贝加尔裂谷和汾渭地堑成因与印度—欧亚碰撞的远程效应

位于欧亚板块东部的贝加尔裂谷和汾渭地堑是两个著名的裂谷系,它们具有相似的外形和地貌特征,也具有相似的地质构造演化历史。其成因机制长期以来一直存在争议,诸多研究说明它们的形成和印度与欧亚大陆碰撞密切相关,但印度与欧亚碰撞的远程效应是如何传递到这些区域的?本文通过大陆漂移过程中的陆缘区域的地幔上涌所形成的伸展构造演化和陆缘裂解,结合欧亚大陆新生代构造演化,研究印度-欧亚碰撞的远程效应所导致的微陆块裂解漂移及伸展构造发展演化规律。结果说明这两个裂谷的成因与欧亚东缘新生代大规模微陆块裂解漂移密切相关。新生代伴随着青藏高原的隆升,欧亚大陆东缘发生了大规模地幔上涌和陆块裂解,日本、堪察加等陆块发生了裂解漂移,它们的裂解漂移在欧亚东缘形成了差异左旋走滑环境,从而分别在西伯利亚克拉通和鄂尔多斯克拉通东南侧形成了两个裂谷系和地震带,这两个地震带和2023年2月土耳其大地震具有类似的成因机制,它们都是走滑断裂所形成的地震带。用新大陆漂移模型可以合理解释其成因机制。     

汾渭地堑系列湖盆第四纪中晚期地貌与沉积阶段性演化的时间序次差异及其构造指示意义

依据汾渭地堑系列湖盆地貌与沉积特征对其阶段性演化历史进行了研究。野外调查发现,在第四纪中晚期,各湖盆内曾发生过3次大幅快速的湖退或河流强烈下切事件; 从渭河盆地至临汾太原盆地,再至大同阳原盆地,每一次事件的出现在各盆地中都有时间序次上的差异。以黄土-古土壤序列作为时间坐标系,渭河盆地中的3次湖退或河流下切分别发生在L9,L6和L2黄土堆积期; 临汾太原盆地分别发生在S8,S5和S1古土壤发育时期; 大同阳原盆地分别发生在L8,L5和L1黄土堆积期。也即是,第一次事件在几个盆地中出现的时间序次是L9-S8-L8,第二次事件是L6-S5-L5,第三次为L2-S1-L1。事件出现的时间序次差异显示: 距青藏高原越远的盆地,事件出现的时间越晚。根据早期对区域湖退-湖侵发生机制的研究成果并结合上述这些发现,本文认为正是受到青藏高原挤压隆升的影响,而非西太平洋板块俯冲的影响,才产生了区域系列湖盆第四纪中晚期地貌与沉积阶段性演化的这种时间序次差异。     

印度板块向欧亚板块俯冲碰撞的新模式及其对青藏高原构造演化的影响

青藏高原南部与北部的断裂带走滑方向不同,断裂带在高原东、西两侧的展布规律和构造运动方式也存在极大的差异。通过高原南缘横向地球物理特征的对比,发现该地区东、西两侧深部岩石圈结构存在明显不同,表明印度次大陆向欧亚大陆俯冲碰撞的方式和强度在横向上差异明显。在充分利用高原地质研究最新成果的基础上,提出印度次大陆向欧亚大陆碰撞前地壳增厚及斜向碰撞是造成上述地质现象的根本原因,并由此对青藏高原构造演化的一些特点作了新的解释和探讨。     

青藏高原冈底斯当穹错-许如错-带新近纪—第四纪地堑的基本特征

新近纪以来,印度板块-欧亚板块碰撞期后和抬升阶段发育的新构造和“老构造”的活化,在青藏高原冈底斯-念青唐古拉板片中主要表现为一系列南北向展布的张性构造带和北东、北西向展布的走滑断层,尤以南北向张性构造带活动最为明显,也是现今仍具强烈活动特点的构造带。当穹错-许如错南北向断裂带就是其中之一,由其控制的当穹错-许如错新近纪-第四纪地堑,南北长约190km,东西宽5～25km,由当穹错、当惹雍错、许如错3个子盆地组成。盆缘断裂的形成始于新近纪,第四纪全新世仍有活动,由差异升降导致盆地沉积中心在地堑中自南往北具有由东→西→东的变化趋势,地震、地热等活动南强北弱。反映了青藏高原具整体有限隆升、局部差异升降、新构造活动南强北弱的特点。     

三江造山带后碰撞断裂构造带的结构与演化:以新生代剑川-兰坪盆地为例

三江造山带作为调节印度一欧亚板块间的碰撞及后碰撞过程的重要构造带,具有长期多阶段复杂演化过程。在剑川—兰坪新生代盆地发育的澜沧江断裂带、中轴断裂带和乔后断裂带是三江造山带不同时期演化的具体体现。它们在产状、组成和特点等方面有着显著的差异。构造分析表明,澜沧江断裂带与印度—欧亚岩石圈板块间的早期碰撞过程密切相关,它制约着剑川—兰坪盆地的发育;乔后断裂带和中轴断裂带对于剑川—兰坪盆地具有强烈的改造作用,是后碰撞调解过程的结果。三江造山带对于印度—欧亚板块间碰撞的调解过程,包括了水平侧向逃逸与垂向物质蠕散。在剑川—兰坪地区,前者表现为乔后断裂早期阶段右行走滑作用产生了大约90km的走向错移,而后者形成了广布于中轴断裂内遍布的小型逆冲构造和乔后断裂西部的大量逆冲和推覆体构造。     

印度—欧亚板块碰撞变形区的大地震时空分布特征与迁移规律

印度板块与欧亚板块在新生代期间的持续碰撞和挤压过程导致亚洲大陆发生了强烈的弥散式板内变形,并形成了一个以贝加尔湖为顶点,以喜马拉雅带为底边的近似三角形的变形区与强震活动区,即新-藏三角区。基于固体刚塑性变形平面结构,结合滑移线场网络模型,对该区历史强震活动的大范围离散式空间分布特点进行了分析解释。结合1505-1976年以来历史强震空间迁移的实例,归纳了该区历史强震活动与地震应变释放从印度板块边界→新-藏地块→两侧大陆的顺序性及定向性迁移特征,并根据对地震空间迁移规律的认识,进一步探讨了区域未来强震危险性问题。结果显示,从2000-2018年间,印度板块边界和新-藏三角区已多次发生M7.9~9.1大地震,但其东、西两侧的区域大陆地区却异常平静,没发生过7级以上大地震。依照区域强震活动的顺序性迁移特点,推测在未来几到几十年,亚洲大陆东部与中部以及喜马拉雅带东段等区域的大地震危险性较大。      

西藏林周地区始新世托龙I型花岗岩对印度-欧亚板块碰撞时限的制约

目前已有研究对印度-欧亚板块碰撞时限的认识存在诸多分歧。本文对西藏林周县中部出露的托龙岩体开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学和锆石Hf同位素分析,以期进一步约束印度-欧亚板块的碰撞时间。托龙岩体内出露的石英二长斑岩呈岩株状侵入到帕那组中,锆石U-Pb定年结果显示该石英二长斑岩形成于始新世(50.5±0.6 Ma),锆石εHf (t)值为-0.6~-0.5。石英二长斑岩具有较低的A/CNK值、较高的K₂O含量和K₂O/Na₂O值,属于准铝质和钾玄岩系列。岩石普遍亏损高场强元素Nb、Ta、Ti和P,富集大离子亲石元素Th、U和Pb,轻、重稀土元素分异明显,(La /Yb)_N =15.3~16.3,Eu负异常较弱,δEu=0.56~0.69。托龙岩体较低的A/CNK值、P₂O₅与SiO₂的负相关性以及Y含量与Rb含量之间的正相关性,表明托龙石英二长斑岩为I型花岗岩。综合岩体的地球化学特征、同位素特征和前人研究成果,认为托龙石英二长斑岩可能是相对古老的变质中基性岩部分熔融的产物,形成于印度-欧亚板块碰撞引起的俯冲板片断离环境,指示了印度-亚洲大陆的碰撞应发生于50 Ma之前。     

青藏高原冈底斯当穹错-许如错一带新近纪-第四纪地堑的基本特征

新近纪以来,印度板块-欧亚板块碰撞期后和抬升阶段发育的新构造和"老构造"的活化,在青藏高原冈底斯-念青唐古拉板片中主要表现为一系列南北向展布的张性构造带和北东、北西向展布的走滑断层,尤以南北向张性构造带活动最为明显,也是现今仍具强烈活动特点的构造带.当穹错-许如错南北向断裂带就是其中之一,由其控制的当穹错-许如错新近纪-第四纪地堑,南北长约190km,东西宽5～25 km,由当穹错、当惹雍错、许如错3个子盆地组成.盆缘断裂的形成始于新近纪,第四纪全新世仍有活动,由差异升降导致盆地沉积中心在地堑中自南往北具有由东→西→东的变化趋势,地震、地热等活动南强北弱,反映了青藏高原具整体有限隆升、局部差异升降、新构造活动南强北弱的特点.     

印度与欧亚板块俯冲-碰撞过程岩石圈热结构模拟

研究中采用了非线性非稳态的二维热传导--平流方程,首次考虑了俯冲角度及地球物质材料的性质对摩擦生热率的影响,对拉萨地块中部100~40 Ma期间印度与欧亚板块俯冲-碰撞过程岩石圈热结构演化过程数值模拟进行了尝试,在模拟板块俯冲-碰撞过程中高原中部热结构的同时探讨了岩石圈的拆层作用对高原(尤其是对拉萨地块)热结构的影响.模拟结果显示,在俯冲阶段岩石圈热结构能较好地解释冈底斯花岗岩带中花岗闪长岩及其中铁镁质微粒包体存在壳幔二元体系这一认识.     

西藏桑日县沃卡地堑的第四纪正断层活动及其机制探讨

遥感解译和地表调查结果发现,西藏桑日县的沃卡盆地构成了藏南近南北向裂谷带中最东端的错那-沃卡裂谷的北段,它是在该区近东西向的逆冲构造带停止活动之后,上地壳沿N108±1°E方向发生区域性的伸展变形所形成的第四纪活动明显的地堑式断陷盆地。晚第四纪期间,控制该盆地发育的主边界断裂带为整体呈北北东走向、倾向西侧、长50～60km的盆地东缘正断层。该断裂带也是1915年桑日M7.0级地震的控震断裂。断裂活动速率的估算结果表明,该断裂带MIS6以来的垂直活动速率介于0.4～0.9mm/a之间,末次冰期盛冰期以来断裂平均活动速率最合理的估计值为1.2±0.3mm/a。Q3晚期以来活动速率的明显增加可能标志着该断裂带全新世进入了地震丛集期。     

青衣江河流沉积与阶地特征及其成因演化

在系统整理分析前人成果资料基础上,对龙门山西南部与古青衣江改道相关的名山-邛崃砾石层和丹棱-思濛砾石层的砾石成分、砾度及砾向等统计资料进行分析和总结,讨论了砾石层的物源区、成因、形成时代等特征;结合对青衣江干流阶地最新的调查和测量结果,梳理总结了河流阶地的分布特征、高度、结构、发育程度和年龄等资料数据,并利用卫星遥感图像和数字高程模型（DEM）数据提取构造地貌和水系特征,发现青衣江流域地形是梯级降低的,其穿过的褶皱形成时间应该早于第四纪,并且第四纪时期青衣江形成的阶地是可连续对比的,其中宝兴-芦山段的阶地有过抬升,可能与该区的盲逆冲断层活动有关。依据青衣江流域的阶地特征,对水系演化变迁过程进行综合分析后提出,青衣江改道很可能是由于新构造期间河流多次袭夺造成的,其中龙门山西南段的盲逆冲断层活动引起的局部隆升为袭夺提供了构造条件。      

青海黄河贵德段河流阶地及新构造运动研究

贵德盆地作为青藏高原东北部的一个构造地貌单元,盆地中河流阶地发育,但是阶地的形成时代仍存在很大争议.选择阶地作为研究对象,并从龙羊峡至松坝峡共采集阶地样品10个,进行ESR测年,对测试结果进行了分析研究,建立了T0-T4阶地的海拔、河拔高度序列,分析了贵德盆地新构造运动规律具有间歇性、差异性、不对称性特征.     

渭河下游咸阳-草滩段河谷沉积对构造活动的响应

渭河下游咸阳-草滩段河道位于西安凹陷向临潼隆起的过渡区,发育河漫滩和T₁～T₃阶地,渭河断裂隐伏于河道北岸。文章对渭河北岸河谷地貌和地层剖面进行了观测和年代学样品的测试,并对跨渭河断裂的系列钻探中的2个深150m的钻孔岩芯进行了年代学样品测试和地层对比。河谷区地层年代测定表明,渭河北岸在距今约10万年前为风成黄土堆积环境,大致在2.5万年以来开始了最新一期的河道沉积。钻孔岩芯揭露的多个黄土-河流冲积的沉积旋回显示第四纪时期渭河河道经历了多次的南北向摆动。受临潼隆起的影响,咸阳-草滩段晚第四纪河谷沉积自西向东厚度明显减薄。通过对渭河断裂两侧钻孔柱状图的对比,认为渭河断裂0.04～0.05m/ka垂向差异运动速率低于河流0.15～0.24m/ka沉积速率,是渭河断裂隐伏于河谷中的原因。     

长江上游水系变迁的河流阶地证据

以金沙江石鼓-巧家河段与川江宜宾-重庆丰都河段的阶地堆积物物质成分变化为着眼点研究了长江上游水系变迁。分河段对阶地堆积物重矿物成分进行时空对比后发现,金沙江下段沿岸各地的高位阶地重矿物成分差异较大,说明当时该地区尚未有贯通的金沙江,而可能是独立的小水系。白汉场、剑川、漾濞、元江等地古河谷堆积物样品重矿物成分的相似说明古金沙江可能是在石鼓、鸿文附近向南经过白汉场-剑川-漾濞盆地入红河的。川江各处高位阶地重矿物成分的差异说明当时该地区也存在分散的水系。金沙江下段以及川江贯通之后汇水东流,现代长江上游水系格局形成,并发育了重矿物成分相近的低阶地。     

兰州东盆地最近1.2Ma的黄河阶地序列与形成原因

毗邻青藏高原的兰州地区的黄河阶地系列是地面抬升和气候变化的信息载体.通过古地磁、光释光测年及黄土-古土壤地层序列对比,初步确定了兰州东盆地1.2Ma以来主要有两个阶地发育时期.第1个时期是1.24～0.86Ma, 黄河至少发育了4级阶地,其形成时代分别为:1.24Ma, 1.05Ma, 0.6Ma和0.86Ma; 第2时期为最近0.13Ma,黄河发育3级阶地,时代分别为0.13Ma, 0.05Ma和0.01Ma.每级阶地河漫滩顶部都有一层古土壤发育,表明黄河下切形成阶地发生在古土壤开始发育的冰期向间冰期的过渡阶段,但是并非1.2Ma以来的每次冰期-间冰期的气候交替都能引起黄河下切形成阶地.气候变化只是阶地形成的必要条件之一,不是充分条件.对比黄河下切速率和阶地年代序列发现,地面上升仍然是影响黄河下切的重要因素.只有在地面上升速率达到一定程度的时候 (例如:1.2～0.8Ma和最近0.13Ma),气候变化才能导致黄河堆积与下切交替形成阶地;而在地面上升缓慢时期(例如:0.80～0.13Ma),即使发生了大幅度的气候变化,黄河也没有阶地记录.     

祁连山北麓河流阶地与新构造演化

对祁连山北麓十几条河流的阶地进行野外调查和测量,获得大量河流阶地的分布特征、高度、结构、发育程度和形成年龄等资料和数据,分析河流阶地的发育和变形特征及其与新构造活动的关系,划分几种挤压构造区阶地的变形模式及其所反映的新构造演化特征。从阶地发育的年龄序列划分本区自中更新世中期以来,约0．45～0．15MaB．P．和约0．15MaB．P．至今的两次强烈构造活动阶段,以及它们分别具有的约0．100和约30000a的间歇性构造波动。对东西部不同地段阶地发育与变形特征对比研究表明,祁连山北麓西部新构造活动比东部强烈。     

中国及其西南邻区新生代NW向扭动构造体系的成生发展和形成机制

NW向扭动构造体系广泛发育于中国西部并向中国东部延伸,且呈多字型特征,但在中国东部规模等级较小,断续相循,成生活动时期很新(晚白垩世末至早第三纪以来),由NW向褶皱、NWW向压扭性走滑、NNW向扭压性走滑和NEE向张扭性走滑组成。偏共轭剪切形成之NWW向扭动构造向中西部延伸并复合叠加在西域系(古河西系)之上。它是印度板块与欧亚板块会聚在中国大陆板内碰撞效应的产物,与中国东部和中国西部已经厘定的其他构造体系有着完全不同的应力活动方式。     

构造运动和气候变化对天山北麓奎屯河阶地发育的影响作用

奎屯河出天山后,强烈下切形成深达300m的河谷,在河谷两侧发育多级河流阶地。在遥感解译和野外测量的基础上,获得了河流阶地平面分布图和阶地位相图。根据奎屯河阶地的平面特征与剖面特征,将河流阶地由新到老分为T1,T2,T3,T4和T5等5组。前人用 10Be测年数据认为T4阶地堆积于深海氧同位素(MIS)第2阶段,奎屯河强烈下切开始于MIS 2后期,形成于距今1.3万年; 本文14C年龄数据说明T2阶地形成于 3100±40kaB.P.,其发育与亚北方期的偏凉气候有关; 根据河流平均下切速率估算T3阶地形成于10.6kaB.P.,其发育可能与新仙女木冷期有关。因此,认为阶地发育明显受控于气候变化。在独山子背斜区,T4阶地相对于T3阶地的抬升量为12m,隆起速率为5mm/a,T3阶地以来的拱曲抬升量为13m,隆起速率为1.2mm/a,反映末次冰期以后,独山子背斜隆起速率早期较大,晚期明显变小。独山子断层将T2阶地垂直错断3.7m,断层垂直活动速率为1.09~1.14mm/a,与同时段背斜隆起的速率相近,说明该时段隆起量主要由独山子断层垂直活动所引起,背斜拱曲变形有限。奎屯河T5阶地的3个小阶地反映独山子背斜向南扩展,造成抬升下切与下降淤积区的界线随时间向南侧迁移。奎屯河西岸T4阶地面上的羽状阶地陡坎反映在T4阶地发育期间,发生5次上游下切与下游堆积区的界线向下游迁移事件,这可能受独山子背斜间歇性隆起的影响,更可能是西南侧托斯台背斜抬升影响的结果。独山子背斜南翼在T3阶地形成以后发生4次曲流向北迁移的事件,在时间上与独山子断层全新世古地震时间相关,说明受独山子背斜隆起中心在奎屯河东岸的影响,奎屯河发生向西转弯,独山子断层多次活动,伴随背斜的隆起,引发河流4次弯曲和曲流向背斜轴部的4次迁移事件。     

中国南方岩溶地下河系形成演变的链式规律

在分析中国南方岩溶区地下河系形成与发育的现存问题的基础上,提出了岩溶地下河系形成演变的链式规律,并加以详细评述,为今后岩溶地下河系水能调控空间定位与水资源开发提供相关理论与方法。