赖性小的磁异常模量数据,研究了黄骅盆地区域横向构造转换带的展布与磁性基底结构.识别出五条NW向与优势构造走向高角度相交的区域横向构造转换带和两条呈“T” 型展布的隐伏深断裂;研究区基底具有三分性结构特征,隐伏深断裂可能为三分基底的拼合线;基底结构差异及区域横向构造转换带共同控制了黄骅盆地“南北分区,东西分带”的宏观构造格局及沉积构造单元的展布.     

基于噪声面波直接反演法研究天山中段地壳S波速度结构

天山造山带是新生代以来复活隆升的陆内造山带,强烈的地震活动性使得理解和认识天山造山带深部结构及盆山耦合关系尤为重要。文章中使用天山造山带及邻区(40°～49°N,79°～93°E)85个台站2017—2019年的背景噪声资料,结合背景噪声互相关方法获得了6～52 s瑞利波相速度频散曲线,利用基于射线追踪的面波直接反演法对天山中段地壳三维S波速度结构及盆山耦合关系进行研究。结果显示：地壳浅层S波速度分布与构造单元中沉积层厚度相关,塔里木盆地北缘、准噶尔盆地南缘表现为低速,天山造山带表现为高速;到了中下地壳,天山造山带下方存在被高速异常包裹的低速体;莫霍面附近,天山造山带表现出相对低速;准噶尔盆地南缘和天山造山带的地壳厚度分别在45～50 km、50～62 km之间,沿南北向,天山造山带莫霍面呈现较为宽缓的形态;在82°～86.5°E之间,塔里木盆地和准噶尔盆地向天山下方双向俯冲,86.5°～88°E之间,准噶尔盆地向天山南向俯冲,由西向东,不同盆山耦合关系揭示了新生代以来天山中段不同区域构造运动差异,为进一步探讨造山动力过程提供参考。     

首都圈上地壳高精度三维P波速度模型——基于石油地震叠加速度和人工地震测深剖面

本文收集了首都圈地区40个测点的石油地震叠加速度资料,经常规处理后得到各测点下方速度随深度变化的曲线;对9条人工地震测深剖面的解释结果进行数字化处理获得各剖面下方离散的速度数据;应用上述资料和专业地质建模软件构建了首都圈地区(115.50°E—117.60°E,38.40°N—40.75°N)范围内上地壳高精度三维P波速度模型.结果表明:华北盆地为隆坳相间区,从东至西依次是黄骅坳陷、沧县隆起和冀中坳陷,上地壳速度结构十分复杂;结晶基底的埋深变化剧烈,冀中坳陷下最深处可达10 km,沿构造走向整体呈西南深、东北浅的趋势,沧县隆起下埋深约2～4 km,黄骅坳陷下最深处则达9 km,剧烈的基底起伏反映出盆地内部不同次级构造单元的差异沉降和中、新生代以来强烈的拉张构造运动.太行山、燕山隆起下的基底埋深较盆地区浅,体现出隆起区新生代以来的抬升构造运动.本文首次将石油地震叠加速度资料用于首都圈地壳速度模型的构建,与以往用人工地震测深资料得到的模型相比,本文结果对华北盆地复杂的上地壳结构刻画得更为细致.     

A REVIEW OF MOUNTAIN-BASIN COUPLING OF JIANGHAN AND DONGTING BASINS WITH THEIR SURROUNDING MOUNTAINS

Sedimentary basin and orogenic belt are two important components of continental structure with internal genetic links. The study of the basin-mountain coupling can reconstruct and restore the coupling relationships between the deep lithosphere process, near-surface structure and climate change over time. The Jianghan-Dongting Basin locates in the middle reaches of the Yangtze River, presenting a clear basin and mountain boundary with the Qinling-Dabie Shan to the north, the Mufu Shan to the southeast, the Wuling Shan to the southwest, and the E'xi Mountain to the west, respectively. The Meso-Cenozoic Jianghan-Dongting Basin was affected by the subduction and collision of the Pacific plate and the Indian Ocean plate on the Eurasian continent, resulting in multiple tectonic evolution processes. There are some big rivers pouring into the Jianghan-Dongting Basin, such as the Yangtze River, Hanjiang River, Ba River, Xiangjiang River, and Yuanjiang River, etc. to serve as the material transport belts linking between the orogenic belt denudation and basin deposition. Therefore, the Jianghan-Dongting Basin has become a multi-source sedimentary basin, which makes it a natural laboratory to explore the geological processes from source to sink. Because the low-temperature thermochronology(e.g. fission-track and(U-Th)/He)can record the recent uplift time of mountains, they are widely used on the bedrock samples and the detrital synorogenic sediments in basins to constrain the surface uplift time of the orogenic belt. Hence, in the first parts of the paper we summarize and sort out the research results of basin-mountain coupling process in the Jianghan-Dongting Basin, evaluate the research results, identify the existing problems, and propose new research directions. After that, we introduce the applications of low-temperature thermochronology on the bedrock within the orogenic belt, basin and river sediments, combined with the actual situation of Jianghan-Dongting Basin, and put forward a new research breakthrough point. It is found that the Jianghan-Dongting Basin is very suitable for the study of low-temperature thermalchronology on detrital minerals. However, it should combine the low-temperature thermochronology results of both orogenic belt and river sediments with the provenance analysis on the same target minerals, building the connection between the exhumation and provenance information on the orogenic belt, thus providing the detailed evolution of mountain-basin coupling process.     

三峡水库坝址及邻区中上地壳S波速度结构

利用三峡数字地震台网记录的Sg波到时资料,采用地震层析成像技术,重建了三峡水库坝址及邻区中上地壳的三维速度图象,研究了地壳深部构造,主要结论是:①黄陵背斜的岩性具有固结程度高、岩体均匀完整、埋藏深度至少达14 km的特征;②秭归盆地与边缘构造由于岩层一致,而速度结构相同;构造变形的强度决定了秭归盆地及周缘区域沉积层的厚...