青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力

运用地体和地体活动论观点,提出青藏高原结构划分的新方案;强调青藏高原的形成经历了新元古代以来长期活动的过程,青藏高原是一个“非原地”诸多地体会聚、拼合以及经历复合碰撞造山的“造山的高原”;大型走滑断裂在青藏高原形成中起着地体相对位移、侧向挤出、移置及使高原几何形态扭曲的作用。提出青藏高原隆升的“南缘超深俯冲(>600km)、北缘陆内俯冲、腹地深部热结构及岩石圈范围内的向NE右旋隆升”的多元驱动力机制。     

亚东—格尔木地学断面古地磁新数据与青藏高原地体演化模式的初步研究

在前人古地磁工作的基础上，以亚东—格尔木地学断面走廊域为主，补充了29个古地磁新数据。本文根据这些资料，初步研究了青藏高原主要地体演化规律，同时对有关的雅鲁藏布江缝合带、班公湖—怒江缝合带及安多—丁青断裂进行了古地磁学分析和论证。根据古地磁数据，极移曲线的特征及综合前述几个缝合带的讨论，编绘了青藏高原地体演化模式图。本文就青藏高原的活动构造及隆升机制等地R问题也进行了简要分析。     

冈底斯带重磁异常二维经验模态分解及地壳结构

地壳结构是青藏高原深部地球物理探测的主要目标之一.研究了结合功率谱分析的二维经验模态分解（Bi-dimensional empirical mode decomposition,BEMD）位场分离方法,并将其应用于冈底斯带重磁异常分离中.模型试验结果表明该方法能够分离叠加异常,并可获得场源平均深度的可靠估计值;实际资料处理表明研究区布格重力异常和化磁极异常均可分为由浅到深的3个等效层场源产生的异常组合.其中深部重、磁场以南北分区、东西分块为特征.证明了青藏高原是南北地体的拼接,并且在形成之后持续受到印度板块不均匀地向北推进,使喜马拉雅地体、冈底斯地体的深部物质属性在东西方向上以约88°E和93°~95°E为界存在显著的差异;推断青藏高原南部区域中下地壳的低密度体东西向是不连续的,且在研究区中、东部,南北向低密度体被雅鲁藏布江缝合带切开.      

藏北低速体存在的地震学证据——INDEPTH4宽频地震结果

位于青藏高原东北部的INDEPTH-IV地震探测剖面,始于柴达木盆地南缘,穿越东昆仑造山带、金沙江缝合线,终止于羌塘地体.本文作者利用天然地震体波完成了该区的三维走时残差反演,勾划出了青藏高原东北部的深部构造格局.研究区最显著的现象则是分布在昆仑地体、可可西里地体、羌塘地体北部下地壳、上地幔中的低速体.对其成因,有可能...     

青藏高原刻痕与地壳分层构造

本文针对青藏高原的科学问题,讨论多尺度刻痕分析结果的地质和大地构造含义。区域重力场小波多尺度刻痕分析方法可应用于刻画地壳分层的三维密度结构和构造变形带,取得的反映上、中和下地壳结构的3套图件,为研究地壳构造和物质运动提供了有深度标定的定量的约束。方法应用到青藏高原后,研究结果表明上地壳结晶基底的图件与地表观察的地质构造吻合图件,而得出的中、下地壳图件提供了地表观察难以准确辨识的大量信息。例如,青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米尔地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体。柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米尔和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用。青藏高原地壳大尺度强烈的低密度扰动反映了下地壳流的源区或者侧向挤出管道流,下地壳流可分为垂向管道流和侧向管道流两种。反映地壳变形带的脊形化参数图标明了现今地壳不同深度构造的位置,这些包括古地体拼合缝合带、古俯冲变形带、走滑剪切变形带等。结合边界刻痕参数图,可以绘制出中、下地壳构造图。     

青藏高原西部叶城-狮泉河地区岩石圈各向异性研究

对青藏高原西部新疆叶城—西藏狮泉河地区宽频地震探测记录到的剪切波进行了各向异性分析,计算结果给出了该地区上地幔各向异性的特征:西昆仑地区各向异性大都沿北东方向分布,总体方向变化不大,各向异性整体走向与青藏高原和塔里木盆地北缘各向异性空间分布一致。由此得出:印度板块向北推进的构造运动是形成本区岩石圈剪切波各向异性的主要原因,青藏高原各地体的各向异性在较大的东西向范围内保持稳定,各地体岩石圈固有的各向异性方向为北东向;作为羌塘地体和拉萨地体的分界线,班公怒江断裂带是主要的地表分界位置,在深部,无论西部剖面还是中部剖面,印度板块岩石圈的各向异性在该断裂带上均没有变化。     

青藏高原地壳的低速层与部分熔融

青藏高原各地体的地壳结构与厚度存在明显差异,依据过去多年中法合作的地震探测资料结合其它资料给出了青藏高原的地壳结构图。对高原多数地体的地壳中存在的低速层进行了研究,表明低速层的形成主要来自地体碰撞时,地壳的推覆叠置,使部分高原浅部上地壳的中酸性成分地层进入中下地壳的位置,仍为长英质岩性成分,尚未跨越固相点进入部分熔融状态。     

青藏高原构造动力及变形机制的弹性有限元分析

利用现今青藏高原地质和地球物理研究成果,本文建立了垂直高原总体构造走向的南北向直立剖面的有限元模型,其根据实际资料,划分成分层和有限单元。在此模型基础上进行弹性材料的计算模拟和分析。 印度板块向北运动挤压、高原北部岩石圈阻碍及软流圈拖曳是青藏高原北移变形、隆升和地壳增厚的动力机制;重力及其均衡调整作用是地体间相对运动和地体内差异运动的主要动力,另外青藏高原还受地壳和上地幔结构构造的影响。计算模拟还得到了一些有实际意义的结果,如活动的地质构造和地球物理现象的分带集中、主边界和雅鲁藏布江等地体边界断裂的逆冲性质、各地体南部地表的南倾正断层及喜马拉雅山南坡向南的重力推覆等。     

青藏高原地体的初步划分及构造特征简述

本文在分析了青藏高原不同地体的区域构造的基础上，讨论了青藏高原的构造演化史。青藏高原的板块构造经历了两个开合旋回。第一个开合旋回发育的时间为泥盆纪到二叠纪，其中泥盆纪到石炭纪为洋盆扩张阶段，二叠纪为洋盆俯冲缩小阶段。第二个开合旋回发育的时间为三叠纪到白垩纪，其中早中三叠世和晚三叠世早期为洋盆扩张阶段，晚三叠世晚期到白垩纪对于整个青藏高原来说，为洋盆俯冲缩小阶段。洋盆扩张阶段，地体朝南运动，洋盆俯冲缩小阶段，地体朝北运动。     

青藏高原各地体的地壳-上地幔结构及其东西向的变化特征

青藏高原是由多个地体拼合而成的,在印度板块向北俯冲的长期作用下,各地体被挤压,地壳缩短,高原隆升。尽管在北北东向挤压作用下发生了高原的近南北向的断裂活动,但各地体本身的结构整体上保持相对稳定,不仅地壳浅部的地层、岩石、古生物保持着各自的特征,而且深部Moho面的变化和岩石圈的特征也是相似的。青藏高原的相距500km以上的2条宽频地震探测剖面的接收函数结果证实:高喜马拉雅地体、特提斯喜马拉雅地体、冈底斯地体、羌塘地体和巴颜喀拉地体在东西方向上保持着相近的速度特征。这充分说明,印度板块向北俯冲与青藏高原碰撞,引发各地体碰撞造山与高原隆升是地壳和岩石圈的整体构造运动,高原各地体,至少高原腹地仍然保持着大致相同的深部结构,Moho面、岩石圈底界面的深度和产状变化不大。     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理—力学机制研究（上）

本文综合了青藏高原大地构造格局、地壳与地幔结构、地球物理特征，对青藏高原 整体隆升的物理－力学机制，进行了总结，并提出了隆升、地壳短缩和增厚的动力学模式，论文对以下五个问题进行了研究了讨论，第一，青藏高原巨厚的地壳、薄的岩石圈结构、不同产状深大断理解以及推覆、切割和碰撞造山带的基本模式，第二，地震活动、断层面解在力场；第三，板块运移与地体拼贴和大陆增生，第四，青藏高原隆升的物理－力学机制分析；第五     

青藏高原的构造分区及其边界的变形构造特征

宏观构造特征的确立对青藏高原隆升和“动力学建模”具有重要意义。青藏高原是由来自塔里木-中朝板块的北昆仑-阿尔金-祁连地体,华南-东南亚板块的南昆仑地体、可可西里-巴颜喀拉地体和冈瓦纳古陆的羌塘地体、冈底斯地体及喜马拉雅地体等3大板块(或古陆)的6个地体经多次裂解、会聚和陆内俯冲作用拼合而成的巨型“会聚-陆内俯冲型”岩石圈块体,它以青藏高原南缘结合带、青藏高原北缘结合带和青藏高原东缘结合带依次与印度岩石圈块体、塔里木-阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体和扬子岩石圈块体相隔。按现今动力学特征,这一巨型岩石圈块体(一级构造单元)又可进一步划分为喜马拉雅、藏北、青南和昆仑-阿尔金-祁连等4个二级构造单元(地块),它们依次以雅鲁藏布江结合带、西金乌拉-金沙江结合带、中昆仑结合带为界。4个地块又可进一步划分为若干以断裂为界的三级构造单元(地体)。组成青藏岩石圈块体的各构造单元处于统一的地球动力学系统,它总的表现为:在印度板块向欧亚板块持续、强烈俯冲和热的、具柔性流变学特征的青藏块体整体向北北东方向移动的区域构造背景上,其南、北两侧的喜马拉雅地块、昆仑-阿尔金-祁连地块分别向冷的、刚性的印度岩石圈块体和塔里木- 阿拉善-鄂尔多斯岩石圈块体不对称逆冲叠覆。位于青藏高原腹部的藏北地块和青南地块,在深部存在大量低速体向上涌动和整体自西向东扩展的区域构造背景上,前者叠置近南北向挤压,形成以南北向断陷带及北西和北东向共轭走滑为主的构造格局,而青南地块除松潘-甘孜地体显示自北而南的逆冲叠覆外,可可西里-巴颜喀拉地体以逐一向东挤出的左行走滑作用为主,以致整个青南地块呈现向扬子岩石圈块体逆冲扩展和向三江构造带平移扩展。因此,就现今动力学而言,青藏高原在随着时间推移、隆升速度不断加快的同时,还逐渐向外缘的刚性地块扩展,即高原面积在不断增大。因此青藏高原的边界具有扩展性质,按扩展机制可区分两类扩展型动力边界:走滑型扩展边界和逆冲型扩展边界。典型的走滑型扩展边界位于青藏高原北缘的阿尔金山和青藏高原东缘的三江地区,青藏高原南缘的动力边界属典型的逆冲型扩展边界,而位于祁连山和龙门山的动力边界兼有逆冲和走滑双重扩展性质。     

喜马拉雅—青藏高原造山带地质演化—显生宙亚洲大陆生长

喜马拉雅-青藏高原造山带的地质历史显示出，自从约70Ma印度板块-亚洲板块开始碰撞支来，至少有1360km的SN向缩短量被喜马拉雅-青藏高原造山带所吸收，导致新生代青藏高原最终构造格局明显的地壳缩短作用，大约开始在始新世（50-40Ma)。这一事件几乎同时发生在高原南部的特提斯喜马拉雅和高原北部的昆仑山及祁连山，喜马拉雅-青藏高原造山带的古生代和中生代构造历史强烈地控制着新生代变形历史相应变分布，松潘-甘孜-可可西里地体和羌塘地体三叠系复理石杂岩的广泛出现，在空间上可能和青藏高原中部的新生代逆冲作用和火山作用有关，青藏高原南部和中部的地壳和上地幔之间地震特性的显著差异是中生代和新生代2种构造的表现形式，而前者对第三纪局部缩短的收缩变形起到了决定性的作用，并导致自由水释放进入青藏高原中部的上地幔和下地壳，并引起岩石圈地幔和地壳中物质的部分熔融。     

青藏高原拉萨地体北部的前寒武纪变质作用及构造意义

青藏高原南部拉萨地体中分布的角闪岩相至麻粒岩相变质岩一直被认为是前寒武纪变质基底,但并没有获得可靠的年代学证据。本文运用原位锆石U-Pb定年方法,在拉萨地体北部那果地区的变质岩中获得了约720Ma的变质年龄,从而证明拉萨地体北部在新古元代经历了角闪岩相变质作用和近同期的岩浆作用。基于这一成果和在拉萨地体中、南部高级变质岩中陆续获得的中、新生代变质年龄,对拉萨地体变质作用的时、空变化及其成因进行了初步探讨。     

青藏高原东缘新生代构造层序与构造事件

新生代龙门山前盆地和盐源盆地是青藏高原东缘龙门山－锦屏山冲断带内及前缘地区发育和保存最好的新生代沉积盆地，本次以地层不整合面和ESR测年资料为主要依据，将该区新生代构造地层序列划分为5个构造层序，即TS1（65－55Ma)、TS2(40-50Ma)、TS3（23－16Ma)、TS4(4．7-1.6Ma)和TS5（0．74－0Ma)，据此将青藏高原东缘新生代构造变形和隆升事件划分为5期，其中TS1与喜马拉雅地体和拉萨地体拼合事件相关，TS2与印亚碰撞事件相关，TS3与青藏高原第一次隆升事件相关，TS4与青藏高原第二次隆升事件相关，TS5与青藏高原第三次隆升事件相关。     

青藏高原拉萨地体南部的泥盆纪花岗岩

位于青藏高原南部的拉萨地体经历了强烈的中、新生代造山作用,以及最近确定的晚古生代至早中生代的造山作用,而本文第一次报道了拉萨地体南部所经历的中古生代岩浆热事件。所研究的花岗岩分布于拉萨地体南部的加查附近,主要由斜长石、石英、钾长石和少量黑云母组成,经历了不同程度的塑性变形,呈片麻状或眼球状构造。花岗岩中的锆石具有典型的岩浆结晶成因特征,获得了366.7±2.5Ma的谐和年龄。这一成果为拉萨地体的起源、构造归属以及早期构造演化提供了重要信息。     

大型走滑断裂对青藏高原地体构架的改造

青藏高原的大型走滑断裂有13条,已确定的大型韧性走滑断裂主要形成于3个时期:早古生代、印支期和新生代以来.印度/亚洲碰撞(60～50Ma)以来形成的大型韧性走滑构造位于青藏高原的南部,而且主要在喜马拉雅山链的东、西两侧,如西侧的喀喇昆仑和恰曼韧性右行走滑断裂,东侧的鲜水河-小江和哀牢山-红河韧性左行走滑断裂、崇山-澜沧江、嘉黎-高黎贡山和萨盖韧性右行走滑断裂等.主要的变形特征表现为早期具有地壳深部的韧性走滑剪切带性质,在后期抬升过程中,由韧性→韧脆性→脆性应变转化;而在青藏高原北部,表现为古韧性走滑剪切带的再活动,如阿尔金-康西瓦、东昆仑左行走滑断裂,以及新生的脆性断裂,如海源左行走滑断裂等.本文在青藏高原13条大型走滑断裂研究及综合研究的基础上,阐述不同时期的大型走滑断裂,以及它们在青藏高原地体拼合及碰撞造山中的作用,包括走滑断裂与走滑型褶皱造山、走滑断裂与挤压/转换型造山、走滑断裂与挤压盆-山体系、走滑断裂与地体相对位移和走滑断裂与地体的侧向挤出,以及走滑断裂与构造结的形成.     

青藏高原新生代地堑构造研究中几个问题的讨论

青藏高原新生代近南北走向地堑构造是高原现今最为显著的构造现象,对探讨青藏高原构造演化具有重要意义,也是现今高原研究的热点构造问题之一。针对目前地堑构造研究中存在的分布范围、形成时代和形成机制等关键问题,根据笔者新的研究和对以往研究资料综合分析认为,地堑构造广泛发育于喜马拉雅地体、冈底斯地体和羌塘地体,地堑构造形成于14～7Ma。地堑构造是高原地壳南北向强烈挤压短缩隆升之后,构造体制发生转变并在深部热动力学机制作用下快速隆升的结果,地堑构造标志着高原隆升作用由早期挤压短缩机制向晚期深部热动力机制的转变,并非高原隆升达到最大高度重力塌陷的标志。     

深反射地震数据揭示的拉萨地体北部到羌塘地体南部地壳厚度的变化

由多个地体拼接而成的青藏高原,有着世界上最厚的地壳。在高原中部,从拉萨地体到羌塘地体,穿过班公湖—怒江缝合带(BNS)的地壳厚度变化长期存在争议。本文主要论述从拉萨地体北端横跨BNS到达羌塘地体的深地震反射剖面探测的结果。探测发现了清晰的Moho反射,揭示了拉萨地体—羌塘地体Moho深度和地壳厚度的变化。探测结果表明,在BNS下方Moho深度由南至北出现了6.2 km的急剧减小,并且与BNS向北28 km处的羌塘地体南部比较,地壳厚度变浅了12.5 km。否定了前人对BNS下方Moho存在20 km显著变化的认识。     

造山的高原——青藏高原巨型造山拼贴体和造山类型

青藏高原是一个巨型碰撞造山拼贴体,它的形成与始特提斯、古特提斯和新特提斯洋盆的先后开启、消减、闭合以及古大陆的裂解、诸地体的移动、会聚和拼合有关。造山类型形成于不同时期海(洋)盆俯冲、地体碰撞和陆内会聚的不同阶段。多地体/多岛弧/多弧前海的构架表明,诸多的俯冲型山链可以产生在地体边界的活动陆缘一侧,古特提斯南、北两洋盆的双向俯冲构筑了双向俯冲型山链;碰撞型山链由于地体边界与块体驱动方向的几何学关系形成“正向碰撞型”和“斜向碰撞型”造山类型。“斜向碰撞型山链”与走滑断裂的形成、规模及其运动学直接相关。50~60Ma印度/亚洲碰撞不仅形成青藏高原造山拼贴体的最后成员———喜马拉雅山链,而且在拼贴体的北缘由于陆内俯冲作用使早期形成的山链在整修后又一次崛起。青藏高原的周缘山链铸成屏障与外侧的克拉通相隔。青藏高原巨型碰撞造山拼贴体的形成是亚洲大陆自北往南的增生和造山迁移的生长结果,其所反映的活动长期性、非原地性、俯冲/碰撞/陆内造山类型的多样性、碰撞造山的多期性以及造山的复合叠置性比世界上任何一个复合山链(或造山拼贴体)来得复杂、多彩。