青藏高原东缘—扬子特提斯构造域深部结构与地壳形变研究

青藏高原东缘和扬子西缘的构造带是中国特提斯构造域的重要组成部分,该构造域受欧亚板块与印度板块陆—陆碰撞、高原隆升、块体裂解或拼接挤压等强烈构造活动的影响,记录和保存了多期次的特提斯构造演化历史痕迹。同时,该研究区域也是中国西部地区地壳形变最强烈的地区之一,其浅表形变特征与深部构造之间存在怎样的关联和制约机制是目前国际地球科学的一个研究热点。本研究依据作者十多年来持续在该区域开展的地质—地球物理研究,通过深部地球物理多参数结构成像、沉积盆地分析、地壳形变和强震孕育机制等综合对比分析,发现在青藏高原东缘的下地壳存在低速和高泊松比异常带,该异常体与来自青藏高原上涌的软流圈热物质汇聚,导致从扬子西缘到青藏高原的下地壳和上地幔的深部结构发生显著变化。沿着龙门山断裂带,中、下地壳存在交叠相间的低速(高泊松比)和高速(低泊松比)区域,这些深部结构分布特征与地表形变及前陆盆地隆坳格局具有较好的一致性。基于上述认识,提出了青藏高原东缘—扬子板块的深部接触模式及其相应的盆山耦合关系,阐明了板块碰撞—耦合的深部动力学过程对剧烈地壳形变、盆地隆坳格局和强震诱发的制约关系。本研究成果将为深入认识青藏高原东缘高原急剧隆升、盆地基底结构与隆拗格局,以及强烈地壳形变的深部动力学机制提供参考信息。     

青藏高原的地幔动力学研究

青藏高原的形成是印度板块与欧亚大陆碰撞、挤压的结果，但简单的碰撞模型及南西—北东向的挤压无法解释高原现今所有的构造。因此，其他地球动力学因素，尤其是地幔动力学过程逐渐引起人们的关注。简要回顾青藏高原隆升的地幔动力学机制研究历史；较详细地介绍了青藏高原下深部结构的地幔动力学含义；并重点评述在青藏高原隆升的地幔动力学机制研究领域所取得的主要结果。说明在全球构造格局中，青藏高原不仅仅是印度和欧亚大陆会聚、碰撞以及大陆形变的结果，它也是青藏高原大陆岩石层和下伏地幔物质运动的相互耦合、相互作用的产物。     

青藏高原壳幔形变与层圈耦合效应仿真研究

为了探索“世界屋脊”的形成之谜 ,我们利用连续介质快速拉格朗日分析方法 (FLAC)对青藏高原壳幔形变与层圈耦合进行了数值仿真。基于青藏高原及其邻区地质、地球物理和大地测量等多学科的资料 ,笔者构建了青藏高原多层块、分阶段形变的地质地球物理模型 ,确定了模型的初始和边值条件 ;实施了印度大陆与欧亚大陆拼合之后 (约 5 0Ma以来 )青藏高原岩石圈尺度的二维形变场数值模拟。计算中 ,引入了与活动构造区壳幔形变特征较为吻合的、包括MohrCoulomb破裂准则和非相关流动定律的弹塑性本构关系。为了深入探讨青藏高原隆升的运动学与动力…     

青藏高原的隆升缩短及其粘弹性形变分析

本文依据新生代以来喜马拉雅和青藏高原发生的强烈的构造形变特征,用二维粘弹性有限元数值方法模拟估算了在印度板块向北推挤欧亚大陆的动力条件下,高原各构造单元的形变速率以及由此推算出40Ma以来青藏高原的隆升量和缩短量。反演了各地体岩石力学参数,特别是有效粘性系数η的数量级。认识到物性参数对构造应力场和形变速率的极重要的影响作用。阐明了除了动力机制和边界条件外,岩石圈各圈层材料力学性质的不均一是造成位移场、应力场和形变速率的差异,从而引起各种复杂地质构造现象的基本因素之一。      

试论中南亚地区板块碰撞带的现代构造特征

从波斯高原至青藏高原,是阿拉伯板块、印度板块同欧亚板块相碰撞的特殊地带。也是世界上最宏伟的陆内造山带。分析研究该地带的现代构造活动特点,将有助于研究,认识板内动力学及其地震成因。作者曾研究过我国及邻近地区的现代构造特征,新近又取得了波斯高原地区1968—1979年46次浅源大地震的断层面解结果(表1)。据此,结合地质和地震资料,探讨中南亚地区板块碰撞带的地质构造、现代构造应力场、现代构造形变和地震活动等方面的特征。     

东秦岭地区浅隐花岗岩体遥感识别模式

在含金地层分布区，研究揭示隐伏岩浆热源活动特征及基底导岩导矿构造特征是寻找隐伏金矿床的技术关键。本文依据花岗岩体侵位动力学及热力学机制，阐明了线，环同现构造影像的机理及其所揭示的地质内涵，指出了环形影像构造成因的多解性，提出了如何从纷杂的“环，线理论吉提取出反映岩体侵位这一特定影像构造的原则及其重要性，以遥感技术为主导，综合应用地质，物化探技术，建立了”环状影像构造－斜磁化场－重力亏损场－岩奖     

青藏高原东北部旋卷(扭)构造变形遥感探测及其地球动力学与油气地质意义

利用遥感技术,在青藏高原东北部发现了祁连山西段旋卷构造、柴北缘赛什腾山旋卷构造、柴达木西南祁漫塔格山弧形扭动构造及祁连东部大型旋卷构造等四个旋卷 (扭 )构造。分析了这些旋卷 (扭 )构造产生的地球动力学机制及其与油气运移和聚集之间的关系,并指出这些发现对青藏高原大陆动力学研究具有重要的科学意义,也对这一地区今后的油气勘探工作具有重要的现实意义。还指出Tapponnier的“走向滑移线场和构造逃逸理论”存在两点明显不足,补充和完善了该理论。     

三峡库区巫山古滑坡系统构造形变场研究

本文分析了三峡库区巫山古滑坡系统的地质结构, 并且重点探讨了古滑坡构造形变场的基本特征。作者指出, 滑坡构造形变场在古滑坡的不同部位具有不同的特征, 且与区域构造形变场有明显的差异, 据此, 可以作为古滑坡前、后缘的界定, 以及用于探索古滑坡的多期演化过程。滑坡构造形变场的研究, 对于鉴定识别古滑坡系统和三峡移民选址, 具有重要意义。     

青藏高原构造变形与热应力场

自新生代以来,青藏高原构造变形的特点表现为强烈的SN向挤压、逆冲、推覆构造,在后期出现伸展拉张构造。这些构造的形成除了与印度板块推挤有关外,尚与地壳深部温度变化引起的热应力有关。该文计算了由于地壳温度升高引起的热应力场及位移场,指出热应力场及位移场的基本特点,分析了他们在青藏高原构造变形中的作用。考虑到印度板块的推挤、重力和热应力场的共同作用,可以较好地解释青藏高原构造变形的特点及动力学机制。      

青藏高原东北部旋卷（扭）构造变形及其形成地质条件分析—兼评国家地质学家Tapponnier的“走向滑移线场和构造逃逸理论”

利用遥感技术，在青藏高原东北部发现了祁连山西段旋卷构造、柴北缘赛什腾山旋卷构造、柴达木西南部祁漫塔格山弧形扭动构造及祁连东部大型旋卷构造等四个旋卷（扭）构造。分析了这些旋卷（扭）构造形成的地质条件与地球动力学过程，认为这一重要发现不但对青藏高原大陆动力学研究具有重要的科学意义，而且对进行资源预测还具有一定的实用价值。本文还指出Tapponnier的“走向滑移线场和构造逃逸理论”存在两点明显不足，我们的发现及研究是对该理论的补充和完善。     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明:20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造降升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

柴达木盆地第四纪环境演变、构造变形与青藏高原隆升的关系

青藏高原北部柴达木盆地发育了巨厚的第四纪河湖相沉积。盆内沉积地层强烈的构造变形以及湖盆环境突变进一步证实了青藏高原经历了多期挤压隆升运动。沉积环境、介形虫和植物孢粉化石及磁性地层研究表明,自距今 2.5Ma以来,青藏高原共经历了距今2.52～2.28Ma,1.94～1.66Ma,1.38～1.1Ma,0.71～0.5Ma和 0.24～0.09Ma 5次强烈的隆升阶段,分别对应于青藏运动B幕和C幕、昆黄运动A幕和B幕以及共和运动。高原内、外 9个盆地的构造—沉积记录对比研究也进一步揭示了青藏高原隆起的整体性和阶段性。     

青藏高原及其周围地区区域应力场与构造运动特征

本文系统解析并分析了1931年8月-2005年10月期间青藏高原及其周围发生的905个震级M4．5-8．5地震的震源机制结果,研究了青藏高原岩石圈的区域应力场与构造运动特征。结果表明,来自印度板块的北北东或北东方向的水平挤压应力控制了青藏高原及其周缘地区的岩石圈应力场。从喜马拉雅到贝加尔湖以南包括中国西部的广大范围内,主压应力P轴的水平分量位于近NE-SW方向,形成了一个广域的NE-SW方向的挤压应力场。特别是青藏高原周缘地区,除其东部边缘外,南部的喜马拉雅山前沿以及青藏高原的北部、西部边缘地区所发生的绝大部分地震都属于逆断层型或走滑逆断层型地震,表现出周缘地区的水平挤压应力更为强势。应力场特征充分表明, 印度板块的北上运动,以及它与欧亚板块之间的碰撞,所形成的挤压应力场是青藏高原强烈隆起的直接原因。在青藏高原周缘地区受到强烈挤压应力场控制的同时,有大量正断层型地震集中发生在青藏高原中部海拔4000m以上的地区,其中许多地震是纯正断层型地震。震源机制结果显示,近E-W向或WNW-ESE向的水平扩张应力控制着该区的岩石圈应力场;正断层型地震的断层走向多为南北方向,断层位错矢量的水平分量大体位于近东西方向。这表明青藏高原中部高海拔地区存在着近东西方向的扩张构造运动,且扩张构造运动是该区引张应力场的作用结果。其动力学原因可能与持续隆升的高原自重增大引起的重力崩塌及其周边区域构造应力状况有关。研究青藏高原存在挤压应力场与引张应力场及其构造运动的区域特征,对于认识青藏高原形成、发展的地球动力学机制,有着极其重要的意义。     

An Inverse Analysis of the Comprehensive Medium Parameters and a Simulation of the Crustal Deformation of the Qinghai-Tibet Plateau

sedonthetheoryoffiniteelementanalysis,aninverseanalysismodelforthecomprehensivemediumparametersoftheQinghai-TibetPlateauissetup.WiththehelpofGPSvelocityfield,thecomprehensivecrustalmediumparametersoftheplateauareinverselyanalyzedandthecharacteristicsoftherelatedmovementmacroscopicallysimulated.ItisthenconcludedthatthetectonicdeformationoftheplateauismainlyintheformofaN-ScompressionaccompaniedbyanE-Wstretching,andthepresenttectonicsettingoftheplateaushouldbetheresultofthecollisionbetweentheIndianandtheEurasiancontinentsduringtheCenozoic.     

青藏高原隆升机制新模式

作为创建大陆动力学理论体系的最佳野外实验室的青藏高原, 涉及当代固体地球科学前沿和热点的许多重大科学问题.迄今为止, 包括板块构造在内的众多模式不能合理地解释青藏高原重要的地质和地球物理现象.本文从下地壳与中上地壳、造山带与沉积盆地的耦合作用出发, 对青藏高原及邻区进行分尺度、分层块、分阶段的构造解析, 提出青藏高原隆升的下地壳层流构造模式, 认为青藏高原地壳增厚和构造隆升是晚新生代由于锡瓦利克盆地、塔里木盆地和四川盆地下地壳的热软化岩石大量流向青藏高原造成的.      

东昆仑阿其克库勒湖地区的逆冲扩展作用

东昆仑西段是我国西北地区地质研究程度较低的地区之一。通过典型剖面的构造分析，可以得出下列几点重要认识：①东昆仑西段具有十分发育的断裂构造系统，逆冲扩展、正滑作用和拆离作用是该区的主要变形事件。②逆冲断裂起始于晚石炭世和晚三叠世—早侏罗世时期，但强烈活动发生在库木库里盆地强烈坳陷的中新世—第四纪时期。③该区北向逆冲扩展作用和南向正滑作用并存的构造格局，和青藏高原北部的总体构造格局相一致，与青藏高原南缘喜马拉雅地区的的构造格局也十分类似，但逆冲扩展方向相反，强烈逆冲扩展作用都发生在中—上新世至第四纪印度板块与欧亚板块强烈碰撞和青藏高原急剧隆升时期。这种方向相反的逆冲扩展和正滑作用揭示青藏高原深层物质向南、北两侧对称式扩展和表层物质向高原腹地重力滑动的运动学特征。因此该区断裂构造系统的建立对研究青藏高原北部的深部作用过程，建立青藏高原隆升的统一的地球动力学模式提供了一种思路。     

青藏高原的递进式隆升机制

根据青藏高原现代构造变形的GPS速度场、高原区喜马拉雅山等五大山脉之间的几何关系,及其在地貌构造上的褶皱结构特点、岩石圈的分层特征。作者提出在印度板块的推挤作用下,青藏高原具有递进式隆升的特征的观点。利用FLAC有限差分法数值模拟软件,近似采用平面应变条件,模拟了在水平推力作用下,地壳层递进式挤压弯曲隆升的过程。根据数值模拟结果认为,青藏高原隆升的主要动力源是印度板块NNE方向的推挤力,地壳层依照自南而北的次序逐步产生一系列褶皱隆起,从平面、剖面上均具有密切的时序因果关系;高原隆升与活动构造的发育、分布具有密切关系,断裂活动强度自南向北递进式扩展,因此,祁连山脉是高原最年轻的新生活动山链。     

青藏高原第四纪冰川的早期记录及其构造与气候含义

综合青藏高原第四纪冰川早期记录的研究进展和典型盆地地层、沉积、古生物、古环境研究的系统成果,扎达盆地香孜组上部冻融层的出现代表了区域的古海拔达到了高原冰缘的高度,即3 500 m以上.这一段地层的时代可能从2.3 Ma前后开始.并与贡巴砾石层下部冰水沉积层的时代基本一致.卓奥友冰期和希夏邦马冰期的时代与扎达盆地沉积结束后,直接覆盖其上的终碛垄和冰碛垄的时代大致相当,展现了这一时期喜马拉雅山脉的山岳冰川进一步发育,也说明喜马拉雅山脉作为青藏高原海拔最高的地区开始冰冻圈的环境很可能在早更新世早中期.川西地区的早更新世的冰川沉积说明东喜马拉雅构造结附近地区这一时期已经抬升至冰冻圈高度,但是,海拨高度与气候环境与喜马拉雅山脉应有不同.具体的时代仍需要深入工作.青藏高原普遍开始冰冻罔记录是在中更新世早期.伴随着全球冰期的到来,这一时期的冰川作用在青藏高原最为发育和广泛.这些暗示着青藏高原在中更新世早期整体性地较快速抬升进入冰冻圈,即海拔3 500 m以上.详细的过程仍有待深入研究.     

青藏高原东北缘何时卷入现今青藏高原构造系统?——来自西秦岭北缘漳县盆地新生代沉积记录的约束

新生代以来印度-欧亚板块持续碰撞汇聚形成号称世界第三极的青藏高原。青藏高原的扩展生长和构造变形系统形成的动力学过程是地球科学研究的重大科学问题。青藏高原东北缘新生代以来构造演化过程及其与印度-欧亚板块碰撞汇聚的动力学耦合关系研究对于揭示青藏高原扩展生长过程具有重要地质意义。尽管前人已经开展了大量研究探索,提出各种构造-隆升模型,但青藏高原东北缘何时卷入印度-欧亚碰撞汇聚的青藏高原构造系统尚未达成共识。作为青藏高原东北缘组成部分的西秦岭北缘构造带漳县地区不仅新生代地层记录齐全,而且断裂构造发育,构造变形现象丰富,是研究青藏高原东北缘新生代构造演化及印度-欧亚碰撞汇聚远程构造响应的良好区域。通过对西秦岭北缘构造带漳县地区新生代沉积盆地地层构造格架、沉积地层序列和沉积旋回等详细野外观测研究,结合区域断裂带几何学-运动学及变形历史分析,取得如下认识:(1)西秦岭北缘漳县地区新生代沉积地层主要由为不整合分隔的两套构造性质完全不同的构造地层单元组成,即渐新世—中新世伸展断陷盆地沉积和上新世再生前陆磨拉石盆地沉积;(2)渐新世—中新世时期的地壳伸展拉张构造环境与印度-欧亚碰撞汇聚的挤压环境相悖,指示了西秦岭北缘在渐新世—中新世尚未卷入现今的印度-欧亚碰撞汇聚构造系统;(3)上新世磨拉石盆地的发育标志着西秦岭北缘构造带从伸展到挤压的构造体制转换,可能指示了印度-欧亚碰撞汇聚的挤压构造作用这时才波及西秦岭北缘;(4)上新世粗砾岩、西秦岭造山带地层和中生代沉积地层共同经历了抬升剥蚀作用,形成了西秦岭北缘广泛发育的夷平面。第四纪以来夷平面的抬升和解体、现代河流侵蚀系统和多级河流阶地的出现,指示了青藏高原东北缘整体的不均匀大规模抬升而进入现今青藏高原构造系统。