Bouguer Gravity Anomaly in the Andean Orogenic Belt and its Dynamic Implications for Regional Tectonic Evolution

Calculated Bouguer gravity anomalies from the Andean orogenic belt interpreted as derived from regional gravity data to aid understanding of the lithospheric structure and tectonic evolution of the belt. These anomalies reveal lithospheric structures distributed throughout the belt, including linear and circular structures. NE-trending structures reflect sinistral transpression across the northern part of the belt, and NW-trending structures represent dextral transtension in the southern part. These results are supported by gravity-anomaly patterns that demonstrate mantle flow in a trench-parallel direction both northward and southward away from the stagnation band that is beneath the subducting Nazca slab. This mantle flow has served as an important driving force in the evolution of the Andean orogenic belt. Features of the modified tectonic model of the Andean orogenic belt are consistent with the spatial variation in and interpretation of Bouguer gravity anomalies.     

秦岭造山带与渭河地堑地电结构研究

秦岭造山带作为典型的陆内复合造山带,发生过强烈的构造变形,与北部的渭河地堑形成独具特色的盆山构造体系,目前其深部结构状态与盆山耦合响应缺乏深层动力学过程的理解,为此以跨越秦岭造山带、渭河地堑布设一条170 km的大地电磁测深剖面,通过宽频带和长周期大地电磁观测,构建秦岭造山带和渭河地堑深部地电结构,研究结果表明:1)秦岭造山带存在多重叠置的巨厚岩石圈,南秦岭与北秦岭地壳尺度存在明显的结构化差异; 2)扬子地块向北楔入到南秦岭岩石圈地幔中,南、北秦岭之间在上地幔存在低阻条带痕迹表明了楔入作用的前缘位置; 3)渭河地堑存在巨厚的沉积盖层,厚度由南向北逐渐减薄,由南侧的7~8 km减到北侧的3~4 km。渭河地堑下地壳至上地幔区域分布的两个低阻块体表明其岩石圈存在明显的电性差异,这种差异性的存在表征了华北地块南向挤压作用背景下软流圈上涌的贡献。     

北祁连加里东造山带从挤压到伸展造山机制的转换

早古生代早期，北祁连造山带发生强烈的挤压变形作用，形成加里东期的俯冲－增生杂岩、高压变质岩，并使造山带岩石圈地壳加厚缩短。志留纪末期，加厚的造山带岩石圈由于垮塌作用及根部的拆沉作用，使造山带从挤压造山机制转换为伸展造山机制，并进入后造山伸展作用阶段，增厚的岩石圈开始减薄，发生不同层次的伸展作用，同时伴随花岗岩及Ａｎ∈变质岩的穹隆以及泥盆纪磨拉石盆地上叠盆地（Ｃ－Ｔ）的形成。石炭纪末，北祁连造山带岩石圈地壳已基本减薄到正常厚度。而现今的北祁连造山带的缩短和抬升则为喜马拉雅期再造山作用的产物     

安庆-贵池矿集区及邻区深部电性结构研究

长江中下游地区经历了多期次的地质构造演化具有丰富的矿产资源,对重要矿集区及其邻区的深部电性结构进行研究具有重要意义。通过对穿过安庆—贵池矿集区的一条宽频带大地电磁测深长剖面数据进行分频段以及分区反演,构建了覆盖大别造山带至下扬子地块东缘的二维电性结构模型。发现矿集区的深部电性结构与邻区的构造单元具有显著差异,大别造山带和江南隆起带与浙赣凹陷之间的地壳整体表现为高阻特征,而下扬子坳陷和江南隆起带之间存在岩石圈上地幔尺度的高导电异常体并且与地壳浅部的高导体相连。安庆—贵池矿集区的成矿机制主要为燕山期陆内俯冲以及早白垩时期的伸展作用,矿集区下地壳加厚、拆沉和上地壳丰富的断裂系统起到了重要的控矿作用。     

Yanshanian Magma-Tectonic-Metallogenic Belt in East China of Circum-Pacific Domain (Ⅰ):Igneous Rocks and Orogenic Processes

Ｙａｎｓｈａｎｉａｎｍａｇｍａ－ｔｅｃｔｏｎｉｃ－ｍｅｔａｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｏｆｔｈｅＥａｓｔＣｈｉｎａｉｓａｐａｒｔｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｍ－Ｐａｃｉｆｉｃｄｏｍａｉｎ．Ａｌｏｔｏｆｐａｐｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｕｂｌｉｓｈｅｄｔｏｄｉｓｃｕｓｓ...     

青藏高原东北缘岩石圈-软流圈边界成像

青藏高原东北缘是研究高原隆升和演化的理想场所,其岩石圈结构记录了高原向外扩展的岩石圈变形行为和演化过程,本研究利用一条跨青藏高原东北缘的宽频带观测剖面(红原-景泰剖面)和部分甘肃、青海区域台网的远震体波波形资料,通过S波接收函数方法获得了青藏高原东北缘的岩石圈-软流圈边界(LAB)图像。结果表明:1)松潘-甘孜地体东北部和西秦岭造山带下方的岩石圈较薄,略向北加厚,其LAB深度为110~130 km,昆仑断层下方无明显岩石圈错断,推测松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的岩石圈可能具有亲缘性; 2)祁连地块下方的岩石圈厚度为135~150 km,其中祁连造山带东缘的LAB震相不聚焦,反映复杂的造山带型岩石圈属性; 3)阿拉善地块下方岩石圈略向南加厚, LAB深度为130~150 km,呈向祁连造山带下方汇聚的趋势,但尚未通过海原断裂带; 4)鄂尔多斯地块下方的岩石圈较厚, LAB深度为160~170 km,反映其稳定的克拉通型岩石圈属性。     

造山带构造研究中几个重要学术概念问题的讨论

简要分析和评述了造山带构造研究中的几个重要学术概念问题：造山带，造山带类型、造山作用和造山过程、造山带构造格局、造山作用模式。指出不宜将造山带定义直接与板块边缘构造位置和板块间相互作用联系在一起；造山作用和造山带不仅出现在板块之间相互作用的地带，而且可以出现在远离板边界的地方－－即所谓板内造山带。强调了板内造山带研究的重要性，提出了确定板内造山的主要依据，指出在造山带分类、造山带构造山带。强调了板内造山带研究的重要性，提出了确定内造山带的主要依据，指出在造山带分类、造山带构造格局和造山作用过程中应充分注意内造山带的客观存在，以及板内造山带成因动力机制研究中需要着重考虑的重要方面。     

The effects of a lateral variation in lithospheric strength on foredeep evolution: Implications for the East Carpathian foredeep

Lateral variations in lithospheric strength have been adopted often in flexural modeling (both 2D and 3D) to better fit the observed basement deflections, typically supported by gravity data. This approach provides essentially a “snap-shot” of the role of lithosphere strength in determining the present day geometry.In contrast, we investigate and quantify the effects of a lateral change in lithospheric strength on the evolution of the foredeep in front of an advancing orogen. Transitions in lithospheric strength are common in the foreland of orogens and show large variations in the width of the transition zone and the strength difference. Former passive margins, for instance, will display strength changes distributed over several tens to hundreds of kilometers. Other transitions may originate from juxtaposition or accretion of pieces of lithosphere with different properties and may be characterized by a much smaller width than former passive margins.In our modeling, a constant load, representing an advancing orogenic belt, is displaced towards and across a transition from a weak to a strong plate in a 2D elastic thin plate model. The effect of different transition widths and strength contrasts on foredeep geometry and bending stress is investigated. Interference of flexural wavelengths across the transition affects foredeep geometry by causing rapid basin widening, oscillation of the bulge and volume increase. The bending stresses are found to concentrate and amplify around the strength transition. Large transition gradients, i.e. large strength contrast or small transition width, cause the highest rates of change.Basin widening caused by the orogenic load advancing towards the transition between the East European Craton and the Moesian Platform, appears to control the Sarmatian transgression over the East Carpathian foreland in Romania.     

青藏高原东北缘岩石圈缩短变形——深地震反射剖面再处理提供的证据

青藏高原是由印度板块和亚洲板块于50～60 Ma碰撞而形成的全球最高最大的高原,已成为多数国内外学者的共识.然而,关于它的岩石圈变形机制却是长期争论的问题.深地震反射剖面是精细揭示岩石圈结构、分辨变形样式的有效技术.重新处理的松潘地块一西秦岭造山带深地震反射剖面揭示出岩石圈变形的细节,以地壳上部的双重逆冲构造、地壳中部...     

论楔入造山作用──以龙门山造山带为例

本文以龙门山造山带为例，根据对阿尔泰—台湾地学断面地质学、地球物理学和地球化学等的综合研究，重点讨论了龙门山造山带岩石圈楔状构造的几何结构样式，探讨了碰撞后的陆内造山过程、造山模式及其科学意义。     

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     

Lithospheric structure of the Tien Shan region constrained by joint inversion of receiver function and Rayleigh wave dispersion

We obtain a lithospheric shear‐wave velocity model across the Tien Shan orogenic belt by jointly inverting Rayleigh wave group velocities and teleseismic P‐wave receiver functions at 61 broadband seismic stations deployed in this region. Our new model reveals prominent lateral variations of shear‐wave velocity in both the crust and uppermost mantle. This model reveals different structures in the upper and middle crust across the Talas Fergana Fault, which may suggest the presence of a tectonic boundary between the western and central Tien Shan beneath the fault. According to the velocity images, the depth extent of the fault is ~40 km and this is confined to the crust. Pronounced low‐velocity anomalies are imaged in the middle crust and uppermost mantle beneath the southern and middle Tien Shan, implying that the upwelling of the materials from the upper mantle could have played an important role in the mountain building.     

新生代以来中国大陆岩石圈尺度的大地构造分区

基于大陆根柱构造概念，讨论了新生代以来大陆岩石圈尺度的大地构造分枢，地壳浅部主要表现为３种形态，即西部挤压造山带、东部大陆裂谷带和中部克拉通块体群，它们分别对应山根与造山岩石圈根、地幔热柱和大陆（岩石圈）根，认为浅部构造开矿对对壳幔深部构造的一种响应，简述了地于岩石圈度的３个大地构造单元的软流圈     

塔里木地块北部横向构造及断条模式

提要:塔里木盆地北部与西南天山毗邻区域发育的浅部构造系统是喀什坳陷—柯坪塔格逆冲推覆构造带—库车前陆坳陷冲断带,它们在山前以1～3排方式平行造山带展布,是一套由底板滑脱断坪和断坡构成的逆冲推覆系统,具有明显的横向分段性;该区深部构造系统却是一组以北西向为主展布的断条构造,并可以划分出4个一级断条构造。笔者从构造层变形、重力、航磁异常场及天然地震平面分布密度等几个角度,对区内深部横向构造系统进行了研究,并利用天然地震深度/频次统计结果,识别出圈层拆离解耦面的深度分布,进而探讨了深部横向构造运动的岩石圈地壳圈层归属,对区域北西向横向构造系统做了详细的论述。本文选择喀拉玉尔滚断裂带和库尔勒断裂带进行重点解剖,研究了横向构造与浅部构造的转换关系,最终提出了塔里木地块北部断条构造几何学运动学模式,即塔里木地块深部向北西方向运动受到古西南天山的阻挡性约束而“被迫”俯冲,岩石圈地壳发生拆离解耦,原有的横向构造——北西向构造带(断裂带)被激活,使得俯冲系统以断条为单位进行俯冲;在俯冲过程中,岩石圈地壳的拆离及横向构造被激活的方向是从约束体(南天山)附近开始,向塔里木盆地(北部)的腹地方向推进,因此,越是接近造山带区域,断条俯冲状态的差异越明显,横向分段性越突出;而正因为塔里木地块以断条形式向南天山的俯冲行为,使得山前坳陷冲断带(及天山)发生分段。     

华北地区三类岩石圈的壳幔岩石学结构与化学结构及其大陆动力学意义

根据地质和地球物理特征表现出的岩石圈不连续，华北地区可区分出鄂尔多斯克拉通型、燕山-太行造山带型和华北平原裂谷型三类岩石圈。依据岩石学方法、壳幔演化模型、造山带形成过程以及地震波速与岩石化学成分之间的关系，建立了华北地区三类型岩石圈的壳幔岩石学结构和化学结构，讨论了不同岩石圈类型的壳幔物质结构、地壳和岩石圈地幔厚度的地质含义、岩石圈不连续在划分岩石圈单元中的作用及不同类型岩石圈形成的大陆动力学意义。     

关于发展洋板块地质学的思考

为揭示造山带物质组成和结构构造,发展洋板块地质学,阐明大陆形成演化过程和动力来源,应用板块构造理论和地质学方法,对造山带俯冲增生杂岩带、蛇绿岩带等大洋岩石圈板块地质建造、结构构造进行系统研究,寻找俯冲带岛弧前弧火成岩组合;研究洋板块初始俯冲过程中,从前弧玄武岩到玻安岩、高镁安山岩,再到弧拉斑玄武岩和钙碱性熔岩的岩浆作用分阶段递进演变历史,以揭示洋盆向大陆转化的原始弧性质和前弧火成岩组合及洋陆转换过程,为建立和发展洋板块地质学奠定科学基础.     

板内造山作用与成矿

中国大陆广泛分布强烈的板内变形和造山作用,传统的板块构造理论常常将其解释为板块边缘汇聚力的远程效应。然而,中国大陆的板内造山作用与汇聚板块边界之间缺乏可预期的动力学联系,不能简单地解释为大陆碰撞或板块俯冲的远程效应。本文提出另一种可供选择的解释,认为板内变形主要取决于岩石圈不均一性。相邻的板块拼合在一起形成统一板块之后,区域地质演化进入板内阶段。板块碰撞导致的岩石圈不均一性和重力不稳定性可以触发强烈的板内变形甚至造山作用,其延迟时间的长短取决于岩石圈不稳定性的程度和地球深部的热扰动。与板缘造山带相比,板内造山作用缺少板块俯冲-碰撞过程,板内造山带的演化历史相对简单,通常是以岩石圈拆沉作用开始,以地壳的垂向增生为特征,最后以岩石圈拆沉作用结束或形成重力不稳定岩石圈。因此,板内造山作用一般沿着古造山带发育。古造山带岩石圈结构低成熟度的特点不仅是岩石圈不稳定性的主要原因之一,而且由于挥发分和含矿元素的富集在活化过程中具有很强的成矿潜力。板内造山带的成矿作用依赖于深埋在岩石圈-软流圈系统不同深度水平上含矿流体的突然释放,主要发生在造山作用初始阶段和造山后伸展阶段。     

塔里木盆地及邻区岩石圈拆离解耦与盆山格局关系的天然地震分析

与洋陆俯冲关系不同,在板内汇聚过程中,大陆岩石圈固有的多圈层、多界面结构的特点,使得地块的俯冲变形伴有多圈层顺层拆离解耦的行为,使变形结构复杂化。虽然多圈层界面拆离解耦所引发的地震点群空间分布不像洋陆俯冲关系那么规则完美,但是依据地震群与破裂位置、破裂与岩石圈分层力学特性的依次控制关系,运用深度/频次、平面密度等统计方法,再以各种地球物理实测手段得到的岩石圈结构构造数据作为界面标定依据,还是能够得出诸如拆离解耦的界面深度、界面归属和区域层间变形范围等重要的几何学信息,这些变形几何学、运动学数据是构建大陆岩石圈板内汇聚造山特别是盆山耦合模式时的关键性的依据。文中通过对塔里木盆地及周缘造山带的相关研究,在岩石圈层拆离解耦状态及其与盆山构造格局之间的关系方面得出以下几点认识:(1)塔里木盆地及周缘造山带岩石圈的主拆离解耦层均发育于中地壳,但随各区中地壳的具体深度位置不同而有所差别;(2)塔西南/西昆仑盆山构造耦合关系是构建于岩石圈尺度上的,塔北/南天山盆山耦合关系是构建于地壳尺度上的;(3)地震活动的密集程度及密集带的展布与天山的变形强度、隆升状态和地貌阶段类型的变化规律有着近乎完美的精确匹配关系;(4)塔北/南天山和塔西南/西昆仑对应于岩石圈的强拆离解耦区,塔东北/东天山和塔东南/阿尔金山之间无耦合关系,其边缘带对应于岩石圈弱拆离解耦和无拆离解耦区;(5)塔里木盆地总体上的弱变形状态与其岩石圈弱或未拆离解耦类型占据总面积90%的情形相适应;(6)塔里木地块以驱动、阻挡约束、平移滚筒约束和克拉通过渡等多重“身份”存在于相邻单元“包围”的力学环境中。     

Late Cenozoic orogenic history of Western Qinling inferred from sedimentation of Tianshui basin, northeastern margin of Tibetan Plateau

The Western Qinling orogenic belt marks the northeastern margin of the Tibetan Plateau. Its late Cenozoic orogenic history is recorded in an excellent sedimentary sequence exposed in the Tianshui sub-basin of the Longzhong basin. According to the magnetostratigraphic analysis from the Yaodian and Lamashan sections, we speculate that the late Cenozoic Tianshui basin accumulated lacustrine/floodplain deposits from ~14.8 to ~2.6?Ma. In addition, detrital apatite fission-track thermochronologic and paleocurrent data reveal that the detritus of the Tianshui basin mostly derived from the Western Qinling and that the youngest population age represents a ~14?Ma volcanic intrusion, which can be related to the lithospheric deformation and uplift of the Tibetan Plateau. Furthermore, two stages of variations in depositional facies and average accumulation rates were attributed to the pulse uplift and deformation of the Western Qinling at 9.2–7.4 and ~3.6?Ma.     

全球典型大陆造山带中榴辉岩的折返机制:来自变质岩和地球物理的限制

大陆岩石圈深俯冲作用是地球科学领域的前沿热点,榴辉岩的折返机制是板块构造及动力学的关键科学问题。全球著名的大陆造山带中榴辉岩的p-T轨迹呈现差异性折返特征,为了揭示榴辉岩的折返机制,本文结合变质岩石学和地球物理学研究,选取3个典型大陆造山带——中生代—新生代的阿尔卑斯造山带、中生代的苏鲁—大别造山带和新生代的喜马拉雅造山带中的榴辉岩进行阐述。在阿尔卑斯造山带地区,地球物理研究结果发现,欧洲板块的俯冲造成了Adria地区下方的岩石圈存在明显厚度差异。同时,阿尔卑斯造山带Doria Maria和Pohorje地区以及Pohorje地区内部,榴辉岩折返历史也不尽相同,原因可能是亚德里亚大洋岩石圈断离后不同期次的逆冲推覆作用使其差异性斜向挤出。苏鲁—大别造山带中榴辉岩的快速折返,原因可能是华南板块与华北板块碰撞后岩石圈的拆沉或断离作用。在喜马拉雅造山带,西构造结和中喜马拉雅榴辉岩的折返存在差异性。在西构造结,那让和卡甘榴辉岩呈现不同的p-T轨迹和折返速率,变质岩石学和地球物理研究结果都表明它们的差异性折返很可能与印度-欧亚大陆碰撞过程中的构造挤压作用以及印度大陆岩石圈的断离作用有关。喜马拉雅造山带是年轻的正在进行造山活动的造山带,相较于古老的苏鲁-大别造山带,它更适合变质岩石学和地球物理学的综合研究。因此西构造结高压/超高压榴辉岩的折返机制——构造挤压和俯冲板块断离可应用于全球造山带。