川滇块体北-东边界活动构造带运动学转换与变形分解作用

青藏高原周缘活动构造带的定量运动学研究对于理解整个高原演化是一项基础性工作。利用数字摄影测量技术和区域气候-地貌-构造对比分析的年代学方法,获取了川滇块体北-东边界活动构造带内主要断裂的运动学定量数据,发现多个断裂段作为走滑活动为主的断裂在局部存在中心对称的倾向滑动分量。据矢量分析方法,将川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体作为一个区域性构造系统,利用构造带内主要断裂的运动学定量数据,分析了构造带横向上的构造运动学转换关系和纵向上的变形分解作用,确定出贡嘎山隆起区存在6·2mm/a的具有透入分布式的垂直隆升速率、安宁河谷东侧台地内侧存在倾滑速率至少1·45mm/a、以逆冲为主的活动断裂。定量地建立了川滇块体北-东边界构造转折带和东边界构造带的变形分解模式,进而建立了川滇块体北-东边界活动构造带及其相邻块体组成的区域性构造系统的定量运动学模型     

滇西澜沧江左旋走滑挤压带应变分解的应变和运动学涡度证据

集中于青藏高原东南缘澜沧江走滑挤压带应变路径与应变分解关系的探讨, 该剪切带出露各类型韧性变形岩石, 为有限应变、运动学涡度值和单剪-纯剪组分比率的定量化分析提供地质条件. 平均运动学涡度值的估算基于3种传统方法, 即Rs-q法、碎斑双曲线分布法和极摩尔圆法; 计算结果表明低级片岩带内的糜棱岩化变质沉积岩平均运动学涡度为0.19~0.54, 高级片麻岩带的初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩的运动学涡度值分别为0.19~0.73, 0.11~0.8和0.84~0.95 (甚至高达0.99). 利用经典应变分析方法和运动学涡度值估算结果一致暗示澜沧江剪切带总体为单斜对称应变. 结合运动学路径, 该剪切带可以被厘定为典型的走滑挤压应变带、且发生了应变分解. 根据区域构造背景, 青藏高原东南缘展布的这些新生代陡立而狭窄的大型韧性剪切带是调节陆内变形过程中简单剪切组分的重要地质载体, 而纯剪切组分则分解在构造带外侧更宽阔的地体上.     

典型构造背景应变场特征及其演化趋势

在外力作用下，一定的构造形式周围会产生特定的应变图象。其形态特征在失稳过程中会发生变化。研究应变图象的特征及其变化有助于鉴别失稳前兆，预测变形发展趋势。受构造形式控制，应变场在空间分布上可以划分为若干区域。在变形与失稳过程中，各个区域既有不同的变形行为，也相互影响、相互制约，构成一个紧密联系的动态体系。因此，应当全面观测应变场图象的时间与空间动态演化过程，从中获取失稳前兆，分析失稳机制     

柴达木-祁连山地块内部震间上地壳块体运动特征与变形模式研究

以青藏高原北缘及东北缘的柴达木-祁连山地块内的活动断裂、由断裂所围限的微小块体为研究对象,系统收集整理区内活动断裂定量参数和GPS速度场等资料,使用球面应变率计算方法分析研究区内GPS 速度场得到现今构造应变率场,讨论区内最大剪应变率、面膨胀率与旋转率等参数与区域构造变形之间的关系;同时,依据区内详实的活动断裂资料建立精细的微小活动块体模型,利用Backslip模型反演断裂所围限的各个块体边界断裂的滑动速率、块体内部统一应变率及块体欧拉运动学参数等,并与活动构造方法获得的滑动速率做对比;最后,讨论研究区内由GPS速度场所揭示的地壳运动变形模式.结果表明:(1)柴达木-祁连山地区地壳运动,在沿着山脉走向上具有带状区域分块运动特征,大范围内具有弥散变形特征;(2)青藏高原北部变形场应是通过不同断裂差异性相对运动、区域内部逆冲挤压和块体旋转共同作用的结果.从鄂拉山到古浪民勤一带具有强烈的逆冲活动,其两侧地壳块体分别具有逆向旋转的运动性质;(3)在研究区东部GPS速度场所呈现顺时针旋转的形态,应是处于不同地块边界处的中下地壳与地幔介质差异驱动机制对上地壳块体所产生的作用,并以近地表断层应变率积累形式表现的结果,是祁连山地块、阿拉善块体、鄂尔多斯地块等大型块体推挤旋转影响下的复杂运动学形态.     

磁组构与构造变形

磁组构通常指磁化率各向异性,即AMS(Anisotropy of Magnetic Susceptibility),是一种重要的岩石组构,是弱变形沉积岩地区灵敏的应变指示计.近年来,AMS在造山带及前陆地区的广泛应用为构造变形研究提供了极大的帮助,同时提升了该方法的理论认识.本文在研读最新相关文献与著作的基础上,结合笔者及研究团队在龙门山地区获得的磁组构研究成果,综述了磁组构在沉积岩地区构造变形研究中的应用进展,并基于现有的研究认识对关键问题进行讨论,提出以下几点认识:(1)磁性矿物分析是AMS研究的关键,应结合多种岩石磁学实验及光学与电子显微构造研究手段展开详细的磁性矿物学分析;(2)磁化率椭球与应变椭球的对应主轴在绝大多数情况下相互平行,但在不同期次、不同种类复杂的磁性矿物组成,或者多期次构造变形的影响下,AMS与应变的关系相对复杂,应比对高场和低温AMS及非磁滞剩磁各向异性(AARM)测试结果,获得不同矿物的优选定向特征,并对获得的组构进行分期;(3)AMS可以揭示造山带及其前陆地区的构造演化历史,并且是分析断层相关褶皱的有限应变特征和变形机制的重要方法,同时也是厘定断裂带变形性状和期次及运动学分析的有效手段;(4)磁组构形成于成岩作用早期或构造变形的最早阶段,能很好地记录褶皱和逆冲作用之前的平行层缩短变形,因此可以揭示同沉积阶段的古构造应力方向.后期足够强烈的构造变形能局部改造或彻底掩盖先存AMS记录,构造流体有关的同构造期结晶矿物或先存矿物的重结晶导致的再定向被认为是其根本原因;(5)斜交磁线理是一种特殊的磁组构类型,反映了区域构造叠加或多期构造变形作用或隐伏斜向逆冲等可能的构造过程,有必要结合多方面的地质证据对其成因作出合理解释.     

2008年汶川地震近断裂区域变形场的空间分布

应用Yoshimitsu Okada及Steketee静态断裂位错模型及目前汶川地震研究成果,理论上反演龙门山近断裂区域在汶川地震中从震源深处至地表的变形(应变)场分布.通过矢量合成及坐标变换方法将Yoshimitsu Okada单一静态断裂位错模型应用于龙门山断裂带错裂研究中,重点研究汶川地震中因龙门山中央主断裂中、北段和山前断裂中段共同错动形成的应变场.模拟揭示了应变场平面和垂直分量的空间分布特征.研究发现:应变场垂直分量的幅值在震源深处大于地表,但在地表分布范围较大;应变场沿断裂走向分量的幅值和影响范围由震源深度至地表均逐渐增加;应变场垂直于断裂走向分量的变化情况类似于垂直向应变场;震源深度附近的大变形可能为龙门山断裂在地震中强烈挤压形成的塑性变形.研究表明从震源至地表,所有应变场分量从断裂两侧附近位置至远离断裂,幅值均迅速衰减;其中地表部分的最大变形与现有计算成果近似,变形场的变化特征与地表科考近似,断裂两盘变形方向与震后InSAR资料揭示的情况一致.     

GPS初步结果揭示的中国大陆水平应变场与构造变形

根据中国大陆不同来源的多个GPS区域监测网1991～1999年间的观测资料和“中国地壳运动观测网络”基本网1998～2000年的观测资料，联合处理得到中国大陆地壳水平运动速度场结果，通过最小二乘配置法建立中国大陆水平运动速度场模型，获得了基于连续介质假设的中国大陆水平应变场（或称为视应变场）初步结果. 分析了水平运动、应变场空间分布特征及其与强震的关系，并简要分析了2001年11月14日昆仑山口西8.1级大地震的区域构造变形背景. 结果表明：中国大陆中西部构造变形强烈，应变速率值高，又以青藏块体及其边缘和新疆西部最为显著. 除川滇、新疆西部外，大部分地区的近东西向断裂存在左旋剪切变形，近南北向的断裂存在右旋剪切变形. 而东部地区构造变形相对较弱. 强震通常发生在剪切应变率的高值区及其边缘，尤其是与构造变形背景相一致的剪应变率高值区. 昆仑山口西8.1级地震发生在最显著的东西向左旋剪切应变率高值区，从该区域的应变状态分析，具备近东西向断裂产生巨型走滑破裂错动的构造变形背景.     

多通道动态应变观测系统在地震模拟实验中的应用

为了研究实验变形失稳过程中的应变场快速调整阶段和岩石结构破坏过程中的复杂变形场,将高速、高分辨率、多通道的应变观测技术引入构造物理实验,搭建了用以观测瞬态变形场的多通道动态应变观测系统,形成了16Bit分辨率、96通道、3.4kHz采样速度、1με分辨率且连续记录的应变观测系统。通过观测断层失稳过程高速滑动阶段和裂纹扩展过程的力学场时空变化,发现断层粘滑失稳过程的演化具有3个特征阶段:预滑动阶段、高频震荡阶段和低频调整止滑阶段。每个阶段的持续时间、应变速率、频率特性、振幅等都具有自身特点;三维断层扩展模型的实验结果显示,岩桥区断层贯通是一个快速过程,先多点局部扩展,后跳跃式连接。在断层贯通之后,样品整体崩垮之前,存在一个相对稳定的阶段,持续时间为几十ms。多通道动态应变观测系统填补了在地震模拟与岩石力学实验中应变观测频带的空缺,可以获得高密度、高精度的动态应变场,进一步研究瞬态应变场演化与应变波时空过程,为理解从缓慢递进变形到突发失稳释放过程提供了技术支持。     

论构造透镜体控矿

通过解析典型控矿构造透镜体, 将构造透镜体的边界划分为过渡型、突变型及复合型, 其中发育的成矿构造类型划分为脉型、网脉型及角砾岩型; 提出了构造透镜体型成矿系统概念, 认为构造透镜体弱变形域(Q)与包绕其中的线性强变形带(P)组成功能紧凑的成矿系统, 其中的构造-流体组成的双重动力系统、液压致裂形成的成矿构造系统、多源物质组成的矿源系统及网络化联通的输矿系统相互耦合, 最大限度地发挥系统功能; 变形分解作用、液压致裂作用及构造泵吸作用在系统功能实行过程中发挥至关重要的作用; 阐明了构造透镜体研究的成矿构造学意义.     

青藏块体东北缘水平应变场与构造变形分析

利用青藏块体东北缘地区 1993与 1999年GPS观测获得的地壳水平运动速度场结果 ,初步研究了该区的应变场与构造变形。该区应变场以近NE向的主压应变为主体 ,伴随着近NW向的张性应变。河西走廊中、东段 ,尤其是武威断块是压应变最强的区域。应变场形成的剪应变以近EW向的左旋剪切为主体 ,表明该区NWW向的块体边缘主干断裂的活动方式是左旋走滑兼挤压。剪应变高值区主要分布于青藏块体东北边界带的武威、祁连一带。甘青块体与阿拉善块体之间整体左旋扭动速率约为 6mm/a。配合非连续变形分析法 (DDA)数值模拟 ,初步分析了该区的构造应力场背景 ,认为该区相对水平运动和构造变形分布特征不仅是印度板块推挤应力场作用的结果 ,还可能与来自西侧南强北弱的向东的动力作用有关     

Fault growth by segment linkage in seismically active settings: Examples from the Southern Apennines, Italy, and the Coast Ranges, California

Most models for fault growth and scaling are based on analysis of faults which display dip-slip (i.e. reverse, normal) and strike-slip kinematics; by contrast, little information is derived from faults displaying oblique-slip kinematics. Observations on mesoscopic transpressional faults from the Salinian Block of California and transtensional faults from the Southern Apennines of Italy reveal a complex kinematic history of fault propagation. Faults initially nucleate as isolate segments, which are later kinematically and mechanically linked via development of diffuse deformation zones and/or localised oblique connecting splays. The geometry of observed mesoscopic faults is similar to that of the host, larger structures, thus suggesting that the produced fault patterns are scale independent. Moreover, the overprinting relationships among minor fault-related fabrics permit to define a relative chronology within fault arrays, thus enabling a general sequence of structural stages to be correctly established. Based on minor fabrics and their overprinting relationships, a kinematic deformation model of fault growth by segment linkage is presented, which may have a wide applicability in the field of seismic hazard evaluation.     

Did the Altyn Tagh fault extend beyond the Tibetan Plateau?

The pre-Miocene northeastern termination of Altyn Tagh fault is a critical outstanding problem for understanding the mechanics of Cenozoic deformation resultant from the Indo-Asian collision and mechanisms of Tibetan Plateau formation. Structures beyond the widely accepted NE end of the Altyn Tagh fault, near the town of Yumen, are needed in order to accommodate strike-slip deformation related to plate-like lateral extrusion tectonics, but structures with the necessary slip magnitudes and histories have not been identified. We report on a series of newly recognized and documented E to ENE-striking faults within the Alxa block, NE of the Tibetan Plateau, that are visible on remotely sensed images and confirmed by field studies. These structures are demonstrably left-lateral faults based on offset geology and kinematic indicators such as striae and s-c fabrics in fault gouge. The faults have post-Cretaceous offsets of at least tens to possibly > 150 km, but limited post-Miocene displacement, constrained by offset sedimentary basins. These characteristics suggest that strike-slip faults of the Alxa region have a similar structural history as the central-eastern Altyn Tagh fault and can provide a mechanism for accommodating Oligocene-Early Miocene extrusion along the Altyn Tagh fault.     

Structural Setting of the Northeastern Biga Peninsula (Turkey) from Tilt Derivatives of Gravity Gradient Tensors and Magnitude of Horizontal Gravity Components

The tilt derivatives (or angles) are determined using the gravity gradient tensors (GGT) from two horizontal components (Gx, Gy) and vertical component (Gz), and the magnitude of the horizontal components (MHC). We show that the tilt derivatives from GGT and MHC are highly suitable for mapping linear geological structures or edges of target geology. The results obtained from theoretical data, with and without random noise, have been analyzed in this study. The tilt derivatives from GGT and MHC allow imaging the horizontal boundaries of gravity sources with a high resolution and show an improvement performance as edge detectors since they are ultra sensitive for detecting source boundaries. The tilt derivatives from GGT and MHC over the northeast of the Biga Peninsula in northwestern, Turkey are interpreted to image the edges of geological structures. Tilt derivatives provide a quick method which works well to obtain a detailed structural image of the complex area, with the most precision. The results indicate that the most predominant structural trends are in a NE-SW direction. Therefore, a good correspondence is recognized between structures well known by surface geology and many other lineaments which are unknown or only partially known.     

The role of strain partitioning on intermontane basin inception and isolation,External Western Gibraltar Arc

The intermontane Ronda Basin, currently located in the Western Betics External Zones, started as an embayment of the Betic foreland basin during the Tortonian. We have characterized a post-Serravallian, basin-related deformation event that overprinted the former fold-and-thrust belt. Updated structural and kinematic maps allow us to identify NW–SE basinward-dipping normal faults at the southwestern and northeastern boundaries of the basin and NE–SW shortening structures (large-scale folds and reverse faults) affecting both the outcropping basement and partially the basin infill. In order to test the possible tectonic activity of these structures during the last 5 Ma, exhaustive geomorphologic analyses in the Ronda Basin area have been done. This included the qualitative study of relief and drainage network, together with the characterization of quantitative indices (SLk, Smf, V_f and HI). These results obtained from this analysis are coherent with structural data and suggest that the identified post-Serravallian structures were active up to at least 5 Ma. We also conclude that the Ronda Basin was generated by along strike segmentation of the relief in the Western Betics induced by NE–SW (arc-parallel) stretching accompanied with NW–SE shortening. In the NW basin boundary, the strain was partitioned into ENE–WSW dextral strike-slip faults and NE–SW shortening structures, which gave rise to a Messinian transpressive structural high that disconnected the former Ronda Basin from its parental foreland basin.     

Mechanisms of Cenozoic deformation in the Bohai Basin, Northeast China: Physical modelling and discussions

The Bohai Basin is a petroliferous Cenozoic basin in northeast China (Fig. 1(a)) and has apparent geo- metrical and kinematic similarities with the other Meso-Cenozoic extensional basins located along the eastern margin of the Eurasian Plate[1,2]. Its architec- ture and Cenozoic stratigraphy have been well under- stood from several decades of petroleum exploration. Previous studies have suggested that the Bohai Basinis a typical extensional basin and has two tectonic evolution phases, rift…     

主动底辟盐构造的二维离散元模拟

盐岩底辟构造是一类与油气藏关系极为密切的构造类型,是当前国外构造地质研究和油气勘探的热点.目前盐岩底辟构造的研究仍处于描述性阶段,对盐及其相关构造动力学演化的研究还很薄弱.对于油气而言,盐岩底辟构造既提供了油气运移的驱动力和运移通道,又可以产生丰富的圈闭.离散元模拟是构造地质地球物理研究中一种新的动力学模拟方法,作者通过构建离散元模型,模拟了主动底辟盐构造断裂系统的演化过程,结果表明,该断裂系统的发育主要经历了对称变形、不对称变形、整体破裂三个阶段.研究结果揭示了盐岩底辟构造的动力学演化过程,有利于提高对盐岩底辟构造相关油气藏的勘探和预测.     

2020年新疆于田MS6.4地震发震构造研究

2020年6月26日新疆于田西昆仑地区发生M_S6.4地震, 这是继2008年M_S7.3和2014年M_S7.3两次于田地震后发生的又一次强震。 判定此次地震的发震构造是进行地震解剖需要解决的一个基本问题。 本文基于GIS平台与技术, 对构造地质、 高分遥感、 地貌地形、 地震、 GPS速度场、 震源机制等各种资料进行整合, 通过跨学科资料的综合分析, 对地震相关的动力学、 运动学机制进行了研究, 对发震构造进行了初步的判定。 此次于田地震的发生可能是2014年强震破裂段进一步向西南方向破裂的结果。 地震精定位结果显示震中位于琼木孜塔格峰附近。 高分遥感解译及构造地貌变形分析的结果表明极震区是一个典型的张性盆岭构造区, 发育有小型的断陷盆地和正断性质的控盆断裂。 震后高分卫星影像表明在震区未发现明显的地表破裂带以及地震次生灾害。 此次地震可能是由西昆仑地块与松潘—甘孜地块之间NE向构造带内张性构造体系的活动而引发的。 由于构造带两侧地块的斜向拉张运动, 使得正断层、 走滑断层在构造带内先后形成并且持续地、 同步地活动。 正断比走滑更主要一些, 其分别能够很好地适应并吸收张性纯剪切分量以及横向简单剪切分量, 从而使得构造带内正断型、 走滑型地震频发, 此次于田M_S6.4地震就是在这种背景下发生的。 构造区范围内的地壳自地表向深部可能存在着多层次的张性构造体系, 各个体系之间可能不具有明显的关联性。 本次地震可能与地表张性构造体系关系不大, 推断是深层次张性构造体系活动的结果。     

局部区域GNSS地壳形变监测系统设计与精度分析

为探索页岩气开采与地壳形变的关系、地表形变对页岩气压裂的响应等,布设一套GNSS跨断层形变监测系统。该系统综合使用静态和动态测量方法采集地表形变信息,结合多种GNSS定位方式增加监测区域地表动态位移信号探测的可靠性,并利用网络通讯与云服务器实现数据的自动化传输、设备的远程管理和站点的动态监测。考虑到测量误差与形变量之间的可区分度问题,文章从测量精度方面进行详细的分析。静态测量计算结果表明,单日基线解和PPP静态解精度在水平和垂直方向均可达到10 mm以内。四川泸定6.8级地震动态定位计算结果表明,RTK解、PPK解和PPP动态解时间序列中,瞬态地表位移信号的可识别程度也可达到10 mm以内。精度分析结果认为该系统可以较好地反映监测区域的部分长期和瞬态形变信息。     

Molecular implications of hydrophobic organic partitioning theory

Recent normal phase silica followed by reverse phase XAD separation has led to the identification of several flavonoid and condensed tannin structures in Suwannee River Fulvic Acid (SFRA) (Leenheer, J. A., Rostad, C. (2004) Scientific Investigations Report 2004–5276, U.S. Geological Survey). We have used the molecular properties of one of these structures to define ideal behavior during partitioning of PAHs assuming that these structures function as an immiscible liquid solvent bound to finely dispersed mineral particles. Existing data for the partitioning of PAHs into NOM compared well to this ideal behavior under Raoult/Henry and Flory‐Huggins treatments, and activity coefficients of pyrene in the hypothetical NOM phase and the free energy of transfer were estimated. If experimental data on partitioning of PAHs into synthesized samples of these structures is similar to NOM uptake data, it will be attractive to assume that, a) much smaller components of the NOM complex than suggested by gross molecular weight may be important in environmental properties such as solubility enhancement, and b) the effective molar volumes within the NOM complex responsible for solubility enhancement may be solute, or solute class dependent.