台湾地区弧-陆碰撞控制的海相前陆盆地

依据现有的地震、钻井和野外地质资料,综合前人关于台湾地区板块相互作用、区域大地构造、岩浆活动、弧-陆碰撞过程、沉积盆地、层序地层等方面的研究成果,本文比较系统地论述了台湾地区弧-陆碰撞过程中的盆地特征及演化规律,认为约15 Ma以吕宋岛弧带为主的弧-陆碰撞对盆地样式和盆地演化产生了重大影响,自东向西,分别形成海沟、沟-坡盆地、弧前盆地、弧内盆地和弧后海相前陆盆地。弧后海相前陆盆地为台湾碰撞带最大的沉积体系,是前陆盆地发育的早期阶段,之前还经历了陆缘断陷盆地阶段和被动大陆边缘盆地阶段。研究区沉积物从源到汇的搬运过程中,盆地的沉积与构造之间的时间存在明显滞后。9~6 Ma期间,吕宋岛弧形成;晚上新世(3 Ma),台湾海相前陆盆地的沉积环境、沉积相、物源等才发生显著变化,沉积物源方向由被动大陆边缘盆地期的向SE倒转为向SW,盆地沉积与构造运动之间滞后时间长达3~6 Ma,远大于一般认为的0.1~1 Ma。沉积物沿年轻造山带走向搬运、基底沉降导致近物源区粗碎屑物质的沉积、整个搬运体系中沉积物的局部保存与释放等因素可能是导致时间滞后的主要原因。     

大别-苏鲁构造带三叠纪碰撞缝合线的位置

大别－苏鲁构造带内超高压（UHP）和高压（HP）变质岩石的分布和不同构造岩石单位间的关系表明, 三叠纪中朝与扬子克拉通碰撞及超高压和高压变质岩石形成时的古缝合线, 位于大别地块的北缘, 沿八里畈－磨子潭－晓天一线展布, 在苏鲁地区, 五莲－烟台断裂代表被强烈改造了的古缝合线的位置.大别山北部霍山县与岳西县交界地区以及舒城、桐城和潜山县交界地区UHP和HP单位岩石的大面积分布, 说明水吼－五河断裂不是UHP和HP榴辉岩相岩石的北限, 因而, 不代表缝合线位置, “南大别”与“北大别”地体的划分地质意义是不明确的.同时, 大别山北部的镁铁质及超镁铁质岩石块体群, 包括变形的方辉橄榄岩、纯橄榄岩组合及未变形的辉石岩、角闪辉石岩和辉长岩组合, 前者与榴辉岩相岩石有相同的变形变质及几何学特征, 后者是燕山期侵入体（123~130Ma）, 因此, 不是“变质蛇绿混杂岩”, 也不代表三叠纪陆－陆碰撞时期古缝合线.强调指出, 准确地鉴别三叠纪碰撞缝合线位置, 是正确理解UHP和HP岩石形成及折返动力学过程的关键.      

与陆-陆碰撞作用相关的盆-山构造数值模拟

陆-陆碰撞作用是导致大陆岩石圈各种地质作用发生的最重要的驱动机制,如何识别和标定陆-陆碰撞作用,特别是其四维时空演化,是地学界长期以来关注和研究的重点。陆-陆碰撞作用的主要表现形式为下伏地块沿陆内俯冲带的强烈下插(俯冲)和上覆地块沿陆内俯冲带的不断仰冲(逆冲扩展),在垂直俯冲带方向出现盆-山相间的构造格局和MOHO的弯曲、错断。通过数值模拟计算,详细论述了在仰冲(逆冲扩展)和俯冲作用过程中,盆地坳陷、山体抬升、MOHO上抬和下坳等各种位移量和位移速率之间的耦合关系及盆地中心的迁移规律。说明它们有可能成为判断或标定陆-陆碰撞作用的一种标志或尺度。     

与陆-陆碰撞作用相关的盆-山构造数值模拟

陆 -陆碰撞是导致大陆岩石圈各种地质作用发生的最重要的驱动机制 ,如何设别和标定陆 -陆碰撞作用 ,特别是其四维时空演化 ,是地学界长期以来关注的重点。陆 -陆碰撞作用的主要表现形式为下伏地块沿陆内俯冲带的强烈下插 (俯冲 )和上覆地块沿陆内俯冲带的不断仰冲 (逆冲扩展 )     

新疆博格达地区早二叠世软沉积物变形构造:弧后碰撞前陆盆地地震记录

早二叠世下岌岌槽子群发育于博格达弧后碰撞前陆盆地缓坡带,为一套长石含量较高的陆源碎屑岩。古流向、沉积相带分布研究表明,当时的古坡向向南。岌岌槽子群中首次发现大量软沉积物变形构造,包括链环层理、水塑性褶皱、液化沙脉、沙侵蘑菇、碟状泄水构造、球枕构造、流化砾岩、底辟流化砾岩坨、滑混层、同沉积断层等,均是与地震驱动相适配的变形构造。这些变形构造常沿限定的岩层发育,上、下均为未变形的岩层,显示事件变形特征。大量滑混层褶皱枢纽和球枕构造轴面实测结果显示,它们既没有优势方位,其位态也与古坡向无关,进一步证实最有可能的驱动机制是地震。由于古地震活动直接与东天山造山活动密切相关,因此,研究软沉积物变形构造的时、空发育特征能够成为认识天山造山过程和相关盆地发育的一个新视角。     

台湾东部海岸山脉乐合弧前盆地层序:记录活跃斜向弧陆碰撞之构造演化

台湾东部海岸山脉弧前盆地层序由西侧的利吉混杂岩和东侧的残留弧前浊积层序组成,记录了北吕宋火山岛弧与欧亚大陆边缘碰撞的构造演化。在海岸山脉中段,利吉混杂岩不仅分布于乐合弧前盆地西侧,也出露于残留弧前层序中央。本文通过野外地质调查及微体化石研究,论述乐合弧前盆地内各地层单元的时空展布特征及其构造控制机制。综合浮游有孔虫与钙质超微化石研究结果,利吉混杂岩泥质基质可限定在早上新世4.3~3.4 Ma内,而残留弧前浊积层序沉积在晚上新世3.4~3.0 Ma,说明利吉混杂岩不是与残留弧前浊积层序同时异相的滑塌堆积,出露于盆地中心的利吉混杂岩也不是沉积于向斜轴部的最年轻地层。在乐合弧前盆地,年老的利吉混杂岩总体上分布于年轻的残留弧前层序西侧,该地层展布特征类似于台湾东南海域北吕宋海槽内受向东背冲构造控制的花东海脊–残留弧前盆地。这说明乐合弧前盆地早期沉积层序在不晚于3.4 Ma时同样受到背冲构造的控制,被变形抬升为花东海脊地形高区。而位于东侧的残留弧前盆地在3.4~3.0 Ma间继续沉积正常浊积层序。乐合弧前盆地的地层展布特征不仅记录了初期弧陆碰撞阶段的向东背冲构造,也记录了成熟期弧陆碰撞阶段的向西逆冲构造。在成熟期弧陆碰撞阶段,花东海脊被进一步向西剪切为利吉混杂岩,残留弧前层序及火山岛弧向西逆掩于利吉混杂岩之上,形成海岸山脉。由于河流的侵蚀作用使得部分利吉混杂岩以构造窗的方式出露于盆地中心。     

台湾东部海岸山脉对弧陆碰撞的响应

台湾岛位于欧亚板块和菲律宾海板块的交界处,处在马尼拉海沟和琉球海沟两个方向相对的俯冲带的转换位置.由于从中新世以来吕宋岛弧与欧亚大陆斜向碰撞(弧陆碰撞)形成了今日台湾构造格局,特有的构造地质环境和正在进行中的块体增生使其成为地质学家的研究热点.针对吕宋岛弧海岸山脉段对弧陆碰撞的响应,本文综述了近年来海岸山脉年代学、地球化学、构造地质和利吉混杂岩等方面的研究成果,对海岸山脉的快速隆升和剥蚀特征进行了总结,并在此基础上指出了目前海岸山脉地质研究工作中存在的主要问题,提出今后的研究方向应集中在利吉混杂岩的形成机制、花东海盆洋壳性质和利用海岸山脉凝灰岩进行弧陆碰撞发展过程研究等几个方面.     

柴达木盆地北缘早奥陶世陆 弧碰撞及弧后前陆盆地——来自碎屑岩地球化学的证据

奥陶纪是柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山演化的重要时期,柴达木地块与滩间山岛弧碰撞起始时限以及欧龙布鲁克海盆盆地类型、构造-古地理格局一直存在争议。本文在对欧龙布鲁克地块早奥陶世碎屑岩沉积野外观测及室内分析的基础上,测试了30个砂泥岩样品的主量元素、微量元素及稀土元素含量。结果表明,石灰沟组碎屑岩建造具有快速堆积、低成分成熟度、低结构成熟度的特征;该套碎屑岩沉积于活动大陆边缘背景下的弧后前陆盆地,碎屑物质来自南部由大陆上地壳与岛弧物质组成的上隆基底;早奥陶世(488~472 Ma)柴达木地块与滩间山岛弧陆-弧碰撞已经开始,但陆-弧碰撞起始时间不会早于493Ma。在此基础上,结合前人研究成果,认为早古生代欧龙布鲁克地块处于滩间山岛弧北部,盆地沉降、沉积演化受柴达木盆地北缘洋盆俯冲及柴达木地块-滩间山岛弧碰撞控制,寒武纪发育弧后伸展盆地,奥陶纪初期转为弧后挤压前陆盆地,弧后伸展与弧后挤压、沉积体系转换发生在490~480Ma之间。该成果从沉积学角度为柴达木盆地北缘陆-弧碰撞起始时限提供了新的制约。     

碰撞带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形的影响

借助一个简单的大陆与大陆碰撞模型,即把两个大陆的碰撞简化为两个粘弹性块体的碰撞,两个块体之间的不连续变形面对应两个大陆之间的碰撞断裂带,运用三维粘弹性拉格朗日非连续变形有限元(LDDA)方法,通过分析模型中不连续变形面的存在对两个粘弹性块体碰撞变形的影响,探讨了大陆碰撞断裂带的倾角和摩擦系数对两个大陆碰撞变形影响的一般规律,给出了大陆碰撞变形的一些显著的特点。尽管运算模型的几何尺寸、边界条件等参考了印度和欧亚大陆碰撞的实际特征,但所得结果适用于更一般的情况。研究结果表明,碰撞断裂带倾角和摩擦系数对陆-陆碰撞变形有着重要的影响。当断裂带倾角在15~30°时,两个大陆板块碰撞导致的仰冲板块一侧隆升高度相对更大,利于形成高大的山脉,其中以15°倾角对应的仰冲板块一侧隆升最高;当断裂带倾角在30~45°时,两个大陆板块碰撞导致的俯冲板块的俯冲深度相对更深,利于形成深陷的盆地,其中以45°倾角对应的俯冲陆块一侧俯冲最深;当断裂带倾角≥75°时,两个大陆板块之间的相对俯冲和仰冲作用变得不明显。碰撞断裂带摩擦系数越小,碰撞过程中两个大陆板块之间相对俯冲和仰冲作用越强,形成高大的山脉和深陷的盆地要求碰撞断裂带摩擦系数≤0.2。从大陆与大陆碰撞变形构造特征看,除发育前陆盆地-山脉系统外,在仰冲陆块一侧靠近造山带后缘还发育呈不对称结构的挤压性凹陷,当两个大陆板块碰撞断裂带倾角在15~30°时,该类型凹陷更容易形成,其中以30°倾角对应的凹陷最深,反映其形成可能是大陆碰撞过程中陆块之间相对俯冲和仰冲运动的综合结果。     

辽宁北部早古生代弧－陆碰撞作用的发现及其构造意义

自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心基础地质室构造研究团队在辽宁北部法库地区地质调查过程中,初步识别出了一次弧－陆碰撞作用.根据地质年代学研究,其主要发生在早古生代.该发现为华北板块北缘东段松辽盆地覆盖区的早古生代的构造演化史研究提供重要依据.     

冈底斯-喜马拉雅碰撞造山带前陆盆地系统及构造演化

碰撞带前陆盆地的建立是大陆碰撞的直接标志和随后造山带构造变形的忠实记录。本文对欧亚板块与印度板块碰撞前后发育在拉萨地块上的冈底斯弧背前陆盆地,同碰撞产生的雅鲁藏布江周缘前陆盆地,以及碰撞后陆内变形产生的喜马拉雅前陆盆地的沉积地层演化以及碎屑锆石物源特征等进行了系统分析,结合前人及我们近些年的研究成果,认为冈底斯岛弧北侧发育一个典型的弧背前陆盆地系统而不是以前普遍接受的伸展盆地。除传统认为的喜马拉雅前陆盆地系统外,在碰撞造山带中还发育一个雅鲁藏布江前陆盆地系统,它是欧亚板块与印度板块碰撞以后,欧亚板块加载到印度被动大陆边缘产生的典型周缘前陆盆地。上述2个造山带前陆盆地系统的识别,大大提高了对新特提斯洋俯冲、碰撞过程的认识。造山带前陆盆地证据指示,新特提斯洋至少于140 Ma以前就已开始俯冲, 110 Ma俯冲速度开始提高,在65 Ma前后印度大陆与欧亚大陆发生碰撞,喜马拉雅山于40 Ma开始隆升,其剥蚀物质大量堆积在喜马拉雅前陆盆地中。     

前陆盆地构造-热演化:以龙门山前陆盆地为例

前陆盆地油气资源丰富但构造变形十分复杂,使得前陆盆地构造-热演化模拟面临挑战。前陆盆地演化过程中构造与热的耦合体现在多个层面:岩石圈热演化对岩石圈强度时空分布及其挠曲的影响;逆冲推覆作用的浅部温度效应;快速沉积作用对盆地温度场的影响等。首先,前陆盆地形成时的岩石圈热背景及其造成的岩石圈强度空间变化对盆地后期的演化具有重要影响。同时早期热事件的热扰动也会叠加在前陆盆地的构造-热演化过程中,并不断衰减,影响岩石圈的流变结构,从而带来一系列的影响。热与构造演化相耦合在前陆盆地定量模拟中非常重要。其次,还需特别关注岩石圈深部过程与近地表构造过程的耦合。造山带逆冲推覆、抬升和剥蚀是与前陆盆地形成相关的重要构造活动,这种运动引起的热对流对造山带的热结构、前陆逆冲带以及前渊地区的温度场的分布有着重要影响。最后,前陆盆地形成演化过程中的快速沉积作用对盆地温度场和地表热流产生强烈的压制作用,对前陆盆地浅部热演化的影响不容忽视。因此,在浅部热演化(包括造山带逆冲推覆、快速沉积压实等)与盆地下伏岩石圈挠曲、深部热演化的联合作用下,使得前陆盆地构造-热演化颇为复杂,二者的耦合使得前陆盆地构造-热演化模拟颇具挑战。     

阿曼前陆盆地构造-沉积特征及其对油气成藏的控制

晚白垩世阿曼造山运动影响了被动陆缘和主动陆缘两种沉积体系, 控制了周缘鲁卜哈利和阿曼盆地的油气富集。为明确阿曼造山构造全过程与周缘地区沉积-成藏条件的作用关系, 通过构建区域地质-地震剖面, 细化阿曼山构造演化阶段和时空差异, 梳理前陆盆地不同构造单元的沉积耦合特征; 基于岩心、薄片、微米CT和地球化学、地震资料, 总结了阿曼造山运动对白垩系关键地质要素和多类型岩性圈闭的控制作用。研究表明, 阿曼山所处的阿拉伯板块东北缘在白垩纪至古近纪经历了被动陆缘晚期、洋壳仰冲、前陆造山三个演化阶段, 垂向构造体系经历了断垒向压扭或逆冲断层的演化, 空间应变具由北东向南西逐渐减弱的特征。阿曼前陆盆-山体系主要影响了Lekhwair隆起带周缘的前渊-斜坡及隆后单元的构造-沉积过程, 白垩系垂向上记录了被动陆缘稳定沉降、主动大陆边缘挠曲剥蚀和稳定沉降等三期沉积建造。晚白垩世挤压应力控制了两阿(阿联酋、阿曼)优质储层进一步改造和礁滩、断块、岩溶及不整合等多类型圈闭的定型。研究工作系统梳理了阿曼造山运动控制下的白垩系沉积-成藏特征, 为多类型岩性圈闭机理研究和精细勘探提供启示。

     

白垩纪羌塘地体西南缘的陆-陆碰撞:来自班怒带西段的花岗岩约束

羌塘地体西南缘布木错—雄巴日—羌多—赛登地区分布着大量呈岩株或岩枝状的中酸性-基性侵入岩,其岩石地球化学特点是低SiO₂(67.99%~73.32%)、高Al₂O₃(12.82%~15.02%),属于过铝质花岗岩,里特曼指数(2.09~2.63)σ<3.3,属钙碱性花岗岩类;稀土元素显示为轻稀土较强富集和重稀土强亏损的特征,岩浆结晶分异程度较高。岩石地球化学特征和稀有元素特征图解指示花岗岩构造环境有一定的差异性,以I型为主,其形成及侵位应与古特提斯洋的闭合、新特提斯洋的扩张有关,属同碰撞型造山花岗岩。通过对该区多个花岗岩体锆石LA-ICPMS 测定,测得其形成年代为116~107 Ma,与早白垩世晚期羌塘地体南缘的陆-陆碰撞作用时间相吻合。     

亚洲东部碰撞构造:郯庐-尚塔尔碰撞带研究

沿郯城-庐江断裂带两侧各约500 km内发育的中生代以来白云母花岗岩、二云母花岗岩和A型花岗岩,五大连池、科洛和二克山火山岩带的强碱性富钾火山岩,高87Sr/86Sr值、低εNd值的中新生代玄武岩,沿郯庐断裂带两侧盆地广泛发育的磨拉石建造,稀土元素∑REE,∑LREE,∑LREE/∑HREE从老到新均逐渐增高;郯庐断裂带莫霍面深度明显大于两侧盆地;郯庐断裂带两侧地块的不连续与差异;沿郯城-庐江断裂带展布的华北地台北缘及东缘的高压麻粒岩、NNE向展布的日照、莒南、东海榴辉岩超高压带和安徽张八岭高压蓝片岩带;郯庐断裂带内表现的强烈挤压构造;郯庐断裂带东侧胶辽-苏北黄海负磁异常区不同于周围地质体(正磁异常区)等,所有证据都指示着南起安徽庐江,经山东郯城、黑龙江佳木斯,北至俄罗斯尚塔尔群岛的断裂带及其两侧构造带为-构造碰撞带:郯庐-尚塔尔碰撞带,郯庐-尚塔尔断裂带为碰撞带的缝合线.松辽盆地、华北盆地、苏北盆地等成煤、成油气等矿产的盆地是碰撞的结果.碰撞带的(突出)应力集中区鲁西-胶东超高压带碰撞区、燕山-辽东碰撞区是中国东部地震的高发区.碰撞的主要动力机制为日本海和鄂霍次克海的张开及菲律宾板块的俯冲.     

构造沉积学:一种研究沉积作用的新方向

构造沉积学是研究沉积岩的形态,沉积杂岩的空间和时间的产出条件及其分布的规律性,杂岩三度空间改造的一种新的最有效的方向。在地层、岩石、构造和地震测量的交接处往往构造沉积很复杂。用地震资料是解释其全球永久(或升降)海平面变化的主要依据。进一步工作不仅可在区域方面同时也在区域之间进行对比,可能会提出某种合理化的建议。构造沉积学的研究必须利用新科技方法研究地震活动,应用新的计算机仪器研究地     

下扬子地区沿江前陆盆地形成的构造控制

华北板块与扬子板块沿大别－胶南造山带的陆－陆碰撞使造 山带侧的扬子板块成为前陆变形带,并在其上发育了沿江前陆盆地。沿江前陆盆地初始继承性发育于下扬子区海退末期残留的陷区,随后于黄马青期受北界滁河断裂与南界江南断裂的对冲控制而成为双向压隐型盆地。     

从藏南陆-陆碰撞带深部结构构造演化探讨斑岩铜矿的成岩成矿问题

本文以INDEPTH项目对印度大陆与欧亚大陆碰撞带深部成像结果为基础,从构造演化角度探讨藏南陆-陆碰撞带冈底斯斑岩铜矿带的成矿作用问题。深部探测给出的碰撞带深部结构与侯增谦等地质学家提出的深部结构有较大的异同,如何协调起来以深化对藏南陆-陆碰撞条件下成矿作用的认识,这是本文讨论的中心。藏南碰撞带成矿实际上是在新特提斯大洋岩石圈俯冲形成的冈底斯岩浆弧成矿作用的基础上,再经过陆-陆碰撞挤压强烈改造后的再成矿。碰撞带的深部结构构造演化的特点是:(1)新特提斯大洋岩石圈板块向北连续俯冲了约120 Ma,形成的冈底斯陆缘火山岩浆弧带,这导致了陆缘带地壳增厚并含有大量的地幔岩浆流体物质(如南美安第斯成矿带那样);(2)在印度大陆与冈底斯陆缘弧接近碰撞时,在对挤中新特提斯大洋洋壳与大洋岩石圈地幔发生向上挤出与向下拆沉,并使部分洋壳残片和大洋岩石圈物质保存在中上地壳内;(3)两大陆岩石圈碰撞对接后,印度岩石圈地幔加深达70~80 km并沿地壳底部向北推进,并将加厚地壳内大量的成矿物质、钙碱性岩浆,洋壳及新生的下地壳,以及部分地幔物质从地壳底部将其围限起来,成为后期再成矿的物质基础;(4)查明了碰撞带深部壳/幔间产生了一层中间速度层(相当于MASH层),在中上地壳部位出现一层巨大的部分熔融层;(5)在碰撞挤压下冈底斯带内产生多组断裂构造,大型逆冲断裂系与背冲断裂,并引发了含矿岩浆的再活动,并在浮力(下地壳内)和挤压力作用下多次活动上升生成斑岩型铜矿床;(6)成矿后地表遭受过强烈的风化剥蚀作用,使矿床出露地表。