青藏高原南部晚新生代板内造山与动力成矿

青藏高原晚新生代构造隆升是板块碰撞成因还是板内造山过程 ,关系到高原形成机制、演化过程以及岩石圈动力学与大陆动力学的关系等一系列重大科学问题。近年来在冈底斯发现多个以斑岩铜矿为主的大型和超大型矿床 ,其成矿时代为 2 0～ 12Ma ,与青藏高原构造隆升时代一致 ,也与笔者10年前以大陆动力学和成矿动力学为理论指导的预测结果吻合。青藏高原南部晚新生代大量的地质、地球物理、矿床等方面的证据根本不支持碰撞造山理论 ,如青藏高原内部伸展边缘逆冲、碰撞与隆升之间时差明显 ,壳内低速层和低阻层发育 ,造山与成盆关系密切 ,板内隆升环境下发生大规模构造变形、岩浆活动和动力成矿等。青藏高原南部晚新生代构造隆升作用是在新特提斯开合转换、碰撞造陆之后 ,在下地壳层流作用的驱动下 ,发生板内造山、地壳增厚、热隆伸展和改造成矿的构造成矿过程 ,大规模的板内金属成矿在 3～ 4Ma以来的均衡隆升、成山过程中进一步改造。     

质量平衡法——定量恢复新生代青藏高原造山作用

青藏高原的形成演化及其对东亚地形，水文分布，季风起源，全球气候变化，海洋化学组分改变等的影响，一直是全球地质学家关注的热点，然而由于定量研究方法的缺乏，一些关键性的问题一直悬而未决，质量平衡法的提出为解决这一困境提供了新思路，阐述了质量平衡法的原理，并以Metivier等对西藏高原地区，东亚，印度支那和印度板块地区的研究为例，介绍了质量平衡法的应用，同时对存在的问题进行了较为详细的讨论，为进一步研究指明了重点。     

青藏高原东北缘龙首山晚新生代多阶段构造隆升的盆地记录

龙首山地区位于青藏高原与阿拉善地块的结合部位,其盆山演化过程和断裂带扩展模式的恢复对揭示青藏高原新生代北东向生长具有重要意义。本文基于龙首山南北两麓3个新近系沉积剖面的构造特征和5个砂岩样品的碎屑锆石U-Pb同位素LA-ICP-MS年龄结果,重建了青藏高原东北缘龙首山地区晚新生代的盆山演化过程。研究结果显示,龙首山地区晚新生代沉积-构造演化经历了3个主要阶段：（1）~14Ma,龙首山南缘断裂带活化,阿拉善地块南缘沿此断裂逆冲于张掖盆地之上,张掖盆地开始接收阿拉善地块的物源;（2）~5Ma,龙首山南缘断裂带的次级断裂开始发育,使龙首山南侧山麓白垩系开始剥露并为张掖盆地提供物源,同时,龙首山北缘断裂带活化并导致潮水盆地发生挠曲沉降,接收龙首山的物源;（3）5~2.5Ma,龙首山北缘断裂带的次级断裂开始发育,导致龙首山北麓白垩系开始剥露并为潮水盆地提供物源。通过对龙首山周缘盆地沉积相和物源开展分析,本研究反演了龙首山地区中新世以来的断裂带活动和山体隆升过程,表明在14~2.5Ma,随着龙首山南缘断裂、北缘断裂的活化和次级断裂的发育,龙首山经历了3次强烈的隆升,这对揭示青藏高原北东向的扩展过程具有重要的指示意义。

     

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。     

青藏高原腹地班戈—双湖一带晚新生代伸展构造 及动力学机制

在青藏高原腹地,晚新生代以来除发育南北向的伸展构造以外,还发现有一系列时代较新的近东西向正断层控制的伸展构造,空间上呈现出平行排列的宽缓凹槽及其间相对狭窄的山梁相互间隔的活动地貌结构特点,称这种地貌结构为"槽梁地貌"。数字高程模型(DEM)的研究表明,研究区近东西向的伸展构造在地貌上切割了近南北向的双湖盆地。结合断层运动学、年代学及盆地沉积作用的研究,认为近东西向的伸展构造的发育最早可能始于中新世,与近南北向的伸展构造交织发育,断裂的活动性在第四纪随着高原腹地海拔抬升得到了显著的增强。青藏高原隆升后重力作用导致了不同方向断陷盆地的发育。     

青藏高原北缘首次获得格林威尔期造山事件同位素年龄值

对西昆仑北缘中元古代变质双峰式火山岩中变质矿物角闪石和黑云母进行Ar-Ar测年,获得角闪石理想的坪年龄为1050.85±0.93Ma,黑云母理想的坪年龄为1021±1.08Ma。这是在青藏高原北缘首次获得的格林威尔期造山事件同位素年代学的可靠证据,为研究该区中新元古代构造演化、塔里木板块在Rodinia超大陆中的位置提供了新的地质素材。     

中国东部中生代软流层上涌造山作用

中国东部中生代造山带不同于陆缘俯冲作用和陆间大陆碰撞造山带,也不是陆缘和陆间碰撞造山带发展演化的某一个特定阶段的产物。它是一种由深部软流层上涌造山作用形成的一个新类型的造山带,又称东亚型造山作用。它的造山作用过程是:(1)早中生代(230～180Ma)的前和初始造山幕,深部软流层物质上涌和底侵作用导致冷、强的大陆岩石圈地幔线状破裂与局部拆沉;(2)中、晚侏罗世(180～140Ma)主造山幕,软流层大规模上涌并沿着岩石圈底部壳-幔边界横向侵入和伸展,使垂向差异运动转变为水平挤压作用,结果地壳表层发生大规模的褶皱构造变形和推覆构造,使陆壳加厚形成山根,岩石圈根发生部分拆沉;(3)白垩纪(140～65Ma)的晚期造山幕,加厚的陆壳山根与岩石圈根的大规模拆沉,岩石圈进入全新的从挤压向伸展转变和巨大减薄阶段,软流层大规模上涌成山。     

青藏高原东北缘牛首山-罗山断裂带新生代构造变形与演化

牛首山-罗山断裂带分隔了青藏高原东北缘和鄂尔多斯地块两大构造单元,是青藏高原东北缘最外缘的一条断裂带。通过断裂带内详细的构造变形测量,结合区域构造分析与筛分,获得新生代4期构造应力场。通过年代学的初步研究,提出牛首山-罗山断裂带新生代构造演化序列,即：始新世末-渐新世近N S向挤压逆冲变形、中新世晚期-上新世NWSE向挤压与左行走滑活动、上新世末-中更新世NNESSW向挤压与右行走滑活动、晚更新世以来近E W向挤压与伸展构造。其中强烈的构造变形起始于中新世晚期,表明青藏高原东北缘的边界扩展在中新世晚期已经到达该断裂带。研究结果表明,牛首山-罗山断裂带在不同阶段的构造演化过程与印度欧亚大陆碰撞及青藏高原隆升过程密切相关,同时记录了青藏高原东北缘向外侧扩展和鄂尔多斯地块新生代构造转换的构造过程。     

青藏高原碰撞造山带：Ⅱ.晚碰撞转换成矿作用

许多古老造山带的碰撞造山过程,因从晚碰撞向后碰撞的转换,既不清楚,又难以界定,常被分为碰撞和后碰撞2个阶段。文章对青藏高原碰撞造山过程进行了分析,发现其具有明显的3段性,由此将碰撞造山过程分为主碰撞(65~41Ma)、晚碰撞(40~26Ma)和后碰撞(25~0Ma)3个阶段。其中,晚碰撞造山作用发生于印度与亚洲大陆的持续汇聚和SN向挤压背景之下,以陆内俯冲、大规模逆冲推覆、走滑断裂系统的发育为特征,导致了区域尺度的地壳缩短及藏东富碱斑岩和碳酸岩_正长岩、藏北钾质_超钾质火山岩的大规模产出。晚碰撞期成矿作用强烈发育,主要集中于高原东缘的构造转换带,成矿高峰期集中于(35±5)Ma。现已识别出4个重要的成矿事件:①与大规模走滑断裂系统有关的斑岩型Cu_Mo(Au)成矿事件,形成著名的玉龙斑岩铜矿带(40~36Ma);②与碳酸岩_正长岩杂岩有关的REE成矿事件,在二叠纪攀西古裂谷带内发育勉宁—德昌喜马拉雅期REE成矿带(41~27Ma);③与逆冲推覆构造系统有关的热卤水型Pb_Zn_Ag_Cu成矿事件,集中产出于兰坪盆地,形成大型Pb_Zn_Ag矿集区(40~30Ma);④与大规模剪切系统有关的剪切带型Au成矿事件,形成著名的哀牢山大型Au矿带(63~28Ma)。晚碰撞成矿作用主要发育于陆内转换造山环境,受大规模走滑_推覆_剪切作用控制,受控于统一的深部作用过程,与软流圈上涌导致的幔源或壳/幔混源岩浆活动密切相关。在综合研究基础上,初步建立了晚碰撞转换成矿模型。     

青藏高原东北缘共和-茶卡盆地晚新生代构造变形与地貌演化

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。文章选择青藏高原东北缘共和羊曲、茶卡大水桥等新近纪沉积剖面,通过总结磁性地层学、沉积学资料,综合厘定了共和-茶卡盆地及邻区约20 Ma以来的盆地消亡及地貌演化过程;在现有盆地沉积、构造热年代学以及夷平面变形等研究结果基础上,获得青海南山和共和南山及其前陆的构造缩短量分别为0.8~2.2 km和5.1~6.9 km;并以约6~10 Ma和约7~10 Ma的生成地层记录的变形时间为约束,得到晚中新世以来的缩短速率分为0.1~0.2 mm/a和0.8~1.0 mm/a,这与断裂陡坎揭示的断裂逆冲速率及现今GPS观测相符合,表明10 Ma以来构造变形速率的相对稳定性和连续性;共和-茶卡盆地及祁连山南缘广泛发育低起伏地貌面,后期被不断抬升至现今高度塑造高原地貌形态。上述认识为理解晚新生代以来青藏高原东北缘的形成过程提供了基础资料。

     

青藏高原东缘新生代构造层序与构造事件

新生代龙门山前盆地和盐源盆地是青藏高原东缘龙门山－锦屏山冲断带内及前缘地区发育和保存最好的新生代沉积盆地，本次以地层不整合面和ESR测年资料为主要依据，将该区新生代构造地层序列划分为5个构造层序，即TS1（65－55Ma)、TS2(40-50Ma)、TS3（23－16Ma)、TS4(4．7-1.6Ma)和TS5（0．74－0Ma)，据此将青藏高原东缘新生代构造变形和隆升事件划分为5期，其中TS1与喜马拉雅地体和拉萨地体拼合事件相关，TS2与印亚碰撞事件相关，TS3与青藏高原第一次隆升事件相关，TS4与青藏高原第二次隆升事件相关，TS5与青藏高原第三次隆升事件相关。     

青藏高原东缘龙门山晚新生代剥蚀厚度与弹性挠曲模拟

龙门山是青藏高原东缘边界山脉,具有青藏高原地貌、龙门山高山地貌和山前冲积平原三个一级地貌单元。利用数字高程模式图像和裂变径迹年代测定方法研究和计算龙门山晚新生代剥蚀厚度与剥蚀速率,结果表明:3.6 Ma以来龙门山的剥蚀厚度介于1.91-2.16 km之间,剥蚀速率介于0.53-0.60 mm/a之间。在此基础上,开展了该地区岩石圈的弹性挠曲模拟,结果表明龙门山的隆升机制具有以构造缩短隆升和剥蚀卸载隆升相叠合的特点。3.6 Ma之前,龙门山的隆升与逆冲推覆构造负载有关,以构造缩短驱动的构造隆升为特色;3.6 Ma之后,龙门山的隆升与剥蚀卸载驱动的抬升有关,并以剥蚀卸载隆升为特色,进而提出了龙门山晚新生代以来的隆升机制以剥蚀成山作用为主的认识。     

青藏高原东缘晚新生代成都盆地物源分析与水系演化

成都盆地位于青藏高原东缘,夹于龙门山与龙泉山之间,盆地中充填了3.6Ma以来的大邑砾岩、雅安砾石层和晚更新世—全新世砾石层,其物源均来源于盆地西侧的龙门山,具横向水系和单向充填的特征。本次以物源区分析作为切入点,以岷江和青衣江水系为重点,采用砾岩成分分析、砂岩岩屑成分分析、重矿物分析和砾石的地球化学分析等基本方法,开展青藏高原东缘晚新生代以来的古水系重建工作,研究结果表明,成都盆地主要有两个物源区,其中成都盆地北部的都江堰街子场、崇州白塔山、大邑白岩沟、大邑氮肥厂、彭州丁家湾、彭州葛仙山等剖面中的砾石层在碎屑成分、重矿物和花岗岩砾石的地球化学成分等方面相似,应为古岷江的产物,而其与现代岷江在砾岩成分和重矿物特征等方面的差异性则表明古岷江可能存在改道的现象;成都盆地南部的庙坡剖面和熊坡东剖面中的砾石层在碎屑成分、重矿物和花岗岩砾石的地球化学成分等方面相似,应为古青衣江的产物,但其流向却与现代青衣江的流向不同,表明熊坡背斜是在大邑砾岩沉积之后隆起的,它的隆起迫使古青衣江改道。     

Crustal Uplift in the Longmen Shan Mountains Revealed by Isostatic Gravity Anomalies along the Eastern Margin of the Tibetan Plateau

This study examines the relationship between high positive isostatic gravity anomalies (IGA), steep topography and lower crustal extrusion at the eastern margin of the Tibetan Plateau. IGA data has revealed uplift and extrusion of lower crustal flow in the Longmen Shan Mountains (the LMS). Firstly, The high positive IGA zone corresponds to the LMS orogenic belt. It is shown that abrupt changes in IGA correspond to zones of abrupt change of topography, crustal thickness and rock density along the LMS. Secondly, on the basis of the Airy isostasy theory, simulations and inversions of the positive IGA were conducted using three-dimensional bodies. The results indicated that the LMS lacks a mountain root, and that the top surface of the lower crust has been elevated by 11 km, leading to positive IGA, tectonic load and density load. Thirdly, according to Watts’s flexural isostasy model, elastic deflection occurs, suggesting that the limited (i.e. narrow) tectonic and density load driven by lower crustal flow in the LMS have led to asymmetric flexural subsidence in the foreland basin and lifting of the forebulge. Finally, based on the correspondence between zones of extremely high positive IGA and the presence of the Precambrian Pengguan-Baoxing complexes in the LMS, the first appearance of erosion gravels from the complexes in the Dayi Conglomerate layer of the Chengdu Basin suggest that positive IGA and lower crustal flow in the LMS took place at 3.6 Ma or slightly earlier.     

西藏及腾冲地区晚新生代火山作用的构造背景

产在潜火山岩中的七宝山金矿是中国与火山隐爆作用有关的比较典型的金矿床。金矿床严格受火山机构控制,中生代的火山喷发作用在七宝山地区形成破火山口,并形成了一组火山岩及潜火山岩。通过对该区火山岩、潜火山岩以及金矿床的研究,证实七宝山地区中生代的火山活动与金矿化密切相关。     

西秦岭新生代以来地质构造过程对青藏高原隆升和变形的约束

西秦岭位于青藏高原东北缘重力梯度带内,是高原物质向北、向东扩展的前缘,其新生代以来地质构造 地貌过程应该是印度板块-欧亚板块的碰撞造山过程和高原隆升过程的一部分。通过对西秦岭内部中-新生代沉积、变形及地貌记录的初步综合分析,得出如下初步认识:(1)根据西秦岭中-新生代红层沉积岩石组合和构造变形特征,可以分为晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-古近纪和新近纪三个构造层,分别对应于西秦岭新生代3个构造演化阶段。(2)西秦岭晚白垩世-古近纪构造层的褶皱缩短和区域断裂带的逆冲推覆发生在古近纪末期-新近纪初期,与整个青藏高原主要逆冲推覆构造事件同步,说明印度板块与欧亚板块碰撞的构造应力在古近纪末已波及至西秦岭。(3)西秦岭新近纪以来经历了一个构造相对稳定的侵蚀夷平期,于36 Ma之前形成了以晚白垩世-古近纪构造层侵蚀面、前新生代碳酸盐地层的岩溶夷平面为标志的主夷平面以及夷平面发育过程中形成新近纪近水平的、以红色粘土岩为主要特征的细碎屑沉积。这一夷平面可以作为高原组成部分的西秦岭隆升的基准面。该夷平面现今高程自西向东逐渐降低,反映了西秦岭隆升呈现自西向东连续的扩展。(4)青藏高原南部构造变形方式在中新世发生了由逆冲推覆 褶皱缩短向伸展走滑的构造转换,而在西秦岭内部却并未发生这样的构造转换,仍然以逆冲构造为主,只是西秦岭北缘的边界断层在中-晚更新世才发生逆冲 左旋走滑作用,这可能指示了青藏高原东北缘晚新生代构造变形的走滑作用只是构造块体边界与构造挤压应力方向下非正交的应力分解所致,同时也可能反映了作为西秦岭块体整体滑移和块体内部的收缩变形并行不悖。(5)由GPS观测数据确定的区域位移场应该指示了现今西秦岭块体的整体缓慢的向东移动,地震机制解确定的构造应力是下地壳向东蠕动拖曳脆性上地壳的整体运动,西秦岭地壳厚度由西向东逐渐增厚是西部由于南北向缩短增厚的下地壳向东扩展流动的结果,增厚地壳的均衡抬升是西秦岭地貌面高度变化的内在原因。     

晚新生代岷江下蚀速率及其对青藏高原东缘山脉隆升机制和形成时限的定量约束

青藏高原东缘具有青藏高原地貌、龙门山高山地貌和山前冲积平原三个一级地貌单元 ,本文以岷江作为切入点 ,研究了该地区河流下蚀速率与山脉的隆升作用之间的相互关系。在建立岷江阶地序列的基础上 ,利用阶地高程和热释光年代学测年资料分别定量计算了岷江在川西高原、龙门山和成都盆地的下蚀速率 ,结果表明岷江各河段的下蚀速率明显不同 ,分别为 1.0 7～ 1.6 1mm / a、1.81m m/ a和 0 .5 9mm / a;在龙门山地区岷江的下蚀速率最高 ,约为川西高原地区的 1.5倍 ,约为成都平原地区的 3倍 ;而同一河段不同时期岷江的下蚀速率基本是连续的 ,具有很好的线性关系 ,可作为该河段整个河谷的下蚀速率。基于龙门山的表面隆升速率 (0 .3～ 0 .4 mm / a) ,在约束局部侵蚀基准面和气候变化对阶地形成的控制作用的基础上 ,本文建立了青藏高原东缘岷江下蚀速率与龙门山表面隆升速率之间的线性关系 ,结果表明河流下蚀速率约为山脉表面隆升速率的 5倍。根据龙门山表面在隆升速率和下切速率等方面均大于川西高原 ,并结合龙门山活动构造以走滑作用为主 ,笔者认为青藏高原东缘的边缘山脉以剥蚀隆升为主 ,兼有构造隆升作用。最后 ,根据岷江最大切割深度所需的时间 (3.4 8Ma)和成都盆地最古老的岷江冲积扇大邑砾岩的时间 (3.6 Ma     

青藏高原东缘龙门山晚新生代走滑挤压作用的沉积响应

成都盆地位于青藏高原东缘,夹于龙门山与龙泉山之间,盆地的长轴方向平行于龙门山,呈现为北东—南西向展布的线性盆地。盆地中充填了3.6Ma以来的半固结—松散堆积物,最大厚度为541 m,在垂向上由下部的大邑砾岩、中部的雅安砾石层和上部的上更新统至全新统砾石层组成,其与下覆地层均为不整合接触,显示该盆地是一个单独的成盆期,并非是在中生代前陆盆地基础上形成的继承性盆地。在垂直于龙门山造山带方向上,成都盆地具不对称的楔形结构,沉积基底面整体向西呈阶梯状倾斜,盆地中充填的碎屑物质均来源于盆地西侧的龙门山,具横向水系和单向充填的特征;而且盆地的沉降中心具有逐渐向远离造山带方向迁移的特征,显示盆地的挤压方向垂直于龙门山主断裂,造成了成都盆地在垂直于造山带方向上的构造缩短。在平行于龙门山造山带方向上,成都盆地具有一系列的北东向延伸的次级凸起和凹陷,凹陷和凸起相间分布,且在空间上呈斜列形式展布于盆地的底部,其中次级凹陷（沉降中心）和冲积扇具有向平行龙门山造山带方向迁移的特征,表明成都盆地西缘的龙门山断裂具有右旋走滑的特征。鉴于以上特征,认为成都盆地是在龙门山造山带晚新生代走滑与逆冲的联合作用下形成的走滑挤压盆地。