青藏高原东南缘构造应力场重构

采用有限元方法,针对青藏高原东南缘建立更细致、更精确的三维有限元弹性模型。选取9种不同的应力边界条件,分别进行优化分析后处理,将对应台站形变模拟值与GPS实测值进行误差分析,最终选取最佳方案作为古构造应力场。结果表明,青藏高原东南缘4 Ma BP的古应力场主要起源于中国大陆周围板块的相互作用,特别是印度板块NNE向强烈碰撞作用,成为中国大陆尤其是西南部青藏高原地区构造应力场最主要的动力来源,控制各个块体相互作用的方式和运动格局。青藏高原东南缘古应力场主要包括几个力源：西北部青藏高原侧向挤压造成的WE向应力约105 MPa;西南部直接来自于印度板块的NE-WS向应力约70 MPa;南部NS向作用力33 MPa;东南部扬子块体侧向NW-SE阻挡力56 MPa;北东部受扬子块体强烈EW向阻挡力90 MPa。这些力源共同作用于青藏高原东南缘,形成现今复杂应力场。
     

用双三次样条函数和GPS资料反演现今中国大陆构造形变场

将中国大陆现今构造变动视为一种连续的地壳变形,利用双三次样条函数模拟了近期GPS测定的大陆内部及周边地区412个测站速率,反演大陆地区自洽的构造变动速度场和应变率场.模拟结果显示:印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压是构成中国大陆内部岩石层水平形变的主要驱动力.印度板块在东喜马拉雅构造结深深插入青藏高原,造成地壳大规模的缩短和抬升.青藏高原东南部的喜马拉雅带、拉萨和羌塘地块以及青藏高原东南边的川滇地区,内部构造活动强烈,其内部的构造变形包含地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸.大陆地壳(或岩石圈)的增厚,尤其是喜马拉雅山脉南北向的快速缩短和青藏高原东西向的缓慢拉张,大约吸收了印欧板块会聚量的85%,西藏中东地区东西向的拉张速率达到了(16±2.0)mm/a,且顺时针方向扭转明显.印度板块相对欧亚板块运动的欧拉极为(29.7°N, 19.3°E, 0.392°/Ma);华南地块相对于欧亚大陆向东(102°±7.4°)南的运动速率是(11±1.54)mm/a,华南块体相对欧亚板块运动的欧拉极为(62.25°N, 126.56°E, 0.141°/Ma);塔里木地块相对较稳定,其西部运动速度高于东部运动速度,作顺时针方向旋转.总体上讲,中国大陆运动方向为北偏东呈辐射状,从西部近南北方向的运动转向东部地区东南方向的运动,绕东喜马拉雅构造结有一顺时针方向的旋转.横穿喜马拉雅构造带及青藏内部的南北向压缩速率为(19±2.0)mm/a,横穿西天山构造带的南北向压缩平均速率为(13±1.5)mm/a,横穿东天山构造带的南北向压缩平均速率为(6.0±1.4)mm/a.阿尔金断裂带的左旋走滑速率为(6±1.2)mm/a.     

青海东部活断层与现代构造应力场

利用活断层等资料计算了青海东部地区的主应力方向。结果表明,主压应力为北东向。现代构造应力场与新构造应力场、地震应力场及地壳形变场趋于一致。认为,晚第三纪以来,该区地壳构造应力场相对稳定,可能是印度板块与欧亚板块相互作用的结果。     

鄂尔多斯盆地-高原转型期区域动力学背景

通过分析新生代以来亚洲板块与周邻板块运动学特征、鄂尔多斯盆地区域构造应力场变化及盆地抬升的地质学证据,探讨鄂尔多斯盆地-高原转型期的地球动力学机制.研究结果表明,新生代以来鄂尔多斯盆地-高原转型期的驱动力主要源于印度板块北移、青藏高原隆升和太平洋板块向西俯冲产生的远源波及力.鄂尔多斯盆地抬升的时期主要分为:新生代早期(65～45、45～25) Ma BP,盆地处于缓慢阶段性抬升期;新生代晚期(25～0.78、0.78) Ma BP,盆地处于快速阶段性抬升期,且抬升的频次有逐渐加大的趋势.     

大陆岩石圈的增厚及对流剥离对青藏高原隆升的影响

伴随着印度板块对欧亚板块南缘的碰撞、挤压,青藏高原地壳及下伏地幔岩石圈的厚度增加了１倍。增厚岩石圈热结构的变化可导致高原海拨下降约１５００ｍ。其对流剥离并被较热的软流圈物质替代可用以解释青藏高原自８百万年或３百万年前开始的快速隆升。大陆岩石圈的增厚及热结构变化和对流剥离可能是青藏高原自９百万年前开始的夷平—快速隆升过程的主导控制因素。     

阿尔金东段白垩纪以来阶段性隆升的裂变径迹年龄证据

阿尔金山处于青藏高原北缘,其中—新生代形成与演化过程研究是认识青藏高原隆升扩展的关键。以阿尔金东段拉配泉一带岩体为研究对象,通过锆石、磷灰石低温热年代学研究来揭示阿尔金东段白垩纪以来的抬升冷却过程,进而全面认识阿尔金中—新生代的隆升剥露史。结果表明：拉配泉地区锆石和磷灰石的裂变径迹中心年龄分别为116～108和47～19 Ma,记录了阿尔金东段地区早白垩世以来的冷却事件。热史模拟结果显示：阿尔金东段北缘在60～48和约10 Ma以来发生了两期快速降温事件;第1期事件,在印度板块向欧亚板块俯冲作用下,青藏高原北缘隆升并产生逆冲推覆作用,阿尔金断裂再次开始活动,阿尔金东段山体发生快速剥露;第2期事件,在印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应下,阿尔金主断裂的大规模走滑运动导致了该地区的快速剥露;这两期事件的平均冷却速率分别为2.85℃·Ma^-1和4.84℃·Ma^-1。     

大陆弹性岩石层有效弹性厚度对岩石层形变和大地水准面的动力影响

用岩石层—地幔力学、热学耦合模型,以俯冲带为例,研究大陆岩石层不同的有效弹性厚度对岩石层形变和大地水准面起伏的动力影响。数值结果显示大陆岩石层有效弹性厚度的作用象一低通滤波器,它抑制岩石层形变和大地水准面起伏的高频分量。随着有效弹性厚度的增加,岩石层的形变和大地水准面起伏不仅幅度减小,其形状变化也被平滑。模拟结果表明,在进行大陆岩石层动力学过程的研究中,只有充分考虑大陆弹性岩石层有效弹性厚度的动力影响,才能更客观地描述研究客体。     

汶川Ms8.0地震前的区域垂直形变背景

根据1951年以来的水准观测资料和1999—2007年的GPS观测资料计算得到的地壳垂直形变速率,研究了青藏块体和华南块体不同时间段的垂直形变特征,以及形变与汶川8.0级地震孕育发生的关系。结果显示,汶川8.0级地震发生在垂直形变强烈上升区的形变速率梯度带上;大震孕育过程的应变能积累与印度板块-欧亚板块相互碰撞有关;与位于两个板块碰撞前缘的青藏块体在南北向强烈挤压,形成垂直方向隆升,物质向东和东南迁移过程相联系。     

西藏改则东地区第四纪泥火山的首次发现

青藏高原作为印度板块和欧亚板块碰撞造山的产物,新生代以来构造活动强烈,构造样式和类型复杂,新构造运动成为了研究的热点问题。而南羌塘地区河流、湖泊及其构造阶地、泥火山广泛发育,对研究羌塘地区的新构造和青藏高原隆升问题来说都是得天独厚的优越条件。依托中国地质调查局《改则东四幅1∶5万区域地质调查》项目,在青藏高原羌塘盆地南部改则东益杰错地区首次发现了泥火山,对益杰错地区泥火山的规模、构成以及发育部位进行了调查,并结合高精度遥感影像的分析结果,阐述了泥火山的发育特征,确定了益杰错泥火山是由于地下富含有机质的沉积物受到地壳运动的影响,随高压的气体和水喷出地表所形成,并指出益杰错泥火山的发育指示了新生代以来康托-日俄东断裂依旧活动。      

中国大陆东南边缘海现时地壳运动与地震动力学综合研究

在东亚大陆动力学和西太平洋动力学背景下 ,定量研究中国大陆东南边缘海的现今区域地壳运动、动力学及地震危险性。基于 1994～ 1998年福建 -台北网、中国大陆网、台湾 -吕宋 (菲律宾 )网和东亚大陆及西太平洋的 IGS网等 4种不同空间尺度的 GPS测量结果 ,结合近 10 0年来的强震震源机制解、近 2 0余年来跨断层形变网、精密水准网、激光测距网及原地应力测量等结果 ,以及地球物理数值模拟与地质学成果 ,通过对多层次构造运动的分析、多学科结果的互验互补和整体综合研究 ,获得如下结果 :( 1)本研究区同时存在陆、海相互对进的两种地壳水平运动 :大陆东南沿海 11～ 12 mm/ a向东南、海洋对大陆 3mm/ a向西北以及台湾东海岸 53mm/ a向西北的运动 ;( 2 )台湾岛可能存在着以 2 4°N附近为其旋转轴的右旋运动 ;( 3) GPS和地形变测量求出现今区域应力场主压应力方向为 NW( NWW)向 ,与不同时间尺度的地震学和地质学结果一致 ;( 4 )观测与数值模拟共同证实 ,印度板块和菲律宾海板块对欧亚板块的联合动力作用是导致本区上述地壳运动的原因 ;前者导致的地壳运动速度比后者约大 4倍 ,但前者仅导致准均匀场 ,而后者则可产生变形局部化过程的非均匀场 ,从而为强震孕育提供动力 ;( 5)菲律宾海板块在台湾东侧对欧亚板块     

商南地区商丹断裂带特征

商丹断裂带是北秦岭加里东造山带与中秦岭海西造山带的分界断裂,在空间上由韧性剪切带、逆冲推覆构造带、断陷-走滑地堑断裂带及其所夹持的岩块、岩片、褶皱所组成的大型复杂断裂带。其演化历史至少经历晋宁期海沟俯冲;加里东期陆内俯冲-碰撞;海西—印支期陆内俯冲;燕山期的逆冲-推覆和喜山期断块-走滑的复杂演化过程,而形成今日所见的复杂断裂构造。     

商丹断裂构造特征及其演化

商丹断裂带是北秦岭加里东造山带与中秦岭海西造山带的分界断裂,由韧性剪切应变带、逆冲推覆构造带、地堑断陷带及其所夹持的岩块、岩片、构造岩、褶曲等多种地质体组合成复杂的断裂带。其演化历史至少经历晋宁期俯冲、加里东期碰撞、海西—印支期陆内俯冲、燕山期滑脱推覆和喜山期地堑断陷的复杂演化过程而形成今日所见的复杂断裂构造。     

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大陆碰撞造山与成矿过程:扎格罗斯和喜马拉雅造山带对比

大陆碰撞造山过程对理解板块构造登陆具有重要启示意义,但相关研究还存在较多问题。例如,几乎每个造山带都存在初始碰撞时限的争议,碰撞造山阶段存在多种划分方案,碰撞成矿作用的地球动力学机制不清楚等。通过综合对比研究扎格罗斯和喜马拉雅造山带构造-岩浆-成矿作用,发现碰撞造成的强烈挤压变形明显滞后于大陆初始碰撞时间。同时,碰撞过程还会出现滞后型弧岩浆作用。将这些碰撞初期出现的滞后型构造岩浆事件单独划分成一个碰撞造山阶段,称之为软碰撞阶段。由此,碰撞造山过程由软碰撞、硬碰撞和后碰撞3个阶段组成。其中,软碰撞阶段主要发育与低速率应变有关的变形构造和与俯冲大洋板片有关的岩浆事件;硬碰撞阶段主要为高速率应变的变形构造和大陆岩石圈俯冲诱发的岩浆事件;后碰撞阶段则会出现大量伸展构造来调节挤压应变,同时发育与大陆岩石圈拆沉、断离和撕裂有关的岩浆作用。软碰撞和硬碰撞阶段的挤压作用会造成铅锌矿床就位在褶皱逆冲带内,硬碰撞和后碰撞阶段发育的大型走滑断层控制斑岩型铜矿床的产出,后碰撞阶段出现的伸展构造赋存有金锑多金属热液矿床。碰撞造山带内保存有早期俯冲和后期碰撞阶段的新生地壳,为碰撞造山带金属成矿提供了物质来源。     

桐柏—大别山碰撞造山带的大地构造演化

桐柏—大别山碰撞造山带是华北板块南部大陆边缘和扬子板块北部大陆边缘长期演化和碰撞的结果。造山带主要由北淮阳加里东构造带、桐柏—大别山古老断块隆起带和随广加里东构造带组成。根据现今查明的三条蛇绿混杂岩带和不同时代岩系的原岩建造及区域构造特征,重建了其碰撞期前的古地理-古构造格局。在加里东末期,华北板块与扬子板块发生碰撞,形成了桐柏—大别山造山带。在碰撞期及碰撞期后曾发生了大规模的滑脱-推覆构造。     

GPS跟踪站观测的初步结果所揭示的板内及板缘地壳水平运动

利用ＧＰＳ跟踪站的观测结果,首次获得了东亚地区板内及板缘地壳水平运动较准确的运动速率,据此分析了我国大陆及周围地区地壳水平运动的特征。结果显示：我国大陆存在着明显的向东运动趋势,从西向东位移速率逐步减小;南北向的运动差异很大,西部青藏高原存在明显的向北运动,东部存在明显的向南运动趋势。探讨了地壳水平运动的动力学问题,认为板内及板缘地壳水平运动的最直接、最主要的推动力是板块之间的相互作用力,重力势能差也是板内地壳水平运动的一个重要驱动力。     

陆地板块的研究及其找矿意义

本文以研究大陆板块为内容,提出了应用古基底构造来划分大陆板块的新看法。主张在研究板块水平运动时,注重于力偶转换间升降运动的研究;强调两板块间相互关系的研究。主张以活动论的观点,把有用元素的转化迁移作用,作为矿化预测的理论模式。并根据我国陆地板块及其铀矿化控矿特征,为深化研究大陆板块构造进行了初步探索。     

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Abrupt uplift of Tibetan Plateau a t the end of early Pleistocene and Australasian impact event

The latest sharp uplift of the Tibetan Plateau and adjacent mountains occurred at the end of the early Pleistocene. The uplift of the Plateau resulted from Late Mesozoic－Cenozoic comp ressional structure due to the subduction of the Indian Plate beneath the Asian continent. This event definitively effected the formation of basin-mountain relief, Cenozoic basin deformation, large scale aridity and desertification of western China. The Australasian meteorites impact event happened ca. 0.8 Ma ago, located in the triangle area of the Indian Ocean ridge (20°S/67°E) . The impact may have resulted in an acceleration of speeding of the Indian Ocean ridge pushing the Indian Plate to subduct rapidly northward. Thus, the impact event can give reasonable explanation for the dynamic background of the latest rapid uplift of the Tibetan Plateau and the continental deformation of western China and even of the Middle Asia.