第四纪时期地壳块体相对运动的古地磁记录的初步研究─-以陇西和鄂尔多斯块体相对运动为例

为了探讨用古地磁方法确定第四纪时期地壳块体相对运动状况，选择了分别处于陇西块体和鄂尔多斯块体内的兰州九州台和陕西洛川两个黄土剖面作为实验对象。在这两个黄土剖面的４个相同年代的层位采集定向大样，作黄土沉积剩余磁化矢量测量，并用虚磁极法拟合，初步结果表明，约１１０万ａ来陇西块体相对于鄂尔多斯块体作顺时针旋转，其转动量达９．０±４．７°     

青藏高原东北缘地壳P波速度结构及其对地壳变形研究的启示

青藏高原东北缘同鄂尔多斯块体及阿拉善块体过渡地区,也是南北地震带的北段;该区地震活动水平较高,是发生强震危险性较大的地区.鉴于该区特殊的构造环境和深部构造背景,本研究利用两条"十字交叉"的地震宽角反射/折射剖面进行相互约束,以更为精确地获得研究区各个块体及其耦合部位的深、浅部地壳速度结构特征,进而探讨历史强震区的深部孕震构造环境.文章对两条剖面获得的P波数据进行了资料处理和解释,采用地震射线走时正演构建了沿两条剖面的二维地壳速度结构模型.结果显示:两条剖面所穿过的不同块体速度结构、地壳内部界面形态及地壳厚度等存在较大差异.其中,沿兰州-惠安堡-榆林地震测深剖面(L1)的地壳厚度由鄂尔多斯块体西缘的43.0km向西加深至祁连块体的55.9km.同时,鄂尔多斯块体速度等值线横向变化平缓,地壳平均速度为6.30km s~(-1);而祁连块体和弧形构造区壳内结构变化较为剧烈,壳内平均速度低于鄂尔多斯块体0.10km s~(-1)左右.此外,祁连块体与弧形构造区上地壳存在不连续低速层(LVZ1和LVZ2),低于周围介质速度0.10～0.20km s~(-1);鄂尔多斯块体在L2(铜川-惠安堡-阿拉善左旗地震测深剖面)和L1剖面上平均地壳厚度基本一致,均在43.0km左右起伏变化,但沿L1剖面壳内界面、速度等值线平缓,显示稳定的克拉通式地壳结构特征,而沿L2剖面壳内速度等值线变化紊乱,显示鄂尔多斯块体壳内结构具有显著区域差异.贺兰山造山带和银川盆地地壳结构呈现"隆凹"起伏变化,表现出局部挤压变形特征,且在贺兰山中-下地壳存在高低速相间的低速层,低于周围介质速度0.15～0.25km s~(-1).阿拉善块体地壳厚度为49.0km左右,该块体上、中-下地壳层内速度等值线起伏形态差异较大.沿L1、L2地震测深剖面获得的复杂地壳速度结构特征揭示了不同地块的结构差异、相互耦合关系及历史强震区的速度结构,从而为进一步研究该区强震的孕育环境和机制提供了更为精确的地壳结构约束.     

京津唐地区地壳结构与强震的发生──I．P波速度结构

用１９８４－１９９１年发生在京津唐地区（３７°－４１°Ｎ，１１２．５°－１２０°Ｅ）的２５０５个地震的２２２３４条Ｐ波到时进行的层析成像，揭示了地震活动性与速度图像间的联系：１．公元１０００年以来该区强震震中在上地壳的投影大多分布在高速块体内或高速块体与低速块体相交地带，偏高速体的一侧．２．唐山地震和三河－平谷地震所处的构造背景相似，均未依傍大断层，处在介质速度变化剧烈部位．３．宁河与唐山、滦县分别位于规模大小、位置深浅不同的两个不同的高速块体处，可以解释唐山地震序列震源深度分布东北浅西南深的总体特征．４．唐山地震可能是由一条北西向的地下隐伏断层扩展的结果．     

华北北部GPS观测(195～1996)及其结果解释

利用１９９５和１９９６年华北地区两期ＧＰＳ复测资料,计算研究了该区现阶段的构造块体运动。结果说明,该区现阶段的构造运动可用鄂尔多斯块体、晋冀鲁块体、胶辽块体和阴山 燕山块体４块体运动模型进行描述和分析。鄂尔多斯块体与晋冀鲁块体之间差异活动较强烈,阴山 燕山块体与晋冀鲁块体之间较弱,郯庐断裂带居中。结果还表明渤海可能仍有一定的扩张活动。若以鄂尔多斯块体为本区参照,其东部各块体均向东移动     

青藏高原东北地区地震重新定位及其活动特征

青藏高原东北地区是青藏块体、阿拉善块体和鄂尔多斯块体的汇聚部位．为探索该区的构造特征,结合地质构造绘出4条剖面线．对剖面两侧各40km 范围内的ML3.0及研究区范围内ML4.0的388次地震做了重新定位．重新定位后,36％ 的地震震中变化达5km以上;给出深度的地震数比重新定位前增加了50％．青藏高原东北地区似三联点构造区,历史上曾发生过3次8级以上大震,现今微震活动也很频繁,反映出青藏高原东北地区三大块体间的现代构造运动仍然十分强烈．      

基于精密水准的鄂尔多斯西北缘现今垂直运动分析

鄂尔多斯块体受青藏块体和华北块体的挤压,在其周缘形成一系列褶皱和压性断层,构造较为复杂。本文利用1980、1990和2014这3期精密水准资料计算了鄂尔多斯块体西北缘的垂直运动速率,分析结果表明:① 位于阴山断块隆起与鄂尔多斯断块隆起之间的河套盆地相对下沉,其中临河盆地最为明显,下沉速率为2-4mm/a,位于鄂尔多斯块体西缘的吉兰泰-银川断陷带沉降速率有所减缓,目前沉降速率约为2mm/a;② 整个测区表现为明显的山区上升、盆地下沉的继承性运动;③ 穿过乌拉山北缘断裂和磴口-本井断裂的2条水准剖面显示断裂两侧的垂直运动速率差异小于0.5mm/a。     

汾渭断陷带现今垂直形变与近期地震活动性

本文针对2008年汶川地震后鄂尔多斯块体周缘出现的小震活跃现象, 利用分布于汾渭断陷带不同部位的跨断裂水准资料, 分析了其近期的垂直形变演化过程。 结果表明: ① 各水准剖面的垂直差异运动幅度基本稳定在±20 mm之间, 且在小震活动期间未出现明显的形变异常; ② 鄂尔多斯块体周缘近期小震活跃可能是缘于汶川地震后, 青藏块体挤压应力减弱, 华北块体对其推挤作用相对增强而造成鄂尔多斯块体的水平挤压应力场的“暂态失稳”所致。     

河套盆地第四纪晚期不整合面的时代厘定及其构造意义讨论

由于受到青藏高原隆升和东部多板块持续俯冲作用的影响,鄂尔多斯块体周缘在新生代不同时期发生了不同强度的断陷活动。河套盆地是鄂尔多斯块体北缘与阴山山脉之间的新生代断陷盆地,其内广泛分布着第四纪中晚期的湖相地层沉积。壕赖沟剖面、边墙壕剖面和狼山剖面位于河套盆地内,通过分析其上更新统地层剖面的岩性和结构可知,在厚约10m的湖相地层沉积中记录了1～2期角度不整合面。研究壕赖沟剖面、边墙壕剖面和狼山剖面的测年结果可知,80ka以来形成了不整合面。     

青藏高原东北缘至鄂尔多斯地块壳幔电性结构及构造变形研究

为了获取青藏高原东北缘至鄂尔多斯地块的壳幔电性结构,研究祁连造山带、鄂尔多斯地块及六盘山构造带的构造变形,布设一条甘肃陇西至陕西黄陵的近东西向大地电磁测深剖面,获取了91个大地电磁测深点的响应.经过对全剖面观测资料的数据处理、分析及二维反演,获得了剖面壳幔电性结构模型.研究结果表明:剖面横向可划分为三个区块,分别对应祁连造山带、六盘山构造带与鄂尔多斯地块;祁连造山带东段可能残存沟弧盆体系的构造格架,青藏高原北东向生长可能是在这一先存格架上的叠加与改造;六盘山构造带壳幔结构复杂,以中地壳拆离断层为界,上地壳发育拆离断层系统而下地壳挤压缩短增厚;鄂尔多斯地块成层性较好,地块总体较为稳定,但局部经历了与地幔上涌相关的物质与结构再造.     

鄂尔多斯块体及其周缘上地幔各向异性分析研究

对布设在鄂尔多斯块体及其周缘的固定宽频带地震台网90个台站记录作远震SKS波形资料偏振分析,采用最小切向能量法求得每个台站的SKS快波偏振方向和快慢波时差,获得块体及其周缘上地幔各向异性图像,并结合1999～2007年相对鄂尔多斯块体的GPS水平地壳运动速度场,分析块体及其周缘的各向异性特征和壳幔耦合特征并重新认识块体...     

利用GPS研究汾渭断陷带现今变形

汾渭断陷带是一个地震危险程度高的地区。本研究使用相对于固定欧亚大陆覆盖中国大陆的最新GPS数据,通过构造速度剖面分析发现:尽管鄂尔多斯块体、华北平原和华南块体正在向东南方向移动,但它们之间的相对运动却明显不同;渭河地堑内部虽然基本没有剪切滑移,但其拉张速率非常显著;山西地堑系统具有大致相等的拉张和右旋走滑分量;相对于鄂尔多斯块体,刚性华南块体和华北平原的快速向东南运动,对汾渭断陷带施加了强烈的构造拉张,形成了汾渭断陷带现今的扭张变形。     

鄂尔多斯块体西缘及西南缘深部电性结构与该区地构造的关系

对在地理位置上具有一定代表性的鄂尔多斯块体体西缘及西南缘 的３条大地电磁剖面进行了分析。盐池－阿拉善左旗剖面：整条剖面上均有壳内低阻层和上地幔低阻尼分布,低阻层在银川断陷地上降。     

鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性研究

对布设在鄂尔多斯块体及周缘的固定和流动宽频带地震台网共111个台站记录作远震SKS（SKKS）波形资料偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索和叠加分析求得每一个台站的SKS（SKKS）快波偏振方向和快、慢波的延迟时间,获得了鄂尔多斯块体及周缘上地幔各向异性图像.在鄂尔多斯块体西缘和北缘,各向异性的快波方向为NW-SE方向,一致性较好;在鄂尔多斯多斯块体南缘,快波方向主要是NWW-SEE和近EW方向;在鄂尔多斯块体东缘,快波方向总体表现为近EW方向,间有NEE-SWW方向和NWW-SEE方向.在鄂尔多斯块体内部,快波方向在北部是近NS方向,而南部则是近EW方向.快、慢波的时间延迟范围是0.48～1.50s,鄂尔多斯块体内部的时间延迟平均值小于其周缘地区.通过分析研究区各向异性特征,认为构造稳定的鄂尔多斯块体内部的各向异性主要来自于古老的华北克拉通保存的＂化石＂各向异性;青藏高原东北缘向NE方向的推挤,造成岩石圈NW-SE方向的拉张伸展,鄂尔多斯块体西缘和北缘下的上地幔物质沿NW-SE方向发生了形变,使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变的方向;在鄂尔多斯块体南缘,刚性的华北块体和扬子块体碰撞作用,使得各向异性快波方向平行于两个刚性块体的碰撞边界和秦岭造山带的走向.结合该区域绝对板块运动和速度结构研究,认为在秦岭造山带下可能存在一个青藏高原物质东流的地幔流通道;在鄂尔多斯块体东缘的汾河地堑和太行山,相对复杂的各向异性特征可能由于西太平板块俯冲、区域伸展构造、造山运动等共同作用引起的.对于YCI台得到的各向异性参数（快波方向变化范围是45°～106°,时间延迟变化范围是0.6～1.5s）随事件反方位角呈现出π/2周期的变化,符合双层各向异性模型.基于0.125Hz的主频和实测的各向异性参数,我们模拟得到了最佳的双层各向异性模型,下层φlower=132°,δtlower=0.8s,上层φupper=83°,δtupper=0.5s.上层各向异性归功于古老克拉通保留的＂化石＂各向异性,下层各向异性则受到了青藏高原东北缘NE方向推挤导致的岩石圈NW-SE方向的拉张伸展作用.通过该区域各向异性快波方向与全球定位系统（GPS）的观测结果的对比分析,鄂尔多斯块体的周缘壳幔变形符合垂直连贯变形模式,而其内部变形复杂,有待进一步研究.     

南北地震带北段地壳结构基本特征——来自兰州—惠安堡—榆林人工地震剖面的约束

利用在南北地震带北段横跨鄂尔多斯盆地西南缘、银川地堑南缘缘弧形构造带、祁连块体布设的一条长度660 km的高分辨地震宽角反射/折射探测剖面,根据获得的P波震相走时,利用多种一维计算方法获得了该区的地壳基本速度结构模型。结果显示：剖面所经区域的地壳速度结构和壳内界面分层都显示出较大的差异,鄂尔多斯块体浅部具有较厚的沉积层覆盖,同时具有相对平缓的速度等值线和不同深度界面,显示稳定地壳特征。祁连块体及与鄂尔多斯块体耦合区域壳内界面和速度等值线均显示出较大的起伏变化特征,特别是在C1和C2界面之间速度呈现负异常跳跃特征。区域地壳厚度变化较为规律,总体呈现自西向东逐渐减薄的特征,各个块体又具有各自的地壳厚度特征,祁连块体边界区域断裂纵横交错,构造复杂。本剖面研究结果对理解该区域地壳基本结构、物性差异、构造异常区的分布特征以及讨论何种构造背景较易孕育形成地震都具有重要意义。同时也为认识南北地震带北段构造薄弱带或活动构造带的深、浅构造特征提供了依据。     

鄂尔多斯及邻区航磁异常特征及其大地构造意义

本文通过对航磁异常资料进行向上解析延拓、垂向不同阶导数及磁性体边界确定新方法等处理,并结合地震震中分布对鄂尔多斯块体及邻区不同深度场源磁异常特征加以分析研究.结果表明,鄂尔多斯块体虽具有整体刚性的特征,但其内部也存在非均质性;块体东缘的华北克拉通地区经后期改造,产生近SN向的基底软弱带;青藏高原地壳缩短增厚的同时,其东北缘下地壳韧性物质分别沿秦岭、祁连两个软弱带向周缘塑性流动,而且青藏高原巨大的NE向挤压应力造成鄂尔多斯块体逆时针旋转;鄂尔多斯块体及其边界多样化的构造特征反映了不同刚性程度的地质体在外部不同应力作用下产生了显著差异的地质构造形态,这种构造形态具有继承性和叠加性.     

华北克拉通中部过渡带SKS波分裂研究:鄂尔多斯东南角的局部软流圈绕流

本文对布设在华北克拉通东西两块体交界区域的宽频带流动地震观测台阵和部分固定台站的远震波形记录开展了SKS波分裂研究.结果显示,鄂尔多斯块体内部的各向异性比较弱,剪切波分裂导致的时间延迟一般小于0.7s.鄂尔多斯块体东缘的山西断陷带和太行山以及华北平原西部均表现出了比较强的各向异性,时间延迟大于1.0s.特别是在太行山地区观测到的ENE趋向的快波偏振方向明显不同于鄂尔多斯块体和华北平原地区的近E-W和ESE方向的快波偏振方向.在华北克拉通东西两块体交界过渡带的太行山地区观测到的显著上地幔各向异性及变化可能对应于围绕鄂尔多斯块体东南角的局部软流圈绕流,而后者可能起因于鄂尔多斯块体的逆时针旋转以及青藏高原软流圈沿秦岭大别造山带向东的流动.     

华北中西部和青藏高原东北缘上地幔各向异性变形特征

基于华北中西部和青藏高原东北缘3个流动台阵共480个台站新得到的远震XKS(SKS、SKKS和PKS)波分裂结果,并结合研究区已得到的987个台站的分裂结果,获得了高分辨率的上地幔各向异性图像.分析表明,鄂尔多斯块体的时间延迟较小,反映了其稳定性和弱的各向异性变形特征,可能保留了古老克拉通根的"化石"各向异性,但其靠近边缘的局部区域表现出与相邻边缘相一致的各向异性特征,反映了其局部区域受到了与其相邻边缘的构造活动影响.青藏高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体西缘快波方向主要为NW-SE方向,鄂尔多斯块体北缘主要为NNW-SSE方向,反映了青藏高原沿NE方向推挤过程中岩石圈沿NW-SE方向和NNW-SSE方向发生了伸展变形;位于四川盆地和鄂尔多斯块体两个刚性块体间的秦岭造山带的快波方向为近E-W方向或NWW-SEE方向,时间延迟较大,推测岩石圈东向挤出和软流圈东流共同促进了观测的各向异性;在鄂尔多斯块体南部边缘,快波方向自西向东逆时针沿西南缘六盘山的NW-SE方向转到南缘渭河地堑的近E-W方向再到东南缘太行山的NEE-SWW方向,推断该区域可能存在一个绕刚性块体的逆时针软流圈绕流,与上覆...     

鄂尔多斯周缘断陷盆地带垂直形变场分析

鄂尔多斯块体是一个内部结构完整作整体不对称隆起运动的块体。主要构造运动发生在块体周缘断陷盆地带和断裂带上。除块体的西南侧为挤压构造带以外,四周被规模不等的断陷盆地所围陷,块体与盆地之间均有区域构造控制,而断陷盆地带均有多个地堑或半地堑作一定斜列式排列,形成于新生代以来不同时期。     

京津唐地区地壳结构与强震的发生──I．P波速度结构

用１９８４－１９９１年发生在京津唐地区（３７°－４１°Ｎ，１１２．５°－１２０°Ｅ）的２５０５个地震的２２２３４条Ｐ波到时进行的层析成像，揭示了地震活动性与速度图像间的联系：１．公元１０００年以来该区强震震中在上地壳的投影大多分布在高速块体内或高速块体与低速块体相交地带，偏高速体的一侧．２．唐山地震和三河－平谷地震所处的构造背景相似，均未依傍大断层，处在介质速度变化剧烈部位．３．宁河与唐山、滦县分别位于规模大小、位置深浅不同的两个不同的高速块体处，可以解释唐山地震序列震源深度分布东北浅西南深的总体特征．４．唐山地震可能是由一条北西向的地下隐伏断层扩展的结果．     

青藏高原东北缘岩石层结构:高原横向生长的机制

青藏高原东北缘及其周边亚洲板块(北部到阿拉善块体,东部到鄂尔多斯块体)岩石层结构的探测对了解青藏高原的抬升和横向生长具有重要的意义。本研究利用布设在青藏高原东北缘和周边区域的高密度地震台阵所记录的波形,计算S波和P波接收函数,研究岩石层结构。结果表明,鄂尔多斯块体和阿拉善块体下方的地幔岩石层中存在较强、相对稳定的负速度梯度,其深度范围在70~150km,这与典型稳定的大陆岩石层类似;相比之下,在青藏高原东北部下方地幔岩石层的速度梯度相对较弱和较模糊,这可能是由于地幔岩石层高温和存在部分熔融物质造成的;青藏高原与鄂尔多斯块体和阿拉善块体边界之间的岩石层结构变化剧烈,这两个块体作为刚性边界限制了青藏高原的横向变化。此外,在青藏高原东北角到银川地堑区域的地幔岩石层结构是相似的,这可能意味着从青藏高原东北角到鄂尔多斯块体和阿拉善块体之间的过渡间隔区内存在横向地幔流。这个过渡带的地壳结构为青藏高原横向生长提供了证据。特别是,在海原断裂和天景山断裂之间出现了地壳增厚和双地壳的证据,该区域可能是青藏高原在东北缘横向生长的前沿。