南北地震带中段地貌发育差异性及其与西秦岭构造带关系初探

南北地震带中段地区发育一系列与西秦岭构造带走向近似平行的断裂系统,历史上沿上述断裂系统曾发生过多次强震甚至大地震,预示着断裂系统的最新活动特征,同时也表征了南北地震带中段地区断裂活动的差异性.文章选取南北地震带中段西秦岭构造带交接区长江水系嘉陵江一级支流白龙江和西汉水,黄河水系一级支流洮河以及渭河等上游流域为研究对象,以宏观地貌发育、水系平面展布和河流纵剖面陡峭程度等特征为基础数据,初步分析了南北地震带中段地貌发育总体特征及其与西秦岭构造带的关系.研究发现,地貌特征指示南北地震带中段明显存在构造活动性差异特征:南侧白龙江流域表现为地形起伏大、坡度陡、河流陡峭指数高等特征,主要受控于迭部-白龙江断裂带的持续活动;北侧西秦岭北缘断裂带发育部位,武山以西断裂迹象明显,渭河流域上游与洮河岷县-临洮南段等地区的地貌参数也指示了该段断裂较强的活动性.渭河及嘉陵江上游西汉水地区水系分布不对称特征指示了晚新生代以来西秦岭造山带与渭河地堑系活动的共同控制.白龙江水系主要支流所表现出的平行展布的线性水系特征表明迭部-白龙江断裂带等一系列平行断裂带对水系发育的控制作用.结合以往研究成果、历史强震和大震以及微震分布资料,我们进一步分析发现,南北地震带中段存在一条地震密集带,该带沿岷山-龙门山构造带向北,至舟曲-迭部附近跨过白龙江,向北沿礼县、宕昌及岷县至天水-甘谷-武山一带再向北经通渭、西吉等地区与六盘山构造带相接.这一认识支持南北向构造特征晚于东西向构造体系,并且很大程度上是深部地幔动力学和岩石圈圈层关系调整变动的产物的认识,同时也揭示了南北地震带与西秦岭构造带复杂的叠加复合构造关系.     

西秦岭新生代双峰式火山作用及南北构造带成因初探

本文提供了西秦岭新生代流纹岩的全岩化学、稀土微量元素和Pb、Sr、Nd同位素分析数据,以及新生代双峰式火山岩27个同位素定年结果。研究表明,西秦岭新生代双峰式火山岩具有与东非裂谷完全相同的岩石组合。K/Ar和³⁹Ar/⁴⁰Ar同位素定年确定新生代双峰式火山岩的年龄从23~7.1Ma。双峰式火山岩中的钾霞橄黄长岩与钾玄岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr在0.704031~0.70525之间, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为18.408~19.062,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.476~15.677,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.061~39.414,ε_Nd=0.3~5.3,几乎全部为正值,与新特提斯地幔端元地球化学域非常相似,岩浆起源于与Ontong Java和FOZO地幔柱相似的亏损地幔源区。由此推测,火山岩的成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈地幔流向东移动和上涌有关,也是青藏高原向东扩展的一种响应。西秦岭新生代双峰式火山岩的厘定为查明南北构造带的性质提供了岩石探针,它证明南北构造带是一条大陆裂谷。但是,将西秦岭的双峰式火山岩产出的大地构造背景,深部地球物理以及地幔热结构与贝加尔裂谷和东非裂谷的地幔相比较可以看出,南北构造带的裂谷特征不同于东非大陆裂谷,也与贝加尔裂谷不尽相同。南北构造带的裂谷成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈物质向东的移动和上涌有关,其特征受西秦岭周边各个小块体间相对运动速度与方向以及东昆仑断裂-西秦岭北缘断裂运动性质的联合制约。由此推测,南北构造带是一条复杂的裂谷带,也可能是一个发展中的板块边界。     

太平洋板块形成以来的中国东部构造动力学背景

构造动力学研究是分析区域构造、沉积演化、岩浆活动及矿产分布的重要前提,前人研究证实自太平洋板块形成以来中国东部构造动力学背景发生了多次转变,但对于具体的转换机制还缺乏深入研究.为此,首先基于对近年来发表的同位素年龄和古地磁数据的系统收集和整理,对太平洋板块形成以来围限中国东部的太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块等的形成年代、漂移轨迹和速率变化规律进行了详细梳理.然后依据这3大板块及其周缘板块的运动学规律,结合区域上的构造变形特征,将太平洋板块形成以来的中国东部构造动力学背景划分为:中侏罗世—早白垩世((175 ～ 170) ～ (145±5),(145±5) ～ 125和125～95 Ma BP)、晚白垩世—古近纪(95 ～ 80,80 ～ 43和43 ～ 23 Ma BP)和新近纪—第四纪(23 ～ 10 Ma BP和10 Ma BP至今)等多个阶段.指出中国东部中侏罗世—早白垩世为压扭性背景,晚白垩世—古近纪则转为伸展拉张背景,到了新近纪—第四纪又转变为挤压背景,并对这3大阶段不同时期构造动力学背景作了进一步的论述.     

祁连山、北山地区古板块及地体构造的划分

祁连山、北山地区在显生宙分属柴达木—祁连、华北、塔里木、哈萨克斯坦及西伯利亚等5个古板块。各板块初期均有一元古界陆核组成,陆核边缘及周围即为地斜。地体是以蛇绿岩带及深大断裂围限的岩石组合体。每个地体都是增生于古陆缘带最基本的一个大地构造单元。从而划分出13个次一级构造单元和15个地体。在区域地层层序及分布、构造类型和古地理变化等方面,论述了各个构造单元的特征及划分依据。     

祁连山、北山地区古板块及地体构造的划分

祁连山、北山地区在显生宙分属柴达木—祁连、华北、塔里木、哈萨克斯坦及西伯利亚等5个古板块。各板块初期均有一元古界陆核组成,陆核边缘及周围即为地斜。地体是以蛇绿岩带及深大断裂围限的岩石组合体。每个地体都是增生于古陆缘带最基本的一个大地构造单元。从而划分出13个次一级构造单元和15个地体。在区域地层层序及分布、构造类型和古地理变化等方面,论述了各个构造单元的特征及划分依据。     

西秦岭岷县-宕昌地区洮河和岷江阶地特征对比研究——兼论中国南北构造带在西秦岭的地貌响应

西秦岭岷县-宕昌地区位于我国环绕青藏高原东北缘的重力异常和地壳增厚梯度带,同时又位于贺兰-川滇南北构造带与秦岭造山带交汇迭加复合(西秦岭-松潘大陆)构造结内。特殊的大陆动力学环境形成了特定构造-地貌转换区域,区内独特的河流格局和河流地貌研究可以为认识青藏高原东北缘隆升最新过程和南北构造带构造活动的地貌响应提供重要依据。笔者通过对该区洮河和岷江两条河流阶地特征的对比研究,结合区域地貌过程分析,提出在晚更新世中-晚期(30～50kaBP),洮河与岷江曾为同一条河流,笔者称之为古岷江,其中岷县以西现今洮河的临潭-卓尼-岷县段为古岷江上游,而岷县以北洮河的木寨岭南坡-岷县段则为古岷江之支流。30～50kaBP以来地壳快速隆升形成的北北东向分水岭切断了古岷江上下游的水力联系,阻塞了古岷江下泄,且在岷县一带形成汇水盆地,沉积了近30m的河湖相堆积,而后木寨岭南坡-岷县的古岷江的支流溯源侵蚀,切穿了木寨岭分水岭,与西秦岭北坡的洮河水系贯通,逐渐形成现今的河流格局。该地区晚更新世以来形成的北北东向地貌隆起带导致的洮河和岷江水系之间的切断和袭夺,可以解释为印度板块和欧亚板块的碰撞造成的青藏高原隆升过程中东北缘高原物质向东扩展受到阻挡和南北构造带深部热物质上涌的地貌学响应。     

中国洋板块地层分布及构造演化

以大地构造相研究为主导,以《中国沉积大地构造图(1∶2 500 000)》编图为研究平台,对洋板块地层类型进行了初步划分,简述了中国新元古代以来洋板块地层分布及其构造演化规律。本文阐述了北方的古亚洲洋的洋陆转换从西往东具穿时现象,西部主要在早、晚石炭世之间,东部主要在中、晚二叠世之间;宽坪-佛子岭混杂岩带是华北与扬子之间大洋消亡的产物;中央造山带从北部的祁连-阿尔金到南部的昆仑-秦岭,洋陆转换从北向南依次完成：西昆仑北-阿尔金-祁连-祁曼塔格为晚奥陶世末,西昆仑南-东昆仑-秦岭为早三叠世末;青藏高原中部的龙木错-双湖、班公湖-怒江、昌宁-孟连蛇绿混杂岩带一起构成了原-古特提斯大洋连续演化、分阶段增生至最终消亡的对接带,洋壳持续时代自寒武纪-早白垩世;江绍-郴州-钦防混杂岩带是扬子陆块与华夏增生造山系之间华南洋最终消亡的对接带,主碰撞期是晚奥陶世-早志留世。     

北祁连山和东昆仑山的地貌特征对比及其对构造抬升的指示意义

东昆仑山和北祁连山是青藏高原东北部的两条重要边界山脉, 其构造活动特征是理解高原形成与扩展的关键基础。目前研究认为, 北祁连山第四纪以来构造抬升活跃, 而东昆仑山北坡第四纪以来构造抬升是否活跃还存在争议。针对这一问题, 我们从地貌指标的角度出发, 以两地地貌形态特征为主要研究对象, 通过提取形态特征指标: 面积-高程积分、山前弯曲度、河流陡峭指数、裂点以及河流纵剖面形态, 对东昆仑山北坡和北祁连山北坡进行对比分析。结果显示, 东昆仑山北坡的面积-高程积分以及河流陡峭指数均小于祁连山北坡, 山前弯曲度大于祁连山北坡。两地河流纵剖面形态也有较大差别, 具体表现为东昆仑山北坡流域的河流纵剖面形态多为平滑下凹形态且鲜有裂点, 而祁连山北坡流域的河流纵剖面形态较平直且裂点较多。且通过对裂点成因的讨论, 东昆仑山北坡河流的裂点是由岩石抗侵蚀能力差异导致的, 而非构造成因的裂点。所有证据都表明构造活动可能是导致两山脉之间地貌指数差异的主要因素。此外, 两个区域的河流阶地特征和流域侵蚀速率特征也表明, 东昆仑山北坡的逆冲断裂现已处于不活跃状态, 指示北祁连山是高原东北部正在活动的主要边界。

     

秦岭商丹断裂带的构造样式与变形分析

商丹断裂带作为扬子板块与华北板块的缝合带,在秦岭造山带中占据重要的地位。对其进行精细的构造研究,是了解扬子板块与华北板块相互作用过程的关键。研究工作在商丹断裂带东段展开,对该带进行了详细的野外观察、显微构造观察、糜棱岩化过程中温度的估算、有限应变测量、差异应力的计算以及糜棱岩化过程中运动学涡度的计算。变形温压条件指示糜棱岩形成于中-高绿片岩相到低角闪岩相变质条件。差异应力计算结果指示商丹带具备大型构造动力特征。涡度分析表明该断裂带的变形以纯剪切作用占据主导作用,但包含有简单剪切的分量,从而证明了扬子板块与华北板块之间具有以碰撞挤压为主的斜向汇聚方式。     

中国南海不同板块边缘沉积盆地构造特征

基于科学考察区域联测剖面资料,结合南海大地构造背景研究,对南海主要的新生代沉积盆地的构造特征进行了对比分析。研究表明,区域联测剖面穿越的沉积盆地的构造特征具有显著的差异,具体表现在大地构造背景、重磁场特征、盆地基底、断裂性质、构造线方向以及火成岩发育等方面。南海断裂的发育与盆地形成具有密切的关系,南海北部主要表现为NE向张性断裂控制的沉积盆地;西部主要表现为NW向和近SN向走滑断裂控制的沉积盆地;南部比较复杂,张性、压性、剪性断裂都有发育,但以NE向的南沙海槽逆冲断裂及其控制的南沙海槽盆地最具代表性;东部主要指南海中央海盆,断裂和海底火山共同控制了该区上新世-第四纪沉积。     

依据古地磁资料探讨华北和华南块体运动及其对秦岭造山带构造演化的影响

本文在收集和整理国内外近年来古地磁研究结果的基础上,按照一定的规则选取了部分数据,经统计分析计算,得到华南和华北块体的古生代至中生代古地磁极移曲线和古纬度变化曲线,由此导出两块体的运动形式和北向运动速度分量,估算了两块体间的南北向距离,即秦岭海域的宽度,指出两块体拼合的时限,并根据华北、华南块体的相对位置改变,探讨了秦岭造山带的构造演化历史,对秦岭研究中一些争议较大的问题提出了新的解释。     

北祁连山俯冲杂岩带的构造演化

北祁连位位于华北克拉西部阿拉善地块与中祁连－柴达木泛地块之间是我国最具特色的大陆造山带之一。带内发育有震旦纪－中寒武世的裂谷火山岩，晚寒武世－奥陶纪蛇绿岩，中晚奥陶世岛弧火山岩，晚奥陶世弧后拉张盆地火山－沉积岩，志留纪残余海盆相复理石和泥盆纪山间磨粒石等，中间夹两条变质和变形特征不同的加里东期俯冲杂岩带；南带为深层俯冲，北带为浅层俯冲杂岩；这两条杂岩石可能形成于同一俯冲带的不同深度，俯冲杂岩带中岩     

浅析华北板块中元古代—古生代构造格局及其演化

通过对区域地层层序特征、沉积 生物 构造古地理的综合分析 ,提出华北板块经历了中、新元古代边缘裂陷阶段和古生代全域性差异升降阶段两大构造演化阶段。其中 ,前者可进一步划分为中元古代强裂陷亚阶段及新元古代弱裂陷亚阶段 ;后者可进一步划分为早古生代弱差异升降亚阶段和晚古生代强差异升降亚阶段。其间发生了 3次划时代的构造运动 ,即芹峪运动、蓟县运动和秦皇岛运动 ,这些运动均影响板块全域 ,成为划分板块构造演化阶段的标志。每次构造转换后均出现特征鲜明、近乎覆盖全域的同期、近同期的沉积标志层。分析表明 ,华北板块在中元古代至古生代长达 15 0 0Ma间 ,似乎从未经历过大规模的水平挤压运动 ,即没有与毗邻大板块有过大规模的碰撞与对接 ,而是长期独自发展 ,漂移、徘徊于赤道两侧低纬度区或在中低纬度区。     

华北三重构造层的沉积演变和岩石化学特征

华北地区的构造层可划分为地槽构造层,地台构造层和地洼构造层。本文研究了这三个构造层在沉积环境,岩石类型、沉积速率和岩石化学模式等方面的差异。并指出自中元古代以来的各系地层的沉积速率和岩石化学成分的演化规律或特征。     

华北地台中生代热液成矿的构造环境

本文阐述的是在海西末期自初始欧亚板埠形成后,具有早前寒武结晶基底的华北地台,自中生代开始,便处于古太平洋板块强烈挤压俯冲以及与北面西伯利亚板块,南面华南板是一步挤压俯冲所造成的两大构造应力场和构造环境中。前者所造成的构造线方向主要为ＮＥ和ＮＮＲ走向,并由于古太平洋板块作用于我国东部大陆的Ｆａｒａｌｌｏｎ、Ｋｕｌａ和Ｉａｎａｇｉｓｌ板块都具有左行运动的特征,这就造成华北地台、整个中国东部大陆ＮＥ和Ｎ     

南秦岭西乡群孙家河组火山岩形成构造背景及其大地构造意义的讨论

西乡群孙家河组火山岩形成于晚泥盆-早石炭世,组内火山熔岩主要为一套亚碱性玄武岩和安山岩,具有高Ba及显著的Nb、Ta亏损,其Th/Yb、Ta/Yb、Th/Ta、Nb/La和Ti/Zr、Ti/Y等不活动痕量元素组合指示其形成于大陆边缘弧(活动陆缘)环境.这套火山岩在区域上可能与勉略带相联,指示南秦岭泥盆-石炭纪期间一个古洋盆的存在和发育.     

华北克拉通构造活化的动力学机制与模型

在分析现有华北克拉通构造活化动力学机制研究成果和资料的基础上,简要讨论了两类可导致华北克拉通减薄的动力学机制:"热侵蚀"减薄机制和"拆沉"减薄机制。指出了与这两类动力学机制所相应的科学理论,即Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论。考虑到这两类科学理论的局限性,建议采用孔隙波在大陆岩石圈内传质传热模型描述华北克拉通构造活化动力学机制的量变过程(即能量积累过程),同时进一步完善和修正现有的Rayleigh-Benard非稳定性理论和Rayleigh-Taylor非稳定性理论,为实现在空间和时间上定量化重现华北克拉通构造活化动力学过程的数值仿真创造必要的条件。     

华北陆块、秦岭地块和扬子陆块构造演化的古地磁证据

通过对河北井陉和湖北宜昌、兴山的39个采样点、392个样品进行的古地磁测试,以及7个采样点、71个样品中的原生剩磁以及笔者前期研究结果,系统分析了三大块体的古地磁极位置、古地磁偏角以及古纬度自寒武纪以来的变化特征,并进行了古地理复原。研究表明,三块体为不同地质构造单元,寒武纪时,华北陆块、秦岭地块以及扬子陆块自北到南顺序排列于北纬2.9°、南纬5.5°以及南纬17.0°。秦岭地块北侧和南侧分别存在一古洋盆,此时华北陆块和扬子陆块相距约1400Km左右;三块体向北漂移的过程中伴随着旋转运动;三块体开始拼合的时间为晚二叠纪至早三叠纪之间,华北陆块和秦岭地块完全拼合的时间为早三叠纪至中三叠纪之间,三块体完全拼合的时间为中三叠纪至晚白垩纪之间;晚白垩纪以后,一体化的三块体继续向北漂移,并于第四纪到达现今地理位置。     

北秦岭晋宁期主要地质事件及其构造背景探讨

北秦岭主要发育元古宙构造岩石地层单位,包括古元古代秦岭杂岩、中元古代峡河岩群、宽坪岩群和武关岩群、中元古代晚期松树沟蛇绿岩构造岩片、新元古代丹凤岩群和二郎坪岩群的下部地层单位等。北秦岭广泛存在晋宁期的强烈构造－岩浆－变质地质事件,且是新元古代主体形成的古老造山带。晋宁期的地质事件可能并不代表扬子地块和华北地块之间的直接碰撞拼合,而是具扬子地块基底特征的“中秦岭微地块 与北秦岭微地块或华北地块之间的俯冲碰撞拼台 震旦纪之后又逐渐开始发生大陆裂解,进入显生宙的构造演化阶段。新元古代晋宁期(1000-800Ma)发生的主要地质事件和有限的俯冲－碰撞拼台及震旦纪之后又逐渐开始发生裂解与国外一些地质学家提出的新元古代时期Rodinia超大陆的形成和700～570 Ma期间Rodinia超大陆的裂解不谋而台     

北秦岭漂池岩体的源区特征及其形成的构造环境

北秦岭漂池花岗质岩基为早古生代岩浆活动的产物，岩石类型主要为二云母花岗岩。通过主要元素，微量元素及Ｎｄ，Ｓｒ，Ｏ同位素特征的分析，其成因类型为Ｓ型花岗岩，地物质来自壳源碎屑物，研究表明，秦岭群片麻岩类是形成漂池岩体的主要源岩，结合区域地质背景分析，岩体并不形成于板块碰撞环境，而形成北秦岭早古生代活动大陆边缘，受板块俯冲作用的动力学影响所诱发的陆缘地壳物质熔融的产物，因此，漂池岩体形成的构造类型是活