南北海盆地岩石层动力学特征及上新世—第四纪快速沉降

著者对南北海盆地的上新世和第四纪沉降进行了定量分析和地层模拟,指出在第四纪冰期之前很久,晚上新世期内,北海盆地南部的沉降速率比早第三纪的沉降速率增加了十倍。上新世一第四纪的高沉降率与欧洲西北部的现代板内应力场的位置和方向一致。欧洲西北部现代压应力场可能是由中央地堑中断裂再活化导致局部拉伸并发育成拉分盆地而形成的。另一方面,晚上新世沉降速率的加速可能是由于因板内压缩程度增加使中央地堑的岩石层局部向下挠曲作周的结果。两种机制都成功地预测出了第四纪整部沉降史和地层的主要特征。重力模型指出局部拉伸机制控制着南北海的近代构造地层演化。     

岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化历史的影响

采用粘弹性动力学模型模拟研究了岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化的影响. 模拟研究发现,盆地的构造热演化特征与盆、缘岩石圈强度对比相关,盆地岩石圈强度相对外缘岩石圈强度越弱,盆地沉降量越大,且在拉张结束与热沉降之间出现较大的基底抬升、热流持续高值;无论是初始岩石圈力学厚度、泊松比,还是下伏流体软流圈的负密度差,都是影响盆地构造热演化历史的因素;同时,拉张前断层的存在也是影响盆地基底形态的重要因素,其存在不仅会产生较大的基底落差,还会加深盆地中心的沉降.     

裂谷盆地构造-热演化模拟中几个问题的讨论

裂谷盆地的构造-热演化模拟是在岩石圈尺度计算裂谷盆地形成演化过程中的热历史和沉降史.拉张模型实现了构造和热的完美结合,在描述裂谷盆地沉降和热流演化方面取得了很大的成功.本文使用二维运动学模型,通过有限元方法,在拉格朗日坐标系下进行拉张背景下的构造热演化模拟,探讨了拉张模型中初始地壳、岩石圈厚度、软流圈对流、模型上边界对构造热演化的影响,以及载水和载沉积物两种情况下盆地侧翼抬升的差异.     

利用地貌形态估算西秦岭-松潘构造结及邻区的下地壳黏滞系数

西秦岭-松潘构造结下地壳黏滞系数的定量化研究是理解青藏高原东缘及东北缘动力过程的基础。为进一步认识该区域岩石圈动力学的演化过程,建立下地壳流与不同时间尺度岩石圈变形特征的相互联系,文中以下地壳管道流模型为基础,利用地貌形态估算下地壳的黏滞系数,探讨深部岩石圈流变学过程如何作用于上地壳形变和构造地貌特征;同时结合GPS速度场分析现今的地壳形变,进一步研究区域弥散构造变形过程。结果表明:1)若尔盖-红原盆地北侧及东北侧下地壳的黏滞系数小于东侧及东南侧; 2)下地壳流具有向NE低黏滞系数区流动的趋势,较好地解释了该区域的造山运动过程、弧形等高线分布及"V"形展布断裂的发育; 3) GPS数据揭示的现今地表运动方向与黏滞系数反演的下地壳历史演化方向一致,说明下地壳与上地壳可能具有良好的耦合特征。研究结果最终为解释不同走向和性质的断裂系发育、造山带形成、宏观地貌发育特征以及深入探讨青藏高原东北缘岩石圈的流变学和隆升动力学提供了依据。     

拉分盆地与海原断裂带新生代水平位移规模

沿海原断裂带发育3个级别的拉分盆地,其中,发育于中新世的老龙湾盆地是规模最大的拉分盆地,长度超过50km。为了估计盆地拉分量,本文建立了数学模型,相关参数包括盆地沉积厚度、盆地长度、滑脱面深度等。计算得到老龙湾盆地的拉分量为30km。对于另外两个较小规模的拉分盆地,本文利用前人资料和平均走滑速率方法得到盆地拉分量分别为22km和8km。这样,沿海原断裂带新生代以来的拉分总量约60km。该数值与景泰至靖远的黄河位错量接近。     

秦王川盆地西缘断裂活动性综合研究及盆地成因分析

秦王川盆地西缘断裂发育于陇中盆地地震构造区内部,本文对其进行了综合研究。浅层人工地震探测表明,该断裂在最小埋深130m处有显示,联合钻探结果表明该深度处为新近纪湖相沉积地层,泥岩层顶面向盆地方向呈斜坡状,槽探未揭露出断层。综合研究表明该断裂发育在新近纪地层内部,并未上穿第四纪沉积物,属于前第四纪隐伏断层。秦王川盆地在古近纪—新近纪山间泛湖盆的基础上,由于区域构造应力不均匀挤压抬升,形成山间负向地形,成为第四纪多变环境下河流堆积的拗陷盆地。秦王川盆地西缘断裂不具有控制中强地震空间分布的作用和形成地表破裂的能力,对盆地的构造稳定性不构成影响,亦不影响兰州新区的规划发展。     

海原断裂带内第三纪老龙湾拉分盆地的地质特征

在海原断裂带内部发现一个第三纪拉分盆地 ,命名为老龙湾拉分盆地。根据卫片解译结果和野外地质调查 ,对该盆地内的地层沉积序列、地层分布、相关断裂等特征进行了研究。结果表明 ,老龙湾拉分盆地发育于海原断裂内的最大斜列部位 ,盆地沉积受边界断裂控制 ;盆地内部沉积了巨砾岩、杂砾岩及紫红色 -灰绿色泥岩、桔红色角砾岩等地层 ,最大沉积厚度约 4 6 0 0m。老龙湾盆地内部地层不整合于不同的外围地层之上 ,根据对盆地内部沉积序列及外围第三系的区域对比 ,认为盆地沉积开始于中新世中期。由以上特征确定老龙湾盆地为海原断裂带内的第三纪拉分盆地。它为青藏高原东北缘第三纪的走滑断层活动的研究提供了地质证据     

海原断裂干盐池拉分盆地中央断层的形成机制探讨

拉分盆地内部的"对角线式中央断层",不仅在拉分盆地的消亡过程中发挥着重要作用,还对大地震的发生具有重要控制作用,研究其形成演化具有重要的意义.然而,与拉分盆地相比,专门针对中央断层的研究较少,制约了人们对拉分盆地乃至走滑断裂带构造演化过程的理解.文中以海原断裂带中段的干盐池拉分盆地为例,对盆地内的中央断层开展了地质地貌...     

渤海湾盆地构造成因观点剖析

目前有关渤海湾盆地构造形成机制的解释主要有两种：伸展＋走滑观点和伸展＋拉分观点。这些观点从现有的断层成因模式或应力分析原理出发,强调多种应力方式或多期构造应力场的作用,动力学机制的解释比较复杂。研究表明,盆地边界几何条件（包括裂陷边界几何形态,边界断层的剖面几何形态及性质）和裂陷伸展方向是决定裂陷盆地伸展构造形成特征的关键因素,而砂箱模拟介研究裂陷盆地构造形成过程和机制的重要方法。     

从震后形变探讨青藏高原下地壳黏滞系数

青藏高原下地壳黏滞系数究竟是多少,已成为深入定量研究中的突出问题,它的数值量级将极大地影响定量模拟的结果．为了获得青藏高原下地壳的黏滞系数,从3条途径对该参数进行了计算：一是基于对青藏高原深部温度状态改进了的估计,用流变定律和GPS求得的应变速率对高原北部下地壳黏滞系数重新进行了估算,获得的昆仑山地区中地壳等效黏滞系数为10^20～10^22Pa．S量级,下地壳等效黏滞系数在10^19～10^21 Pa．s之间．二是用3种流变模型对2001年昆仑山Ms8．1级地震震后跨断层GPS站点记录到的震后变形进行了模拟,得到的下地壳黏滞系数为10^17 Pa．s量级．三是用黏弹性模型对炉霍地震后的跨断层形变曲线进行了拟合,得到的下地壳黏滞系数为10伸Pa．s量级．前人研究等效黏滞系数时忽视了等效黏滞系数与应变速率存在的非线性关系,本研究结果协调地解释了实验室实验、大地震后较短时期的变形和大地震后较长时间变形下,其等效黏滞系数存在差异的问题．     

The mechanism of formation of the Baikal basin

The Baikal is a deep long and narrow basin in East Siberia which follows a huge fault zone adjoining the Siberian Platform. The basin was formed by rapid subsidence of continental crust during the pas 3–4 Ma. It is bounded by normal faults which indicate extension of the crust during the subsidence. According to seismic reflection profiling data, the intensity of extension is not large (3–7%). It is much smaller than the thinning of the crystalline crust under the basin (up to 38%). The thinning and crustal subsidence can be explained by the transformation of gabbro in the lower crust into dense garnet granulites. The latter rocks (with V_p 7.7−7.8 km/sec) are still located under the remnant part of the crust. Rapid transformation took place due to an inflow of catalyzing fluid along the fault zone from the asthenospheric upwelling. This upwelling, which is at a depth of 80–90 km, caused a general uplift of a broad area in the south of East Siberia.     

呼和浩特—包头盆地岩石圈细结构的深地震反射探测

跨呼和浩特-包头盆地(以下简称"呼包盆地")完成的91.8km长的深地震反射剖面,揭示了呼包盆地的岩石圈精细结构和断裂的深、浅构造特征.结果表明,本区地壳和岩石圈具有清晰的层状反射结构特征,其中,地壳厚度约45~48km,岩石圈厚度约82~87km.莫霍面在大青山之下出现约3.5km的抬升,暗示大青山的隆升不是因为地壳物质增厚所致,即大青山可能不存在"山根".呼包盆地为南浅、北深的"箕状"断陷盆地,盆地沉积层最厚处位于大青山山前,其厚度约为7~8km.鄂尔多斯北缘断裂和大青山山前断裂作为呼包盆地的南、北边界断裂,在剖面上均表现为由3~4条断裂组成的"Y"字形断裂构造,它们对呼包盆地的形成、地层沉积、基底变形和地震活动都有重要的控制作用.剖面揭示的岩石圈深断裂位于大青山山前断裂的下方,该断裂向上进入上地壳,向下切割中-下地壳、莫霍面,进入上地幔.深断裂的存在为深部热物质的上涌与能量强烈交换提供了通道,而上涌的软流层物质与岩石圈地幔发生交代和侵蚀作用导致岩石圈减薄.     

2016年阿克陶MS 6.7地震地表破裂特征和帕米尔现代构造应力场初步分析

帕米尔高原位于地中海－喜马拉雅地震带上,晚新生代以来随着印度板块向欧亚板块持续不断地挤压汇聚,其构造运动是欧亚大陆最强烈的地区。高原腹地发育一系列近SN向正断层,包括近SN向的塔什库尔干正断层所处的帕米尔中部现代区域的构造应力场以EW向水平拉张为主。2016年11月25日发生的阿克陶M_S 6.7级地震的发震构造为塔什库尔干断层分支的NWW向木吉盆地北缘断层,其具有右旋走滑兼正断性质。地震在震中附近产生同震地表形变带,全长约1km,呈近SN－NNE向水平拉伸,发育近EW—NWW向的张裂缝,为地震破裂的产物,张裂缝的最大水平拉伸位移量和最大垂直位移量分别为46cm和16cm。地表破裂带中的NE和NW向张剪裂缝只是连接贯通这些雁列的张裂缝,其水平相对位移量取决于张裂缝的水平拉伸量和张裂缝之间的几何关系。地表形变带表现的拉张性质与帕米尔高原腹地区域现代应力场最大主压应力为垂直向基本一致,可能与深部热物质上涌造成的上地壳拉伸有关。而地表形变带呈近SN向水平拉张,与区域近EW向拉张应力场之间存在显著差异,这可能是木吉盆地北缘右旋走滑正断层阶区局部应力场调整的结果。     

Heterogeneous stretching, simple shear and basin development

The models of basin development which involve either homogeneous stretching of the whole lithosphere or displacement on a lithospheric-scale shear zone, are but two end members of a range of possible extensional models. The homogeneous extension model thins the lower lithosphere beneath the thinned upper crust and superimposes a thermal subsidence basin on the earlier fault bounded basin. The shear zone model offsets the zone of lower lithospheric stretching and thermal subsidence. It is more likely that the zones of upper and lower lithospheric stretching will be heterogeneous and patchy, but will often overlap in plan view. This will produce localised uplift and subsequent thermal subsidence within the faulted basin and may explain many of the anomalies between the various stretching estimates made using different structural, stratigraphic and geophysical techniques. The model which combines heterogeneous lithospheric stretching and associated simple shear may explain: (1) variations in dip of the major detachment zones in the large basins, (2) variations in types of strain on or beneath the detachment zones, (3) regional uplift of part of a basin, to erode the earlier fault blocks, and (4) the development of volcanism in basins with only low values of upper crustal extension. The zone of stretched lower crust and lithospheric mantle may lie beneath the centre of the zone of upper crustal stretching, or to one side. It may be linked to the upper crustal zone by faults which dip consistently in one direction, or by extensional systems which change their dominant dip direction with depth, pulling out the mid-crust as one or more wedges. Possible examples are discussed from the Basin and Range province and northwest European continental shelf.     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明:银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

Recent tectonic stress field and major earthquakes of the Bohai Sea basin

Introduction The present Bohai Sea is a half-closed shallow one in the continent, located at the northeast to North China, with an area about 7.3104 km2. Geologically, it is situated in the northern North China basin and of a short development history. Previous studies (WANG, LI, 1983; Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 1985; HUANG, et al, 1993) show that the Fu-jian-Lingnan uplift in the East China Sea continental shelf sank gradually into the oceanic bottom, mak…     

On the use of statistical methods to interpret electrical resistivity data from the Eumsung basin (Cretaceous), Korea

Electrical resistivity mapping was conducted to delineate boundaries and architecture of the Eumsung Basin Cretaceous. Basin boundaries are effectively clarified in electrical dipole–dipole resistivity sections as high-resistivity contrast bands. High resistivities most likely originate from the basement of Jurassic granite and Precambrian gneiss, contrasting with the lower resistivities from infilled sedimentary rocks. The electrical properties of basin-margin boundaries are compatible with the results of vertical electrical soundings and very-low-frequency electromagnetic surveys. A statistical analysis of the resistivity sections is tested in terms of standard deviation and is found to be an effective scheme for the subsurface reconstruction of basin architecture as well as the surface demarcation of basin-margin faults and brittle fracture zones, characterized by much higher standard deviation. Pseudo three-dimensional architecture of the basin is delineated by integrating the composite resistivity structure information from two cross-basin E–W magnetotelluric lines and dipole–dipole resistivity lines. Based on statistical analysis, the maximum depth of the basin varies from about 1 km in the northern part to 3 km or more in the middle part. This strong variation supports the view that the basin experienced pull-apart opening with rapid subsidence of the central blocks and asymmetric cross-basinal extension.     

渤海海域主要新构造活动断裂带

渤海位于渤海湾盆地的东部,是我国华北地区新构造活动最强烈的地区之一,盆地内的沉积盖层(N-Q)中断裂极为发育。许多研究者从不同角度对渤海新构造进行过研究,但认识不一。笔者基于以往的工作,对该区新构造作了较深入的分析,确定渤海新构造运动起始于中新世晚期(12~10Ma BP)。从三维空间分析盖层断裂,并按其与盆地基底断裂的成因关系,将新构造活动的断裂分为继续活动断裂和新生断裂,并划分出3条主要的新构造活动断裂带:北东(偏北)向营口-潍坊断裂带北段是继续活动构造带,右旋逆平移活动,活动性弱;北西西向北京-蓬莱断裂带亦为继续活动构造带,左旋正平移活动,活动性较强;北东向庙西北-黄河口断裂带为新生构造带,右旋平移活动,活动性强。后两者组成一对以庙西北-黄河口断裂带为主的偏共轭活动构造带,该区域地震活动与之关系密切。最后探讨了渤海地区新构造期北东东-南西西至近东西向水平挤压的构造应力场及其与新构造活动断裂带发育的关系。提出新构造应力场与古近纪盆地裂陷阶段的应力场截然不同,新构造为地壳共轭剪切破裂系统,古近纪盆地构造是发育于地壳上部的伸展构造系统,这是两期不同体制的构造系统。     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.