帕米尔弧形构造带晚第四纪以来的不对称径向逆冲:多时空尺度变形速率的启示

帕米尔弧形构造带作为印度-欧亚板块碰撞带变形最为强烈的地区之一,该构造带前缘发育了一系列呈弧形形态展布的活动断裂系;其向北突出的弧形形态的形成是数十年来国内外的研究热点。但关于该弧形形态的形成时间、形成机制以及帕米尔弧形构造带的演化过程仍存在很大的争议。沿弧形构造带发育的活动断裂系运动学的时空变化是揭示帕米尔弧形构造带新生代以来形成演化过程的重要窗口,但是鲜有对这些构造的多时空尺度的系统性研究。文章根据这些沿弧形构造不同的构造样式,重点总结了主要活动构造在不同时间尺度下的变形速率,并分析这些构造沿帕米尔弧形前缘的时空变化。结果表明,晚第四纪以来,帕米尔弧形构造带前缘的构造变形速率基本保持稳定,且前缘主要的逆冲和走滑运动呈现强烈的不对称特征。我们认为帕米尔弧形构造带晚第四纪以来的变形模式基本保持一致,主要表现为不对称径向逆冲的运动学模式,这一运动学模式的形成可能受控于帕米尔边界条件的差异。     

世界七大洲最高峰构造对比

世界七大洲最高峰均位于全球或巨型经向或纬向构造带中 ,暗示山脉形成和地球自转之间有内在联系。它们均位于区域弧形构造带弧顶部位 ,弧形构造带成因包括俯冲弧、碰撞弧和伸展弧三类 ,弧形构造弯曲方向与不同类型弧形构造之间有着特定的几何关系。世界七大洲最高峰均与某种具体构造相联系 ,诸如火山构造、推覆构造等 ,反映构造作用在其形成中的意义。它们在新生代期间均发生强烈隆升 ,至今仍有活动。其隆升过程既有构造隆升 ,又有均衡隆升 ,以构造隆升为主。构造隆升中断裂构造、特别是两组断裂复合起着决定作用 ,火山作用对某些高峰的形成有重要意义。     

江汉平原区中、古生界构造特征及演化

印支期以来江汉平原区经历了多期构造运动的叠加和改造,中、古生界的构造特征总体以南北造山对冲挤压为特点,形成南部受控于雪峰-江南造山带的八面山-大磨山弧形构造带和北部受控于东秦岭-大别造山带的大洪山弧形构造带两大弧形构造体系,且以南部弧形构造带为主体.早燕山期是弧形构造的主要发育期,南部弧形构造带首先形成雏形,前缘断裂为问安寺-纪山寺-潜北-天门河断裂,随后秦岭-大别碰撞造山,产生自北东向南西的挤压应力,北部大洪山弧形构造带开始发育,并对南部弧形构造带产生叠加和改造作用,在荆州-大冶地区形成对冲干涉构造带;晚燕山-早喜山期,构造负反转,荆州-沔阳地区强烈断陷,使得对冲干涉构造带隐伏于江汉盆地白垩-新近系之下,成为隐伏前锋构造.多期次的构造作用,使研究区发育挤压收缩构造、走滑压扭构造及伸展反转构造三大类基本构造样式.     

祁阳山字型构造质疑

结合区域构造演化背景及构造变形特征,对祁阳弧形构造的形成机制进行研究。分析表明,传统山字型构造机制难以解释祁阳弧形构造的诸多特征,且前人认为变形动力来源于东西向挤压应力场,也与印支期区域构造应力场实为NWW向的构造背景不符,因此祁阳弧形构造并不属典型山字型构造。基于研究区构造活动的客观实际,提出祁阳弧形构造的可能形成机制:NW向基底隐伏断裂和NNE-NE向主干断裂分别于印支期和燕山期产生强烈左旋走滑活动,从而使区域NNE向构造线在中段产生左旋偏转成为NNW向,从而形成S形的祁阳弧形构造。这一机制可较好解释祁阳弧形构造的若干特征,如关帝庙穹窿呈NWW走向、北反射弧构造形迹不显著、北弧弧顶脱位及内弧曲率大于外弧、南弧弧顶脱位、紫云-中田-高峰串珠状穹窿的形成等。上述认识对华南地区弧形构造研究具有一定启示意义:除山字型构造作用和砥柱作用外,还应注意断裂走滑等其他构造活动对弧形构造的制约,以及多次构造活动叠加对构造形迹可能造成的影响。     

塔里木盆地塔中低凸起古构造演化与变形特征

通过区域地质和构造地震精细研究,提出了塔里木南缘早古生代板块构造控制塔南—塔中从伸展到挤压盆地演化：寒武纪—早奥陶世板缘拉张控制了塔中北斜坡断陷构造;中奥陶世北昆仑洋盆关闭后塔中前缘隆起;晚奥陶世—晚泥盆世塔中前陆冲断与走滑构造变形。晚奥陶世塔南前陆冲断构造由东南向西北方向传播,形成塘北—塔中南—塔中5号断裂带等弧形断裂体系和塔中低凸起中西段与Ⅰ号断裂带小角度斜交的走滑断裂体系。冲断构造位移的传播受控于两个滑脱层：其一是沿寒武系内部膏盐岩的滑脱,形成弧形冲断构造,终止于塔中南缘断裂带;另一个是沿中地壳韧性变形带的滑脱,形成塔中1号断裂带东端的弧形构造带。塔中1号断裂带东段的构造变形方式主要为向北传播水平位移的断层传播褶皱和向南反向冲断的楔形构造。塔中低凸起的中西段右行走滑构造导致了向东收敛的扫帚状走滑断裂体系的形成,剖面发育花状构造。塔中低凸起的古构造演化与变形特征、构造变形样式、构造变形成因和断裂体系,是克拉通盆地内部叠合盆地深层的主要构造地质特征。     

论宁镇山脉推覆构造的特征与形成

本文通过对宁镇山脉构造特征的分析,认为宁镇山脉是由三个自南而北推掩的构造片体组成的推覆构造。每个构造片体的表层褶皱与逆冲、逆掩断裂组合都是深层滑移的地面表象,反映了统一的构造应力场。推覆构造的主体北东东向延伸,略呈向北突出的弧形,主要形成于三叠纪晚期的印支运动即南象运动。属于扬子、华北两个古板块碰撞带的后缘构造。燕山中—晚期北北东向挤压构造对其产生横跨和叠加。     

徐宿弧形构造对袁庄矿矿井构造的影响机制

以徐宿弧形构造西部外缘带中段闸河复式向斜北部的袁庄矿地质构造为主要研究对象,探讨了徐宿弧形构造对闸河向斜和袁庄矿矿井构造形成的影响机制,并分析了各级构造对煤层、瓦斯及岩浆岩的控制作用。研究表明:在徐宿弧形构造背景下,闸河向斜构造虽处于应力集中区,但因石炭-二叠纪地层软弱,故闸河向斜褶皱发育,逆冲断裂却很少,这与向斜两侧的逆冲断裂系形成鲜明对比;袁庄矿矿井构造秉承了闸河向斜构造特征,以褶皱为主要构造形式;煤层赋存、瓦斯含量及岩浆岩等开采地质条件的特征明显受各级构造形式的影响。研究认为,不同尺度下的各级构造有一定的相似性,但又有各自独有的特征,因此在多级次构造研究中,在考虑区域构造背景的同时还应重视次级构造自身条件的研究。      

西秦岭白龙江复背斜两端弧形构造控矿特征初探

本文提出西秦岭南亚带弧形构造控矿的新认识,初步探讨了弧形构造的形成机制及控矿机制。两组斜列的弧形构造发育于白龙江复背斜东、西两端,并分别控制了两个Au(U-As-Sb-Cu)矿集区。弧形构造顶部及附近的多组多方向次级断裂对本区大型金矿床及与成矿有关的中生代浅成-超浅成(碱质)中酸性岩浆岩具有明显的控制作用,弧形构造翼部的成矿条件则不如其顶部。      

先存薄弱带对帕米尔弧形构造带形成的影响：来自构造物理模拟实验的制约

帕米尔弧形构造带的形成与先存弧形薄弱带密切相关,这些先存薄弱带如何在印度-欧亚板块碰撞初期就被活化是地学界关注的科学问题。本文利用构造物理模拟实验,研究先存弧形构造薄弱带如何影响帕米尔弧形构造带的形成。本文依据相似性准则,设计了两组构造物理模拟实验,包括先存弧形薄弱带(对比模型)和先存弧形薄弱带加地壳滑脱层。实验结果表明:①先存弧形构造带上继承性发育从而形成帕米尔弧形构造带是完全可能的;②在先存弧形薄弱带而无滑脱层的情况下,变形逐渐由南向北传递,呈现典型的前展式的变形过程,最终变形到达先存弧形薄弱带的时间较晚;构造样式上主要表现为一系列南倾断裂控制的变形带不断向北增宽;所造成的地形格局总体上呈现向北单调递减的地形楔形态;③在先存弧形薄弱带而有地壳滑脱层的情况下,先存弧形薄弱带在变形初期就立即活化,之后变形带才表现出从推板向北逐渐传递的过程,最终当变形量足够大时,会在弧形薄弱带前缘形成前锋断裂;构造样式上,表现为一系列的冲起构造;所造成的地形格局总体上为山-谷相间的形态;④帕米尔北缘的先存薄弱带如果在新生代印度-欧亚板块碰撞初期就开始活化,必须存在滑脱层(解耦层)。该新生代早期的滑脱层是否存在、位于什么深度和界面仍有待于进一步研究。     

柴北缘西段新生代弧形构造带演化历史及成藏过程

本文在钻井和二、三维地震数据精细解释的基础上,详细研究了柴北缘西段晚新生代弧形构造带演化历史和油气成藏过程。认为柴北缘西段是由一系列沿造山带前缘展布的弧形逆冲断裂和褶皱组成的弧形构造带。晚新生代以来的构造演化具有自山前向盆内扩展,东西两侧向中间传播的特点,油气运聚与构造演化过程紧密耦合。各弧形构造带两侧形成时间早,生储盖配置好,且具有古构造背景,是油气运聚的长期指向,应是下一步优先勘探目标。     

宁蒗白牛厂铅锌矿床控矿构造研究

宁蒗白牛厂矿区位于区域性牛窝子－罗卜地帚状构造的内旋断裂带——白牛厂弧形断裂的拐折部位。由白牛厂弧形断裂伴生的低级次白牛厂帚状断裂构造带,为本区矿液运移和矿体赋存提供了良好通道和有利空间。在白牛厂喜马拉雅期含矿隐伏斑岩体与其围岩（Ｐ１灰岩）的外接触带的构造叠合地段,有望形成斑岩体外接触带热液型铅锌（银）多金属矿床。矿区铅锌矿化主要受控于白牛厂背斜轴部及其以西的白牛厂帚状构造的各弧形断裂带（以ｆ３、ｆ４、ｆ５为主）,尤其是其弧形拐折至收敛地段。     

鄂西弧形构造变形特征及成因机制

对川东-湘鄂西断褶带内鄂西地区的弧形构造,从构造剖面特征、叠加褶皱样式和断裂性质入手进行几何学和运动学分析。结果发现鄂西弧形构造具有多期变形特征:早期普遍为北东东向的直线型褶皱,随着弧形带扩展,在东、西两翼分别发育右行和左行的逆冲-走滑断裂,同时分别形成北北东向和北西西向的弧形褶皱。晚期弧形带中部发育北北东向构造并叠加改造了早期北东东和北西西向褶皱,同时在黄陵背斜以西还发育交切早期构造的北北西向仙女山右行走滑断裂。根据弧形带扩展的几何学-运动学分类原则,并结合前人的古地磁研究结果,推测鄂西弧形构造应属于构造弯曲形成的弯曲弧。区域滑脱层和黄陵隆起阻挡可能是控制弧形样式的主要原因。区域滑脱层控制了拆离滑脱褶皱的构造样式; 黄陵基底隆起的阻挡作用使弧形带东翼进一步弯曲变形,并导致了构造应力场方向发生改变,造成了晚期北北东向与早期北东东向构造的叠加。由此恢复的鄂西弧形构造变形过程对于揭示川东-湘鄂西断褶带构造演化具有重要的指示意义。     

淮北煤田构造特征和形成机制

淮北煤田位于徐宿弧形推覆构造带前缘和外缘带。通过分析区域地质资料,并结合野外地质调查,探讨了淮北煤田的构造、演化特征及其形成机制。结果表明:①以宿北断裂为界将淮北煤田划分为南、北2个构造分区,北区构造线总体走向近SN-NNE,呈向西凸出的弧形展布,以逆冲断层为主,发育侏罗山式长轴褶皱;南区构造线走向NNW和NNE,以正断层和开阔短轴褶皱为主。②北区处于徐宿推覆构造主体部位,萧县背斜及其以东地区为上盘推覆体,萧县背斜以西地区属上盘推覆体;南区以西寺坡断层为界,该断层以东地带位于徐宿弧形构造带东南末端,属推覆构造上覆系统,西寺坡断层以西地区为推覆体下伏系统。③自石炭-二叠纪含煤地层沉积后,淮北煤田至少经历了3期较大的构造事件,即印支期近SN方向的挤压,形成近EW向断裂构造为主;燕山早期NWW-SEE方向的强烈挤压作用,形成徐宿弧形构造;燕山晚期NNE-SSW方向挤压,在煤田内形成大量NNE-SSW方向正断层。      

塔中低凸起古生界构造特征及演化

塔中低凸起经历了多期构造运动的叠加和改造,古生界构造特征总体以南北对冲挤压为特点,形成南北两大弧形构造体系,在弧形构造体系上发育晚奥陶世台地边缘沉积。早海西期大规模逆冲逆掩构造由于受东西向区域应力不一致的控制,表现出一定程度的上下地质结构的变异,并形成了呈NNE走向的走滑断裂体系,控制了研究区纵向分层、南北分带、东西分块的构造格局。中新生代构造运动导致走滑断裂表现为西晚东早,东部定型于晚海西期,西部定型于喜山期。多期次的构造作用,使研究区发育挤压收缩构造、走滑压扭构造两大类基本构造样式。     

昆明市郊筇竹寺地区叠瓦状弧形断裂研究

本文对筇竹寺附近一组叠瓦状弧形断裂的形成机制进行探讨,认为:该组断裂具多期活动特征;构造岩的特征受原岩性质的影响并具一定的分带性;弧形为燕山运动早期褶皱时断裂面随之弯曲而形成;褶皱和断裂的发生和发展除受控于构造活动时期构造力的方式和方向外,还可能受控于南北向及东西向的古构造。     

祁连山北缘深部弧形褶皱—逆冲带及其油气勘探前景

祁连山北缘-河西走廊西段位于青藏高原东北缘,是新生代陆内构造活动最强烈地区。基于野外构造观测、横跨山前及前陆盆地区的三维地震构造分析与解释,结合地震地质属性提取分析,识别出祁连山北缘-酒泉盆地西段窟窿山-柳沟庄带隐伏的弧形褶皱-逆冲带,该弧形构造是造山带基底逆冲构造楔体垂向差异抬升与向前陆方向差异运动的产物;该弧形结构控制本区下白垩统地层裂缝发育、分布与破裂强度,并与本区先期断裂、裂缝带产生构造叠加效应,形成弧形构造“中央强裂缝发育带”,是形成构造裂缝型油气藏的有利区域。     

宁夏中南部古生代弧型构造

宁夏中南部地区在中奥陶世至泥盆纪是作为北祁连造山带北侧的弧后前陆盆地靠大陆一侧而存在的;由于在早古生代晚期该前陆盆地的关闭,该地区下古生界变形,发育明显的逆冲推覆构造,形成一个大型的弧形构造,该弧形构造主要由弧形逆冲断层以及相关褶皱所组成,该构造弧顶指向北东,西翼宽、东翼窄,是加里东运动的组成部分,动力方向来自于南南西,即北祁连造山带。而卫宁北山地区的东西向构造仅仅是该弧形构造的一翼。新生代弧形构造是在古弧形构造的基础上形成的,并一定程度上改造了古构造。     

湘东太湖逆冲推覆构造基本特征研究

通过地表地质调查和钻探资料,厘定了湘东太湖逆冲推覆构造.推覆构造总体呈北东走向,自北西往南东依次由前缘逆断裂(螺丝桥断裂)、推覆体前带和上部滑脱构造、下断坡(铁铺坳-龙凤桥隐伏断裂)及推覆体后带、反冲断裂(中湾断裂)、后缘向斜等组成.在前缘断裂北西面发育青洞倒转向斜.后缘向斜呈向NW凸出的弧形,其中段发育丫江桥穹状隆起和印支期丫江桥花岗岩体.青洞向斜走向中分点、后缘向斜弧形前凸部位及丫江桥岩体(穹状隆起)中心组成NW向直线,并与丫江桥岩体长轴重合.基于以上特征,分析提出太湖逆冲推覆构造及丫江桥穹状隆起和丫江桥岩体形成的动力机制:印支运动中在区域NW(W)向挤压下,发生深部和浅部滑脱以及沿下断坡的逆冲,形成太湖逆冲推覆构造.太湖推覆体向北西运动过程中存在自青洞向斜至丫江桥岩体的具有更强的挤压和更大距离滑移的中轴带,使丫江桥地区形成穹状隆起,并使后缘向斜轴迹因后拽牵引而组成-向北西凸出的弧形构造.丫江桥穹状隆起区由于更强的挤压剪切作用及更大幅度的地壳增厚,深部地壳发生更大幅度的升温,在强挤压过后应力松弛环境下减压熔融、岩浆上侵而形成丫江桥花岗岩体.太湖逆冲推覆构造为华南中生代构造演化提供了一定程度的制约.     

华北板块南缘北东地区构造特征及矿井瓦斯主控因素

通过华北板块南缘北东地区的弧形构造特征、形成时代和瓦斯分布特征的研究,得出如下结论:1徐宿弧形构造限于丰沛断裂与蚌埠隆起北缘的五河断裂间,为形成于早三叠世后、晚侏罗世前的推覆构造;其形成与动力来源可能是扬子板块沿着郯庐断裂带向西或北西方向俯冲于华北板块之下的碰撞拼贴作用。2徐宿弧形推覆构造中和面外侧引张、内侧挤压的构造应力场是导致位于弧形内侧的宿东向斜内煤矿瓦斯富集、外侧闸河向斜瓦斯含量相对较少的主因之一;煤矿区内岩浆岩体(脉)的侵入改变了这种本应规律的瓦斯分布图案。岩浆活动和构造作用共同构建了华北板块南缘北东地区的构造和瓦斯分布图案。     

弧形构造研究进展

从几何学、运动学特征及研究方法的角度出发,综述了弧形构造的主要研究进展,探讨了其动力学机制和控制因素,介绍了中国境内典型的弧形山系的构造特征,结果表明:①依据弧形构造内部主要构造在平面上的展布特征及其与前缘的关系,可分为平行型、汇聚型、发散型、削截型和杂乱型等;②基于几何学-运动学特征的分类方案,具有较强的实用性,在研究中值得重视;③古地磁、应力-应变分析、构造模拟和沉积环境研究是其主要研究方法;④弧形构造形成的主控因素包括:盆地原型、前陆基底砥柱、大陆边界、走滑断裂、区域滑脱层、刚性块体楔入和多期构造叠加等;⑤中国境内比较典型的弧形构造有青藏高原东北缘弧形构造、南天山弧、宿迁弧和雪峰山弧等,但对具体弧形构造的运动学及动力学研究较弱.目前,弧形构造三维变形几何学、运动学研究及成因机制还比较薄弱,仍是现今研究的重点和难点.