贝加尔裂谷下的软流圈底辟：岩石学约束条件

地壳底部部分熔融物质的存在是对贝加尔裂谷带深部构造所提出的模型的主要依据之一，可以把这种上地幔异常解释为不连续的０－５０ｋｍ的 厚层，这种厚层是通过狭窄的通道与软流层连接的（流体，张性破裂模型），或解释为与地壳基底相接触的２００－３００ｋｍ宽的软流圈隆起（地幔柱模型）。来自于新生代玄武岩的地幔捕虏体的岩石学数据与热软流圈物质引起的壳下岩石圈的完全机构交代简单模式不一致，来源于４５－７５ｋｍ深处的尖     

大陆裂谷中断层的演化：北贝加尔盆地西南端构造地貌证据

北贝加尔盆地西南端位于贝加尔盆地中部,包括Olkhon岛及其邻区,文中研究了这个区域的构造地貌格架。北贝加尔盆地西南端的构造地貌类型是由走滑构造末端的一系列雁列构造、裂谷断层及次级断层的末端复合构造控制。朝着海的方向Olkhon地区次级断层包括4个连续的末端复合构造Primorsky断层带,Buguldeika-Chernorud地堑—MaloyeMore裂谷盆地—Ushkaniy断层带,Tazheran高原—Olkhon岛鞍部和淹没的Akademichesky山脊,Olkhon断层带。这个末端构造被横向断层切为几段,其活动时间在南西最年轻,向北东逐渐加大,同时断层垂直断距从数十米增至2000余米,且断层带变得更为宽阔,也更为复杂。Pri-morsky断层带向北东从西南端简单的线性断层崖,变为断层围限的断块系统,再变为上升和沉降(盆地)块体系统,并最终汇入一个盆地之中;沿着这个方向裂谷边界断层则突然地复合于盆地构造中。这种构造地貌类型记录了断层演化的时间和空间关系,即从属于递进的沉降和加宽直至最终发育为盆地。因此其趋势是发育完好的湖盆、陆地构造直至被水淹没。陆地构造淹没趋势及没有断层围限块体的盆内构造组合可能是与犁式断层旋转相关的陆内裂谷的共同特点,并具一般裂谷的打开机制。     

贝加尔裂谷带中部的新构造特征及其成因分析

位于贝加尔裂谷带中部的滨奥里洪地区主要包括3个大地构造单元:西部滨海山脉、滨奥里洪高原和小海地堑.笔者着重对该地区中新世以来的新构造活动特征,特别是对第四纪夷平面的变化、断层的发育、河流的变迁、河流阶地的发育等进行了研究,表明该地区在中新世以来具有强烈的拉张运动与升降运动特征,是贝加尔裂谷带新构造运动表现最强烈的地区.新生代贝加尔裂谷带的发育受印度板块-欧亚板块碰撞、西太平洋俯冲引起弧后扩张作用的影响;中部滨奥里洪地区受到NW-SE向拉张作用,发育了强烈的新构造.     

贝加尔大陆裂谷区新构造

1贝加尔湖与贝加尔裂谷西伯利亚的贝加尔湖地区是著名的大陆裂谷区,也是世界上最深、最古老的湖(照片1)。贝加尔湖湖水最深处达1 720m,而湖底第四纪沉积物的厚度达8 000m。贝加尔湖的湖盆早在白垩纪末(距今约70百万年)就已形成。现在,贝加尔湖的淡水含量占全球淡水总量的20%,生     

贝加尔裂陷新构造特征

贝加尔裂谷系的断裂发育阶段和沉积作用过程基本一致,除沉积作用前的前裂谷断裂已经活化外,整个裂谷系的发育及演化过程大体可划分为两个阶段,即始新世中晚期-上新世早期(E22-3-N21)的开始阶段和上新世中晚期-第四纪(N22-3-Q)的主要阶段。前者属塑性形变,地形反差小,断裂活动弱;后者属脆性形变,地形反差大,断裂活动强。贝加尔裂谷拗陷是贝加尔裂谷系中发育最早、规模最大的水下拗陷,新构造运动表现明显,升降幅度自西南向东北增大。区内及其四周断块山体及盆地多显示了自西向东翘起的特点。夷平面及冲、洪积扇发生大量拱曲和拗曲。各方向断裂力学属性组合特征,反映了NE-SW向的挤压构造应力场。     

大陆裂谷作用的物理模拟

裂谷作用的物理模拟是研究大陆裂谷系统的几何结构与动力学机制之间关系的一种直观有效的手段。对正向裂谷作用、斜向裂谷作用以及两期作用先后叠加模拟过程中,断裂系统发育的特征进行了综述。目前这些实验结果已被用于解释天然裂谷的形式,并根据断层方向的统计分析推导伸展向量的大致方向。     

汾渭与贝加尔裂谷系相似性的统计分析

在野外观测与遥感综合解译的基础上,充分利用区内已积累的地质与地球物理资料,应用统计分析方法,从7个方面分别计算分析了汾渭与贝加尔裂谷系的相似性系数。显著性统计检验表明,两裂谷系在几何形态、三维构造格局、历史与现今活动性各方面都存在显著的相似性。
结合空间测量与两裂谷系现今构造应力场的实测资料分析,推断汾渭与贝加尔裂谷系高度相似性产生的动力学机制与东亚大陆这一地带南、北块体间不等速西向运动所造成的大规模S形张裂作用存在成因联系。      

贝加尔裂谷带通京盆地呼兰霍博克火山的玄武岩岩石学和地球化学特征

位于贝加尔裂谷带西南端通京盆地的呼兰霍博克火山为玄武岩质碎屑锥,玄武岩由高拉长石、贵橄榄石、普通辉石和火山玻璃组成,其矿物组成及SiO2-（Na2O＋K2O）图和Hf-Th-Ta图指示为碱性玄武岩.CIPW标准矿物特征、岩石化学成分和单斜辉石化学成分特征表明岩石属碱性系列,钠质型.稀土元素和微量元素的地球化学特征表明岩石为裂谷初期玄武岩.初步推断原始岩浆来源于上地幔,斑晶可能于16.5 km深处的次生壳层岩浆房结晶.     

贝加尔裂谷带通京盆地新生代火山岩石学与地球化学特征及其构造意义

位于贝加尔裂谷带西南端通京盆地的尚加泰火山玄武岩由高拉长石—中长石、贵橄榄石、次透辉石、火山玻璃组成,据对S iO2与全碱(N a2O K2O)的关系判断,均为碱性橄榄玄武岩,微量元素、稀土元素分布型式与板内碱性玄武岩一致,推测原始岩浆来源于上地幔距地表200 km~250 km深度处,在距地表约40 km处即莫霍面附近开始冷却结晶,该火山活动区可能成因于异常地幔凸起中的物质-能量流沿着断裂在通京盆地内的上升。     

二连盆地中生代构造变形主控因素:物理模拟与讨论

二连盆地是中国东北部中生代含油气盆地,与中国东部中生代裂陷盆地之间存在显著的几何学与运动学相似性,根据盆内构造线走向和典型地震剖面构造样式可划分为中央正向裂陷带和周缘斜向裂陷带。尽管前人对盆地中生代构造变形开展了大量研究,但有关同期构造控制因素的认识尚不清晰。为此,研究以二连盆地为原型,设计了3组分别改变伸展速率、伸展方向及同沉积作用的平面沙箱模型。实验结果表明伸展方向控制裂陷内部断层特征;南东向的伸展速率改变深层构造薄弱带的扩展和断裂发育规模;同沉积作用促进基底滑脱层的活动强度,且进一步抑制边界断裂的生长。模拟结果还揭示了伸展方向是该盆地构造变形的主要控制因素;同沉积作用和伸展速率为次要控制因素。同时根据中国东部及邻区典型中生代裂陷盆地的几何学与运动学相似性,认为"南东向伸展"可以提供较好的运动学解释。     

俄罗斯贝加尔湖区伸展构造及与中国东部伸展构造对比

在晚白垩世-始新世夷平面基础上,由于断裂作用形成了贝加尔裂谷系。断裂作用最大幅度超过10 km。在裂谷系中心部位发育的断层长度最大、最深、最早,并以准对称形式向四周扩展。贝加尔裂谷系是在地幔隆起和印度-欧亚大陆碰撞双重作用下形成。贝加尔裂谷系与中国东部新生代断陷盆地和汾渭裂谷系同时形成,并有密切的成因联系。它们的形成不仅受太平洋板块的俯冲和印度-欧亚大陆碰撞的制约和影响,而且位于中国西南部的地幔流发散中心,呈扇状向太平洋区流动,可能是它们在更深层次上的共同场源基础。     

岩石圈构造变形的物理模拟实验研究现状

在介绍物理模拟实验研究方法的基础上,系统概括了常规重力模拟实验的主要进展,研究内容以及模型相似性的研究现状。其研究进展 现在驱动自动化和观察,记录,测试系统数字化;模型结构多层化和实验材料多样化;模型相似半定量化。     

先存薄弱带对帕米尔弧形构造带形成的影响：来自构造物理模拟实验的制约

帕米尔弧形构造带的形成与先存弧形薄弱带密切相关,这些先存薄弱带如何在印度-欧亚板块碰撞初期就被活化是地学界关注的科学问题。本文利用构造物理模拟实验,研究先存弧形构造薄弱带如何影响帕米尔弧形构造带的形成。本文依据相似性准则,设计了两组构造物理模拟实验,包括先存弧形薄弱带(对比模型)和先存弧形薄弱带加地壳滑脱层。实验结果表明:①先存弧形构造带上继承性发育从而形成帕米尔弧形构造带是完全可能的;②在先存弧形薄弱带而无滑脱层的情况下,变形逐渐由南向北传递,呈现典型的前展式的变形过程,最终变形到达先存弧形薄弱带的时间较晚;构造样式上主要表现为一系列南倾断裂控制的变形带不断向北增宽;所造成的地形格局总体上呈现向北单调递减的地形楔形态;③在先存弧形薄弱带而有地壳滑脱层的情况下,先存弧形薄弱带在变形初期就立即活化,之后变形带才表现出从推板向北逐渐传递的过程,最终当变形量足够大时,会在弧形薄弱带前缘形成前锋断裂;构造样式上,表现为一系列的冲起构造;所造成的地形格局总体上为山-谷相间的形态;④帕米尔北缘的先存薄弱带如果在新生代印度-欧亚板块碰撞初期就开始活化,必须存在滑脱层(解耦层)。该新生代早期的滑脱层是否存在、位于什么深度和界面仍有待于进一步研究。     

被动陆缘盆地陆隆斜坡对盐构造形成的影响 ——来自物理模拟实验的启示

被动陆缘盆地盐构造形成的影响因素及时空演化分析受到了国内外学者的高度重视.丰富的油气资源促进了被动陆缘盆地地震资料品质的不断提升,高精度地震数据的解译结果表明,被动陆缘盆地盐层下的地形往往具有大型的起伏特征,而前人在基底构造形态对盐构造形成影响方面的研究并未取得共识,仍需要深入研究和探讨.为此,本文基于前人的研究认识,...     

变形岩石的显微构造与岩石圈流变学

岩石圈的流变学分析和岩石构造、显微构造证据揭示出大陆岩石圈具有显著的横向和纵向上的异向性,并具有明显的非板块表现.全面开展不同温度和压力条件下变形岩石的构造与显微构造分析,正确认识岩石圈不同层次上岩石的流变学规律、流动机理及其制约因素等,将成为后板块构造研究与新的岩石圈演化理论建立的基础和主要动力.岩石流动的宏观-微观尺度问题(岩石圈结构与流变性、边界弱化效应和岩石流变学与显微构造响应等)、岩石流动的时间问题(不同时间尺度岩石的流动性、实验室模拟与天然岩石流动的协调性、浅层岩石流动变形的有效定年等)、岩石流动的制约因素(内在的成分与结构、外在的物理与化学环境)将成为岩石圈流动与岩石变形显微构造研究的重要方面.现代化实验室建设和最新实验技术、手段的利用将成为解决上述科学问题的必要条件.     

曾母盆地西部岩石圈特性与有效弹性厚度: 来自构造模拟的约束

曾母盆地是南海南部最大的新生代沉积盆地,保留了南海新生代共轭边缘演化历史以及性质的重要信息。岩石圈有效弹性厚度Te是了解大陆地壳张裂时岩石圈强度的一个关键指标。本文选取曾母盆地西部的三条典型地震剖面,在构造解释的基础上,按照挠曲均衡原理,通过对三条剖面的反演模拟,对Te进行了敏感性测试。在此基础上利用弹性梁模型对三条剖面进行了正演模拟,来模拟盆地的形态以及主要地层单元的展布。模拟结果与实测剖面的对比表明,Te值取3～5km较为合理,盆地西部的脆性/韧性地壳转换深度为15km。正演和反演模拟中的拉张因子β具有不同的构造含义,正演模拟拉张因子β代表了脆性上地壳的拉伸程度,反演模拟的拉张因子则表示整个岩石圈的拉张作用,拉张因子同时呈向北增大的趋势。     

变形岩石的显微构造与岩石圈流变学

岩石圈的流变学分析和岩石构造、显微构造证据揭示出大陆岩石圈具有显著的横向和纵向上的异向性,并具有明显的非板块表现.全面开展不同温度和压力条件下变形岩石的构造与显微构造分析,正确认识岩石圈不同层次上岩石的流变学规律、流动机理及其制约因素等,将成为后板块构造研究与新的岩石圈演化理论建立的基础和主要动力.岩石流动的宏观-微观尺度问题(岩石圈结构与流变性、边界弱化效应和岩石流变学与显微构造响应等)、岩石流动的时间问题(不同时间尺度岩石的流动性、实验室模拟与天然岩石流动的协调性、浅层岩石流动变形的有效定年等)、岩石流动的制约因素(内在的成分与结构、外在的物理与化学环境)将成为岩石圈流动与岩石变形显微构造研究的重要方面.现代化实验室建设和最新实验技术、手段的利用将成为解决上述科学问题的必要条件.     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

斜向挤压构造的物理模拟及其对焉耆盆地构造解释

针对焉耆盆地的实际构造问题,设计了刚性边界基底均匀收缩斜向挤压砂箱实验模型。实验结果表明,斜向挤压情况下,挤压带边界方向和挤压方向对构造线走向起控制作用,其中边界方向的控制作用更加显著。斜向挤压作用与压扭作用不完全等同,斜向挤压虽然也有走滑分量,但被均匀地分布在整个变形区域,故不一定形成具明显走滑特征的断层。笔者认为,对于焉耆盆地这类构造的形成,用斜向挤压作用可以得到更好的解释。