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。     

月表线性构造定量提取与演化分析:以静海月岭、月溪为例

线性构造是月球表面除环形构造外另一种重要的构造样式,呈线状延伸。月表线性构造种类繁多,其成因也具有多样性。它能反映全月球或者区域性的构造特征与应力状态,在某种程度上反应月球内部的地质信息,对研究月球的构造演化有重要的意义。文中以静海地区为例,经过对“嫦娥二号”CCD的影像数据及从中提取的DEM数据进行解译,提取出了284条月岭和71条月溪,并对月岭月溪进行分类和统计分析,然后结合静海地区线性构造的分布特征及坡度图、等值线图,分析其演化过程。结果表明,静海地区的月溪月岭大部分分部在西部高程较低的区域;静海盆地月溪的形成时间与盆地形成及玄武岩的填充时间大致相同,月岭的形成时间大致与撞击坑的形成时间相同;静海盆地中一端延伸至撞击坑的月岭形成模型属于火山成因模型中的堤坝模型。     

月球构造新认识：基于60m高精度全月月形图的月球构造形态学研究

一直以来月球上都没有发现像地球上一样的全球板块构造现象,被认为是属于单板块构造的行星体并且是不活动的。随着月球地形探测精度的提高,人们逐渐发现了一些地质现象表明月球并不像之前想象的一样是不活动的。高精度的月形数据显示出了月球上除了存在众所周知的(撞击作用产生的)复杂的撞击构造外,仍然存在许多可能由内生作用产生的构造特征:如裂谷、山脊、火山群等。本文利用最新高精度月球激光高度数据(LOLA数据)建立了全月60m(相当于7秒网格)高精度月形图。由于数据量超大(TB级别),作者编写了基于并行架构的集群计算处理代码,其计算效率提高了近300倍。基于这些图件,作者在全球范围内找出许多重要的构造现象,并根据其构造及地质特征进行分类研究。研究结果表明并不像之前认识一样,月球上的确存在许多地质构造体是由月球的内生地质作用所产生,并建立对于月球结构和构造的新认识。此外,通过对比发现,像地球上全球尺度的线性山脉只是板块构造运动的结果;另一方面,在无板块构造的行星上,就像月球一样,会产生大面积的高地(月陆)和低地(月海地区),这种地质现象很有可能是行星地壳岩浆演化的直接结果。在文章最后,作者还将制作出的60m分辨率的全月月形系列图件附后并公开,以方便其他科研人员进一步开展相关研究;并以此敬献中国地质科学院60周年庆典。     

西藏班戈县冈瓦纳相冰碛岩的发现及其对北拉萨地块构造演化的启示——来自1∶50000专题地质调查的新证据

【研究目的】拉萨地块作为构成青藏高原的最主要陆块之一,其构造格局的划分对深入理解特提斯洋的时空分布格局具有重要科学意义。一般来说,拉萨地块可进一步划分为北拉萨、中拉萨和南拉萨地块,但关于各地块基底属性、漂移历史、增生过程及构造亲缘性等仍不明确。【研究方法】本文报道了笔者等在北拉萨地块北拉地区开展1∶50000专题地质调查期间,在原划定的中—上侏罗统拉贡塘组中发现了大面积出露的典型冰碛岩与震积岩。【研究结果】它们与中拉萨地块申扎地区的上石炭统—下二叠统拉嘎组可对比,是冈瓦纳大陆北缘晚古生代冰期事件的记录。冰碛岩中可见明显冰筏作用形成的冰海相砾石稀散分布在砂质、粉砂质和泥质基质中,具坠石构造。震积岩以震褶岩和震裂岩为主,发育微褶皱、砂（泥）岩脉、同震节理、内碎屑副角砾岩、阶梯状断层和火焰构造等同生或准生地震沉积记录。【结论】北拉地区拉嘎组冰碛岩的发现表明,北拉萨地块与中拉萨地块具有类似的基底,它可能是在陆壳基础上逐渐形成的增生型微陆块,其形成与班公湖—怒江洋的俯冲消减密切相关,这为深入理解北拉萨地块的构造属性提供了关键证据。     

闽中南平—宁化构造带南华纪陆缘弧岩浆活动：对武夷造山带构造演化的新启示

南平—宁化构造带沿线出露着以万全岩群和楼前组、西溪组等为代表的一系列新元古代火山-沉积岩系。系统的岩石学、年代学和地球化学研究表明,福建明溪和江西瑞金地区的楼前组浅变质英安岩和晶屑凝灰岩分别形成于(729±4)Ma和(735±6.7)Ma(LA-ICP-MS锆石U-Pb法),SiO2含量变化在65.22%～74.54%,相对富Al2O3(11.05%～16.80%)富碱(Na2O+K2O=4.88%～10.19%)而贫CaO、MgO和FeOT,ANK值和A/CNK值分别为1.23～1.78和0.98～1.57,Nb/Ta=12.44～17.28,Nd/Th=2.07～3.51,Ti/Zr=6.08～10.37,Ti/Y=68.51～154.71,属过铝质S型火山岩;明显富集大离子亲石元素(Ba、Rb等)而亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、P等),Zr/Nb=16.65～24.07,Th/Ta=12.94～16.93,δEu呈现明显负异常(0.33～0.62),显示岛弧岩浆岩的地球化学特征。综合区域地质资料及前人研究结果提出,南平—宁化一线在713 Ma前为活动大陆边缘环境,洋壳俯冲引发的岩浆活动形成了沿南平—宁化—瑞金一线展布的陆缘弧中酸性火山岩带,暗示此时南、北武夷之间尚未拼合形成统一的武夷地块,因而华夏地块不存在统一的前南华纪结晶基底。     

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。     

超大陆裂解几何学研究新思路——截顶正二十面体模型的应用

截顶正二十面体是目前应用广泛的球体张拉整体结构模型之一.它具有60个顶点,12个五边形边,20个六边形面.球壳在均匀的伸展状态下,沿该模型的棱的方位最容易裂开.前人从全球规模的角度出发,用截顶正二十面体模型解释了劳仑大陆以及冈瓦纳超大陆裂解时期全球范围内的伸展构造组合的展布,包括裂谷系、非造山岩浆活动和岩墙群.本文在前人的基础上,用该模型解释了现代大洋中脊分布、东非-红海-亚丁湾裂谷系的平面几何形态以及华北克拉通1.80 Ga裂谷系分布.根据该模型进行计算,得出半径为单位1的该模型的棱长为23.3°,带入地球平均半径则得全球最长直线裂谷的长度为2589.53 km,同时得到五边形和六边形的顶角分别为111.4°和124.3°由此,超过该长度的裂谷将以120°左右的夹角拐弯.该模型能解释大范围伸展构造组合的分布规律.