喜马拉雅造山带中段核部杂岩中基性麻粒岩的发现及构造意义

举世瞩目的喜马拉雅造山带隆升幅度大、剥蚀作用强、构造活动新 ,至今为止 ,只是在该造山带东西 2个构造结 (帕米尔地区和南巴迦瓦地区 )中发现了下地壳深变质岩 .近期笔者在 1∶2 5万定结幅区域地质调查中首次发现喜马拉雅构造带中段曲当—康几一带的前寒武系聂拉木岩群中具有强烈塑性变形和多期退变质的基性麻粒岩 ,这对于研究喜马拉雅造山带的地壳物质组成、下地壳流变状态、陆内造山过程和构造隆升机制等均具有十分重要的意义 .位于喜马拉雅造山带核部的聂拉木岩群基底变质杂岩主要由黑云石英片岩、石英片岩、黑云母片岩、石英岩、大理…     

中国中部南北地震带的统计分区

从地势上看,中国西部以巍峨的高山、广阔的高原和盆地著称,东部则以平原和丘陵为主,两者差异显著。地球物理研究已查明,中国东部和西部有截然不同的重力场、相差甚大的地壳厚度。值得注意的是,在中国东西两部分的交界地区,即大约在东经100°-108°的狭长地带,不仅是地球物理场急剧变化的过渡地带,而且也是引人注目的地震带,通常称为南北地震带。     

西藏南部花岗岩及有关岩石中的电气石

我国西藏南部,特别是高喜马拉雅地区,广泛分布着第三纪电气石花岗岩。这些岩石及其有关的伟晶岩和混合岩中都富含黑色电气石,显示了明显的区域性岩相学标志。本文对由本区和以北冈底斯地区这类岩石中采集的黑色电气石样品,作了某些物理性质、化学成分和穆斯堡尔效应的研究。     

我国境内喜马拉雅地区第三纪花岗岩类中的长石成分和结构状态研究

在雅鲁藏布江-噶尔河一线以南,中印、中不、中锡和中尼边境以北的我国境内喜马拉雅地区,广泛出露着第三纪花岗岩类。它们以中-小型的岩体为主,零星断续地大致沿着喜马拉雅山系的总走向分布,构成一条范围广阔延伸千余公里的喜马拉雅第三纪花岗岩带。根据岩体的地质特征和岩石类型又可将该岩带分为二个带:高喜马拉雅电气石白云母花岗岩带和藏南低分水岭片麻状二云母花岗岩带。     

喜马拉雅结晶岩系中的石榴子石

高喜马拉雅地区广泛分布着一套结晶岩系,它是由前寒武系铁铝榴石-闪岩相的巴罗型区域变质岩系、混合岩和第三纪花岗岩组成。在我国境内聂拉木一带出露宽度达50公里。应思淮(1973)把这套岩系命名为珠穆朗玛群,张旗(1979)把它叫做聂拉木群。对于其中区域变质岩的变质带划分,存在不同的看法。     

印度板块俯冲到藏南之下的深反射证据

喜马拉雅和相邻的西藏高原，构成了地球上最大的高原和异常厚地壳的地区，是作为印度板块和亚洲板块新生代碰撞的结果，并被认作是典型的陆－陆碰撞［１．２．３．］地带。在此，我们报道了用深地震反射剖面方法进行本区地壳成像的第一个结果，试验的１００ｋｍ长剖面，布置在特提斯喜马拉雅（ＴｅｔｈｙａｎＨｉｍａｌａｙａ）最南端，且跨过了喜马拉雅山脊，接近高喜马拉雅（ＨｉｇｈＨｉｍａｌａｙａ）地带，剖面显示了在地壳中部有一强反射带。它可能代表了一个活动的道冲断裂，印度板块是沿此断裂俯冲到藏南之下；上地壳反射使人们联想到上地壳存在着大规模的叠瓦状结构；莫霍反射来自本区双倍正常地壳厚度的巨厚地壳的底部。这些结果对西藏南端地壳增厚，是由于印度大陆地壳整体俯冲到包括特提斯喜马拉雅地区地壳之下的观点，给予了实质性的支持。     

藏南舌羊齿植物群的发现和其在地质学及古地理学上的意义

喜马拉雅地区一直被传统地质学认为是一个典型的古地槽区,属于劳亚和冈瓦纳两古大陆之间的古地中海的一部分,具有很厚的古生代到老第三纪的海相沉积。本世纪上叶,魏格纳就提出大陆漂移的假说,设想陆块之间曾有过大规模的水平移动,可是大陆固定和海洋永存的传统观念在人们脑海中根深蒂固。     

我国的一些造山带的侧向挤出构造

尽管大陆只占地球表面的三分之一,但是人类生活在大陆上,大部分资源也来自于大陆,因此大陆构造研究有特别的意义,我国的地质前辈们为此做出了重要的贡献。然而,陆壳具有高度的非均质性,因此大陆构造要比大洋构造复杂的多,认识其演化规律极其困难,但是人类正在通过不同的途径朝这个目标前进。地块的侧向挤出是大陆构造的主要形式。尽管大规模的地块侧向挤出是否发生在青藏高原主体存在很大的争议,但是有证据显示地块的侧向挤出广泛地发生在青藏高原周边以及我国其它的一些造山带内,呈现出不同的规模、位移量和变形特征。位于滇西三江断裂带内的兰坪-思茅盆地在印度和华南第三纪的压扭性相互作用下向南挤出; 沿喜马拉雅西构造结发生的地块侧向挤出形成于早第三纪印度与欧亚大陆之间的南北向碰撞,最新的挤出地体是塔里木盆地; 雪峰地块向南的侧向挤出受控于华南地区北西-南东向区域性扭性构造作用; 沿扬子地块北缘发生的地块侧向挤出形成于扬子地块与秦岭造山带中生代晚期的南北向挤压,造成四川盆地发生向西的侧向挤出; 沿秦岭-大别山发生的地块侧向挤出发生在中生代,经历了超高压变质作用的下地壳随扬子地块的挤入向东运动,最后在桐柏-大别山隆升到地表,而中上地壳包括留凤关复理石沉积和碧口地块向西挤出。桐柏-大别山和青藏高原均形成于大陆的碰撞,地壳都曾发生过大规模的增厚。因此,有理由相信青藏高原的下地壳和桐柏-大别山的下地壳结构和构造是一样的,要研究两者物质组成和赋存状态以及运动和变形特征可以互相参考和借鉴。例如： 5·12汶川大地震的发生引发了对高原下地壳流变的关注和争论。上述桐柏-大别山中生代下地壳的侧向挤出就是通道流,由此证明青藏高原下地壳通道流是存在的; 而青藏高原下地壳和桐柏-大别山一样,一定是由壳内花岗岩、活化的前寒武结晶基底、变质核杂岩以及混入的上地幔物质组成。     

西藏中,南部壳内高导体与热结构特点

以ＩＮＤＥＰＴＨ－ＭＴ发现的西藏中，南部壳内高导体分布特征为依据，结合西藏地热学研究资料进行综合分析，探讨了喜马拉雅构造带与冈底斯构造带的地壳热结构特点。认为藏南喜马拉雅地区是以横向发育的中深层区域性热变异带迭向延深的局部热异常带为其地壳热结构特点。而藏中冈底地区则以宽阔热背景叠覆较大面积熔融或局部熔融层为地壳热结构特点。就热量来源而论，喜马拉雅地区以构造生热作用为主，而冈底斯地区则来源于炽热软流     

喜马拉雅—青藏高原造山带地质演化—显生宙亚洲大陆生长

喜马拉雅-青藏高原造山带的地质历史显示出，自从约70Ma印度板块-亚洲板块开始碰撞支来，至少有1360km的SN向缩短量被喜马拉雅-青藏高原造山带所吸收，导致新生代青藏高原最终构造格局明显的地壳缩短作用，大约开始在始新世（50-40Ma)。这一事件几乎同时发生在高原南部的特提斯喜马拉雅和高原北部的昆仑山及祁连山，喜马拉雅-青藏高原造山带的古生代和中生代构造历史强烈地控制着新生代变形历史相应变分布，松潘-甘孜-可可西里地体和羌塘地体三叠系复理石杂岩的广泛出现，在空间上可能和青藏高原中部的新生代逆冲作用和火山作用有关，青藏高原南部和中部的地壳和上地幔之间地震特性的显著差异是中生代和新生代2种构造的表现形式，而前者对第三纪局部缩短的收缩变形起到了决定性的作用，并导致自由水释放进入青藏高原中部的上地幔和下地壳，并引起岩石圈地幔和地壳中物质的部分熔融。     

青藏高原及其周围地区区域应力场与构造运动特征

本文系统解析并分析了1931年8月-2005年10月期间青藏高原及其周围发生的905个震级M4．5-8．5地震的震源机制结果,研究了青藏高原岩石圈的区域应力场与构造运动特征。结果表明,来自印度板块的北北东或北东方向的水平挤压应力控制了青藏高原及其周缘地区的岩石圈应力场。从喜马拉雅到贝加尔湖以南包括中国西部的广大范围内,主压应力P轴的水平分量位于近NE-SW方向,形成了一个广域的NE-SW方向的挤压应力场。特别是青藏高原周缘地区,除其东部边缘外,南部的喜马拉雅山前沿以及青藏高原的北部、西部边缘地区所发生的绝大部分地震都属于逆断层型或走滑逆断层型地震,表现出周缘地区的水平挤压应力更为强势。应力场特征充分表明, 印度板块的北上运动,以及它与欧亚板块之间的碰撞,所形成的挤压应力场是青藏高原强烈隆起的直接原因。在青藏高原周缘地区受到强烈挤压应力场控制的同时,有大量正断层型地震集中发生在青藏高原中部海拔4000m以上的地区,其中许多地震是纯正断层型地震。震源机制结果显示,近E-W向或WNW-ESE向的水平扩张应力控制着该区的岩石圈应力场;正断层型地震的断层走向多为南北方向,断层位错矢量的水平分量大体位于近东西方向。这表明青藏高原中部高海拔地区存在着近东西方向的扩张构造运动,且扩张构造运动是该区引张应力场的作用结果。其动力学原因可能与持续隆升的高原自重增大引起的重力崩塌及其周边区域构造应力状况有关。研究青藏高原存在挤压应力场与引张应力场及其构造运动的区域特征,对于认识青藏高原形成、发展的地球动力学机制,有着极其重要的意义。     

Advances, Problems and Prospects of Modern Geodesy Applied in Tibetan Geodynamic Changes

Modern geodetic techniques have developed rapidly in recent years, providing reliable observation data and new effective approaches, and greatly enhancing studies of the Tibetan geodynamics. For instance, the well-known GPS technique has been employed to measure seismic slips for many faults in the Tibetan Plateau. GPS data agree well with the hypothesis of a thickening crust and eastward mass flow. Moreover, absolute gravimetric data have been applied to interpret geophysical phenomena such as crust movement, co-seismic gravity change, GIA, and ground water change. The satellite gravity mission GRACE launched in 2002 provided global gravity models with unprecedentedly high precision and high spatial resolution. It has been used in implementing temporal gravity changes and improving our knowledge of the Earth’s interior, including lithosphere dynamics, mantle viscosity and rheology, plateau uplift, and subduction processing. It is noteworthy that gravity presents unique advantages for the study of Tibetan geodynamics because of its sensitivity to mass migration and dynamic redistribution. To date, great advances have been made in applying modern geodetic data in studying dynamic changes of Tibetan plateau. For instance, the horizontal displacement field from GPS data revealed dynamical characteristics of the present-day Tibetan plateau. The combination of gravity anomalies and topographic data describe the tectonic characteristics of Tibetan plateau. The combination of gravity data and GPS data show present properties of the Tibetan plateau such as crust thickening, Moho’s subsidence, and plateau uplift. GRACE data were used to estimate the distribution of ice/snow melting.     

Variation with depth of the stress tensor anisotropy inferred from microfault analysis

In order to study the Pyrenean tectonic phase, a quantitative method of stress analysis using microfault measurements is used on a calcareous plateau located in southern France. The method developed here allows the determination of several tectonic events and the evaluation of (with σ σ₂ σ₃).The Pyrenean compression is seen to occur in two stages, confirming previous geological studies.A recent canyon allows the study of the variation with depth of the R ratio on a vertical cross-section (300 m). With a simple model of gravity and tectonic stresses, the vertical variation of R can be used to estimate quantitatively the Pyrenean tectonic stresses. For realistic values of the parameters in this model, the horizontal tectonic stresses are obtained in the following range: 50–200 bar for the maximum horizontal principal stress, 10–25 bar for the other horizontal stress.These results seem to be consistent with in situ stress measurements, but they are much lower than those predicted by experimental rock mechanics.     

西准噶尔及邻区的岩石圈密度结构特征及其构造意义

对西准噶尔及周边地区壳幔结构的研究是揭示准噶尔盆地演化的重要基础.利用最新的卫星重力场模型, 通过计算得到西准噶尔及周边地区的布格重力异常, 进而采用三维反演技术, 对西准噶尔及周边地区的地壳与上地幔顶部进行密度成像, 得到了0~80 km深度范围的密度异常结构.地壳密度分布显示古准噶尔洋壳有可能向NE和NW分别俯冲于西伯利亚板块和西准噶尔地块之下.上地幔顶部密度变化表明: 阿尔泰褶皱带具有相对较低的密度, 可能为古大陆巨厚的硅铝层所致; 哈萨克斯坦-准噶尔盆地具有相对完整的高密度结构; 天山褶皱带区域的密度大幅度变化刻画了超岩石圈断裂对岩石圈的切割以及岩石圈形变与构造活动的痕迹.      

青藏高原构造动力及变形机制的弹性有限元分析

利用现今青藏高原地质和地球物理研究成果,本文建立了垂直高原总体构造走向的南北向直立剖面的有限元模型,其根据实际资料,划分成分层和有限单元。在此模型基础上进行弹性材料的计算模拟和分析。 印度板块向北运动挤压、高原北部岩石圈阻碍及软流圈拖曳是青藏高原北移变形、隆升和地壳增厚的动力机制;重力及其均衡调整作用是地体间相对运动和地体内差异运动的主要动力,另外青藏高原还受地壳和上地幔结构构造的影响。计算模拟还得到了一些有实际意义的结果,如活动的地质构造和地球物理现象的分带集中、主边界和雅鲁藏布江等地体边界断裂的逆冲性质、各地体南部地表的南倾正断层及喜马拉雅山南坡向南的重力推覆等。     

岩石圈内横向密度差异产生的构造应力与缓慢变形

用不可压缩固体模型对岩石圈内横向密度差异产生的构造应力和缓慢变形进行了三维有限元模拟。结果表明,对于达到均衡补偿状态的模型,5公里地形高差的重力势在地壳内产生数百巴的构造应力,高原下出现横向拉张应力,平原下出现挤压应力;地壳厚度变化大的过渡带,应力的增加更显著。在地壳局部增厚而地形高度未达到均衡补偿的情况下,深部侧向密度差异产生的重力调整作用使物质向地壳较厚的地方迁移,导致那里的地壳产生地表隆起。     

青藏高原布格重力异常匹配滤波分析及其构造意义

利用匹配滤波的方法处理了青藏高原布格重力异常数据。基于重力异常一阶垂直导数的径向平均对数能谱曲线,青藏高原布格重力异常场可分为三层异常场。其中龙木错—双湖构造带在中部重力异常场和深部重力异常场图中都有显现;革吉—改则—错勤—申扎隐伏断裂在浅部和中部重力异常场中都存在。另一个明显的特征是藏北都显示有巨大且平缓的低重力异常圈闭,这与藏北Pn波速较低和Sn波缺失的特征吻合;在藏南存在一系列近东西向展布的重力异常断块。     

青藏高原隆升的构造热演化机制

对“地球的第三极”青藏高原近代隆起成因的探讨,是地球科学中重要的地质命题之一,长期以来,中外地质学家对隆起的时代、幅度、速度、形式和过程,作了大量探讨和论述,并发表了一批隆起速率和起迄年代的数据。     

青藏高原定日—木孜塔格峰地区重力场特征与断裂构造

为研究青藏高原的地下地质结构和断裂,陕西省地质调查院于2003年～2006年在定日—木孜塔格峰区进行了1∶100万区域重力调查。作者等对获得的重力资料进行了处理和分析,结合地质及其他地球物理资料,将该区布格重力场分成七个区域,描述了其主要特征并分析了其地质意义。进行了定日—木孜塔格峰剖面的重力曲线拟合计算及地质解释,获得了该区地壳结构的定量模型。识别出30条断裂,对它们进行了分类,对其中的重要断裂进行了详细解释。结果表明:重力场分区特征与地质构造分区特征对应得较好;高原边缘及内部各块体间重要的边界断裂都在重力场上有明显的显示;断裂按走向分为近东西向、北东向、近南北向等3组,其中近东西向断裂为主干断裂。     

中国岩石圈应力场与构造运动区域特征

笔者系统分析了1918—2005年间中国大陆及其周缘发生的3130个中、强地震的震源机制解,根据其特征进行了岩石圈应力场构造分区,首次得到区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计数字结果。在此基础上研究了应力场的区域特征、探讨了其动力学来源以及构造运动特征。总体结果表明,中国大陆及其周缘岩石圈应力场和构造运动可以归结为印度洋板块、太平洋板块、菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间的相互作用的结果。印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力,控制了喜马拉雅、青藏高原、中国西部乃至延伸到天山及其以北的广大地区。在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内,压应力P轴水平分量方位位于20～40°,形成了近NE方向的挤压应力场。大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区,以及天山等地区。而多数正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区,断层位错的水平分量位于近东西方向。表明青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时,中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动。中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,又受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。华北地区大地震的震源机制解均反映出该区地震的发生大体为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果。台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界。来自北西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体,直到中国南北地震带南段东部地域的应力场。地震的震源机制结果还表明,将中国大陆分成东、西两部分的中国南北地震带是印度洋板块、菲律宾海板块与太平洋板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线。