青藏高原新生代构造隆升阶段的时空格局

青藏高原不同部位低温热年代学记录、沉积记录和构造变形记录揭示出存在60~35,25~17,12~8Ma（藏南17~12Ma）和大约5Ma以来4个主要强构造隆升剥露阶段.除了藏南地区在17~12Ma发生藏南拆离系的活动及其所控制的高喜马拉雅结晶基底岩系的快速抬升剥露这一特殊情况外,青藏高原不同地区主要强构造隆升剥露阶段具有准同时性.几个强隆升剥露阶段对应于几个强构造变形活动时期,反映隆升剥露主要受构造动力控制.新生代以砾岩为代表的粗碎屑物的分布、前陆盆地或走滑拉分盆地的分布及其沉积充填、角度不整合的发育和地层间断缺失,以及受断裂控制的盆山地貌变迁和高原扩展与青藏高原几个强构造抬升剥露阶段也具有良好的匹配关系.本文还讨论了青藏高原作为地表隆升的高原形成过程,揭示高原的形成是随时间演变不断扩展的过程.     

上新世以来构造隆升对亚洲夏季风气候变化的影响

大量地质证据表明,上新世以来(最近5 MaB.P.)青藏高原北部及非洲东部和南部地区出现过显著的构造隆升,而与此同时亚洲季风也经历了显著变化,这两者之间是否存在着因果联系一直是地学界所关心和争论的一个重要科学问题.本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)的公用大气模式(CAM 3.1)就上新世以来青藏高原北部及东-南非高原的构造隆升对亚洲夏季风气候变化的影响进行了数值试验研究.结果表明,上新世以来亚洲夏季风的增强与两地构造隆升密切相关,但两者隆升对于亚洲季风子系统的作用是有区别的.青藏高原北部隆升主要造成东亚北部夏季风的增强及季风降水的增多,但对南亚夏季风的作用较小;东-南非高原的隆升明显增强南亚夏季风,但对东亚北部夏季风的影响有限.     

塔里木盆地巴楚隆起区构造-热演化历史研究

巴楚隆起是塔里木盆地重要勘探地区之一,其构造-热演化史制约着该区烃的生成、运移及聚集.本文在恢复巴楚地区4条地震解释剖面沉积埋藏史的基础上,通过求解热传导方程,计算了它们的构造-热演化历史.计算过程中首先利用"回剥"法,确定莫霍面处的热流值,再利用地壳重力均衡原理,求得各时期的莫霍面埋深,最终确定盆地基底热流和地表热流.结果表明,该地区构造-热演化可以划分为7个阶段,其中三叠纪热演化阶段地温梯度及地表热流达到最高值,分别为32 ℃/km和73.6 mW/m2,而现今地温梯度及地表热流值最低,分别为20 ℃/km和46.4 mW/m2.计算得出的现今地表热流密度值略大于实测值,分析认为主要由于中新世以来,巴楚隆起区侧向热扩散加快了地表热流的衰减所致.最后在模拟基础上,探讨了生热率、热导率对盆地热演化的影响.     

晚喜山期以来四川盆地构造-热演化模拟

四川盆地位于扬子板块西缘,是我国重要的含油气盆地之一.25 Ma以来的晚喜山期是四川盆地构造-热演化的重要时期,此时,盆地大部分区域受到挤压处于隆升剥蚀的构造动力学环境.本文采用有限元数值模拟方法,基于二维瞬态热传导(含平流项)的基本方程,并引入修正的Airy均衡理论模型,通过覆盖全盆地的八条剖面模拟研究了晚喜山期以来四川盆地的构造-热演化特征,且利用现今大地热流对模拟结果进行了有效约束.模拟结果显示在晚喜山期(~25 Ma)川中地区地表热流较高,为60~64 mW/m2;川西南地区次之,为60~62 mW/m2;川东北地区最低,为50~54 mW/m2.该期基底热流,也是川中隆起区热流高,川东北强烈剥蚀区热流低.热流的空间分布特征揭示了四川盆地深部动力学机制.四川盆地晚喜山期以来,抬升剥蚀作用降低了其地表热流和基底热流,其降低幅度与对应的剥蚀速率相关,即剥蚀速率越大,这种降低作用越明显.     

地球动力学问题的数值模拟研究——以青藏高原现今隆升研究为例

以青藏高原地区为研究对象,考虑活动地块分区和主要断裂带,建立能反映地表起伏和分层结构的岩石圈三维粘弹性有限元模型。选取合适的模型参数、边界条件和加载条件进行计算,模拟了青藏高原地区的现今垂直隆升速率。研究表明,印度板块对欧亚板块的向北推挤作用是高原隆升的主要动力源。下地壳和岩石圈上地幔在印度板块的向北推挤下不断增厚,从而维持青藏高原地区现今的持续隆升状态。     

北淮阳构造带与大别造山带的差异性隆升

采用同位素定年、角闪石压力计法 ,裂变径迹法 ,结合微裂隙内流体包裹体均一温度测定值分析 ,得出北淮阳构造带和大别造山带中加里东期、海西期、燕山期一些岩体的形成年龄和结晶深度 ,从而得出自晚古生代以来北淮阳构造带和大别造山带隆升时间和隆升幅度的差异 :北淮阳构造带经历三个阶段性隆升 (C1～C2 ,T～J2 ,J3 ～K1) ,总隆升幅度约 10km ;大别造山带仅经历二个阶段性隆升 (T～J2 ,J3 ～K1) ,最大隆升幅度大于 15km .前者主体隆升发生在中侏罗世末 (约 150Ma)之前 ,后者主体隆升发生在中侏罗世末 (约 150Ma)之后 .     

孔雀河斜坡与库鲁克塔格隆起构造事件的裂变径迹证据

文章以塔里木盆地东北缘库鲁克塔格隆起与孔雀河斜坡盆山系统为主要研究对象,在该地区露头和钻井样品开展碎屑磷灰石、锆石裂变径迹研究,对库鲁克塔格构造演化中关键构造事件提供热年代学约束.锆石样品在加里东晚期-早海西期达到最大古地温,之后经历了长期的抬升降温过程,锆石最小峰值年龄记录了371~392 Ma和328~305.7 Ma二次构造抬升年龄;在晚侏罗-晚白垩世,样品逐渐退出磷灰石部分退火带底界,磷灰石裂变径迹记录了134.5~164 Ma、73~100 Ma和35.4 Ma三次构造抬升事件年龄,其中73~100 Ma为主要构造抬升年龄.海西期构造事件年龄反映了孔雀河斜坡由沉降转入剥蚀演化阶段,对油气藏的形成具有重要意义;晚白垩世构造事件则反映了库鲁克塔格山的强烈隆升.     

江南隆起带幕阜山岩体新生代剥蚀冷却的低温热年代学证据

江南隆起位于扬子与华夏地块的碰撞汇聚带,是研究华南大地构造演化的关键地质单元.本文采用磷灰石裂变径迹及(U-Th-Sm)/He年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,主要研究了幕阜山岩体新生代的隆升与剥蚀过程,并在此基础上结合区域构造背景, 对其构造-热演化之间的关系进行了探讨.自晚白垩世持续隆升以来,幕阜山岩体经历的平均剥蚀厚度约4800 m.在不同岩体间,隆升过程及幅度存在差异,空间上具有非均匀性.热史结果显示幕阜山岩体经历了3期剥蚀, 其中两期快速剥蚀分别发生在晚白垩世-古近纪(80~50 Ma)和10 Ma以来,而这之间为一期缓慢剥蚀过程.研究区古近纪的快速剥蚀反映了中-下扬子喜山期大规模伸展断陷作用造成的肩部块体快速剥蚀事件; 约10 Ma以来的快速剥蚀是对太平洋板块向西运动的响应.幕阜山岩体自燕山晚期以来的隆升剥蚀作用具有良好的盆地沉积响应, 三期隆升剥蚀事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.     

鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩热演化史与隆升过程分析

运用LA-ICP MS锆石U-Pb定年、角闪石和黑云母40Ar-39Ar定年、锆石和磷灰石裂变径迹(FT)分析等构造热年代学研究方法,探讨分析了鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩的热演化历史及其抬升冷却过程.紫金山侵入岩主要由次透辉二长岩和正长岩组成,锆石U-Pb测年给出的岩浆侵位-结晶年龄为136.7 Ma,角闪石和黑云母40Ar-39Ar测年获得的岩浆结晶-固结年龄集中在133.1~130.4 Ma,表明紫金山侵入岩主要形成于早白垩世的136.7~130.4 Ma.侵入岩T-t轨迹与磷灰石FT模拟热史路径综合揭示了鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩抬升冷却的三个构造热演化阶段:1) 136~120 Ma侵位岩浆结晶-固结阶段,岩体平均冷却速率高达52 ℃/Ma;2) 120~30 Ma岩体相对缓慢抬升冷却阶段,平均抬升冷却速率为2.5 ℃/Ma;3) 30 Ma以来岩体快速抬升冷却阶段,平均抬升冷却速率3.6 ℃/Ma,尤以近10 Ma以来的快速抬升冷却最为显著,抬升冷却速率接近7 ℃/Ma.结合区域构造动力学环境分析认为,鄂尔多斯盆地东缘的紫金山岩浆活动与华北克拉通早白垩世构造体制转换过程的大规模岩浆活动属于相同时期、统一构造作用的产物,早白垩世末期以来由慢到快的差异抬升过程主要受控于华北克拉通东部(古)太平洋体系与其西南部特提斯体系之间相互联合、彼此消长的构造作用.     

有限元法2.5维CSAMT数值模拟

目前国内大多数CSAMT资料处理都用一维反演方法,即假定地球介质是水平层状地电结构,这对于横向变化较大的介质结构的反演则是不真实的．为了合理的模拟可控信号源的三维特征应该使用三维有限元方法．受计算机内存和计算速度的限制,三维方法的实用化受到约束．在许多情况下,地电结构沿走向变化很小,只沿倾向发生变化．这种地电结构是二维的,而人工源是三维的,因此CSAMT资料的观测可用2．5维有限元方法进行数值模拟．本文从麦克斯韦方程组出发,建立了2．5维有限元CSAMT数值模拟方法,其核心是把地电参数变化小的走向方向转化成波数域,用一系列波数模拟三维源的特征．用一个横向均匀的三层地电结构模型展示了2．5维数值模拟的特征,并和一维模拟结果进行了比较,证实了有限元方法2．5维CSAMT数值模拟的可靠性．在此基础上对一个地电结构已知的实际模型进行了2．5维数值模拟并和该剖面的野外实测剖面数据进行了比较,进一步有效地说明了本文介绍的2．5维CSAMT数值模拟方法是仿真和可靠的,为在此基础上的2．5维反演打下了良好的基础．     

渭河盆地地裂缝群发机理及东、西部地裂缝分布不均衡构造成因研究

利用渭河盆地2001—2008年高精度GPS监测资料,结合区域构造特点建立了渭河盆地有限元动力学模型,基于此研究了区域现今地壳应力场特征,深入分析了构造应力场与盆地内地裂缝群发之间的内在关系,首次基于空间大地测量定量的揭示出了区域构造应力场与盆地内地裂缝群发的内在动力学联系,及盆地东、西部地裂缝分布不均衡的根本成因.研究结果表明:渭河盆地现今地壳应力场差异性显著,主要呈现出中、东部以NW-SE向拉张为主,西部则以NW-SE向压缩应力为主,整体具有相对左旋运动趋势,与区域以往长期构造变形具有较好的继承性;分析揭示出区域NW-SE向拉张构造应力正是盆地内中、东部地裂缝群发的力源机制,而盆地内差异性构造应力场也正是导致盆地东、西部地裂缝发育不均衡的根本原因所在,由此进一步证实了渭河盆地地裂缝的强构造属性,其是由活断层在上述力源机制作用下,以蠕滑形式错断地层使土层破裂而形成的.本文研究结果为盆地地裂缝灾害防治、城市安全建设提供了重要信息.     

渭河盆地地裂缝群发机理及东、西部地裂缝分布不均衡构造成因研究

利用渭河盆地2001—2008年高精度GPS监测资料,结合区域构造特点建立了渭河盆地有限元动力学模型,基于此研究了区域现今地壳应力场特征,深入分析了构造应力场与盆地内地裂缝群发之间的内在关系,首次基于空间大地测量定量的揭示出了区域构造应力场与盆地内地裂缝群发的内在动力学联系,及盆地东、西部地裂缝分布不均衡的根本成因.研究结果表明:渭河盆地现今地壳应力场差异性显著,主要呈现出中、东部以NW-SE向拉张为主,西部则以NW-SE向压缩应力为主,整体具有相对左旋运动趋势,与区域以往长期构造变形具有较好的继承性;分析揭示出区域NW-SE向拉张构造应力正是盆地内中、东部地裂缝群发的力源机制,而盆地内差异性构造应力场也正是导致盆地东、西部地裂缝发育不均衡的根本原因所在,由此进一步证实了渭河盆地地裂缝的强构造属性,其是由活断层在上述力源机制作用下,以蠕滑形式错断地层使土层破裂而形成的.本文研究结果为盆地地裂缝灾害防治、城市安全建设提供了重要信息.     

Fission track dating of the Cenozoic uplift in Mabian area, southern Sichuan Province, China

The apparent ages of samples are obtained from fission track dating of apatite samples collected from the fault zones in Mabian area, southern Sichuan Province. In addition, thermal history is simulated from the obtained data by applying AFT Solve Program, to acquire the thermal evolution history of the samples. The result shows that tectonically the Mabian area was relatively stable between 25 and 3 Ma, compared to the inner parts and other marginal areas of the Tibetan Plateau. The studied area had little response to the rapid uplift events that occurred for several times in the Tibetan Plateau during 25-3 Ma. The latest thermal event related to the activity of the Lidian fault zone (about 8 Ma ) is later than that of the Ebian fault zone (18-15 Ma ) to the west, indicating to some extent that the evolution of fault activity in the Mabian area has migrated from west to east. The latest extensive tectonic uplift occurred since about 3 Ma. As compared with the Xianshuihe fault zone, the Mabian area is closer to the east- ern margin of the plateau, while the time of fast cooling event in this area is later than that in the southeast segment of the Xianshuihe fault zone (3.6-3.46 Ma ). It appears to support the assumption of episodic uplift and stepwise outward extension of the eastern boundary of the Tibetan Plateau in late Cenozoic.     

初始地应力场分析方法的研究

岩体初始地应力场是地震预测和岩体工程设计的重要依据之一,根据实测地应力资料,采取一定的数值分析方法,反演出整个计算区的初始地应力场。本文综述了国内外地应力场的研究现状,介绍并分类归纳了几种典型的地应力场研究方法,并对每个方法的适用范围进行了评价,对以后地应力研究的发展方向提出了建议。