四川盆地南部地区新生代隆升剥露研究——低温热年代学证据

本文通过背斜褶皱变形与低温热年代学年龄(磷灰石和锆石(U-Th)/He、磷灰石裂变径迹)端元模型研究,约束低起伏度、低斜率地貌特征的四川盆地南部地区新生代隆升剥露过程.四川盆地南部沐川和桑木场背斜地区新生代渐新世-中新世发生了相似的快速隆升剥露过程(速率为~0.1 mm/a、现今地表剥蚀厚度1.0~2.0 km),反映出盆地克拉通基底对区域均一性快速抬升冷却过程的控制作用.川南沐川地区磷灰石(U-Th)/He年龄值为~10-28.6 Ma, 样品年龄与古深度具有明显的线性关系,揭示新生代~10-30 Ma以速率为0.12±0.02 mm/a的稳态隆升剥露过程.桑木场背斜地区磷灰石裂变径迹年龄为~36-52 Ma,古深度空间上样品AFT年龄变化不明显(~50 Ma)、且具有相似的径迹长度(~12.0 μm).磷灰石裂变径迹热演化史模拟表明桑木场地区经历三个阶段热演化过程:埋深增温阶段(~80 Ma以前)、缓慢抬升冷却阶段(80-20 Ma)和快速隆升剥露阶段(~20 Ma-现今),新生代隆升剥露速率大致分别为~0.025 mm/a和~0.1 mm/a.新生代青藏高原大规模地壳物质东向运动与四川盆地克拉通基底挤压,受板缘边界主断裂带差异性构造特征控制造就了青藏高原东缘不同的边界地貌特征.     

中天山科克苏河地区隆升剥蚀历史——来自(U-Th)/He年龄的制约

天山是中亚造山带重要组成部分,其中-新生代构造热演化及隆升剥露史研究是认识中亚造山带构造变形过程与机制的关键.本文应用磷灰石(U-Th)/He技术重建中天山南缘科克苏河地区中-新生代构造热演化及隆升剥蚀过程.磷灰石(U-Th)/He数据综合解释及热演化史模拟表明该地区至少存在晚白垩世、早中新世、晚中新世3期快速隆升剥蚀事件,起始时间分别为~90Ma、~13Ma及~5Ma,且这3期隆升剥蚀事件在整个天山地区具有广泛的可对比性.相对于磷灰石裂变径迹,磷灰石(U-Th)/He年龄记录了中天山南缘地质演化史中更新和更近的热信息,即中天山在晚中新世(~5 Ma)快速隆升剥蚀,其剥蚀速率为~0.47mm·a~(-1),剥蚀厚度为~2300m.总体上,中天山科克苏地区隆升剥蚀起始时间从天山造山带向昭苏盆地(由南向北)逐渐变老,表明了中天山南缘隆升剥蚀存在不均一性,并发生了多期揭顶剥蚀事件.     

天山中新世早期快速剥露：磷灰石裂变径迹与（U-Th）／He低温热年代学证据

天山造山带新生代剥露过程与构造演化历史一直是国内外地学界关注的热点．本文联合运用磷灰石裂变径迹（AFT）和（u—Th）／He（AHe）低温热年代学技术,重建了新疆天山巴仑台剖面基岩山体的热演化历史,分析了剥露速率的变化特征,结合前人研究成果进一步探讨了新生代天山地区剥露作用过程的基本特点．结果表明,巴仑台剖面磷灰石样品的裂变径迹年龄集中在40～60Ma,（U—Th）／He年龄为10～40Ma;裂变径迹时间一温度史模拟结果表明巴仑台地区中新世早期以来剥露作用明显增速,剥露速率由之前的〈30mMa-1增大为〉1001TIMa-1;基于AFT与AHe年龄,利用年龄～封闭温度法以及矿物对法计算得到的剥露速率也表明该地区新生代剥露作用自中新世早期开始加速,并且在晚中新世剥露作用进一步增强．本文所揭示的快速剥露过程也存在于天山造山带其他地区．从整个天山造山带来看,开始于中新世早期的快速剥露是新生代天山地区一次重要的剥露作用过程．     

青藏高原东北缘中新生代构造演化:来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原东北缘隆升机制和过程一直以来备受争议,本文为了进一步限定北祁连山及其北缘地区山体的隆升历史,在旱峡、白杨河和红山以及酒泉盆地以北的黑山和金塔南山进行了磷灰石和锆石裂变径迹分析.测试结果表明,研究区基岩样品的磷灰石裂变径迹年龄分布在晚白垩世上新世(82～4.2 Ma),径迹长度介于9.6～13.6 μm;锆石裂变径迹年龄分布范围为106.3～480.5 Ma,多数介于106～195 Ma.结合镜质体反射率,热史模拟曲线揭示了中新生代三期主要的冷却降温事件:早白垩世期间(140～100Ma)、始新世期间(55～30Ma)、中新世(10～8 Ma)以来.早白垩世期间的隆升剥露冷却过程可能由于拉萨地块的北向拼贴碰撞引起;始新世期间的隆升剥露冷却事件可能是印度与欧亚板块碰撞远程快速响应的结果;中新世以来的隆升剥露冷却过程与北祁连山逆冲断层的构造活动有关.     

六盘山地区新生代构造演化：来自锆石和磷灰石裂变径迹的证据

青藏高原的隆升与扩展不仅导致欧亚大陆内部发生强烈的构造变形,亦对高原周缘的地貌格局及气候变化产生了重大影响.青藏高原东北缘新生代以来的隆升时代与响应过程一直备受争议,而界定青藏高原东北缘构造带隆升时序是解决争议的关键之一.本研究围绕青藏高原东北缘,在陇中盆地、六盘山褶皱逆冲带和鄂尔多斯地块西南缘地区进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试分析和热史模拟.测试分析结果表明研究区样品的磷灰石裂变径迹年龄范围分布于136～16 Ma,裂变径迹的长度范围介于11.9～13.3μm;锆石裂变径迹年龄结果为258～79 Ma,但多数样品的年龄介于160～99 Ma;热史模拟结果揭示了研究区新生代以来至少经历了两期隆升和冷却降温事件,即始新世期间(55～30 Ma)和中中新世(17～12 Ma)以来.始新世期间(55～30 Ma)发生的隆升事件可能是印度大陆与欧亚大陆陆陆碰撞远程效应的直接响应,表明印度与欧亚大陆碰撞之初或不久,其应力即已传导至东北缘边界;中中新世(17～12 Ma)以来的隆升剥露冷却事件奠定了青藏高原东北缘现今构造格局.     

青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~118Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.     

青藏高原东南缘大凉山新生代隆升建造过程——多封闭系统低温热年代学与热模型限制

长波长、低起伏度大凉山构造带新生代隆升剥露与建造过程是解译青藏高原东向扩展过程的关键核心地区之一.本文基于大凉山构造带喜德剖面和沐川剖面9件样品的多封闭系统低温热年代学年龄(即磷灰石(U-Th)/He(AHe)、磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe))定年,揭示出多封闭系统热年代学年龄与古岩性柱深度具有明显的正相关性,即伴随古岩性柱深度增大,多封闭系统热年代学年龄明显减小.喜徳剖面多封闭系统低温热年代学AHe、AFT和ZHe年龄值分别为7—9Ma、14—22Ma和25—38Ma;沐川剖面多封闭系统低温热年代学AHe和AFT年龄值分别为10—26Ma、23—85Ma,ZHe年龄值为未完全退火年龄.多封闭系统热年代学和QTQt热史模拟揭示,大凉山构造带喜徳和沐川剖面岩性柱所有样品都经历大致相似的三阶段热演化过程,尤其是晚新生代快速隆升剥露阶段(30—20 Ma以来),其平均剥露速率分别为~0.15mm·a-1和~0.20mm·a-1,抬升剥露量分别为~3.0km和~1.5km.结合区域低温热年代学特征的大凉山构造带地表隆升动力学模型,揭示出重力均衡作用下地壳缩短与剥露作用(即构造隆升剥露机制)控制形成了现今大凉山造山带长波长、低起伏和高海拔地貌建造过程.     

大别山区域低温剥露作用: 基于(U-Th)/He和裂变径迹年代学数据的模拟

大别山高温剥露作用研究已相当成熟, 而白垩纪特别是晚白垩世以来的区域低温剥露研究还比较薄弱, 低温年代学即是解决这一问题的重要途径之一. 本文依据大别山现有岩浆岩与变质岩的磷灰石、锆石裂变径迹和(U-Th)/He数据, 综合考虑热传导、热对流、地形及放射性热产生等因素对地温场造成的影响, 应用Mancktelow法和Braun法, 系统地对整个区域的低温年代学测年结果进行剥露速率计算, 获得了大别山白垩纪以来尤其是晚白垩世以来的剥露速率等值线图以及区域差异剥露趋势. 大别山白垩纪以来天堂寨地区及郯庐断裂带南部剥露速率(0.08~ 0.10 km/Ma)大于大别山其他地区(0.04~0.07 km/Ma). 这种区域差异剥露可能与NNE向断裂系区域差异走滑引发的构造推隆作用有关.     

鄂尔多斯盆地东南缘白垩纪以来构造演化的裂变径迹证据

鄂尔多斯盆地东南缘处于渭北隆起、晋西挠褶带和东秦岭造山带的转折地带,构造位置独特,演化历史复杂.本文选取东缘韩城地区和南缘东秦岭洛南地区上三叠统延长组为研究对象,采集6件砂岩样品进行锆石、磷灰石裂变径迹分析,对关键构造-热事件提供热年代学约束,恢复盆地东南缘不同构造带的热演化史,深化对盆地东南部油气资源赋存条件的认识,以期实现油气勘探的新突破.研究表明韩城和洛南地区的抬升冷却史存在明显差异.磷灰石裂变径迹年龄表现为从南到北减小的趋势.东缘韩城剖面磷灰石裂变径迹记录51.6~66.3 Ma、33 Ma两次抬升冷却的峰值年龄.南缘洛南剖面锆石裂变径迹年龄和磷灰石裂变径迹年龄分别记录89~106 Ma和59~66 Ma的冷却抬升年龄.洛南地区抬升冷却时间较早,剥蚀速率(106m/Ma)大于韩城地区(68m/Ma),且持续时间长.磷灰石裂变径迹(Apatite Fission Track,AFT)热史模拟显示,晚中生代,受燕山运动的影响,东秦岭地区发生强烈的构造岩浆事件,洛南地区热演化程度明显高于韩城地区.洛南剖面的热演化主要受岩浆活动的控制,韩城剖面为埋藏增温型.鄂尔多斯盆地东南缘的裂变径迹年龄格局基本受控于白垩纪以来的抬升冷却事件.     

西藏甲马多金属矿区热历史的裂变径迹证据

用裂变径迹法测试了甲马矿区矽卡岩矿石和外围砂岩总计5个磷灰石和锆石样品, 其中磷灰石裂变径迹年龄为(16.1±0.9)和(18.8±1.1) Ma, 代表成矿热液后期活动的时代; 砂岩磷灰石裂变径迹年龄为(22.0±4.3) Ma, 锆石裂变径迹年龄为(20.9±2.0) Ma, 代表早期成矿时代; 另一个砂岩锆石年龄为(341.6±79.1) Ma, 与成矿作用关系不大, 是矿物源区特征的反映. 热历史分析表明, 成矿作用开始时间应早于25～22 Ma. 矿区平均冷却速率为5～6℃/Ma, 其中在90～80℃期间降温缓慢; 矿区剥蚀程度约为2.7 km, 剥蚀速率大于抬升速率.     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

宗务隆山南缘断裂构造地貌特征与晚第四纪滑动速率

宗务隆山南缘断裂位于柴达木盆地东北缘,是祁连山南缘与柴达木盆地的边界逆断裂,对其晚第四纪活动性进行研究对于理解祁连山地区应变分配模式以及该地区断裂向柴达木盆地内部的挤压扩展过程具有重要意义。文中通过遥感影像解译和野外地质调查,结合GPS地形剖面测量以及宇宙成因核素与光释光定年,对宗务隆山南缘断裂拜京图和蓄集乡等段落开展了详细的研究。综合分析拜京图和蓄集乡地区不同期次洪积扇的垂直位错以及相应地貌面的年龄,得到宗务隆山南缘断裂晚第四纪以来的平均垂直滑动速率为(0. 41±0. 05) mm/a,水平缩短速率为0. 47～0. 80mm/a,约占祁连山地区地壳缩短速率的10%。这些结果有助于进一步理解祁连山地区的应变分配模式以及柴达木盆地北缘地区的构造变形机制。     

基于高分辨率地形数据的冲洪积扇特征提取与演化模式讨论——以海原断裂带老虎山地区冲洪积扇为例

干旱—半干旱地区第四纪冲洪积扇蕴含着丰富的气候与构造信息,划分并描述不同时期的冲洪积扇单元及其地貌特征是开展第四纪冲洪积扇研究的重要步骤。野外考察等传统方法是对冲洪积扇进行描述与填图的最重要的途径之一,但在此之前对冲洪积扇进行大范围的自动化地貌初步分级则可为地貌填图提供指导,从而提高后续的野外工作效率。文中借助航空影像生成的0. 2m分辨率数字高程模型提取老虎山地区各冲洪积扇单元的起伏度与粗糙度,实现对各冲洪积扇单元的分类与差异探讨。研究表明,随着提取窗口尺寸的增大,粗糙度迅速增大,而当提取窗口增大到一定程度后粗糙度过渡为缓慢增大并达到稳定的状态。在尺寸为8m×8m的滑动取样窗口下,起伏度与粗糙度随着冲洪积扇年龄的增加,呈现先减小而后增大的趋势,这恰好反映了冲洪积扇的动态演化过程。     

利用R语言半自动化提取河流阶地——以米家山黄河阶地为例

构造活跃地区阶地的发育对于分析不同时间域下的构造变形或气候作用具有重要意义。因此,如何利用有效的定量方法提取和精细刻画这类地貌特征显得极为重要。R语言是一种集统计分析和图形显示于一体的优秀编程语言,目前已被广泛应用于医学、生物学等领域,但尚未应用于地质与地貌学领域。文中以海原断裂带景泰—哈思山段的米家山东侧保存较好的多级黄河河流阶地为研究目标,初步尝试基于R语言对Sf M技术获取的高精度地形数据进行分析和可视化,完成了对米家山黄河阶地的半自动提取,共划分出20级河流阶地,同时揭示出较年轻的阶地具有较好的连续性和延伸性,而较老阶地的连续性和延伸性则相对较差,且老阶地变形逐渐趋于明显,阶地年龄越老,其似半抛物线形态的翘曲越明显,反映了米家山东侧多级阶地形成后的不同演化历史。此次试验结果表明R语言有望成为高精度地形数据分析和可视化的有效工具。     

利用灰岩断层面形貌特征识别罗云山山前断裂古地震信息

以山西地堑系罗云山山前断裂的基岩断层面为例,用陆基Li DAR扫描获取了断层面形貌学数据,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的分维值。结果显示,断层面形貌在高度上具有显著的分带性,每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式变化。分析认为这种形貌特征可能反映了断层面与多次地震相关的间歇式出露方式。分带高度指示了约3m和1m的2组同震倾滑位移量,各分带之间的分维值过渡带是断层面缓慢剥露的结果。与片麻岩区的断层面形貌学研究结果相比,灰岩断层面形貌学分维值随着暴露时间的增加而减小,2种岩性区的断层面分维值D与断层面高度H呈现类似镜像的关系,在气候构造条件大致相同的情况下,考虑为岩性差异的影响。     

汶川M_S 8.0地震:龙门山断裂两侧地壳各向异性的初步研究

利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据,分别采用波形互相关和加权叠加方法研究了地壳各向异性。作为初步结果,得到了龙门山断裂两侧4个宽频带流动台站的接收函数莫霍面Ps转换震相快波方向和分裂时间延迟。结果表明:1)波形互相关方法总体上优于方位加权叠加方法,它不但可以给出快波方位,而且可以给出快慢波的时间延迟;方位加权叠加方法测量结果存在不确定性,其原因在于难以确定介质各向异性对称轴的方位;同时采用上述2种不同方法研究地壳各向异性参数有助于判断测量结果的可靠性;2)四川盆地内快波偏振方位基本一致,表明四川盆地地壳整体性较好,横向非均匀变形较弱;3)以汶川地震主震的震中区为界,松潘-甘孜地块北侧快波偏振方位与龙门山断裂近于平行,表明在四川盆地坚硬地壳的阻挡作用下,龙门山断裂附近松潘-甘孜地块北侧可能存在中下地壳软弱物质沿断层向NE方向的扩张变形,而其南侧处于正向挤压的状态。该结果有助于解释汶川MS8.0地震的单侧破裂过程及其余震发育的特征     

不同减隔震措施下平板支座抗震性能试验研究

为探究不同减隔震措施对短边距混凝土网架平板支座的抗震性能和破坏模式的影响,分别针对不同混凝土边缘距离以及采用不同减隔震措施的四个平板支座缩尺试件进行拟静力加载试验,对平板支座破坏模式、滞回曲线、箍筋应变进行分析。试验结果表明:平板支座的运动伴随着平动和转动。当混凝土边距不足时,边缘混凝土在压剪作用下,会发生冲切破坏。开长孔支座能较好的释放水平位移,并且对锚栓约束较弱,使其受力较小,从而减轻了边缘混凝土的受力。对采用橡胶垫板的支座,混凝土边缘未发生破坏,原因是橡胶垫具有良好的变形能力,可以释放支座的位移和转角,使得边缘混凝土受力较小。因此,针对混凝土边缘距离较短的平板支座节点,为防止混凝土发生边缘破坏,可采用开长孔支座,但需要对孔长进行合理的设计。采用橡胶垫支座也可避免混凝土发生边缘破坏,橡胶垫板可按照我国相关设计规范进行设计。     

汶川M_S8.0地震:川西流动地震台阵观测数据的初步分析

2006年10月,中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,在中国四川西部(100°~105°E,26;N)布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵。截至2008年6月,川西台阵已记录远震事件(mb>5.0,30;)690个。5.12汶川MS8.0地震的发生为检验川西台阵观测系统的观测能力和工作状况提供了机会。文中对5.12汶川地震及其强余震序列观测记录进行了初步分析。结果表明:1)已发布的5.12汶川地震及其强余震参数有必要进一步修正,它们的震中位置可能存在8~24km误差,主震震源深度为19km的估计可能更接近实际情况;2)2008年5月16日理县(MS5.9)地震的波场分析表明:该地震面波不发育,它不可能是一个浅源地震,地震动速度波场垂直及水平分量峰值的异常增大与断层密切有关,在不考虑地形地貌、土质条件等因素的情况下,震中距200~250km范围内的地震动速度峰值异常增大可达正常衰减的4倍以上;3)利用接收函数方法对四川盆地和松潘-甘孜地块地壳结构的初步分析表明:四川成都北侧地壳厚度达到46km,四川盆地地壳从西向东逐渐增厚,下地壳显示了较为坚硬的特征,松潘-甘孜地     

长江流域碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪研究进展

长江的演化对于了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有十分重要的意义。前人已采用多种方法厘定长江的演化历史,但对长江贯通时限等问题仍存在较大的争议。目前物源示踪是进行河流演化研究的重要方法之一,其关键在于选取的示踪剂能够有效地代表源区信息并能准确定年。锆石的封闭温度高,可十分稳定地记录源区信息,且在河流中广泛存在,采集样品方便,锆石U-Pb年代学分析方法成熟,因而广泛应用于长江流域物源示踪研究。但长江流域面积广泛,流经的地质单元岩性复杂,流域内热历史信息丰富,这导致单纯利用该方法进行物源示踪研究面临诸多亟待解决的问题。文中在国内外研究资料的基础上,基于从"源"到"汇"系统的研究思路,通过对比分析,指出基于碎屑锆石U-Pb年代学进行长江流域物源示踪研究的局限性以及需要注意的问题。     

北京市应急避难场所的空间布局与服务效能评估

基于GIS空间分析技术和实际调查数据,通过构建避难场所综合服务效能指数,对北京市应急避难场所的空间分布特征及其服务效能进行了评估。结果表明:北京市应急避难场所分布具有明显的空间不均匀性,其综合服务效能大体可以分为4个层级,综合服务效能最低的地区主要集中于北京城市发展新区和生态涵养发展区。北京市避难场所总体分布与人口分布趋势基本一致,但其总体设计容量远低于需求容量,且区域间差异明显。北京市主城区基本都是避难场所服务配置缺口面积较高的区域。综合考虑多方面影响因素,加强避难场所布局与人口避难需求之间的协调统一,是提高应急避难场所服务效能的根本途径。