青藏高原东北缘牛首山地区新构造运动及黄河演化

青藏高原东北缘银川盆地及盆地以南的弧形山地,是研究青藏高原新构造运动与古环境变化的重要区域。位于银川盆地与弧形山地交界的牛首山,记录了上新世以来盆地南缘与黄河中宁-青铜峡段的演化过程。上新世干河沟组具有盆地边缘相及河流相两种不同的沉积,其中河流相沉积呈带状分布于牛首山南麓;西麓山前台地缺失干河沟组,仅覆盖山麓相胶结砾石;南麓及北麓发育完整黄河阶地,最高阶地拔河低于胶结砾石平均高度;西麓断层右旋走滑导致新生界褶皱并错断干河沟组。对上述牛首山构造地貌特征分析表明,上新世时期古黄河经牛首山东麓入银川盆地;早更新世牛首山西麓支流抢夺主流水量发育壮大,切青铜峡入银川盆地,东麓古黄河废弃,形成现今研究区地质地貌现象。     

西秦岭北缘构造带的新生代构造活动——兼论对青藏高原东北缘形成过程的指示意义

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北部一条重要的北西西向构造带,它由一组近于平行的断裂组成,中部发育活动的左旋走滑断裂,两侧发育向外扩展的多条逆冲断裂,剖面上呈向北偏心的花状构造。自古近纪中晚期以来西秦岭北缘构造带成为青藏高原早期的北东边界,其新生代构造活动控制了两侧的新生代盆地沉积演化和构造变形。在构造带南侧滩歌盆地自古近纪中晚期堆积了一套厚度较大的砾岩和砂岩地层,但未见新近纪地层;沿西秦岭北缘构造带中部在中新世形成具有剪切拉张性质的武山—漳县盆地,沉积了厚度超过千米的砾岩、砂岩和泥岩序列;在构造带北侧陇西盆地从古近纪中晚期至中新世晚期一直处于前陆盆地发育阶段,沉积了连续的新生代地层序列。在中新世晚期以后,整个构造带遭受挤压变形,逆冲活动强烈,中部的武山—漳县盆地和北侧的陇西盆地相继消亡,新生代地层发生强烈构造变形,位于构造带南侧的滩歌盆地也同时发生轻微缩短变形。第四纪晚期以来西秦岭北缘构造带断裂活动主要表现为左旋走滑运动方式,而逆冲断裂活动则迁移到了北东方向的海原断裂和香山—天景山断裂(又称中卫—同心断裂)等构造带之上,实现了大区域范围内的应变分配。     

青藏高原东北缘弧形构造带新生代地层沉积序列及年代学研究进展

青藏高原东北缘弧形构造带新生代的构造变形和沉积充填过程既受到了太平洋板块俯冲的远程效应影响,也受到了青藏高原北东向扩展的控制。确定新生代地层的沉积时代是深入理解青藏高原东北缘弧形构造带内构造变形和沉积充填过程的重要前提,但是目前弧形构造带内新生代地层序列和沉积时代仍存在诸多争议。文章系统研究了弧形构造带内古近纪至新近纪沉积序列和地层时代,结果显示弧形构造带内寺口子组、清水营组、彰恩堡组和干河沟组的沉积时代分别为中晚渐新世、晚渐新世—早中新世、中中新世—晚中新世和晚中新世—上新世。综合分析了古近纪至新近纪不整合界面的形成时代,重新厘定了古近纪—新近纪两期不整合及其大地构造意义,第一期不整合发育在清水营组与彰恩堡组之间,时代为早中新世,指示了青藏高原的北东向扩展到达弧形构造带;第二期不整合发育在彰恩堡组与干河沟组之间,时代为晚中新世,指示了青藏高原北东向扩展对弧形构造带的改造达到高峰。讨论了弧形构造带沉积充填过程与构造演化的耦合关系,新生代盆地的沉积演化过程主要经历了三个阶段:自中渐新世至早中新世,弧形构造带主要受控于早期的滨太平洋伸展构造体系域,处于伸展构造背景;早中新世至晚中新世,构造...     

青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带,其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3)Ma,造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形,同时,破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12Ma扩展至现今高原东北部,使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4Ma,海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征,沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动,可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。     

青藏高原东北缘现今构造变动与地震活动特征

笔者利用青藏高原东北缘20世纪70年代以来的精密水准网和跨断层流动形变网监测资料和近10a来高精度GPS观测结果,结合地质构造和地震活动,研究和探讨了该区现今构造变动和强震活动的一些特征和初步机理。结果表明：①研究区现今构造变动具有空间分布的不均一性和随时间演化的非平稳性,其总体趋势呈现为新构造时期以来的继承性;②构造变动过程中的快速隆升异常区和与之相伴生的高梯度变形带、以及显著地断层活动异常,是较强地震孕育的标志,地震往往发生在具有较高应变积累的区域附近;③印度板块对青藏高原的强烈挤压是该区构造变动与地震活动的主动力环境;构造变动和地震与块体活动及区域构造应力场变化密切相关。     

青藏高原东北缘共和盆地第四纪磁性地层学研究

共和盆地第四纪剖面磁性地层学研究表明,该剖面包含了四个正极性段,三个负极性段,剖面底部地层年龄约为2.11Ma B.P.。结合剖面的沉积特征和已有的孢粉组合特征分析,可以确定该剖面记录了共和盆地2.11Ma B.P.以来的气候变化,且气候发生转型的主要时期依次为1.92 Ma B.P、1.75Ma B.P.、1.40Ma B.P.、1.02 Ma B.P.和0.87Ma B.P.。其主要原因可能是青藏高原强烈隆升远程效应的结果。共和盆地气候变化时间序列的建立为研究青藏高原隆升及环境效应提供有力证据。      

青藏高原东北缘祁连山地区古地震记录与区域构造意义

青藏高原东北缘的地质地貌特征与基本构造格架受阿尔金左行走滑断裂、东昆仑左行走滑断裂和海源左行走滑断裂控制,在青藏高原的碰撞造山过程中地震作用贯穿始终.2011至2012年,作者对青藏高原东北缘东起靖远(海原断裂东段)西至昌马盆地(阿尔金断裂东南)的软沉积物变形(震积岩)进行的系统调研表明,青藏高原东北缘祁连山地区从三叠纪至第四纪各时代(侏罗纪以外)的地层中,均发现丰富的古地震纪录(震积岩).代表性震积岩发现点和层位有:靖远宝积山上三叠统、靖远糜滩乡下白垩统、昌马盆地下白垩统以及赤金堡和酒泉磁窑口附近的第四系.主要的震积岩类型有:液化脉、负载、球-枕构造、液化卷曲、层间微断裂等.根据区域地质资料分析,这些震积岩均分布于区域性大断裂附近.本文简单讨论了主要震积岩发现点与其相邻的区域构造(地震)活动之间的关系,根据靖远附近上三叠统普遍发育震积岩,提出海原断裂带的初始活动时间很可能就在晚三叠世,与青藏高原东缘龙门山地区印支期的造山地震同时期.     

青藏高原东北缘何时卷入现今青藏高原构造系统?——来自西秦岭北缘漳县盆地新生代沉积记录的约束

新生代以来印度-欧亚板块持续碰撞汇聚形成号称世界第三极的青藏高原。青藏高原的扩展生长和构造变形系统形成的动力学过程是地球科学研究的重大科学问题。青藏高原东北缘新生代以来构造演化过程及其与印度-欧亚板块碰撞汇聚的动力学耦合关系研究对于揭示青藏高原扩展生长过程具有重要地质意义。尽管前人已经开展了大量研究探索,提出各种构造-隆升模型,但青藏高原东北缘何时卷入印度-欧亚碰撞汇聚的青藏高原构造系统尚未达成共识。作为青藏高原东北缘组成部分的西秦岭北缘构造带漳县地区不仅新生代地层记录齐全,而且断裂构造发育,构造变形现象丰富,是研究青藏高原东北缘新生代构造演化及印度-欧亚碰撞汇聚远程构造响应的良好区域。通过对西秦岭北缘构造带漳县地区新生代沉积盆地地层构造格架、沉积地层序列和沉积旋回等详细野外观测研究,结合区域断裂带几何学-运动学及变形历史分析,取得如下认识:(1)西秦岭北缘漳县地区新生代沉积地层主要由为不整合分隔的两套构造性质完全不同的构造地层单元组成,即渐新世—中新世伸展断陷盆地沉积和上新世再生前陆磨拉石盆地沉积;(2)渐新世—中新世时期的地壳伸展拉张构造环境与印度-欧亚碰撞汇聚的挤压环境相悖,指示了西秦岭北缘在渐新世—中新世尚未卷入现今的印度-欧亚碰撞汇聚构造系统;(3)上新世磨拉石盆地的发育标志着西秦岭北缘构造带从伸展到挤压的构造体制转换,可能指示了印度-欧亚碰撞汇聚的挤压构造作用这时才波及西秦岭北缘;(4)上新世粗砾岩、西秦岭造山带地层和中生代沉积地层共同经历了抬升剥蚀作用,形成了西秦岭北缘广泛发育的夷平面。第四纪以来夷平面的抬升和解体、现代河流侵蚀系统和多级河流阶地的出现,指示了青藏高原东北缘整体的不均匀大规模抬升而进入现今青藏高原构造系统。     

青藏高原东北缘康拉德界面存在的地震学证据及构造意义初探

康拉德界面既是上地壳和下地壳的分界面,也是地壳内部花岗岩与玄武岩的分界面,其对于研究地壳稳定性、区域地质构造活动和地块演化历史等具有重要的指示意义.位于青藏高原东北缘的甘东南地区是多个地块的交汇区域,发育了多个断层和多次历史大地震.根据早期的研究结果,在构造活动比较强烈的大陆地壳内康拉德界面有可能是缺失的,但在该区域近震波形资料中清楚地记录到了振幅要比直达波大2~3倍的来自康拉德界面的震相.通过波形模拟和走时拟合,对这些震相进行了进一步核实.该结果提供了青藏高原东北缘存在康拉德界面的直接地震学证据.本文研究结果表明在构造活动活跃区域也可能存在康拉德界面,同时该结果对于该区域震相的准确识别、地震三要素的准确计算等也具有重要的参考价值.     

青藏高原东北缘海原断裂带新生代构造演化

海原断裂带作为青藏高原东北缘构造变形最显著断裂带之一,记录了青藏高原向北东扩展的构造信息。在详细的构造测量基础上,初步提出海原断裂带新生代以来的古构造应力场序列,反演了其新生代构造演化历史。详细构造解析表明,海原断裂带新生代以来主要经历了5个构造演化历史阶段,即始新世-中新世NWSE向构造伸展与沉积盆地发育、中新世晚期-上新世NNESSW向构造挤压与海原断裂带右行走滑活动、上新世末-早更新世NESW向构造挤压与强烈褶皱逆冲活动、晚更新世晚期以来ENEWSW向构造伸展与断陷盆地发育、全新世以来NESW向构造挤压作用与断裂带强烈左行走滑活动。变形分析表明海原断裂带现今地貌格局主要缘于上新世末-早更新世NESW向强烈逆冲活动,后期ENEWSW向构造挤压作用导致断裂走滑活动,并改造了局部地貌,主要表现为沿断裂带发育一系列第四纪小型拉分盆地。该带新生代构造演化研究,为探讨青藏高原东北缘新构造演化提供了具体构造证据。     

高原东北缘康拉德界面存在的地震学证据及构造意义初探

康拉德界面既是上地壳和下地壳的分界面, 也是地壳内部花岗岩与玄武岩的分界面, 其对于研究地壳稳定性、区域地质构造活动和地块演化历史等具有重要的指示意义。位于青藏高原东北缘的甘东南地区是多个地块的交汇区域, 发育了多个断层和多次历史大地震。根据早期的研究结果, 在构造活动比较强烈的大陆地壳内康拉德界面有可能是缺失的, 但在该区域近震波形资料中清楚地记录到了振幅要比直达波大2~3倍的来自康拉德界面的震相。通过波形模拟和走时拟合, 对这些震相进行了进一步核实。该结果提供了青藏高原东北缘存在康拉德界面的直接地震学证据。本文研究结果表明在构造活动活跃区域也可能存在康拉德界面, 同时该结果对于该区域震相的准确识别、地震三要素的准确计算等也具有重要的参考价值     

青藏高原东北缘岩石圈缩短变形——深地震反射剖面再处理提供的证据

青藏高原是由印度板块和亚洲板块于50～60 Ma碰撞而形成的全球最高最大的高原,已成为多数国内外学者的共识.然而,关于它的岩石圈变形机制却是长期争论的问题.深地震反射剖面是精细揭示岩石圈结构、分辨变形样式的有效技术.重新处理的松潘地块一西秦岭造山带深地震反射剖面揭示出岩石圈变形的细节,以地壳上部的双重逆冲构造、地壳中部...     

青藏高原东北缘活动构造与共和盆地高温热异常形成机制

构造作用是影响地球深部内热向地表传输和热能再分配过程的关键因素之一。青藏高原东北缘共和盆地发现高温地热资源,其热源成因机制一直是研究焦点。为理解构造作用对地热资源分布的控制过程,本文选取共和盆地高温地热异常区,分析边界断裂构造性质、活动期次、演化历程,结合钻井、大地电磁和背景噪声成像地球物理异常特征,提出新生代构造演化和地热异常形成的耦合关系。认为:1)青藏高原东北缘共和盆地及周缘变形区形成于昆仑断裂和海源断裂大型活动左旋走滑作用的滑动消减带;2)共和盆地新生代以来经历中新世(12–6 Ma)旋转泛湖盆凹陷、上新世—第四纪(6–3 Ma)盆内张扭变形两期主要演化阶段;3)共和盆地上地壳发育的与高温相关的地球物理低速-高导异常层(Vs<3.2km/s,R<10Ω·m)是主导热源;4)上新世持续左旋走滑变形导致的岩石圈隆起变形是深部热能向浅层传输的主要动力学机制,浅部热能聚集成热过程至少延续到了3Ma;5)预测青藏高原东北缘与共和盆地具有类似构造演化性质的次生盆地具有高温地热资源发育的条件。     

青藏高原东南缘及邻区近年来地震b值特征

基于青藏高原东南缘空间数据库及系统建立成果的基础上,综合整理青藏高原东南缘地区的1980—2013年地震信息、地震地质资料及国家基础地理信息,通过Arcgis软件及其脚本编写应用,利用空间模型初步实现了区域内1980—2013年地震活动信息的地统计分析。依据区域地震b值与地壳内部应力分布状态的负相关原理,利用b值进行大面积空间与时间扫描方法对青藏高原东南缘当前应力分布特点进行研究。以2°×2°为单元网格将研究区分为若干区,分别对其进行分时间、分单元b值计算,针对重点低b值区形成时空曲线总结大地震发生前b值曲线的时空规律,并结合之前划出的地震围空区对本区地震危险性进行综合性的中长期预测,结果表明:1汶川地震、芦山地震验证大震发生前后b值时间曲线会有水平—负增长—正增长—负增长—水平的曲线变化;2地震震级越大b值负增长的低值危险区形成时间越早,持续时间越久;3汶川大地震前川北出现大面积低b值异常区;4目前b值低值区持续时间较长的区域有:东喜马拉雅构造结、玉树—甘孜断裂、安宁河断裂—则木河断裂—鲜水河断裂—小江断裂和畹町断裂—南汀河断裂,澜沧断裂—景洪断裂与地震空区危险性预测有较多重叠。     

青藏高原东北缘黄土的地球化学特征及其对物源和风化强度的指示意义

位于青藏高原东北缘的陇西黄土高原地处我国东亚季风、西南季风、西风环流及高原季风等多个大气环流的交汇部位,同时处在沙漠-黄土的边界带上,环境对气候变化的反应非常敏感。广泛分布于该区的风尘堆积是研究我国干旱、半干旱区古气候演化及高原隆升环境效应的理想材料。本文对陇西黄土高原的甘肃会宁黄土进行常、微量元素测试分析,并与陇东黄土高原黄土的地球化学特征进行了对比。结果表明,陇西和陇东黄土的地球化学组成相似,与上部陆壳（UCC）平均化学成分也基本一致,说明两者都是复杂的源岩风化物质经过高度混合堆积而成。陇西与陇东黄土的地球化特征在总体一致的基础上也存在着明显不同,反映了两者沉积后化学风化和物源的差异。与陇东黄土相比,陇西黄土具有较高的CaO、MgO、Na₂O和较低的Fe₂O₃含量,说明陇西黄土的化学风化强度相对较低;CIA值也显示,陇西黄土处于初等化学风化阶段,而陇东黄土则处于中等化学风化阶段;在化学性质相对稳定的元素中,陇西黄土与陇东黄土相比具有较高的SiO₂/Al₂O₃、SiO₂/TiO₂、TiO₂/Al₂O₃、U/Pb、Zr、Hf值和较低的Ta、Y、Rb/Sr、Ba/Sr、Ce/Yb、Eu/Yb、LREE/HREE值,反映了两者物源上的差异。受特殊地理位置的影响,我国北方戈壁荒漠、青藏高原的冰川及冰缘沉积以及邻近的第四纪松散沉积物都有可能成为陇西黄土的潜在物源。进一步研究显示,会宁黄土的地球化学特征在大约300ka B.P.前后发生了明显变化,结合以前磁组构、石英颗粒表面形态的分析结果,进一步证明青藏高原东北缘的风尘物源在该时期可能发生过比较大的变化,300ka B.P.以后高原的冰川及冰缘沉积对该区风尘物源的贡献明显增加,而青藏高原在此时期的快速隆升导致的高原季风加强可能是形成风尘物源变化的主要原因。

     

青藏高原东北部湟水流域新近纪风尘堆积源区分析

对青藏高原东北部湟水流域河流阶地上的中新世厚层风成堆积与黄土高原中部新近纪红黏土堆积的地球化学元素和磁性矿物特征进行了对比分析,结果表明,湟水流域中新世风尘堆积物与黄土高原风尘堆积物的源区存在差异。位于高原季风与东亚季风交汇区的湟水流域风尘堆积物可能有一部分来源于青藏高原中-西部干旱地区的风化细粒物质。因此,中中新世以来湟水流域风尘堆积物的存在可能表明了青藏高原中西部在那时已经较为干旱。     

青藏高原东北缘尖扎盆地碳酸盐含量及其古环境意义

尖扎盆地地处青藏高原的东北缘,位于青藏高原寒旱区、西北内陆干旱区和东部季风区的交汇地带,同时又处在东亚季风和西风环流的汇聚地带,属于气候极度敏感区域,盆地内部沉积了巨厚且连续的新生代沉积物。青海省尖扎县城西面的加让剖面主要以风成红粘土沉积为主体,但发生过多次沉积微相变化,夹杂有短暂的湖相及河流相沉积。红粘土中主要的碳酸盐矿物由方解石和白云石组成,通过对红粘土中方解石和白云石含量的实验测定,将方解石含量变化曲线和磁化率变化曲线进行对比分析,可将厚度为361 m的加让剖面经历了11.8~5.8 Ma沉积序列划分为以下4个气候阶段：11.8~9.8 Ma气候干冷期;9.80~8.57 Ma气候温暖湿润期;8.57~6.15 Ma气候温暖湿润期及6.15~5.80 Ma气候干冷期。在约8.57 Ma沉积物方解石含量和磁化率急剧变化,由于青藏高原的隆升,夏季风明显加强,约7.2 Ma之后,夏季风的变化受高原隆升、全球变冷和北极冰盖扩张综合影响。白云石含量在10~8 Ma变化显著增加,可能是由于这一时期青藏高原快速隆升,盆地周缘山脉风化剥蚀加快,近源物质增多所致。