大陆构造系统动力学及构造应力叠加场探讨

从＂系统动力学＂的角度，对大陆构造动力学系统的结构、组成和特性进行了初步探讨，并且指出大陆区域构造应力场是多种因素联合作用的结果，是多种内、外力的非线性动态叠加场，大陆构造应力叠加场的主要成分包括重应力场、热应力场、离心惯性应力场、板块互相作用应力场、壳幔相变应力场、地幔流剪切应力场和其他诸如地幔底辟、岩浆侵入等造成的应力场等。并以亚洲东北部中新生代断陷盆地系的形成演化为例，试图说明在大陆构造动力学系统内，各种因素总是以其固有的规律演化着，并且相互作用，相互叠加，甚至相互转化，导致构造应力场的多次转化，推动一场又一场不同方式、不同方向和不同性质的构造运动，使中国大陆区域出现纷繁复杂的构造图象，铸成了特有的山川盆湖的分布格局。大陆构造系统动力学与现有的各种大地构造学的有机结合，可能导致＂系统大地构造学＂的发生和发展。     

关于大陆构造的思考

大陆动力学与全球动力学是当代地学的重在前沿领域。本文在研究青藏高原与周缘盆地的同步演化规律和综合前人最新研究成果的基础上，分析了大陆构造的１０个基本问题，并进一步阐述了层流构造模式，其内容包括：（１）深部层流导致浅部隆陷；（２）层流隆陷构造系统的物质循环过程；（３）大陆层块结构与地温场，应力场的关系；（４）层流构造的阶段发展与复合叠加；（５）层流构造的深部过程及动力学源，特别强调指出应当区大分陆隆     

现今全球构造特征及其动力学解释

构造地质学、大地构造学和全球构造学是三个尺度的构造学研究领域,它们平行交叉而且互有扬弃。全球构造学可分为历史的和现今的两个分支。岩石圈板片和板条构造、板舌构造、洋脊构造以及大陆岩石圈多元组合板的多重滑脱构造和多层剪切构造网络等是现今岩石圈板的基本构造形态。全球级现今岩石圈构造主要表现为三大构造系统:环太平洋深消减带板舌构造系、大洋增生带洋脊构造系和大陆碰撞造山构造系,三者在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系(南/北、0°/180°),各构造系统内部还表现了普遍的东西反对称。论其动力学解释,岩石圈向西和地幔向东相对漂移的定向性显示了地球自转变化的导向作用,决定了经向构造两侧的多级反对称;地震层析探测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是南北反对称的动力基础;上地幔分层结构及“软层”物质在构造引张条件下形成的热涌有可能解释地表的视对流现象,有助于说明构造变动的跳位和变格以及板条和反对称运动机制。     

大陆构造、大洋构造和地球构造研究构想

大陆动力学和大洋动力学是当前固体地球科学的前沿领域 ,反映处于中期阶段的板块理论正向更加深入、全面、完善的方向发展 ,并走向统一的地球构造学的趋势。中、新生代造山带构造 ,全球高原构造的比较 ,周边洋底构造对欧亚大陆的动力作用 ,应是大陆动力学中优先研究的问题。对全球洋底构造的继续探测 ,用地震各向异性研究地幔的流动或变形 ,布设海底宽频带地震台阵探测地幔细结构 ,将会提供更多的地球内部过程信息。“地球大系统科学”概念的提出 ,将能推进固、液、气三态地球多球层相互作用的研究 ,例如固体地球微动态、固液气三态球层运动的可比较性、不同球层分区性的比较等 ,都是需要深入探讨的问题 ,代表了从整体地球系统开展学科交叉研究的方向     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务      

太原掀斜构造特征及其成因分析

在对太原掀斜构造形迹分析的基础上,通过节理统计,以板块构造和大陆动力学理论为基础,研究了古构造应力场特征和构造演化历程。结果表明:太原掀斜构造由东山背斜、西山向斜和太原断陷组成。中生代以来的构造演化可分为中生代晚期、古近纪及新生代晚期三个阶段。主体构造,即东山背斜、西山向斜以及相伴生的南北向褶曲等都是在中生代晚期北东—南西向右旋力偶作用下形成。区内等距分布的北东东向至东西向的正断层组等次级构造及太原断陷的雏形形成于古近纪北东—南西向左旋力偶。在新生代晚期北西—南东向拉张应力作用下,太原断陷进一步拉张下陷,形成现今构造格局。不同时期应力场和板块构造动力系统不尽相同,但它们之间有继承的特点,其形成演化与区域大陆动力学条件转化和演化一致。     

活化构造的动力学机制研究进展

活化构造理论的核心是构造活化, 他强调的是陆内活化区造山。活化构造动力学机制是活化构造理论的研究重点。在活化构造理论提出的初期, 就提出了热能聚散交替, 地幔蠕动假说。随着大陆动力学研究的深入,活化构造动力学机制的研究也获得了较快的发展。运用“岩石探针”和数值模拟实验, 对中国东部典型构造活化区进行了探讨。华北陆块中新生代构造活化( /岩石圈减薄)的动力学过程, 是源自地幔的热流与伸展应力共同作用的结果,其构造活化( /减薄)过程可以描述为:早期以热侵蚀作用为主,晚期则以机械伸展占主导地位。华南陆块的活化构造动力学机制研究表明,华南陆块的形成与发展,与岩石圈下地幔热能聚集, 导致软流圈上涌的热侵蚀、置换动力机制密切有关。活化构造动力学机制的研究发展, 是对大陆动力学研究的促进。     

鄂尔多斯盆地东缘边界带构造样式及其区域构造意义

鄂尔多斯盆地东缘是一条燕山运动期形成的、复杂的构造——地貌边界带,由离石断裂和晋陕挠褶带组成。基于野外观察和构造测量资料,本文论述了该边界带分段特征及断裂构造样式,利用断层滑动矢量资料反演古构造应力方向,建立了侏罗纪—白垩纪构造应力场演化序列。结果表明,该边界带发育3类断裂构造样式:反冲断裂、上盘断坡褶皱和盖层滑脱。根据地表构造样式推断,该边界带构造组成了山西断隆深部由东向西扩展的断坪—断坡式拆离系统的前缘反冲构造或上盘断坡。沿边界带发育挤压破碎带和构造透镜体。断层运动学分析结果展示了多向挤压应力作用,挤压应力方向为W—E、NW—SE和NE—SW向。该边界带的分段构造样式和应力作用方向记录了晚侏罗世燕山运动时期华北地区陆内挤压变形特征,为研究燕山运动时期古太平洋板块向东亚大陆俯冲产生的远程效应和华北陆内构造变形动力学提供重要的构造地质学依据。     

沉积盆地构造应力场研究综述

阐述了构造应力场在盆地演化分析、油气的生成和运聚、裂缝形成等方面的应用现状及发展趋向,指出在盆地演化分析中构造应力场的研究应以盆地形成演化过程中的原始沉积特征为依据,构造应力与流体（油、气、水）之间的相互作用表现为应力场、温度场、渗流场的相互耦合,定量研究它们的耦合关系及时空变化规律是认识构造应力和流体作用的主要途径。比较客观地探讨了构造应力场模拟、构造应力大小和方向、起源等问题。     

甘肃金川矿区构造应力场与构造演化研究

文章统计分析了金川矿区内地层和侵入体中的节理构造,对矿区内的共轭剪节理进行配套、分期,综合区域构造演化史后分析了矿区构造应力场。研究表明,金川矿区从新太古代到古生代至少受到4期古构造应力的作用。第一期构造应力场为NS向的挤压,由阴山陆块与鄂尔多斯陆块碰撞形成华北古陆西部陆块引起。第二期构造应力场为NE-SW向的挤压,与华北克拉通东、西陆块碰撞拼合并参与Columbia超大陆拼合事件有关;其后阿拉善陆块与华南陆块参与Rodinia超大陆拼合事件,应力场持续作用。第三期构造应力场为近NS向的挤压,由祁连洋不断向北俯冲引起。第四期构造应力场为NNE-SSW向的挤压,与祁连造山带发生的强烈造山运动有关。     

再论大陆构造与动力学

采用大陆构造时空动态相关分析法，对大陆构造进行系统的分层，分块，分阶段域构造解析，认为包括隆块，陷块和旋块等基本类型的断块构造具有不同的物质成分，变形强度，流变状态的层状构造是大陆构造的基本型式。在构造活动期间层流隆陷构造系统发生大规模的物质行，构成动态的循环体系，大陆地壳下部层圈以热动力作用为主，造成粘性热流物质和韧性固流物质沿着壳内流层从幔隆区流向拗区；上部层圈以应力作用为主，与下地壳层流相关     

易门式大型铜矿床构造成矿动力学模型

针对金属矿床隐伏矿定位预测的关键问题,在提出构造成矿动力学的分支学术方向的基础上,以易门式大型铜矿床为例,从成矿地质背景、矿田构造、构造地球化学和成矿构造应力场等方面进行构造成矿动力学研究,阐述在构造应力场控制下成矿流体运移和聚集的规律。构造地球化学研究认为,构造地球化学异常反映矿体的原生晕;构造地球化学异常受构造控制,其分带特征可指示成矿流体的流向,并提供矿床成因和隐伏矿(化)体相对埋深的信息。构造应力场的控矿特征主要表现在:构造应力场导致控矿构造的形成,并驱动成矿流体的运移;构造应力场控制了成矿能量场;应力和能量的高值集中区分布特点可反映某些构造型式。在此基础上建立构造成矿动力学模型,概括隐伏矿成矿预测准则,据此提出若干重点找矿靶区和靶位,其中部分靶区得到工程验证,表明构造成矿动力学方法对隐伏矿定位预测和评价具有重要的指导意义。     

中国华南活化区历史-动力学的初步研究

强调了中国大陆活化区动力学研究的理论创新意义和指导找矿、预测的经济价值。指出采用历史-动力学综合分析和注重四维时、空并重研究,对中国大陆活化区动力学历史背景和阶段性发展、演变研究的必要性。文中以中国华南中、新生代活化区为例,从大陆活化构造体制岩石圈的地质-地球物理场背景和动力学边界特点,及其活化解体前“活化前奏”的地质表现,中、新生代大陆活化构造演变的地质、构造表现和运动学-动力学特点及热-构造作用过程的地质-地球物理场特征等方面,指出大陆活化是热-构造对克拉通岩石圈深、浅部进行改造、再造的动力作用过程。各种地质记录和信息均显示,在地幔热能大规模聚集驱动下,热异常软流圈主动上涌的热侵蚀、转换,具有垂向为主兼有二维平向的三维运动学-动力学和时间维的阶段性演变,是大陆活化区动力学及其构造应力场的基本特性。     

亚洲东部大陆边缘的构造扩张和地球动力环境

东亚大陆边缘位居大陆岩石圈和大洋岩石圈交接地带,是各种地质作用的强烈演变带,也是它们之间的物质交换和能量转变带。在这里我们可以看到大洋岩石圈和大陆岩石圈的差别,也可以看到大陆边缘在构造扩张中陆壳解体、分离和漂移的演变历史,以及在构造收缩中陆壳块体聚合、拼贴和碰撞的发展过程。大陆边缘构造背景的变换,取决干大陆岩石圈板块和大洋岩石圈板块之间构造作用的动平衡,也取决于区域地幔应力场的变化。     

统一构造理论初探

以地球系统科学为指导思想,提出统一构造理论的新观点和理论基础,初步建立了理论体系框架。提出统一引力场表示理论,用Ｎｅｗｔｏｎ位算子将地球内、外扰动引力场统一。通过对地球不同圈层水平速度矢量场的对比分析,提出不同圈层的水平运动速度矢量场具有高度的相似性和统一性,且与地球自转密切相关的认识。根据观测数据,探讨板块的统一动力源。研究了幔柱构造特征,提出地幔热柱构造的动力学模型。利用积分关系法求出地表热流与岩石圈厚度的关系,提出大陆岩石圈的统一热模式和大陆地表热流经验关系式。     

当前构造地质研究的某些进展及启示

板块构造引发了地球科学革命，成为当前最盛行的地学理论。但是随着板块学说登陆，发现大陆板块与大洋板块有很大差异。一些学者提出了多种新观点、新假说，如近年提出的大陆构造、全球构造、地幔主构造等等。地质构造研究潮流移向多元化。中国拥有构造复杂多样的造山带和多种样式的大陆盆地等构造。实践证明，这些构造很难用一种模式、一种机制予以阐明。地质工作者要立足于我国独特的地质构造，努力探索，创造具有中国特色的地质理论。     

大陆伸展构造综述

简述了大陆伸展构造的研究历史,并从基本概念、构造样式、变形机制和动力背景等方面对大陆伸展构造进行了综述.伸展是大陆构造一种主要类型,并以正断层为主形成多种构造样式,如地堑、裂谷、拆离断层和变质核杂岩等.大陆伸展的变形机制包括纯剪切、简单剪切及分层剪切模式,并由此产生对称与非对称构造.大陆伸展构造的地表表现形式主要为裂谷或变质核杂岩,两者的形成主要取决于岩石圈的流变学结构.大陆伸展的动力学背景主要包括地幔柱上涌、俯冲板片反转与俯冲带后撤、增厚地壳的重力垮塌以及走滑体系的派生拉张等.     

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

亚洲内陆的强地震密集地发生在天山-贝加尔一线,但该处并不存在一条连续的大断裂,学术界对这个问题的认识长期相左。文中分析了这条地震带的时空分布、分区特点、应力状态和活动周期,计算了欧亚大陆的布格重力异常场、均衡重力异常场,反演了上地幔的密度分布和剪切波速分布。发现在这个部位的70~250km的深部有一条北东向的密度、速度陡变带,它是新生代的冷地幔和热地幔的交界带,与浅部构造存在立交关系,对亚洲大陆的现今构造运动和应力场具有重要的控制作用。这个带的地震不同于传统意义上的板缘地震和板内地震,是一种因为深浅构造不同而造成的结构性地震,性质上为大陆内缘地震。文中还就深浅构造的空间立交关系、时间镜像关系进行了讨论,指出在南北地震带和伊朗东侧地震带的立交结构也与上地幔构造有关。天山-贝加尔活动构造带是正在发展中的板块边界,是大陆内部的一个典型构造,北侧为稳定的俄罗斯-西伯利亚次板块,南侧为活动的中国-东南亚次板块。     

玄武岩在研究岩石圈深部过程及构造背景中的应用

玄武岩在反演地幔物质成分、分析构造环境和岩石圈的深部动力学研究中具有重要意义。系统地综述了玄武岩的成因和岩浆源区性质、利用玄武岩判别地幔类型、玄武质岩浆的演化与大陆动力学关系，以及判别构造环境等方面研究的现状。阐述了研究中存在的问题，提出了今后的研究和发展方向，认为玄武岩研究应在大陆动力学研究中扮演重要角色。     

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

亚洲内陆的强地震密集地发生在天山-贝加尔一线,但该处并不存在一条连续的大断裂,学术界对这个问题的认识长期相左。文中分析了这条地震带的时空分布、分区特点、应力状态和活动周期,计算了欧亚大陆的布格重力异常场、均衡重力异常场,反演了上地幔的密度分布和剪切波速分布。发现在这个部位的70~250km的深部有一条北东向的密度、速度陡变带,它是新生代的冷地幔和热地幔的交界带,与浅部构造存在立交关系,对亚洲大陆的现今构造运动和应力场具有重要的控制作用。这个带的地震不同于传统意义上的板缘地震和板内地震,是一种因为深浅构造不同而造成的结构性地震,性质上为大陆内缘地震。文中还就深浅构造的空间立交关系、时间镜像关系进行了讨论,指出在南北地震带和伊朗东侧地震带的立交结构也与上地幔构造有关。天山-贝加尔活动构造带是正在发展中的板块边界,是大陆内部的一个典型构造,北侧为稳定的俄罗斯-西伯利亚次板块,南侧为活动的中国-东南亚次板块。