基于数字剖面的河流阶地与新构造运动研究 ——以内蒙古西拉木伦河河流阶地为例

野外调查发现在内蒙古东部西拉木伦河流域存在12级阶地序列。利用数字剖面野外系统对该河流阶地剖面的记录完成全程数字化采集,并进行数字剖面桌面系统厚度自动计算和剖面图、柱状图自动生成,发现该阶地序列中T7、T8、T9保存完好,而时代最为古老的T12 根据基座玄武岩形成于上新世—早更新世的年龄,其形成时代应为上新世—早更新世。通过计算新构造运动抬升速率,将其形成、演化过程划分为6个阶段。数据表明,自中新世以来,该地区新构造运动存在一定的周期性,在总体上新构造运动的强度逐渐趋于缓和。     

西拉木伦河断裂在松辽盆地下部的延伸

西拉木伦河断裂作为华北板块与西伯利亚板块的最终缝合线,其西段的展布较为明确,但其东段尤其是在松辽盆地下部的延伸一直没有定论.本文通过对松辽盆地西部边界嫩江-八里罕断裂、中央断裂构造性质的研究,证实它们都具有左行走滑剪切的特征,据此初步提出了西拉木伦河断裂在松辽盆地下部被嫩江-八里罕断裂和中央断裂左行错移的认识.结合已报道的松辽盆地基底高精度锆石年龄数据,松辽盆地南部重力异常特征、MT剖面以及地壳和岩石圈厚度特征,认为西拉木伦河断裂在松辽盆地下部沿开鲁-通辽-科尔沁左翼中旗-长春-线展布.     

西拉木伦河断裂重、磁、电特征分析

西拉木伦河断裂带主体位于天山—兴蒙地槽系的中东部,沿西拉木伦河近东西走向延伸,是中国东北地区的一条规模较大的断裂带. 该断裂带的界限位置一直是地质界研究的热点问题. 目前对于断裂带性质的研究主要集中在大兴安岭以西地区,对大兴安岭以东的地区研究甚少. 笔者从重、磁、电的角度分析了西拉木伦河断裂在大兴安岭以东地区的重、磁、电特征,利用小波多尺度分析方法对各异常场进行了分离,基于获得的含有异常信息的各阶图像,并结合大地电磁剖面,综合推断出西拉木伦河断裂的空间展布情况,认为西拉木伦河断裂是一条超壳断裂.     

内蒙古西拉木伦河河漫滩沉积物碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

本文利用LA-MC-ICP-MS分析技术,对内蒙古西拉木伦河河漫滩沉积物碎屑锆石进行了U-Pb年龄和Hf同位素研究。西拉木伦河河漫滩沉积物样品XL中的碎屑锆石年龄主要分为4个组:108~550Ma、699~918Ma、1789~2109Ma和2347~2633Ma;西拉木伦河河漫滩沉积物样品XL2中的碎屑锆石主要分为3个组:122~526Ma、1791~1969Ma和2176~2692Ma。1.8Ga和2.5Ga是华北板块的两个特征年龄,700~900Ma的碎屑锆石在兴蒙造山带中存在,华北板块北缘却不存在。 Lu-Hf同位素分析,西拉木伦河河漫滩沉积物大量碎屑锆石为t_DM2<1000Ma和ε_Hf(t)>0,部分碎屑锆石t_DM2分布在2.7Ga附近。以上特征均表明西拉木伦河河漫滩沉积物具有华北板块北缘与兴蒙造山带的混合特征。但是在有兴蒙造山带物质加入之后,样品XL2中却缺少700~900Ma的碎屑锆石,根据河漫滩沉积物的粒度分析及西辽河U-Pb年龄结果,原因可能是河流的分选作用。根据碎屑锆石U-Pb年龄和t_DM2累积曲线的线性混合,华北板块北缘与兴蒙造山带加入到西拉木伦河河漫滩沉积物的比例为1:1。依据前人公式计算了西拉木伦河河漫滩沉积物物源区各不同时期的重熔/增生比例。     

伊通盆地二号断层与西拉木伦河断裂带及油气的关系

利用重力、航磁、电法和地震资料,结合区域构造地质特征,对伊通盆地二号断层研究认为:二号断层是西拉木伦河断裂带向吉林省东部延伸的一部分。佳木斯-伊通地堑的左旋活动将西拉木伦河断裂带错断,在地堑内保留的西拉木伦河断裂带的一部分作为伊通盆地的基底断层。该断层继承性活动,断层两侧地层发生差异性沉降,逐渐演化为现今的二号断层。作为伊通盆地内一条最重要的同沉积断层,二号断层控制其上下盘地层的沉积和油气成藏。二号断层与其上盘构成陡坡断裂坡折带,控制上盘的沉积物分布;同时断穿基底,沟通下部双阳组和奢岭组的油气源。二号断层早期开启有利于运移油气,晚期盆地反转时封闭,对梁家构造带的油气藏保存起积极作用。     

上岗岗坤兑断层糜棱岩白云母^40Ar-^39Ar定年——西拉木伦河断裂带活动主期新证据

西拉木伦河断裂带为规模巨大、具重要作用的区域性大断裂带.对其活动主期,一直存在争议.通常认为,长期活动断裂的活动主期主要以强烈变质变形时间为准.本文选择西拉木伦河断裂带中上岗岗坤兑断层中动力变质岩,采用40Ar-39Ar测年进行研究.结果表明,动力变质岩形成年龄为(223.1±1.8)~(224.6±1.1) Ma,为西拉木伦河断裂带活动主期提供了较精确的年龄数据.     

内蒙古西拉木伦中段及邻区航磁推断地质构造特征

利用新一轮高精度航空物探的成果,从航磁的角度系统对西拉木伦河中段的区域地质构造、深大断裂和构造岩浆岩进行了研究。详细地介绍了研究区的区域磁场特征、西拉木伦河断裂带、大兴安岭主脊断裂以及华北地台北侧的构造岩浆岩低侵带的基本特征,揭示了一定的地球物理反映的深部地质信息。总结了区内已知的多金属矿（点）集区的地质～地球物理特征,该结果能够为该地区进一步基础地质研究工作提供参考。     

关于西拉木伦河断裂东延走向的研究——来自于MT资料的证据

针对西拉木伦河断裂的东延问题,利用MT二维反演软件,对松南、辽北及下辽河地区多条MT剖面资料进行了二维反演及分析,对西拉木伦河断裂东延进行了追索,据多条MT剖面资料的反演结果和地质的综合分析,对于西拉木伦河断裂的东延问题提出了新的认识:即西拉木伦河断裂由西拉木伦河河套,经通辽、科左中旗及三县堡以东,延伸到长春附近.     

内蒙古西拉木伦河两岸志留-泥盆系碎屑锆石年龄及其构造意义

为了通过碎屑岩的物源对比讨论古亚洲洋的闭合过程,笔者选择西拉木伦河北侧林西双井子地区和南侧奈曼旗下石碑地区的志留纪地层进行碎屑岩锆石U-Pb年代学研究。北侧样品LX0831-11为粉砂质板岩,采于西拉木伦河北岸上志留统杏树洼组。碎屑锆石年龄分为三组:385~531Ma(N=52)、872~1097Ma(N=11)、1344~1901Ma(N=11),碎屑锆石的最小年龄限定地层沉积下限为中-晚泥盆世。南侧样品130417-06为石英岩屑砂岩,采于奈曼旗下石碑组顶部砂岩中。碎屑锆石年龄分为四组:370~523Ma(N=34)、884~1481Ma(N=21)、1573~1900Ma(N=6)、2369~2588Ma(N=8),碎屑锆石的最小年龄限定地层沉积下限为晚泥盆世。这两个分别来自西拉木伦河南、北两侧原志留纪样品,显示一致的志留-泥盆纪及晚元古代碎屑锆石年龄谱,表明两者从泥盆纪开始即具有相同的沉积物源;而代表兴蒙造山带的元古代碎屑锆石在奈曼旗地区的出现,说明泥盆纪以来兴蒙造山带的剥蚀物已到达华北板块北缘。因此,本次碎屑锆石年代学研究暗示华北板块与其北部松辽地块在中-晚泥盆世之前已经完成拼合过程,即此时两者间已不存在古亚洲洋。     

内蒙古巴林左旗九井子蛇绿岩锆石U-Pb定年:对西拉木伦河缝合带形成演化的约束

本文对位于西拉木伦河蛇绿岩带东段的九井子蛇绿岩中辉长岩脉以及蛇绿岩的围岩开展了锆石U-Pb定年。结果表明辉长岩的形成时代为(274.7±1.7)Ma,MSWD=0.079,属于早二叠世晚期;结合前人地层、古生物、岩浆岩等方面的资料,表明内蒙古东南部早二叠世晚期还可能存在大洋盆地。与九井子蛇绿岩呈断层接触的粉砂岩碎屑锆石年龄大致构成4个峰值:2350~2700 Ma、1700~2100 Ma、370~470 Ma和250~290 Ma,通过与区域构造热事件的对比分析,表明其物源主要来自中朝古板块的北缘。粉砂岩中最小的锆石年龄为晚二叠世末—早三叠世初((249±4.7)Ma),该年龄与内蒙古东南部海相地层消失的时代、安加拉植物群和华夏植物群出现混生的时代、西伯利亚和中朝古板块古纬度曲线收敛的时代以及区域上与碰撞相关的岩浆岩形成时代大致相同,据此本文认为九井子蛇绿岩的构造侵位时代应为晚二叠世末—早三叠世初,同时也可能代表古亚洲洋的最终闭合时代。     

西拉木伦构造带克德河砂砾岩的时代及构造意义

西拉木伦构造带北部双井地区发育一套巨厚的、成熟度低的快速堆积的粗碎屑沉积建造,为同造山磨拉石沉积,前人称其为克德河砂砾岩带并将其时代分别划为中二叠世(哲斯组)、晚二叠世(林西组)。本次工作对该套地层进行了大比例尺剖面测量,对取自剖面第下、中、上(1、25、86层)三个部分的砂岩样品进行LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,结果显示：3个样品具有相似的主要年龄区间,依次为405-485Ma、401-463Ma、363-520Ma,其峰值年龄分别为427Ma、445Ma、440Ma,锆石数量分别占总量的48％、52.5％和38.75％;其次为大于1000Ma的年龄,锆石数量分别占30.7%、22.5%、45%,且均具有1800Ma和2500Ma左右的峰值年龄,明显具有华北板块基底年龄信息;自下而上3个测年样品最年轻峰值年龄分别为312Ma、376Ma,282Ma,最年轻的锆石年龄分别为304Ma、244Ma和245Ma。在第85层杂色复成分砾岩的灰岩砾石中发现晚石炭－早二叠世阿木山组的蜓和珊瑚化石,在41及43层发现中生代孢粉化石。综合碎屑锆石测年及生物化石研究结果,克德河砂砾岩带的时代应为中三叠世。推测西拉木伦构造带经历了一个较长的演化过程,中二叠世开始华北板块和西伯利亚板块进入碰撞造山阶段, 同造山磨拉石建造(克德河砂砾岩带)标志着中亚造山带演化的终止,华北板块和西伯利亚板块的碰撞拼合造山一直延续到中三叠世才结束。     

中亚造山带东段西拉木伦构造带的性质与演化：来自变形和低温热年代学的约束

中亚造山带东段何时与何地关闭,从俯冲到关闭的过程以及随后的陆内演化又经历了什么主要事件,目前还存在不同认识。中亚造山带东段林西地区的蛇绿混杂岩及其周围地区的区域地质调查表明,以杏树洼蛇绿混杂岩和双井片岩为代表的西拉木伦河构造带是一个晚古生代的增生楔,在该混杂岩带中发育了典型的岩块被包裹在基质中的构造。该楔体被中、晚二叠世克德河砾岩所覆盖。增生楔中最早的近东西向构造代表了向南俯冲阶段的变形,随后继续经历向北的逆冲推覆,卷入了中、晚二叠世地层,形成了碰撞期的变形;在晚二叠世末期—三叠纪早期,蛇绿混杂岩以及上覆的克德河砾岩又经历了区域性的强烈的右行韧性剪切,并发生应变分解。晚二叠世区域性的右行韧性剪切在中亚造山带南缘普遍发育,代表了中亚造山带已经全部进入陆内环境。双井片岩也经历了与蛇绿混杂岩类似的变形事件,在增生楔下部经历变质作用,并在碰撞期抬升至地表,晚期为区域性的右行剪切。同时,结合锆石与磷灰石低温热年代学测试表明,双井片岩和蛇绿混杂岩共同经历了中、晚侏罗世源自北侧蒙古-阿霍茨克大洋关闭导致的近南北向挤压、早白垩世期间遍及东亚的区域性伸展以及晚白垩世短暂的构造反转事件。     

华北-西伯利亚板块对接带早白垩纪的裂解: 来自西拉木伦断裂带中性岩墙群的锆石U-Pb年龄及地球化学证据

在内蒙古林西县西拉木伦断裂带内发育规模较大的中性岩墙群, 岩墙多呈NE3°~5°近直立侵入.对岩石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和详细的岩石地球化学特征研究.锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为132.2±2.2Ma, 岩石侵位于早白垩世.岩石地球化学特征显示岩石具有高钾钙碱性系列-钾玄岩系列的过渡特征, 形成于板内拉张环境, 岩浆源区具有壳幔混源的特征, 是早期俯冲洋壳遭受幔源岩浆底侵作用的结果.岩墙的产状受左旋剪切机制控制, 该机制可能主要与太平洋板块相对亚洲板块的向北运动有关.      

黄河源区新构造运动对生态环境恶化的影响

基于黄河源区1：25万生态环境地质调查新获得的大量实际资料,通过分析和研究发现,黄河源区早更新世一中更新世处于走滑伸展的大陆动力学背景,在整体隆升中,形成断块山与拉分盆地,湖泊广布;晚更新世,大陆动力学机制过渡为挤压收缩,在整体抬升中,断块山显著崛起,湖盆萎缩、变形;全新世,大陆动力学环境反转为走滑挤压,持续隆升,黄河扩展源头到达本区,扎陵湖、鄂陵湖外泄,闭流盆地水环境转向开放。近代,特别是20世纪70年代以来,新构造活化与寒冻风化岩屑坡扩大、沙质荒漠化蔓延、湖泊和沼泽湿地萎缩、区域地下水位下降、源区黄河频繁断流、生态环境日益恶化响应关系密切。因此,新构造运动在黄河源区生态环境恶化中起主导作用,而其他因素则起到促进与加速的作用。     

藏北长江源地区河流地貌特征及其对新构造运动的响应

对藏北长江源地区河谷地貌和新构造变形调查发现,该区具有平行式水系格局,河谷地貌以形态不同的窄谷和宽谷为特点,新近纪以来该区主要经历了早期挤压和晚期伸展构造演化过程,产生了褶皱-逆冲、走滑剪切、正断层和地堑构造3种构造变形样式。长江源区河谷地貌的形成演化明显受新构造运动的影响,新构造运动不仅控制了河谷地貌形态与水系格局,而且影响了河流阶地分布以及洪(冲)积扇的形态、结构。长江源地区主要水系至少自全新世以来是沿新构造运动产生的不同性质断裂构造溯源侵蚀发育而成。