青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中,高原边缘以走滑-挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究,建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。     

青藏高原多向碰撞—Xie入隆升地球动力学模式

论证了青藏庙的形成与隆升过程中的变形构造格局,岩石圈结构,青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系,高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞隆升过程中,高原边缘以走滑－挤压构造为主,高原内部以伸展构造为主;高原隆升过程中,岩石圈变形总体是;上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。     

藏北南羌塘地区新生代高钾钙碱性火山岩成因及其地质意义

自印度板块与欧亚板块碰撞以来,伴随着青藏高原的缩短、增厚和隆升,高原内部发育了一系列规模巨大的新生代岩浆岩带,其时空演化规律和岩浆起源构成青藏高原隆升及其深部过程的重要组成部分.其中羌塘-囊谦火山岩带是新生代以来青藏高原北部火山作用时间最长、岩石成分最复杂的岩带,火山活动几乎贯穿了青藏高原水平缩短、地壳增厚的始末.     

青藏高原北部隆升的深部构造物理作用——以“格尔木-唐古拉山”地质及地球物理综合剖面为例

青藏高原北部(东昆仑山-唐古拉山)新生代以来的构造变动,可能是印度板块与欧亚板块碰撞后产生强大板内变形扩展的结果。主要表现为强烈的上隆,在σ_1垂直作用下的水平伸展与挤压作用的交替,盆-山体系的形成,裂谷型火山活动及大规模纵向走滑作用造成的块体逐一向东挤出。利用天然地震对岩石圈进行探测,发现岩石圈下部(下地壳及岩石圈地幔,60-120 km)存在高、低速层紧密相间的水平分带及具左行走滑的岩石圈断裂。综合地质与地球物理资料,本文提出了高原深部地幔底辟作用,建立了高原北部隆升的深部构造物理作用动力源的新模式。     

青藏高原隆升的过程和机制

青藏高原夹持于土兰、塔里木、华北、扬子与印度等刚性地块之间，在地球物理场和岩石圈结构构造上构成一个相对独立的构造系统。白垩纪晚期到始新世，高原开始了一个地壳缩短、加厚和不断隆升的新阶段。高原隆升可以划分为俯冲碰撞隆升、汇聚挤压隆升和均衡调整隆升３个阶段。高原地壳的加厚、缩短是在压应力作用下通过不同层次物质以不同的运动形式实现的，高原隆升的过程和机制可以概括为“陆内汇聚－地壳分层加厚－重力均衡调整”的隆升模式。     

藏北新生代火山作用的时空演化与高原隆升

本文通过对藏北新生代火山岩的岩石化学和同位素年龄资料的综合分析,系统确定了火山岩的岩石系列组合及其生成时序。根据岩石系列的时空演化规律将藏北新生代火山活动划分为3个构造—岩浆亚旋回,火山活动自南向北依次形成羌塘(44～24 Ma)、中昆仑—可可西里(19～7 Ma)、西昆仑—玉门(约5 Ma以来)3条火山岩亚带。各岩带分别以高钾钙碱性或钾玄岩系列构成火山活动的主体, 以碱性钾质火山活动而结束。构造—火山旋回与高原脉动隆升具有明显的耦合性,旋回间歇期与高原夷平期相对应。笔者认为这一火山作用规律是高原每次脉动隆升过程中,构造性质由挤压、增厚,向伸展滑移转化的结果,火山作用旋回受岩石圈水平挤压、增厚和深部地幔热物质沿构造薄弱带挤压上升两种作用的相互消长所制约。     

青藏高原中部岩石圈结构-变形及地球动力学模式的天然地震学研究

根据中法合作项目（１９９２～１９９５）取得的新资料,对青藏高原岩石圈结构、变形及地球动力学模式进行了探讨,研究表明：青藏高原是由不同时期从冈瓦纳古陆分离出的微板块拼合而成的．从新生代开始印度板块与欧亚板块发生高角度陆－陆俯冲,青藏高原内部发生以垂直应变为主的缩短变形,中新世以后增厚的岩石圈上地幔发生不均匀剥离,导致高原快速隆升,并使青藏高原以南北挤压为主的变形变为东西拉张为主的变形,部分地区出现火山活动．     

藏北羌塘地区新生代火山岩岩石特征及其成因探讨

羌塘地区新生代火山岩在岩性上以粗安岩、粗面岩占优势,富碱（尤其是Ｋ２Ｏ）和ＬＲＥＥ,属高原钾玄岩－高钾钙碱性系列,其岩性和地球化学特征与青藏高原北部可可西里及昆仓的新生代火山夺完全可以对比。根据Ｋ－Ａｒ同位素定年数据可将该火山活动划分为四个喷发阶段,时代分属始新世－渐淅世。羌塘地区火山岩的形成一新生代以来高原深部岩石圈的演化关系密切,可能与青藏高原隆升早期阶段的陆内俯冲作用有关。     

中新世以来滇西高原隆升的沉积学证据

印度与欧亚大陆的碰撞不仅造就了青藏高原,带动周围地区不同程度的隆起,而且通过隆升和剥蚀向高原内部盆地和环绕高原的周缘盆地提供了巨量的硅质碎屑,这些盆地的沉积记录了青藏高原隆升历史和隆升机制［１～４］。青藏高原周缘地区已成为窥视其隆升历史和机制的重要窗...     

青藏高原壳幔结构构造的基本特征

青藏高原是新生代以来由于印度板块与欧亚板块碰撞而迅速隆起,平均海拔超过4000 m的高原,是研究碰撞过程和形成演化的理想窗口。有关青藏高原的碰撞过程及印度板块岩石圈北缘界线,至今仍然存在较大争议,这可能主要是由于不同研究方法获得认识的差异性和局限性所导致。基于此,本文利用前人深部结构资料,讨论了高原岩石圈的壳幔构造及物质组成等,并从新的地质视角讨论了班怒带的大地构造属性。通过梳理前人的深部结构资料,认为青藏高原的壳幔岩石圈结构较为复杂,如高原内部岩石圈厚度显著大于周缘地区,中下地壳及上地幔广泛分布着低速高导层,这些特殊的地质地球物理结构是印亚板块碰撞的结果。此外,本文进一步对比分析了班怒带的地质与地球物理结构,揭示该构造带两侧存在显著的差异,认为其是印度岩石圈的北缘,这对于认识青藏高原的形成演化具有重要的意义。     

青藏高原新生代构造岩相古地理演化及其对构造隆升的响应

在系统分析青藏高原新生代98个残留盆地类型、形成构造背景、岩石地层序列的基础上, 对青藏高原古新世—始新世、渐新世、中新世及上新世构造岩相古地理演化特征进行了讨论: (1)古新世—始新世: 松潘—甘孜和冈底斯带为大面积构造隆起蚀源区.塔里木东部、柴达木、羌塘、可可西里地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆-冲泛平原沉积.高原西部和南部为新特提斯海.(2)渐新世: 冈底斯—喜马拉雅和喀喇昆仑大范围沉积缺失, 指示上述地区大面积隆升.沿雅江自东向西古河形成(大竹卡砾岩).西昆仑和松潘—甘孜地区仍为隆起蚀源区.塔里木、柴达木、羌塘、可可西里地区主体表现为大面积构造压陷湖盆沉积.塔里木西南部为压陷盆地滨浅海沉积.渐新世末塔里木海相沉积结束.(3)中新世: 约23 Ma时高原及周边不整合面广布, 标志高原整体隆升.塔里木、柴达木及西宁—兰州、羌塘、可可西里等地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆沉积; 约18~13 Ma高原及周边出现中新世最大湖泊扩张期.约13~10 Ma期间, 藏南南北向断陷盆地形成, 是高原隆升到足够高度开始垮塌的标志.(4)上新世: 除可可西里—羌塘、塔里木、柴达木等少数大型湖盆外, 大部分地区为隆起剥蚀区.由于上新世的持续隆升和强烈的断裂活动, 使大型盆地的基底抬升被分割为小盆地, 湖相沉积显著萎缩, 进入巨砾岩堆积期, 是高原整体隆升的响应.高原从古近纪的东高西低格局, 经历了新近纪全区的不均衡隆升和坳陷, 最终铸就了西高东低的地貌格局, 青藏作为一个统一的高原发生了重大的地貌反转事件.      

青藏高原隆升及其环境效应

“青藏高原形成演化及其环境资源效应”项目选择青藏高原为典型地区,特别注意高原与毗邻地区的联系,以从全球尺度探讨高原的各种过程,目标集中在大陆碰撞过程和高原隆升过程,以过程为主线贯通碰撞机制、环境变化和资源分布规律的研究;时间上着重新生代以来,在不同精细时间尺度上定量地描述碰撞和隆升的动态过程及环境变化。运用地球科学、生命科学、环境科学及各学科之间有机交叉、综合研究的方法,开展大陆碰撞动力学、环境变化、现代表生过程及各圈层相互作用等重大理论问题的研究,为青藏高原地区的资源开发和环境调控提供科学依据。按照统观全局、突出重点的原则,项目主要研究内容包括以下4个方面：大陆岩石圈碰撞过程及其成矿效应;高原隆升过程与东亚气候环境变化;青藏高原现代表生过程及相互作用机理;青藏高原区域系统相互作用的综合研究。在完成研究计划任务的基础上,项目取得如下的突出研究成果和创新性进展：印度大陆与欧亚大陆初始碰撞时限;青藏高原南北缘山盆岩石圈尺度的构造关系;青藏高原整合构造模型与成矿成藏评价;新生代高原北部重大的构造变形隆升事件序列;高原周边环境变化事件及高原隆升对亚洲季风发展变化的影响;高分辨率气候动态过程及变化趋势;高原主要生态系统碳过程对气候变化的响应;高原气候变化及冰冻圈变化与预测;高原土地覆被变化、恢复整治及管理。     

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。     

有关青藏高原东北缘晚新生代扩展与隆升的讨论*

青藏高原晚新生代的扩展和隆升对周边环境演变产生重大影响,确定扩展和隆升的起始年代是一个重要的科学问题。近年来在六盘山、积石山和祁连山及其相邻盆地的研究表明,青藏高原东北缘晚新生代(5~10MaB.P. 或约8MaB.P. )发生了准同期、影响深远的构造变形,导致了沉积盆地的消亡和山脉的隆起。青藏高原北缘的阿尔金山和东缘的岷山、龙门山及川滇高原也在该时段发生了构造活动的加速和构造隆升。所有这些准同期的事件反映了约8MaB.P. 前后青藏高原向周边的扩展,扩展的方式是通过一系列逆冲断裂、褶皱变形、左旋走滑及其伴随的山脉隆起和盆地消亡而实现的。该时期青藏高原的扩展导致了周边的环境变化,奠定了今日环境的格局。     

青藏高原隆升与南海开启:南海西北部盆-山耦合体系

青藏高原和南海分别是地球上最高的高原、东亚大陆边缘最大的边缘海,是地理位置紧邻的两个特殊地质单元。纵观青藏高原的隆升、挤出与南海的动力演化过程,二者存在一定的关联耦合性,而红河断裂带作为二者之间的纽带,直接控制了南海西北部陆缘岩石圈裂解及盆地的构造迁移和演化过程,并制约了盆地沉积地层充填和烃源岩的形成、分布,使得青藏高原与南海西北部盆地构成最为显著的盆-山耦合体系。由于区域动力背景的多层次性、多因素性及多变性,对于南海多期次多轴向复杂的构造特征及南海西北部陆缘新生代盆地构造沉积过程,与高原隆升、块体挤出的时空关系,至今无法给出完美的解释。综合前人研究成果,本文试图理清青藏隆升、挤出与南海形成演化过程的关系,总结现阶段研究中面临的诸多问题,在此基础上对未来的研究方向做出展望,以期促进对青藏隆升、块体挤出与南海盆地演化三者关系的合理理解。     

青藏高原的递进式隆升机制

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。作者提出在印度板块的推挤作用下,青藏高原具有递进式隆升的特征的观点。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NNE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褶皱隆起,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,因此,祁连山脉是高原最年轻的新生活动山链。     

青藏高原的递进式隆升机制

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，作者提出在印度板块的推挤作用下，青藏高原具有递进式隆升的特征的观点。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NNE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褶皱隆起，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，因此，祁连山脉是高原最年轻的新生活动山链。     

青藏高原造山带的垮塌与高原隆升

印度与亚洲的碰撞及前期的地体拼合产生了世界上规模最大的青藏高原碰撞造山带,并进而导致了高原的形成。但关于该造山带的形成演化过程与高原隆升的关系,一直未能取得明确的共识。本文通过对近几年来的资料总结发现,印度与亚洲的碰撞大约发型在55 Ma左右。由于新特提斯大洋板块的断离作用,形成冈底斯地区大规模的古新世—始新世花岗岩和火山岩,并发生青藏高原第一次较大规模的隆升。随着印度板块的持续向北挤压和朝亚洲大陆下的不断俯冲,该造山带岩石圈不断增厚,并在≈26 Ma左右发生岩石圈拆沉和减薄,形成全区的新生代钾质与超钾质岩浆活动,并发生全区范围内的大规模地壳隆升与剥蚀。中新世及以后,除局部地区外,青藏高原总体隆升幅度不大。因此,青藏高原的隆升与造山带的垮塌有关,而并不是由印度与亚洲碰撞而直接产生的。     

中国西部新生代岩石圈汇聚和东部岩石圈离散的耦合关系与古环境格局演变的探讨

本文从印度大陆与亚洲大陆新生代碰撞前缘的多阶段构造变形与隆升过程,对比了我国南海北部大陆边缘盆地,东部渤海湾盆地的构造-沉积-岩浆事件,它们在时间上具准同时性,表现在两大陆碰撞构造变形和抬升的高峰时期正好与盆地伸展、拉张,快速构造沉降时期相对应;当构造转入相对稳定(松弛)阶段,表现为高原剥蚀夷平,岩浆活动频繁,盆地构造沉降速率减缓阶段.青藏高原多阶段构造-岩浆事件还与我国季风形成和发展以及全球新生代3次变冷事件具某种对应联系,认为深部地幔脉动上涌的热力效应可能是诱发高原季风,行星西风增强,高纬度降温的驱动力之一.它和高原地形增高引发大气热机效率增大起着互补作用,使青藏高原成为诱发我国大气环流变化的启动区.