中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架

截取全球卫星重力图、重力场水平梯度图、卫星测高数据反演海洋重力异常图、岩石圈重力场和地幔重力异常, 获得中国大陆及其邻区岩石圈地球物理场特征, 揭示地球内部密度结构。简要探讨了中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架。     

中国大陆构造格架的动力学演化

指出中国大陆构造不仅呈现出“三横、两竖、两个三角”的宏观格架,而且与块体拼合的形成演化紧密相关,从中国大陆构造五幕演化史的动力学机制来看,中国大陆宏观构造演化可归纳为好像是一个“跷跷板”过程:以鄂尔多斯—四川为轴,古生代期间西低东高;中生代以后,从南大陆漂移而来的羌塘、冈底斯、印度等地体依次与塔里木块体碰撞、缝合,不仅出现不同时期特提斯的闭合,还形成了世界的第三极——青藏高原;几乎与此同时,太平洋板块向NW转向,俯冲于菲律宾海板块之下和菲律宾海板块向欧亚板块的聚敛,以及澳大利亚板块的向北运移,导致中国东部及海域的拉张与地壳减薄,造成中国地势西高东低。文中最后指出,中国大陆构造格架的动力学演化研究在寻找金属矿床、勘探油气资源等方面具有重要的实际意义。     

新疆北部及邻区地壳构造格架及其形成过程的初步探讨

基于笔者近20年来在新疆北部地质调查积累的资料,并结合对现有地质地球物理资料的综合分析,本文简要讨论了新疆北部及邻区地壳现今构造格架及其形成过程。该区地壳现今构造格架的基本特征是垂向上具有双层结构,侧向上不同时期具有不同的构造分区。新生代侧向构造分区表现为盆山构造,古生代晚期侧向构造分区总体表现为显生宙造山带与古老地块的镶嵌,具体划分为两个弧形造山系、两个雁行斜列的帚状构造和3条线性造山系,分别属于西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、喀拉塔格等4个古板块;喀拉塔格古板块是新元古代地壳作为基底的古岛弧与其周围的海洋岩石圈组成的板块,残迹保存在南天山碰撞带之中;阿尔泰山、东准噶尔、准噶尔—吐哈地块是西伯利亚古板块的一部分,西准噶尔和中亚地区是哈萨克斯坦古板块的组成部分,查尔斯克—斋桑带、依连哈比尔尕带和康古尔塔格带,构成了是西伯利亚古板块的南界,南天山是哈萨克斯坦与塔里木古板块的碰撞带。在纵向上,该区地壳被划分为震旦纪至石炭纪、二叠纪至侏罗纪和白垩纪以来的陆内演化等3个构造层。该区构造格架的形成过程包括中元古代至古生代晚期古洋盆的演化与关闭、二叠纪至侏罗纪受古太平洋和古特提斯洋演化影响、以及新生代期间受印度板块与欧亚板块碰撞影响等3个构造阶段;在某些地质时期还与幔源岩浆的底垫对地壳或岩石圈的改造有关。该区前身的古洋盆包括古太平洋和古亚洲洋两个洋盆。从动力学角度看,该区地壳的形成与演化,分别受控于水平方向上板块之间的相互作用和垂直方向上软流圈地幔与上覆岩石圈或地壳的相互作用。结果是不仅使该区大陆地壳的增生有水平的和垂直的两种方式,而且使该区地壳演化表现为挤压和伸展两种方式并存。     

西太平洋洋-陆过渡带重磁异常与构造格架

西太平洋的重磁异常和构造格架一直是研究的热点,本文使用最新的覆盖全球的重力和磁力数据,在前人研究的基础上,重新对西太平洋洋-陆过渡带的重力异常进行了研究,使用离散小波变换、解析延拓和Parker-Oldenburg迭代反演法,反演得到了西太平洋莫霍面深度,结合水深地形数据,得到地壳厚度;通过对地壳厚度的分析,结合磁异常场分布,重新绘制了该区的超壳断裂体系分布图,明确了断层对西太平洋构造格架的控制作用,在此研究基础上,海陆综合考虑,结合地块构造层序列、沉积建造、变质作用以及构造演化历史,以地块之间的蛇绿岩带、洋-陆转换带、俯冲带和洋中脊作为二级构造单元的分界线,对东亚大陆构造域和东亚大陆边缘构造域划分出9个二级构造单元和40个三级构造单元,依据地壳类型、位置与板块边缘的性质以及动力学模式,划分了中国近海24个盆地的类型,明确了西太平洋-中国海的现今基本构造格局及演化特征。     

对中国大陆构造格架的讨论

大陆动力学的理论与研究开启了人们一个新的思路:在确认中国大陆构造格架、划分构造单元时,除了前寒武纪基底、南华-印支期生物地层格架以外,不能不考虑中-新生代以来重大的陆内变形事件所产生的陆内变形(大型走滑断裂、推覆构造、挤出构造)对印支与前印支期所形成大陆构造格架大幅度的改造,因此对前印支期构造单元的性质需要通过构造复位来重新认识.通过构造复位认为:阿拉善、中祁连-柴达木、北羌塘等微陆块和塔里木板块是一个整体的克拉通--西域板块,不存在整体的昆(仑)-祁(连)-秦(岭)海洋板块,早古生代满加尔-北祁连坳拉槽-小洋盆和晚古生代东昆仑-阿尼玛卿-金沙江裂陷洋盆可能是由古特提斯洋脊楔入所引起的,类似于现今的红海-亚丁湾.本文拟从阿拉善、北羌塘地块的构造归属、西域板块的确认:中国境内北亚构造域的构造划分和晚侏罗-早白垩世陆内变形、中亚挤出构造;中朝与扬子-华南板块划分和南北黄海、朝鲜半岛的构造归属等方面,来讨论有关中国及邻区大陆构造格架的一些争议问题.     

早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究

早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究张福勤＊＊（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大陆块壳并合带地壳演化进程地球化学不均一性早前寒武纪地质学研究是地球科学最基础的...     

岩石圈磁场模型及其应用

评介了一些重要的地球岩石圈磁场模型,包括根据CHAMP卫星数据制作的MF系列模型、综合模型CM、POMME系列模型、EMAM2网格数据集等.大力推荐Px Maule博士制作的全球磁性地壳厚度图和侯重初等人制作的中国大陆居里温度等温面图.建议充分利用卫星磁测数据和已开发的方法技术开展研究工作.     

新疆阿合奇县托什干河上游地区地质构造格架研究

重点论述了新疆阿合奇县托什干河上游地区地质构造格架,在前人按照大洋和大陆岩石圈两种构造体制演化形成的板块构造带为原则划分的Ⅰ、Ⅱ级构造单元的基础上重新划分和命名了研究区内的二个Ⅲ级构造单元。再根据沉积建造、岩浆作用、变形特征、变质程度、变形期次等差异进一步划分出了六个Ⅳ级构造单元。根据实际资料对主要构造单元的基本特征进行详细概括和总结,并对研究区构造变形相和大地构造相作了初步研究和分析,同时对研究区地质构造发展演化史进行了较合理恢复。     

亚洲盆-山系及其地质构造应力场初析

亚洲大陆的大地构造格局是经过地质史中迭次地壳变动所遗留下来的图象。现在的亚洲大地构造格架主要是经过中生代以来地壳形变演化而来的。除了大洋一大陆或大陆与大陆之间的相互作用(板块构造)产生的地壳形变外,还有广阔发育在大陆上的盆地-山脉之问的相互作用的影响。根据地质力学的原理,对亚洲大陆区内盆地及其周围的山脉的应力场做了初步分     

中国大陆深层区域构造格架——系列解释之上地幔剪切波速度模型及其地质意义

上地幔剪切波速度(V_S)差异表明了上地幔的横向不均匀性,通过在线下载V_S模型,并结合断裂构造图,分析发现:中国大陆主要成矿域的V_S结构存在明显差异,如特提斯-喜马拉雅成矿域的V_S为高速,而滨西太平洋成矿域的V_S为低速。编制上地幔剪切波速度结构图可以增进对中国大陆深层区域构造格架的认识,为中国大陆主要成矿域的划分和解释提供深部地球物理背景资料。     

南海北部大陆架盆地热结构

南海北部大陆架盆地地热研究发现,各盆地深部温度结构和地壳热流在地表热流中所占比例不均一。其中,珠江口盆地地壳热流贡献小于25%,由陆向洋方向递减;莺歌海盆地中部地壳热流贡献小于30%,向NE方向递增;北部湾盆地地壳热流贡献在38%~42%之间稳定变化。分析表明,此区各盆地热结构的不均一性与大陆架地壳减薄、软流圈热物质上涌等因素有关。      

中国大陆岩石圈导电性结构研究——大陆电磁参数“标准网”实验（SinoProbe-01）

"中国大陆地壳探测计划"的首要目标是岩石圈物性结构、构造和物质组成的探测,这包括大陆岩石圈的地震波速度、密度、磁性、导电性和放射性结构研究。其中,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视。利用岩石圈导电性结构模型不仅可以推断地球内部的岩、矿石组成和地质构造轮廓,还可以间接提供有关地球内部热结构的信息,为研究地球内部物质状态、地壳运动过程及其动力学机制等科学命题服务。因此,很多发达国家自上世纪70年代以来,陆续启动了岩石圈导电性结构探测。2004年,美国开始了"地球透镜计划(EarthScope)";其中,"大地电磁阵列"(USArray)是整个计划中的重要部分,是一个大陆尺度的大地电磁场观测计划,它将为北美大陆的构造与演化提供新的约束。在中国,大陆岩石圈导电性结构研究虽取得一系列重要成果,但也仅限于对其基本格局有一定认识,远远满足不了大陆动力学问题研究的需要。为了研究中国大陆形成、演化机理,首先需要确定中国大陆岩石圈三维构造模型、热结构和流变性特征,而这一切都与更详细、更准确的中国大陆岩石圈导电性结构有着密切关系。为了实现构建中国大陆岩石圈电磁学参数三维数据体及导电性结构标准模型的目标,"深部探测技术与实验研究专项"设立"大陆电磁参数标准网实验研究(SinoProbe-01)"项目,解决大陆尺度、阵列式(Array)大地电磁场(MT)标准网观测计划的关键技术问题,研究具体的实施方法技术,并提供示范性成果。项目将尽可能预先建立覆盖全国、网度为4°×4°的阵列式区域大地电磁参数标准网控制格架,并以华北和青藏为基地创立阵列式区域大地电磁场"标准点"1°×1°观测网的构建方法、技术;构建华北和青藏地区壳、幔电磁参数三维结构标准模型"格架",以及不同网度的壳、幔物性三维结构模型,为覆盖全国的阵列式区域大地电磁"标准点"观测网最佳网度选择提供依据,为最终建立中国大陆岩石圈三维导电性结构标准模型奠定基础,为预测我国超大型金属成矿远景区提供方向。完成本项目研究将对揭示中国大地构造特点和岩石圈结构提供重要依据,对油气及固体矿产资源远景评估提供制约,并对完善后板块大地构造理论有重要意义。开展这方面的研究将揭开中国大地构造地球物理学新阶段的序幕,为中国可持续发展与地球科学的进步作出贡献。     

胶东半岛中生代侵入岩浆活动序列及其构造制约

胶东半岛是我国东部中生代花岗质岩石较为发育的地区。通过对该区中生代侵入岩体高精度年代学数据资料分析，建立了区内中生代花岗质岩石3个显著不同的演化序列：晚三叠世（225~205 Ma）幔源型花岗岩、晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩和早白垩世（130~105 Ma）壳幔混合型花岗岩。通过与辽东和鲁西–徐淮地区中生代岩浆活动年代学格架的对比分析，探讨了华北东部地区中生代岩石圈构造演化和深部地球动力学过程。指出胶辽地区晚侏罗世（160~150 Ma）地壳重熔型花岗岩记录了华北东部一次重要的岩石圈地壳增厚事件，其区域动力学背景可能与古太平洋板块低角度向亚洲大陆俯冲作用密切相关。正是这次增厚作用导致了早白垩世时期岩石圈拆沉减薄和大规模伸展型花岗质岩浆活动。岩石圈地壳增厚和减薄作用过程主导了中国东部中生代陆内构造应力体制的转换和岩浆活动序列。     

侏罗纪地壳转动与中国东部岩石圈转型

对中国东部侏罗纪时期地壳增厚和岩石圈显著变薄的现象,提出一个新的形成机制假说.基于古地磁和地质学的证据认为,鄂霍次克板块朝西和伊佐奈岐板块朝西北方向运移、俯冲和碰撞,造成西伯利亚东部边缘的强烈构造变形,使东亚大陆地壳产生20°～30°的逆时针转动,形成东亚大陆北部地壳朝西运移,而东亚大陆南部(中国东部)地壳相对向东运移.这种滑移作用使中国东部发生强烈的构造-岩浆活动、地壳增厚,同时也使中国大陆东部的上地壳从大陆型岩石圈地幔滑移到大洋型岩石圈地幔之上,出现岩石圈类型的转变和厚度显著变薄的现象.看来,中国东部岩石圈变薄并不是深部地幔羽或大陆伸展作用的结果.     

中国岩石圈的基本特征

中国及邻区岩石圈结构构造十分复杂,并具有若干明显的特点:中国大陆地壳西厚东薄、南厚北薄,青藏高原地壳平均厚度为60~65 km,最厚达80 km;东部地区一般为30~35 km,南中国海中央海盆平均只有5 km;中国大陆地壳平均厚度为476 km,大大超过全球地壳392 km的平均厚度。中国大陆及邻区岩石圈亦呈西厚东薄、南厚北薄的变化趋势,青藏高原及西北地区岩石圈平均厚度为165 km,塔里木盆地中东部、帕米尔与昌都地区岩石圈厚度可达180~200 km。大兴安岭-太行山-武陵山以东,包括边缘海为岩石圈减薄区,厚度为50~85 km。西部岩石圈、软流圈“层状结构”明显,反映了板块碰撞汇聚的动力学环境;东部岩石圈、软流圈呈“块状镶嵌结构”,岩石圈薄,软流圈厚,反映了地壳拉张、软流圈物质上涌的特点,并在东亚及西太平洋地区85~250 km深处形成一巨型低速异常体。中国东部上、下地壳及地壳、岩石圈地幔之间普遍存在“上老下新”年龄结构。     

中国大陆地壳上地幔不均匀性与矿产资源预测

在充分收集、整理、综合研究中国大陆11条地学断面(简称GGT)、数十条其它地球物理剖面(地震剖面、大地热流、大地电磁测深等剖面)和覆盖中国大陆及邻区的剪切波三维速度结构资料的基础上,阐述了中国大陆及邻区地壳结构、岩石圈结构和软流圈结构,并对中国大陆矿产资源预测作了简单的讨论。中国岩石圈结构是在三种不同性质的软流圈基础上发展起来的,有明显的继承性。中国岩石圈结构在某种程度上与大地构造单元相吻合,说明地壳构造受到岩石圈的影响和制约。尤其在地震波垂向低速带上(地壳上地幔都表现为低速性质)是内生多金属矿带的良好产出环境。     

中国古近纪构造-地层区划及地层格架

古近纪是地球演化进程中最为关键的时段之一,如印度与欧亚板块碰撞和青藏高原初始隆升、太平洋板块向西往欧亚大陆俯冲伴随大规模弧后裂陷、古新世-始新世极热和渐新世初大降温、哺乳动物和被子植物大辐射等,因此,建立中国古近纪构造-地层区划及地层对比格架,是进一步深入研究古近纪时期地球表层岩石圈-水圈-大气圈-生物圈等多圈层耦合演化的基石,意义十分重大.中国古近纪构造-地层区划主要反映古近纪阶段中国范围内的构造-地层的一级和二级单元的划分与各单元内的主要盆地构造背景与分布特征.本次通过对中国古近纪大地构造、沉积盆地(群)、火山岩、隆起带和大型变形构造等的综合研究,共厘定出一级构造-地层单元(大区)10个,二级构造-地层单元27个(区),包含各类沉积盆地129个.通过对各个地层分区内盆地的盆地类型、构造控制背景、沉积序列及地层接触关系的研究,建立了中国古近纪地层对比格架,并对中国古近纪时期沉积-构造耦合历史进行了系统总结.      

从地壳上地幔构造看大陆岩石圈伸展与裂解

本篇讨论大陆岩石圈拆沉、伸展与裂解作用过程。由于大陆岩石圈厚度大而且很不均匀,产生裂谷的机制比较复杂。大陆碰撞远程效应的触发,岩石圈拆沉,以及板块运动的不规则性和地球应力场方向转折,都可能产生岩石圈断裂和大陆裂谷。岩石圈拆沉为在重力作用下"去陆根"的作用过程,演化过程可分为大陆根拆离、地壳伸展和岩石圈地幔整体破裂三个阶段。大陆碰撞带、俯冲的大陆和大洋板块、克拉通区域岩石圈,都可能产生岩石圈拆沉。大陆岩石圈调查表明,拉张区可见地壳伸展、岩石圈拆离、软流圈上拱和热沉降;它们是大陆岩石圈伸展与裂解早期的主要表现。从初始拉张的盆岭省到成熟的张裂省,拆离后地壳伸展成复式地堑,下地壳幔源玄武岩浆侵位,断裂带贯通并切穿整个岩石圈,表明地壳伸展进入成熟阶段。中国东北松辽盆地和西欧北海盆地曾处于成熟的张裂省。岩石圈破裂为岩浆侵位提供了阻力很小的通道网。岩浆侵位作用伴随岩石圈破裂和热流体上涌,成熟的张裂省可发展成大陆裂谷。多数的大陆裂谷带并没有发展成威尔逊裂谷带和洋中脊,普通的大陆裂谷要演化为威尔逊裂谷带,必须有来自软流圈的长期和持续的热流和玄武质岩浆的供应。威尔逊裂谷带岩石圈地幔和软流圈为地震低速带,其根源可能与来自地幔底部的地幔热羽流有关。     

东北亚活动大陆边缘中生代构造格架主体特点

东北亚是全球板块构造活动最复杂地区之一.中生代活动大陆边缘构造格架主体特点是,东部为陆缘增生带,包含碰撞造山带和增生造山带两种类型;西部为陆缘活化带,包含西伯利亚古陆东部活化区（北段）,东蒙古-兴安-吉黑活化区（中段）和中-朝古陆东部活化区（南段）.整体构造格架具有东西分带,南北分段,由北东向南逐渐发展的特点.华北-蒙古-兴安地区中侏罗晚期-早白垩世初的沉积-火山-沉积磨拉石,属东北亚中生代活动大陆边缘构造演历进程的组成部分,是构造体制转换的标志之一.     

朱夏教授研究大陆边缘构造演化的思路

本文介绍了朱夏教授研究大陆边缘构造演化的思路,概括了“活动论构造历史观”在时间上、空间上、属性上的特征。朱夏教授强调地球岩石圈水平运移演化历史,提出了中生代以前古老的“潘基亚”大陆边缘和以后的年青的巨板块边缘;结合中国地质构造独特点,精辟地论述了中国大陆边缘构造的网络格架。