青藏高原东北部贵德盆地上新世沉积环境分析及其意义

青海贵德盆地发育巨厚的新生代地层,在青藏高原北部具有很好的代表性,其中含较丰富的重要哺乳动物化石,对确定盆地及周边相似地层的年代、高原隆升过程具有重要的科学意义.结合哺乳动物采用典型剖面精确古地磁测年为基础的时间框架,通过盆地沉积层序、沉积相和沉积演化以及其对构造和气候变化响应的研究表明:6.5～约1.8MaB.P.期间盆地沉积环境变化经历了8个阶段的演化,反映在此期间青藏高原北部经历了＞5.4MaB.P.、3.6MaB.P.、2.6MaB.P.和1.8MaB.P.4次明显的构造挤压隆升运动,其中约1.8MaB.P.的构造运动可能使黄河向上游溯源侵蚀,同时切穿积石峡、李家峡和松巴峡而到达贵德盆地.研究时段内气候以干旱为主,但在6.2～4MaB.P.和2.1～1.85MaB.P.的两个时期气候明显湿润.     

构造、气候与砾岩* ——以积石山和临夏盆地为例

探讨构造、气候与砾岩的关系对于研究青藏高原隆升的时间和方式具有重要意义。裂变径迹热年代学表明积石山地区于8MaB.P.开始构造变形,与碎屑颗粒裂变径迹结果和生长地层结果一致,而明显早于积石砾岩出现的时间(3.6MaB.P.)。通过区分岩体隆升与地面隆升之间的差别,文章提出一种新的模型,以解释隆升、气候和砾岩之间的关系。积石山岩体于8MaB.P.开始隆升,隆升初期,尽管岩体隆升1500~2000m,但是由于积石山上覆的新生代地层易于剥蚀,在花岗岩基底被剥露到地表之前,地表只有少量隆升或没有隆升。随着沉积地层被剥蚀殆尽,基岩暴露于地表,地面隆升速率加快。约3.6MaB.P.,积石山隆升约200~900m,造成了地形雨和发源于积石山的横向河流的出现,这些横向河流把积石山的花岗岩搬运到盆地中沉积下来,形成积石砾岩。     

龙门山晚新生代均衡反弹隆升的定量研究

龙门山位于青藏高原东缘与四川盆地的交接部位,是青藏高原周边山脉中地形梯度变化最大的山脉,其隆升过程和机制一直是国际地学界关注的焦点。晚新生代经过大量的滑坡、泥石流等快速剥蚀作用,龙门山的高程却不断升高。讨论了龙门山构造隆升的3种地球动力学机制,即下地壳通道流机制、地壳挤压缩短变形机制、地壳均衡反弹机制。晚新生代龙门山的隆升与剥蚀引起的均衡反弹作用相关,剥蚀作用使得地壳岩石逐步被移去,剥蚀区重力损失,岩石圈或地壳卸载作用导致山脉顶峰的隆升。结合数字高程模型数据研究表明,巨大地震的长期同震构造变形以及滑坡、泥石流等引起的快速剥蚀所导致的地壳均衡反弹,可能是龙门山晚新生代构造隆升的地球动力学新机制。龙门山地区现今高程受构造作用与剥蚀引起的均衡反弹作用的共同影响,其中剥蚀引起的均衡反弹作用对龙门山隆升的影响贡献率约占30%。     

青藏高原末次快速隆升与“亚澳”陨击事件

黄土、山前磨拉石年代学最新研究成果表明青藏高原及其相邻山脉最晚一期,也是最强烈的隆升事件发生在早更新世晚期(0.9～0.8MaB.P.)。这是一次由于印度板块脉冲式陆内俯冲(A型)引起的“挤压隆升”,而不是重力均衡引起的“伸展隆升”。它对中亚及我国西部广袤区域盆-岭地貌的形成、盆地中-新生界构造变形和大范围的干旱与沙漠化起了决定性的影响。0.9～0.8MaB.P.期间发生在印度洋洋中脊三联点附近(67°E,20°S)的“亚澳”陨击事件,很可能是引起印度洋快速扩张、导致印度板块在锡瓦利克带强烈俯冲(A型),并引起了青藏高原0.9～0.8MaB.P.快速隆升的大陆动力学背景。其影响不止于印度洋周边,而且还涉及西南太平洋。0.9MaB.P.前后引起全球气候变化的“中更新世革命”(MPR)、“西太平洋暖池”的形成以及0.78MaB.P.布容期与松山期地磁极性倒转(BM界限)的发生都可能与此有关。     

西宁和贵德盆地新生代沉积物重矿物变化对构造活动的响应

位于青藏高原东北缘的西宁、贵德盆地的新生代沉积序列较完整的记录了盆地周围物源区构造变形过程。重矿物是碎屑物质的重要组成部分,是最直观、有效揭示源区母岩、构造-沉积过程的重要手段。通过重矿物的系统分析,结合沉积-构造变形,揭示出始新世-上新世末西宁-贵得盆地及其源区经历了几个构造活动阶段:古新世-始新世早期的隆升阶段、始新世中期-渐新世晚期的构造稳定阶段、渐新世末-中新世初的构造隆升阶段、中中新世构造稳定阶段和晚中新世以来的强烈隆升阶段。并结合特征矿物（绿泥石）及古水流分析,推断古近纪西宁-贵德盆地是东昆仑山前一个统一盆地。中新世早期青藏高原的扩张导致了拉脊山开始隆起,使原型盆地解体;约8.5 Ma以来拉脊山强烈隆升,两侧盆地逐渐转变为山间盆地。这为正确理解青藏高原东北缘盆山格局的形成和演化提供了重要依据。     

青藏高原东缘数字高程剖面及其对晚新生代河流 下切深度和下切速率的约束*

文章利用数字高程剖面将青藏高原东缘分为4个大尺度地貌单元,即青藏高原地貌区、龙门山高山地貌区、山前冲积平原区(成都盆地)和四川盆地东部隆起区。根据数字高程剖面中的最高海拔高程点剖面与最低海拔高程点剖面之间的高差,定量计算了该地区河流下切深度;结合成都盆地岷江最古老冲积扇沉积物提供的青藏高原东缘河流形成的时间(3.6MaB.P.),定量计算了河流下切速率为1.29mm/a;在约束局部侵蚀基准面和气候变化对河流下切速率控制作用的基础上,建立了青藏高原东缘河流下切速率与表面隆升速率之间的定量关系,结果表明河流下切速率约为表面隆升速率的4倍。基于龙门山在表面隆升速率和下切速率等方面均大于青藏高原内部,认为青藏高原东缘的边缘山脉是剥蚀隆升和构造隆升两者叠加的产物。     

天水盆地晚新生代构造演化——对青藏高原北东向扩展的指示意义

天水盆地是一个位于青藏高原东北缘的晚新生代盆地,西秦岭北缘断裂穿盆而过。盆地内充填了较为完整的晚新生代地层,记录了该区晚新生代以来的构造变形历史,对研究青藏高原北东向扩展的构造响应具有重要意义。本文基于详细的野外构造变形分析与测量,结合已有的年代学与沉积学研究,初步提出天水盆地晚新生代以来构造变形序列与构造应力场,重建其晚新生代构造演化历史。详细研究表明,天水盆地晚新生代以来主要经历了3期构造演化:即中新世早-晚期NW-SE向构造伸展,沉积盆地发育,并伴随碱性超基性火山岩喷发和金刚石矿床形成;中新世晚期-早、中更新世NE-SW向挤压,盆地发生构造反转,其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展,指示高原物质扩散开始显著影响到西秦岭地区;晚更新世以来受近N-S向伸展作用控制,盆地发生向东有限挤出并伴随顺时针旋转,主要由于青藏高原向北东扩展过程中,区域构造挤压应力方向发生顺时针偏转所致。     

新生代大陆板内伸展盆-山耦合与大陆碰撞效应——以渤海湾盆地济阳坳陷、周缘隆起及边界断裂构造演化为例

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件,在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地-伸展山脉之间存在耦合关系。这种对应关系呈"幕式"变化,主要表现在印欧大陆碰撞岩石圈增厚、构造变形和抬升的高峰时期,对应盆地岩石圈伸展、减薄、快速构造沉降以及郯庐断裂带活动等阶段,当构造转入相对稳定(松弛)时期,表现为高原剥蚀夷平、岩浆活动频繁以及盆地构造沉降速率减缓等阶段。从全球板块构造的角度来看,中国西部、东部新生代挤压、伸展和走滑活动属同一动力学体系条件下的耦合关系,驱动力可能是两大板块碰撞、深部地幔脉动上涌以及新生代太平洋板块与欧亚板块俯冲和速率变化的共同作用。     

青藏高原东北缘临夏盆地晚新生代构造变形及过程

位于青藏高原东北缘的临夏盆地是一个挤压挠曲型的前陆盆地,褶皱和逆冲断裂带自7.8Ma开始由西向东向盆地内部扩展,形成生长地层和生长不整合,代表高原东北部持续的构造变形过程。这种同沉积的构造变形一直持续到大约1.8Ma左右东山组沉积结束,临夏盆地内部强烈褶皱变形,致使东山组及其以下的新生代地层均被卷入褶皱之中(与其上的最老黄河阶地——井沟砾石层为角度不整合接触),拉脊山断裂继续向北东方向扩展,银川背斜最终形成。随后黄河、大夏河出现,开始了发育河流阶地和堆积风成黄土的新阶段。由平衡地质剖面法得到临夏盆地西缘7.8Ma以来总的地壳缩短量为3.2~3.6km,缩短率为0.41~0.46mm/a。如果取从7.8到1.8Ma之间的大约6.0Ma作为临夏盆地的构造变形时段,其缩短速率则为0.5~0.6mm/a。从临夏盆地形成和演化过程来看,青藏高原东北缘的构造变形以沿北西西向断裂的逆冲和地壳缩短为主要特征,导致挤压挠曲型前陆盆地的逐渐隆升和消亡,最终使新生代前陆盆地的大部分并入青藏高原东北缘,成为青藏高原的最新组成部分。     

青藏高原隆升动力学与阿尔金断裂

青藏高原最晚一期也是最强烈的一期隆升发生在1-0.8Ma,与印度洋中脊三联点附近的“亚澳”陨击事件有关,陨击事件引起印度洋的快速扩张并导致印度板块在锡瓦利克带的强烈（A型）俯冲,正是这次俯冲引起了青藏高原及其外围山脉的快速隆升,中国西北的盆-山地貌因此而形成,其中东昆仑山推覆隆升近3000m,向北推挤近400km,是柴达木盆地,河西走廊新生界构造变形的主因,因此,“亚澳”陨击事件的影响,提供了青藏高原最晚一期隆升和中亚与中国西部大陆构造形成的大陆动力学背景;根据近年对阿尔金断裂带内同变形期新生矿（102-85Ma)近于同步,其累积错距达350-400km,晚白垩世一新生代同步错移了两侧原有的构造带和原型盆地。这为中国西部找矿,找油气的战略评估提供了一个新的思路。     

滇西哀牢山-点苍山形成的构造和地貌过程*

青藏高原东南边缘规模最大的一条新生代走滑剪切带沿云南滇西的哀牢山-点苍山山脉分布。构造和地貌证据表明,该山脉的形成可能经历了4个阶段:第1阶段发生在中新世早中期(22~17百万年),以差异性大规模的隆升为特征,同时伴随着剥蚀,成因是剪切带的左行走滑运动;第2 阶段发生在20~10百万年,以区域性侵蚀为特征,山体的大部分与周边地体同时被夷平;第3阶段发生在中新世中晚期(13~9百万年),以区域性隆升和河流快速下切为特征,差异性的侵蚀导致山体雏形的形成;第4阶段始于晚新生代(5百万年),以差异性隆升为特征,其中, 点苍山的隆升是构造成因, 而哀牢山山体的形成可能与红河的下切相辅相成,有限的隆升是地壳发生均衡反弹造成的。     

榆木山地区玉门砾岩磁性地层及其对青藏高原东北部变形隆升意义

青藏高原新生代变形隆升过程是青藏高原新生代构造演化研究的热点问题,地处于高原东北部祁连山东北缘的榆木山是研究高原变形隆升时空过程的关键研究区之一。榆木山地区发育了一套粗砾相磨拉石——玉门砾岩,磁性地层研究表明其底部地质年代约为3.58Ma。经古水流、磁化率、野外考察等推断玉门砾岩可能主要为构造隆升的产物,同时在榆木山地区还发育3个与玉门砾岩有关的不整合面,其跨越年龄分别约为:5.23～3.58Ma、2.88～2.58Ma和<1.77～0.8Ma。综合分析认为该地区变形隆升不晚于3.58Ma,之后至少经历两期构造变形隆升,该结果比北东向分步生长变形隆升模式推测的变形隆升时间明显早约1Ma,应该是对高原东北部青藏-昆黄运动的响应结果。     

青藏高原北缘晚新生代的差异性隆起特征

在青藏高原的研究中,一个涉及高原隆升过程和机理的重要科学问题就是高原差异性隆升问题。文中初步研究了晚新生代以来青藏高原北缘的这种差异性隆升特征。研究表明,高原北缘山系隆升变化的差异性是很明显的。自23.7 Ma以来西昆仑山、阿尔金山和祁连山平均剥蚀率分别有4次阶梯式、谷—峰—谷—峰—谷式和二次阶梯式的变化形式。在3.6 Ma BP以前,青藏高原北缘山系的差异性隆升总体上呈现出东高西低的地貌特征;在3.6～1.7 Ma青藏运动发生期间,高原北缘山系的差异性隆升特征是西强东弱;在0.6 Ma以来,高原北缘山系的隆升差异性呈现出西强—中弱—东次强的特征。自1.7 Ma以来青藏高原北缘西昆仑山褶皱带平均缩短应变为38％,阿尔金山褶皱带平均缩短应变为8％,祁连山褶皱带平均缩短应变为15％。这和它们的高度在此期间的差异特征极为相似。     

青藏高原递进式隆升的力学模式

根据青藏高原现代构造变形的GPS速度场、高原区喜马拉雅山等五大山脉之间的几何关系,及其在地貌构造上的褶皱结构特点、岩石圈的分层特征,提出在印度板块的推挤作用下,青藏高原具有递进式隆升特征的观点。在此基础上,建立了地壳层递进式弯曲隆升的力学模型,并利用FLAC有限差分法数值模拟软件,近似采用平面应变条件,模拟了在水平推力作用下,地壳层递进式挤压弯曲隆升的过程。根据所建立的力学模型和数值模拟结果认为,青藏高原隆升的主要动力源是印度板块北北东方向的推挤力,地壳层依照自南而北的次序逐步产生一系列弯曲隆起,从平面、剖面上均具有密切的时序因果关系;高原隆升与活动构造的发育、分布具有密切关系,断裂活动强度自南向北递进式扩展。     

青藏高原层状地貌与高原隆升

夷平面、剥蚀面和河流阶地等层状地貌面是长周期地貌演化研究的主要对象,它们不仅记录了区域地貌的发育历史,而且可以用来反演区域构造活动、气候变化等内动力过程的演变。深入研究青藏高原上这些地貌面的特征、变形、成因和形成时代,是探讨青藏高原隆升年代、幅度和过程的重要途径。野外考察与室内制图表明青藏高原及其边缘山地普遍存在两级夷平面(山顶面、主夷平面)、一级剥蚀面和多级河流阶地。主夷平面形成于7.0～3.6MaB.P.,形成时其高度在1000m以下。大约3.6MaB.P.前主夷平面开始大规模解体,标志着青藏高原强烈抬升的开始。剥蚀面和河流阶地揭示,1.8MaB.P.,1.2MaB.P.,0.8MaB.P.和0.15MaB.P.是青藏高原强隆升事件发生时期     

青藏高原北部第四纪早期断裂活动的 新生性变化初步研究*

关于第四纪早期构造事件的年代学研究取得了大量数据,但对构造事件的表现形式缺乏认识。文章通过对海原断裂带内拉分盆地演化趋势及年代学研究,认为海原断裂带内的最新拉分盆地形成于1.6MaB.P.之后,代表一次新断裂的形成时期,且新断裂走向与先存断裂有一定的逆时针夹角。通过对青藏高原中部可可西里-东昆仑断裂带构造地貌的遥感解译和强震破裂调查,认为可可西里-东昆仑断裂带是一条具有新生性的强震构造带,新断裂形成时期为1.10~0.65MaB.P.之间,其构造带内的新生性断裂走向与先存断裂亦有一定的逆时针方向夹角。两条断裂带具有一致的演化趋势,说明在早更新世中后期存在区域性的构造事件,该事件表现为一系列新生性断裂的产生。     

西昌大箐梁子组形成时代及沉积环境*

对大箐梁子剖面进行了系统的磁性地层学研究和孢粉分析。磁性地层结果显示,剖面中B/M界线出现于32.6m处,剖面下部出现了C1r.2r-1n极性事件; 本次测试结合已有研究成果表明,大箐梁子组形成于1.256~0.195MaB.P.。孢粉记录反映在此期间该区经历了凉湿(1.256~1.180MaB.P.)—暖干,后期偏潮湿(1.18~0.94MaB.P.)—暖湿(0.94~0.66MaB.P.)—温湿(0.66~0.59MaB.P.)—凉干(0.59~0.40MaB.P.)—干旱(0.400~0.195MaB.P.)的6个气候演变阶段,揭示出5次明显气候转型事件。通过与青藏高原和黄土高原地区不同或相同季风环流系统中其他剖面气候特征的比较,探讨了气候转型的控制因素。分析结果表明大箐梁子剖面环境演变过程主要受青藏高原"昆黄运动"阶段性隆升与全球气候变化控制,同时也受该区季风环流的复杂性、特殊的地貌部位等区域环境的影响。