岩石圈地幔结构及其对中国大型盆地的演化意义

P_n波是通过莫霍面下方的上地幔顶部的地震波.由于P_n波的速度随温度和物质成分而变化, 以及P_n波各向异性可以反映地幔形变的历史.因此P_n波的速度以及各向异性成为探索岩石圈结构的重要工具.中国岩石圈地幔的P_n速度的特征是很高速的异常区和很低速的异常区呈镶嵌状出现, 反映了地质结构的不均匀性.西部大型盆地(塔里木、准噶尔、吐哈、柴达木和四川盆地) 具有较高的P_n速度和较弱的各向异性, 反映出这些盆地的岩石圈是冷的和坚硬的, 其变形较小.大面积的华北地区, 在太古代的基底下具有明显的P_n波低速度.研究结果表明与这些地区裂谷、岩石圈减薄和地幔上涌区相一致.P_n波各向异性与在最新(和目前正在进行) 的大规模变形期间, 岩石圈地幔沿NNE向右旋简单剪切相一致.华北的金矿藏以及华北和松辽盆地的石油储藏的位置明显地与该区的低P_n波速度区相吻合, 表明该区金属成矿和油储的形成与中、新生代以来在岩石圈地幔中的热活动, 以及壳幔之间的相互作用过程密切相关.      

中国西部新生代沉积盆地演化

新生代期间中国西部发生了多次强烈的构造运动, 经历了复杂的构造-地貌演化历史.地质构造背景和地球动力学过程则控制了中国西部大陆新生代期间的构造-地貌演化.盆-山系统是中国西部新生代构造的基本格局, 盆-岭体系是中国西部新生代的主要地貌单元.根据盆地的几何学、动力学与构造演化特征, 中国西部新生代盆地可以划分为压陷盆地、断陷盆地、走滑拉分盆地以及残留海-前陆盆地4类.这些新生代封闭盆地均被造山带所围限, 而盆地与山脉之间由挤压型活动断裂(逆冲断层和走滑断层)所分割.新生代以来印度板块与欧亚板块的碰撞以及其后印度板块的向北俯冲挤压, 对中国西部新生代沉积盆地的发育和演化产生了重大影响.中国西部新生代盆地构造岩相古地理演化与板块运动和构造隆升之间存在明显的耦合.      

中亚及中国西部侏罗纪沉积盆地的构造特征

侏罗纪是中亚和中国西部地区沉积盆地主要形成时期,这表现在两个方面:(1)先期存在的盆地在此阶段沉积范围持续扩大;(2)形成了许多新的侏罗纪沉积盆地.本文通过对劳亚大陆南部侏罗纪特提斯北带构造特征、诸盆地早-中侏罗世岩相古地理和构造样式的分析,表明中国西部与中亚地区在侏罗纪时虽然都处于新特提斯北部被动大陆边缘,但由于受帕米尔弧向北推挤的影响,以及昆仑构造带与塔拉斯-费尔干纳断裂和阿尔金大型走滑断裂的存在,这两个地区的侏罗纪盆地具有完全不同的构造起因.以塔拉斯-费尔干纳断裂为界,西南侧中亚地区的侏罗纪沉积盆地主要是由新特提斯北部大陆边缘的被动伸展形成;东北侧中国西部的侏罗纪沉积盆地则主要发育于区域性挤压构造背景之下,形成的主要机制是重力陷落.此外,沿塔拉斯-费尔干纳断裂还存在几个侏罗纪的走滑拉分盆地.中国西部与中亚地区侏罗纪盆地的不同成因特征对盆地的比较研究和寻找侏罗系烃源岩都具有重要意义.     

中国沉积盆地演化与联合古陆的形成和裂解

中国沉积盆地演化与全球动力学体系有关,可以划分为裂陷盆地序列、压陷盆地序列和走滑盆地序列。在空间上受东特提斯构造体系域与西太平洋构造体系域的制约,在时间上受联合古陆形成和裂解两个构造阶段的影响。因此,在各类原型盆地基础上可以产生反转盆地和复合盆地。中、新生代盆地与古生代盆地之间存在着新生性、再生性和反转性等关系。     

洞庭盆地的形成和演化

<正> 在洞庭湖盆地的地质历史中经历了三个地壳发展阶段。武陵、雪峰至加里东期(即中元古代至早古生代末)为强烈活动的地槽构造阶段。这个时期地壳以强烈的褶皱运动为主,从而在中、晚元古代地层中形成了长线状,紧闭型的褶皱和压性断裂,并出现岩浆活动和区域性的浅变质现象。这套强烈褶     

中国西部地壳上地幔速度和Qβ结构

从穿越中国西部地区所有双台大圆路径中,选出Ｒａｙｌｅｉｇｈ波记录比较清晰且焦散效应相对较弱的３条双台大圆路径,计算出双台间地震面波相速度频散,群速度频散和随周期变化的衰减因子,进而反演出３条路径下地壳下地幔的平均Ｓ波速度和Ｑβ结构,对应于兰州－高和径,在约７２ｋｍ深度的上是幔中开始出现低速和Ｑβ层,在深度为６ｋｍ－２０ｋｍ的地壳中,存在一低Ｑβ层,而在其下２０ｋｍ～３４ｋｍ深度的地壳中存在一高Ｑβ夹层,对应于成都－乌鲁木齐路径,在约８６ｋｍ深度的上地幔中开始出现低速Ｑβ层,在１２１ｋｍ深度开始出现明显的低Ｑβ层,在深度为１９ｋｍ～３４ｋｍ的地壳中,存在一显著的高Ｑβ层,对应于高台一拉萨路径,在约８４ｋｍ深度的上地幔中开始出现低速和低Ｑβ层,在１５ｋｍ～２９ｋｍ深度的地壳中,存在一高Ｑβ夹层。     

中国西部三大盆地海相碳酸盐岩台地边缘类型及特征

在回顾经典的碳酸盐沉积模式类型研究和我国学者对碳酸盐岩台地边缘特征研究的基础上,以构造控盆、盆地控相、相控生储盖组合为指导思想,依据中国西部三大海相盆地碳酸盐岩发育的特殊性,从中国西部三大盆地海相碳酸盐岩发育特征和地质实际情况出发,系统建立了5种碳酸盐岩台地边缘类型及沉积模式和12种亚类类型。以中国西部三大盆地不同时期发育的碳酸盐沉积特征为主线,从盆地构造演化、岩性特征、相带变化以及模式演化等方面详细分析了各个碳酸盐岩台地边缘类型及沉积模式特征。不同类型台地边缘及其沉积模式演化特征研究对分析生烃、储烃和盖烃物质等油气要素的时间和空间匹配关系具有重要的指导意义。     

柴达木盆地西部中生界原型盆地及其演化

柴达木中生界盆地形成时间及其盆地原型研究存在很大争议,主要原因在于对盆地内有无三叠系陆相沉积及其与上覆下侏罗统地层接触关系和中生界原型盆地形成的构造背景等问题认识不清.区域地质调查在盆地西部月牙山北发现中、上三叠统陆相地层与上覆下侏罗统地层整合接触,在此基础上,结合地表露头、古流分析及地震解释资料研究认为:柴达木中生界盆地起始于中三叠世.中生代在古阿拉巴斯套山与古昆仑山间发育一个大的近东西向展布的活动型山间盆地,盆地经历了中-晚三叠世、早-中侏罗世和晚侏罗世-白垩纪三个演化阶段,分别对应发育了中-晚三叠世坳陷型盆地、早-中侏罗世断陷型盆地和晚侏罗世-白垩纪坳陷型盆地三种原型盆地类型.中-晚三叠世盆地分布比较局限,沉积以氧化环境下的红色碎屑岩建造为主,不具生烃能力;早-中侏罗世盆地范围扩大,沉积物以暗色含煤建造为主,主要分布于现今的阿尔金山地区及其山前地带,沉积中心在阿尔金山地区.晚侏罗世-白垩纪阿尔金山快速隆升,成为主要物源区,开始分割塔里木和柴达木盆地沉积,沉积物为红色磨拉石建造.该研究对于准确评价柴达木盆地生烃潜力及合理进行勘探部署具有重要意义.     

鄂尔多斯盆地西部“古陆梁”的形成和演化

从鄂尔多斯盆地西缘地区基本地质事实出发,充分汲取前人的有益成果,历史的分析鄂尔多斯盆地西缘构造应力场特点,结合晚三叠世以来鄂尔多斯盆地西缘盆—山转换的沉积响应,合理利用地震资料所揭示的西缘深部的“CT”图像及物源分析等第一手资料,提出“西缘古陆梁”及“银川古隆起”在印支期是不存在的;燕山主期盆地西缘南段可能形成古陆梁,使得六盘山盆地和鄂尔多斯盆地具一定的分割性,但随后在早白垩世又被夷平,鄂尔多斯盆地又和包括六盘山盆地在内的西部白垩纪盆地连通,鄂尔多斯盆地西界真正形成的时间应在喜山晚期,这也是盆地西缘桌子山—贺兰山—六盘山(“南北向古陆梁”)形成的大致时间,它们是印度板块和太平洋板块远距离应力作用的结果。     

中国东部中新生代盆地形成演化与深部过程的耦合关系

软流圈隆升是板块相互作用的深部调整过程,同时也是地壳表层—地幔进行重力均衡调整的过程。中国东部中新生代沉积盆地充填形态大多与盆地深部软流圈的隆升呈镜像对应关系,这一关系暗示了岩石圈和软流圈相互作用的耦合关系,也指示了伸展型盆地深部软流圈隆升幕的阶段性与盆地充填演化阶段之间的成因联系。     

岩石圈中热压系数的计算

中国中西部地区发育众多前陆冲断带,它们具有构造变形复杂、油气潜力大和有别于经典前陆盆地的沉积和油气地质特征,但其成因过程和动力学并不清楚。文中利用中西部盆地区的地温、岩石热物性参数和地热学模拟技术,分析该区岩石圈热状态和流变学特征,进一步结合其他地质、地球物理资料,揭示盆地区的深部构造特征和岩石圈性质。研究表明,中西部各主要盆地的岩石圈具有厚度大、强度高、地温低等热-流变学特征,表现为刚硬块体;而其周缘和造山带区却表现为温度高、强度低和厚度小等特征,是构造变形的易发区。在此基础上讨论了岩石圈性质和变形过程等深部构造对前陆盆地成因演化的控制作用,进而初步归纳这类陆内再生前陆盆地的成因演化机制:发育于小型克拉通块体的边缘,其就位受控于岩石圈热-流变学非均质性和构造继承性,其动力来源是新生代印度-欧亚大陆碰撞及其持续的挤压作用。上述研究为探讨中国中西部地区的前陆盆地成因机制提供了深部资料和岩石圈热-流变学约束。     

中国中西部前陆盆地多期成藏、晚期聚气的成藏特征

中国中西部前陆盆地具有优越的天然气成藏条件,同时具有晚期成藏的特征。文中在典型气藏解剖的基础上重点讨论了川西、柴北缘和准南缘前陆盆地的成藏过程,从而指出中国中西部前陆盆地具有多期聚集、晚期聚气的成藏特征,明确指出中国中西部前陆盆地具有最主要的两大成藏期,一是燕山晚期,主要是被动陆缘或中部前陆盆地三叠系烃源岩的油气聚集期;二是喜山晚期,受新构造运动影响,主要是西部陆内前陆盆地的中、新生界烃源岩的天然气成藏期和中部周缘前陆盆地的天然气的调整期。新近纪前陆盆地的发育期控制了中国中西部前陆盆地以中生界煤系烃源岩为主的晚期天然气的聚集。     

中国西部地壳岩石密度及其组成

本研究采用前人归纳的中国西部主要构造单元的P波波速结构来研究中国西部的地壳密度及组分特征。对地壳岩性推测依据:(1)实测地壳V_p值与实验室测量的常见不同岩性V_p值的对比,(2)根据波速(V_p)-密度(ρ)转换方法,将下地壳的P波波速结构转化为密度结构,并采用Monte Carlo法对密度值的误差进行估算。结果显示:除川西地区以外,中国西部各构造单元的(结晶)地壳密度值大于全球大陆地壳平均值2830 kg/m~3。中国西部各构造单元上地壳P波波速和密度均与中酸性岩类相当,中地壳P波波速和密度均与中性岩相当,下地壳P波波速和密度均与基性岩类相当。因此,中国西部上地壳是中酸性的,中地壳是中性的,下地壳是基性的。     

南海新生代构造演化及岩石圈三维结构特征

地震层析资料表明，南海地区，自红河口向南经南海、苏禄海到苏拉威西海，岩石圈速度低，底部横波速度仅4．4km／s，岩石圈厚度在60～80km之间，为薄岩石圈地区。软流层的速度也较低，在4．2-4．4km／s之间，但厚度较大，大于200km。从红河-莺歌海断裂带经南海到苏禄海，存在一条北西向宽约200km的上地幔北西向低速带，面波速度在4．05～4．25km／s之间。由上述资料可见，东亚大陆边缘及边缘海的上地幔存在一巨型低速带，在南海地区低速带的走向为北西向，在东海地区为北北西向。这种走向与地表的区域构造走向基本一致，反映这里新生代构造活动可能与地幔低速带分布有关，即上地幔低速带反映了岩石圈的区域流动。这类岩石圈区域流动引起岩石圈表层的张性构造，形成裂谷及稍后的海底扩张，在亚洲东部边缘形成一系列边缘海盆。     

中亚地区与中国西部盆地类比及其油气勘探潜力

中国西部盆地和中亚某些含油气盆地在地质背景和石油地质条件等方面有一定的相似性,从盆地结构上看,中亚地区的盆地与中国西部盆地大多为具有不同构造属性的构造阶段,相互叠置的叠合盆地;从烃源岩发育特征来看,中下侏罗统的含煤岩系使中国西部与中亚地区烃源层有较好的可比性.勘探实践证明,无论在中亚还是在中国西部该含煤岩系是最重要的烃源层之一,但中国西部绝大多数盆地广泛发育古生界烃源岩,这无疑大大增强了中国西部盆地的生烃潜力.从储集岩特征来看,中亚地区含油气盆地以发育中一新生界储层为主,而中国西部大部分盆地不仅广泛分布中一新生界储层,具有发育古生界储集层的优势;从资源类型来看,中亚地区以天然气占有绝对优势,而中国西部除天然气外,石油资源也有良好的勘探前景.总的来看,中国西部的油气勘探潜力要优于中亚地区的大多数盆地.     

中国东部地区深部结构的层析成像

利用中国国家台网60个宽频带地震台站和国际地震中心(ISC)592个台站分别记录的1996—2007和1990—2004的震相报告,从中提取出可供反演使用的远震事件9806个,共12078个高质量的P波初至走时数据,对中国东部地区进行了远震P波层析成像研究。结果显示,在五大连池火山区和大同火山区有明显的低速异常,大同火山源区较深。另外几个明显的低速区分别分布在广东地区、渤海湾地区和长江中下游地区。四川盆地的高速特征和扬子板块的低速特征在纵剖面图像上也较为明显。中国东南部的软流圈中存在大面积的地幔上涌,认为是由板块之间的碰撞俯冲、引起大尺度地幔横向流动造成的,而太平洋板块的作用局限于其俯冲的“远程效应”,为大范围的软流圈物质上涌提供了东侧的深部动力条件。     

新生代华夏岩石圈减薄与东亚边缘海盆构造演化的年代学与地球化学制约研究

年代学与地球化学制约表明,华南的茂名与三水盆地从92～38Ma期间有近连续的火山喷发,并在(56±2)Ma火山作用源区发生了急剧的转折。这与东亚边缘海盆地最早伸展在时间上和构造方向上是一致的,形成了一系列NE向左旋剪切伸展盆地以及南海南西海盆、苏拉威西海、西菲律宾海等洋盆。35～17Ma期间印支块体沿红河断裂向东南挤出,使东亚沿NE向左旋剪切伸展受阻。因此,这一期间华夏块体上没有出现与拉张有关的玄武质岩浆作用,始新世洋盆NE向扩张也逐渐被终止。关于南海的晚第三纪扩张,年代学与构造证据是与根据磁异常确定的32～17Ma扩张期相矛盾的。17Ma以后,华夏、东海至日本海岩石圈均出现了强的NE向伸展,也使印支块体沿红河断裂从左旋挤出转向右旋走滑。南海在这一期间再次出现扩张,应是一个合理的构造格局。     

华南东南部上地幔远震P波速度结构及意义

本研究利用114个固定台站记录的121个远震事件,以钦杭结合带为中心,采用天然地震层析成像构建了华南东南部上地幔P波速度结构模型。研究结果表明：（1）钦杭结合带、武夷成矿带以及南岭成矿带的深部结构存在着差异,说明3个成矿带经历了不同的构造演化过程;（2）江绍断裂的上地幔中存在着低速异常,推测该低速异常为从地幔过渡带或者下地幔上涌的热物质,与钦杭结合带和武夷成矿带的成矿作用有着密切的关系;（3）下扬子地区上地幔底部的高速异常可能为拆沉的岩石圈,而华夏板块上地幔顶部的高速异常则有待进一步研究。本研究的结果为认识华南东南部的深部结构提供了新的证据。     

S-wave velocity structure of the North China from inversion of Rayleigh wave phase velocity

We constructed the S-wave velocity structure of the crust and uppermost mantle (10–100 km) beneath the North China based on the teleseismic data recorded by 187 portable broadband stations deployed in this region. The traditional two-step inversion scheme was adopted. Firstly, we measured the interstation fundamental Rayleigh wave phase velocity of 10–60 s and imaged the phase velocity distributions using the Tarantola inversion method. Secondly, we inverted the 1-D S-wave velocity structure with a grid spacing of 0.25° × 0.25° and constructed the 3-D S-wave velocity structure of the North China. The 3-D S-wave velocity model provides valuable information about the destruction mechanism and geodynamics of the North China Craton (NCC). The S-wave velocity structures in the northwestern and southwestern sides of the North–South Gravity Lineament (NSGL) are obviously different. The southeastern side is high velocity (high-V) while the northeastern side is low velocity (low-V) at the depth of 60–80 km. The upwelling asthenosphere above the stagnated Pacific plate may cause the destruction of the Eastern Block and form the NSGL. A prominent low-V anomaly exists around Datong from 50 to 100 km, which may due to the upwelling asthenosphere originating from the mantle transition zone beneath the Western Block. The upwelling asthenosphere beneath the Datong may also contribute to the destruction of the Eastern Block. The Zhangjiakou-Penglai fault zone (ZPFZ) may cut through the lithosphere and act as a channel of the upwelling asthenosphere. A noticeable low-V zone also exists in the lower crust and upper mantle lid (30–50 km) beneath the Beijing–Tianjin–Tangshan (BTT) region, which may be caused by the upwelling asthenosphere through the ZPFZ.