通过构造岩鉴别岩石动态重结晶的机制

岩石如书,包含着丰富的地球演化信息。通过破解这本天书,地质学家得以了解发生在地球内部的地质过程。构造岩中的显微构造是“写在岩石中的变形过程”。通过显微构造观察,可以了解岩石矿物的变形机理。以天山造山带内发育的糜棱岩为具体实例,介绍了中、下地壳层次变形岩石动态重结晶的机理及形成的相关显微构造的特点。由于构造岩均是经历过重结晶作用的产物,显微观察只能揭示变形矿物重结晶的机制。在中、下地壳层次,矿物动态重结晶的主要机理分为3种（从低温到高温）：膨胀鼓出(BLG,又称膨凸)、亚晶粒旋转(SGR)和高温颗粒边界迁移(GBM)。这3种方式形成各具特色的显微构造：BLG形成近等粒交叉舌状构造;SGR产生定向排列的拉长新颗粒条带;而GBM造成典型的具不规则状颗粒边界、大小悬殊的新颗粒组合、颗粒内部波状消光不明显的显微构造。除了温度条件外,应变速率对动态重结晶机制也有明显的影响。在显微构造观察过程中,详细、全面应该是最重要的原则。     

鄂尔多斯盆地西缘马家滩地区的构造样式与圈闭分布规律

鄂尔多斯盆地西缘冲断带是我国南北构造带的重要组成部分,是阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间陆内构造变形的产物,研究其地质结构与构造样式是探讨陆内构造变形机制的基础,同时也是剖析地震活动与开展油气勘探的重要依据。本文基于该区近年来新的钻井、高精度二维与三维地震资料,应用构造解析方法,研究构造变形样式及圈闭分布特点。研究表明,马家滩地区地处鄂尔多斯盆地西缘冲断带中段,经历长期的伸展—聚敛旋回演化,是贺兰山—六盘山陆内造山带变形系统的一部分。马家滩地区的地质结构具有"分带、分层、分段"特征,自西向东发育后缘伸展带(银川地堑)、逆冲推覆构造带(包括韦州—苋麻湾冲断席、石沟驿向斜)、前缘过渡带和天环凹陷;前缘过渡带以石炭—二叠系煤层或泥岩为区域滑脱层分为上、下构造变形系统,下构造变形系统向西缓倾,发育低幅度背斜;上构造变形系统发育三排断层相关褶皱背斜带,向南变窄,上构造变形系统因滑脱层发育差异而南、北分段,二者之间斜向过渡转换。马家滩地区及邻区主要发育伸展-聚敛旋回制约的反转构造系统、陆内造山变形制约的扩展式前陆变形系统和后陆造山后伸展变形系统等3种构造变形系统;前缘过渡带上部构造系统经历印支晚期、燕山期和喜马拉雅期三期变形,形成不同期次、不同方向的叠加构造。马家滩地区发育断层传播褶皱、双重构造、叠瓦构造、构造楔和反冲断裂组合(冲隆构造)等构造样式,形成断背斜、断鼻及断块等油气圈闭类型,圈闭分布受断层控制呈带展布。马家滩地区构造圈闭发育,为西缘油气勘探的有利远景目标区。     

初论板内造山带

讨论了关于板内造山带含义的不同认识。指出板内造山带是一种特殊类型的造山带,而不是板缘造山带或板间造山带持续发展的结果。简要介绍分别发育在４ 个大陆的不同时代的板内造山带,总结板内造山带在区域大地构造位置、造山带构造格局、构造变形与变质作用、岩浆活动与沉积作用、造山带构造演化等方面与板缘造山带的差异。板内造山带形成于相对较老且强硬的岩石圈板块内部,造山带内部构造单元不具有平行于造山带走向分布的特征,即不具有线状构造格局,构造变形具有地台基底乃至整个地壳卷入的厚皮构造性质,同造山区域变质作用微弱,同造山岩浆活动、沉积作用和构造变形均无极性演化趋势。岩石圈拆沉作用（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ） 可较好地解释板内造山带的火山活动特征。尽管板块间相互作用（ 俯冲或碰撞）所产生的水平挤压应力似乎更易于阐明板内造山带的收缩变形特征;但是,板块间相互碰撞或俯冲产生的边界应力可否有效地被远程传递,尚有待进一步研究和解决。将板块间相互作用的水平应力场与岩石圈纵向物质与能量调整（ 重力、热力等） 因素作综合考虑,可能是解决板内造山带造山作用机制的有效途径     

山东省灵山岛早白垩世软沉积物变形构造特征*

利用野外露头和镜下薄片等资料、地质统计等方法, 对山东省灵山岛老虎嘴剖面和船厂滑塌剖面软沉积物变形构造分布特征和形成期次进行了研究。船厂剖面发育滑塌褶皱、负载构造、阶梯断层、布丁构造、球—枕构造等典型的软沉积物变形构造;老虎嘴剖面发育层内褶皱、微阶梯断层、层内角砾岩等。根据形成时间、发育部位和形态特征, 将船厂剖面变形划分为滑塌前变形和滑塌中变形, 滑塌前变形又可以细分滑塌体下部变形和滑塌体内部变形。滑塌褶皱具有多级别、多尺度的特点;以厚岩层组成的滑塌褶皱为主, 尺寸为米级;岩层内部纹层形成的次级褶皱为辅, 尺寸为毫米级。滑塌过程中岩层不同部位应力不同, 伴生其他变形构造, 如拉张形成的布丁构造和挤压形成剪切褶皱等。滑塌前已经形成的负载构造等在滑塌过程中保持原来形态, 不因地层变形而变形。这些古地震触发形成的软沉积变形构造证明灵山岛在早白垩世古地震活动频繁。     

渤海湾盆地东营凹陷南斜坡断裂趋势带形成机制与控藏作用

断裂趋势带是指盆地基底断裂继承性活动或盖层受到剪切作用影响而产生在盖层中的弱变形构造带,是主断裂面形成前的变形程度较弱的构造带。研究发现,东营凹陷南斜坡王家岗和八面河断裂趋势带是由一系列雁列式排列小断层带组成的,具有上宽下窄,下部收敛于主走滑断裂的特点。由于浅层没有主断层显现,故也称这种构造带为隐性断裂带,其形成机制和变形程度不同,发育的圈闭数量、圈闭性质等特征不同,富集油气的能力也有差异。构造物理模拟实验表明,王家岗和八面河断裂趋势带都形成于基底断裂走滑—伸展双重作用,前者走滑—伸展运动方向夹角为40°~50°,后者夹角为20°左右。前者处于断裂带发育的幼年期,变形程度较弱,趋势带宽度小,断裂密度小;后者处于断裂带发育的青年期,变形程度强,趋势带宽度大,断裂密度大,形成与断裂相关的圈闭数量多,油气聚集能力高于前者。根据断裂趋势带演化阶段、发育特征和源藏匹配关系,认为断裂趋势带变形强度是控制油气富集程度的关键因素。王家岗断裂趋势带成藏模式为“幼年期弱变形—单洼供烃成藏模式”,八面河断裂趋势带成藏模式为“青年期强变形—双洼供烃成藏模式”。     

渤海湾盆地东营凹陷南斜坡断裂趋势带形成机制与控藏作用

断裂趋势带是指盆地基底断裂继承性活动或盖层受到剪切作用影响而产生在盖层中的弱变形构造带,是主断裂面形成前的变形程度较弱的构造带。研究发现,东营凹陷南斜坡王家岗和八面河断裂趋势带是由一系列雁列式排列小断层带组成的,具有上宽下窄,下部收敛于主走滑断裂的特点。由于浅层没有主断层显现,故也称这种构造带为隐性断裂带,其形成机制和变形程度不同,发育的圈闭数量、圈闭性质等特征不同,富集油气的能力也有差异。构造物理模拟实验表明,王家岗和八面河断裂趋势带都形成于基底断裂走滑—伸展双重作用,前者走滑—伸展运动方向夹角为40°~50°,后者夹角为20°左右。前者处于断裂带发育的幼年期,变形程度较弱,趋势带宽度小,断裂密度小;后者处于断裂带发育的青年期,变形程度强,趋势带宽度大,断裂密度大,形成与断裂相关的圈闭数量多,油气聚集能力高于前者。根据断裂趋势带演化阶段、发育特征和源藏匹配关系,认为断裂趋势带变形强度是控制油气富集程度的关键因素。王家岗断裂趋势带成藏模式为“幼年期弱变形—单洼供烃成藏模式”,八面河断裂趋势带成藏模式为“青年期强变形—双洼供烃成藏模式”     

鄂尔多斯盆地东缘边界带构造样式及其区域构造意义

鄂尔多斯盆地东缘是一条燕山运动期形成的、复杂的构造——地貌边界带,由离石断裂和晋陕挠褶带组成。基于野外观察和构造测量资料,本文论述了该边界带分段特征及断裂构造样式,利用断层滑动矢量资料反演古构造应力方向,建立了侏罗纪—白垩纪构造应力场演化序列。结果表明,该边界带发育3类断裂构造样式:反冲断裂、上盘断坡褶皱和盖层滑脱。根据地表构造样式推断,该边界带构造组成了山西断隆深部由东向西扩展的断坪—断坡式拆离系统的前缘反冲构造或上盘断坡。沿边界带发育挤压破碎带和构造透镜体。断层运动学分析结果展示了多向挤压应力作用,挤压应力方向为W—E、NW—SE和NE—SW向。该边界带的分段构造样式和应力作用方向记录了晚侏罗世燕山运动时期华北地区陆内挤压变形特征,为研究燕山运动时期古太平洋板块向东亚大陆俯冲产生的远程效应和华北陆内构造变形动力学提供重要的构造地质学依据。     

阴山晚中生代板内造山特征及其动力机制——以内蒙古大青山为例

内蒙古大青山属我国典型的板内造山带阴山山脉的南部山系,其西段缺少大型低角度推覆构造及大型深成岩对前期演化历史的干扰,是研究阴山板内造山特点及过程的理想区域。通过对大青山西段的构造进行几何学和运动学的分析表明,古老结晶基底以逆冲推覆及基底褶皱的形式广泛地?入中生代的构造变形,以及先存构造样式的广泛复活并对后期地层沉积和断层发育的控制作用是内蒙古大青山地区中生代板内造山的两个基本特征。这些变形特征反映了阴山带板内造山过程中,是以结晶基底为受力层,并控制上覆盖层进行构造变形的,进而表明板内造山主要是由水平挤压应力造成的。结合研究区构造变形特点及邻区中生代构造地质情况的分析认为,晚侏罗世时期之所以在阴山带形成强烈的板内造山运动,是由其北部西伯利亚板块与蒙古褶皱带碰撞产生的板缘应力的远程传递,以及其南侧坚硬的鄂尔多斯地块的阻挡共同作用而形成的。     

燕山西段及北京西山晚中生代逆冲构造格局及其地质意义

燕山西段及北京西山晚中生代逆冲构造集中分布于三个NE向带状区域中,三个带状区域的间隔约为60km,延伸长度自东向西依次减小,呈现出明显的逆冲构造发育的三角形区域。三角形区域的北界为“内蒙地轴”南缘断裂西段,南西界与中元古代早期古盆地构造边界一致,东南部边界则与华北克拉通基底新太古代-古元古代中部碰撞造山带的东部边界大致吻合。逆冲构造具有基底卷入的厚皮构造与盖层内部的薄皮构造共存的构造属性,上盘运动方向总体指向NW,逆冲构造变形主要发生在140~130Ma。逆冲后伸展构造变形以发育在主要逆冲构造后侧为主,并利用先存构造薄弱带。先存构造薄弱带在有利区域构造应力和其他影响因素的作用下导致的构造活化,可能是燕山板内构造变形的重要机制之一。主要逆冲变形前后均有大规模岩浆活动的构造-岩浆时空组合表明,收缩构造造成地壳加厚及由此引发的深部地壳重熔,难以作为统一的机制对这些特征进行合理阐释,需要有其他方式的深部热物质与能量的参与。北京西山霞云岭—长操、教军场—大安山以及马兰—胡林等逆冲断层,是一个统一的大规模的逆冲构造的不同组成部分,具典型、连续的断坪-断坡结构,它形成于髫髻山组(148~146Ma)之后、南窖闪长岩(128Ma)侵入之前,而不是“印支期(或更早)”,它与南大寨—八宝山逆冲构造构成北京西山晚中生代逆冲构造格局。区域性的NW-SE向收缩构造作用及南大寨—八宝山逆冲构造上覆岩席的构造加载,可能是北京西山的蓝晶石带和硬绿泥石带为代表的高压动力变质作用的基本构造原因。     

下扬子南黄海沉积盆地构造地质特征

南黄海盆地作为下扬子块体之上的大型叠合盆地,海相构造层保存完整,陆相断拗构造层也较为发育,盆地地质结构复杂,构造变形强烈,利用最新的地质地球物理资料和解释成果,对低勘探程度的南黄海盆地进行了研究,认为盆地演化大致经历了克拉通被动陆缘初始发育阶段—南缘前陆北缘被动陆缘过渡阶段—南北对冲前陆定型阶段—滨太平洋弧后陆内调整四个阶段。南黄海盆地属于台地—断拗复合地质结构,中、新生代为具有盆内隆起带的断陷箕状结构,且中、新生代多期构造运动在盆地原型改造和后期沉积发育上起着至关重要的作用,尤其印支—燕山早期运动、燕山中期黄桥运动和喜马拉雅期盐城运动与盆地地层变形、沉积发育、断裂发育及构造样式等盆地要素演化密切相关,进而导致盆地垂向地质结构和构造变形的层次性极为显著,而中生代燕山期和新生代喜马拉雅期两期构造岩浆活动则与滨太平洋域的动力学背景相关。     

Formation Mechanism of "Drag Depressions" and Irregular Boundaries in Intraplate Deformation

Almost all intraplate caprocks experienced strong deformation during the convergence of microplates, and then disintegrated into many secondary geologic units with the special characters, such as irregular boundaries and particular structural assemblages. In order to understand the formation mechanism of these special phenomena, a rheological experiment on the structural scenery of the Tongling area is carried out. The result shows that the primary regular and uniform boundaries of the Tongling area becomes irregular because of the enclosing and confinement of surrounding geological units in the process of "compression-shearing-rotation-drag"; simultaneously, two specific "drag depressions" developed at two opposite corners of the block. The former and the later phenomena can be regarded as a typical regional-scale rheological effect and necessary outcome of intraplate deformation respectively.     

铜陵矿集区构造-流体-成矿系统演化格架

铜陵矿集区的成矿作用与印支—燕山期特定构造背景控制下的岩浆活动密切相关 ,地壳浅部成矿岩浆运移侵位过程和主成矿期构造变形机制是建立区域构造流体成矿系统演化格架的两个关键问题。通过对区域重磁异常、遥感影像的线性解译结果和区域变形变质作用的分析 ,确定了在区域中部存在一浅层隐伏岩体 ,从而进一步查清了浅部成矿岩浆运移侵位过程 ;引入复杂性科学的思维 ,对基础地质资料进行了重新分析 ,提出铜陵矿集区在印支—燕山期经历了“先剪后压”的递进变形这一新认识。在此基础上 ,结合区域构造演化背景 ,总结了铜陵构造流体成矿系统演化格架 ,即 :(1 )印支期初始 ,在华北、华夏板块的挤压下 ,下扬子地块内部发育了系列岩石圈断裂与地壳断裂 ,使其裂解为很多与铜陵矿集区类似的次级地质单元 ;同时断裂的深切割作用引发了下地壳—上地幔的岩浆活动 ,岩浆沿深断裂上侵 ,分别在 2 0km和 1 0km左右形成深部和中部的岩浆房 ;(2 )印支中期开始 ,相对独立的铜陵矿集区在周围地质单元的夹持和围限下 ,经历了挤压 -剪切的递进变形 ,形成了 3套主要构造形迹 (包括北东向“S”型褶皱、北东向顺层滑脱断层和北西向左型走滑断裂 ) ,其组成了盖层的导流控矿网络 ;同时由于剪切作用导致的区域中部拉伸减薄 ,中部岩     

Thermo-mechanical controls on intra-plate deformation and the role of plume-folding interactions in continental topography

Thermo-tectonic age and inherited structure exert the main controls on the bulk strength of the lithosphere in intraplate settings. Mechanical decoupling within the lithosphere strongly affects the interaction between deep Earth and surface processes. Thermo-mechanical models demonstrate the particular importance of the rheological stratification of the lithosphere in the preservation of ancient cratonic blocks, in the surface expression of plume- and mantle lithosphere interactions and their impact on the “dynamic” topography in general. The same is true for the effect of large-scale lithospheric folding on intraplate basin formation and associated differential vertical motions. Initiation of continental lithosphere subduction, crucial for linking orogenic deformation to intraplate deformation, appears to be facilitated by plume–lithosphere interactions. We present a discussion of these aspects, focusing on better process- understanding of continental deformation, in the context of a number of well-documented cases of intraplate deformation.     

大陆板内构造变形及其动力学机制

典型大陆板内变形发生在克拉通化的大陆岩石圈内部,距离同变形期活动板块构造边界数百至2000km以上。收缩变形主要表现为区域尺度的盆地构造反转、结晶基底与上覆盖层共同卷入变形的厚皮式逆冲构造,具有变形局部化特征。因为流变学分层特征不同,大陆板内变形可以发生在中上部地壳、整个地壳乃至岩石圈尺度上,表现为不同波长的地壳或岩石圈尺度纵弯弯曲。大陆岩石圈板块内部物质组成与结构的不均一性、流体活动、热作用、克拉通内盆地巨厚沉积产生的覆盖效应、地壳加厚等导致的岩石圈强度的局部降低等,是导致大陆板内变形以及应变局部化的原因。构造活化是大陆板内变形的重要方式。板块俯冲或碰撞远程效应被认为是大陆板内变形的主导动力学模型,但是放射性元素积累导致的岩石圈强度热弱化,或大陆冰川消退触发板内应力状态变化等导致大陆板内变形的动力学模型也应该引起关注。     

五台山西南麓“龙泉关群”地层、构造特征及有关问题的讨论

根据造山带地层学地层划分原则,“龙泉关群”可划分为两个性质截然不同的地层单元:其一是“龙泉关构造岩层”,为构造地层单元;其二是“跑泉厂变沉积岩组”,属经典地层单元。前者经历了至少两期变形、变质作用,保留着走向近SN和近EW两组矿物拉伸线理以及角闪岩相和角闪岩相→绿片岩相退变质特征;后者仅发育有一组走向近SN矿物拉伸线理和一期绿片岩相变质作用。这表明:(1)“龙泉关群”实际上包含着两个世代不同的地层单元,应予解体。其中,“龙泉关构造岩层”形成于晚太古代末期,属于“阜平古陆块”刚性基底一部分;“跑泉厂变沉积岩组”的地层层位相当于“五台群”,是“阜平古陆块”西北陆缘带沉积,时代归属早元古代早、中期。(2)“龙泉关群”不是由一个统一的应力场同时形成的一套构造岩,因而不应将其作为一个大型韧性剪切带。(3)“龙泉关群”构成五台碰撞造山带前陆地区的活化基底和活化盖层两个大地构造相。“龙泉关群”的解体及其地层时代的重新厘定支持“板峪口组应归属滹沱群一部分”和“铁堡运动即为五台运动”的看法。     

Pacific superplume-related oceanic basalts hosted by accretionary complexes of Central Asia,Russian Far East and Japan

Plume-related oceanic magmatism form oceanic islands, seamounts and plateaus (hereafter “seamounts” or “paleoseamounts”), which are important features in geological history. The accretion of oceanic seamounts to active continental margins significantly contributed to the formation of the continental crust. This paper reviews occurrences of Late Neoproterozoic–Mesozoic seamounts of the Paleo-Asian and Paleo-Pacific oceans, which are hosted by accretionary complexes (ACs) of Russian Altai, East Kazakhstan, Mongolia, Russian Far East and Japan. The paleoseamounts commonly consist of Ti–LREE–Nb-enriched plume-related basalts (OIB-type or intraplate basalts) capped with massive limestone and associated with other units of oceanic plate stratigraphy (OPS): oceanic floor basalts (MORB), pelagic chert, epiclastic slope facies, etc. The paper presents available geochemical data on the plume-related basalts including the first geochemical data on the Middle Paleozoic OIB-type basalts of the Paleo-Asian Ocean hosted by the Ulaanbaatar AC of Mongolia. An emphasis is made for the structural setting of OPS units, specific geochemical features of intraplate basalts, problems of their identification, and distinguishing from magmatic units of a different origin such as MORB, island-arc and back-arc basalts. Finally, we propose a continuous, though periodical, evolution of the Pacific superplume-related magmatism, which can be more reliably proved by studying Middle Paleozoic OPS units hosted by ACs of Mongolia and Tien Shan, and discuss prospects of future studies.     

“板块构造与大陆构造”专题讨论——大陆构造与板内地震

板块构造理论是地学研究的一次革命,它推动了当前地球科学的发展。但是用刚性板块运动学的理论不能解释大陆内部复杂的构造形变作用和强烈的地震活动,大陆构造理论是在板块构造的基础上加以补充和发展,本文简要地介绍大陆构造研究的要点,特别是大陆构造与板内地震活动的关系。我国是一个以大陆为主体的多震国家,板内地震活动应结合岩石圈结构、块体运动学和流变学进行研究。     

安徽铜陵地区蚀变流体填图方法的探讨

蚀变流体填图是一项区域流体地质调查研究工作 ,也是一项具有战略意义的、综合性的基础地质研究工作。区域大面积的流体填图工作的理论依据、思路方法、填图要素、技术要求和规范等还没有一套成熟的方法体系。在实施中国地质调查局和国土资源部科学技术司的“铜陵地区蚀变流体填图”项目中 ,探讨了流体填图的理论依据、思路方法、研究内容和填图要素 ,对填图单位制定了 3级填图单元等级体制 ,即流体系统流体子系统流体单元。在铜陵地区划分出 4个流体系统 ,7个流体子系统和 18个流体单元。     

Active extension of the Shanxi rift,north China: does it result from anticlockwise block rotations?

The Shanxi rift is an intraplate extensional zone in the North China Block. Active extension has previously been considered to result from anticlockwise block rotation, with successive indentation of the Indian plate toward the Eurasian plate. However, GPS data show that the entire North China Block is moving coherently from WNW to ESE, indicating that no significant block rotations presently exist along the two sides of the rift. We use a viscoelastic model to predict that its active extension might be caused by intraplate deformation localization with lateral changes of the crustal rheological structures. A model result shows that for the ESE movement of the North China Block, the existing topographical loading and crustal weakness could have resulted in the obvious long‐term extension of the Shanxi rift even without different block rotations. The surface extension rate approximated from lateral inhomogeneous crustal models is ～ 0.5–1.4 mm yr^?1, consistent with observed geological and seismological extension rates.