大陆岩石圈流变学研究的发展现状与前景

板块构造登陆导致大陆动力学的兴起,但大陆动力学迄今在理论上尚无长足发展,究其原因是大陆构造的复杂性,这一复杂性取决于大陆岩石圈复杂的流变学结构(纵向分层和横向不均一)。因此,大陆岩石圈流变学研究是大陆动力学的核心,并成为发展大陆动力学、完善板块构造理论的关键研究领域,同时对构造地质学学科发展具有推动作用,并在资源形成和地震机理方面具有实际意义。本文在阐述了岩石圈流变学的发展与现状的基础上,较详细分析了大陆流变学的核心内容:大陆岩石圈流变学结构特征,大陆物质的本构方程及大陆流变学特性对大陆变形与构造演化的影响。本文还总结了我国开展大陆流变学的基础和条件,对未来研究进行了展望:1)形成常态的多尺度-多手段-多学科-多部门的联合研究;2)缩小量子力学和岩石/矿物流变结构研究间的差距; 3)从全球尺度物质流动着手,构建以流变学为基础的大陆动力学模型。     

印度Karnataka克拉通元古代Kaladgi石英砂岩中的微型剪切带

在印度Karnataka北部Lokapur地区的玻璃状石英岩中,可以观察到石英集合体在增加和连续应变环境中对变形作用的异常反应。细粒石英岩是斑状灰岩、石英岩和泥质岩多层序列中最强干的岩性单位,这一序列组成了双倾伏向斜构造,轴向为西-北西-东-南东,褶皱的幅度高波长短。与向斜轴向相切的异常层面破裂,可以清楚地在航空照片上识别出来。然而,石英集合体异常行为的表而显示在露头上是非常微弱的,因此,这儿应用了“微型剪切带”的概念。石英残斑显示的大量显微构造说明,在局部域中存在着复杂的变形作用环境。在显微薄片中识别出两组主要剪切面,其所夹锐角为65～70°,与优选定向方位的夹角为20°。沿剪切面分布的残斑显示出对变形作用反应的不一致性,而且部分地转变为新颗     

中国大型走滑断裂的复位研究与油气资源战略选区预测

阿尔金断裂和郯庐断裂是亚洲大陆上规模最大的2条晚中生代以来活动的走滑断裂带,前者可能同步错移并分隔曾经统一的古生代克拉通盆地和侏罗纪箕状断陷的原型盆地,后者中段向北错移了属于扬子板块的苏北-胶东地块,北段佳(木斯)-依(兰)断裂切错了松辽与泛三江-哈巴罗夫斯克盆地,敦(化)-密(山)断裂左行错移了鸡西-七台河盆地和虎林盆地.因此,塔里木西南盆地油气资源的勘探评价应与柴达木盆地对比进行,巴丹吉林、腾格里沙漠掩盖下的阿拉善地块可与北塔里木地块对应,在其侏罗系-白垩系陆相盆地沉积之下可能保存了古生代克拉通沉积,可作为有潜力的油气资源战略选区;南黄海中部隆起带是苏北盆地建湖隆起的东向延伸,其震旦系-三叠系海相碳酸盐岩油气藏为潜在的勘探目标区;郯庐断裂北段的构造复位研究,对拓宽东北地区油气资源潜力区和重新认识松辽盆地形成背景、成盆机制有重大的理论与实践意义.     

辽东鞍山齐大山韧性剪切带运动学解析及形成机制

关于太古宙早期地壳演化构造机制的争论已经持续了数十年,其焦点主要集中于水平构造还是垂向构造两大经典构造模式的探讨.对于早期地壳构造演化方面的研究,将会有助于我们更好地理解早前寒武纪的地球动力学机制.本文对华北克拉通东北部鞍山地区花岗-绿岩带内齐大山韧性剪切带的构造变形特征进行了详细的解析,揭示了该区新太古代垂向构造作用样式.研究结果表明,齐大山韧性剪切带内花岗质岩石长英质矿物塑性拉长特征明显,条带状构造发育,面理向NWW方向陡倾,不对称组构特征和矿物拉伸线理产状指示向NWW的陡倾正滑移剪切作用.变形岩石中的长英质矿物均发育中低温显微变形特征,石英C轴电子背散射衍射（EBSD）组构分析揭示石英以菱面＜a＞和底面＜a＞滑移系为主,岩石经历了中低温非共轴变形.根据矿物的变形行为以及石英的结晶优选方位推测变形温度约为400~500℃,岩石变形特征以位错蠕变为主.有限应变分析结果表明,靠近铁矿带方向,构造岩类型由L=S构造岩过渡为LS构造岩,岩石应变强度呈明显增强趋势.运动学涡度测量结果显示齐大山韧性剪切带内大多数岩石样品的W_k值大于0.75,岩石形成于以简单剪切作用为主的一般剪切作用.对比花岗-绿岩带西侧的白家坟韧性剪切带,显示二者均具有相向的陡倾正滑移运动学特征,表明新太古代时期鞍山地区地壳构造演化模式以垂向构造作用为主.      

华南洋陆过渡带构造演化:特提斯构造域向太平洋构造域的转换过程与机制

南海北部陆缘位于大华南地块洋陆过渡带南段的关键核心段落,曾处于特提斯洋构造域与（古）太平洋构造域交接地带,是印度洋构造动力系统与太平洋构造动力系统波及的共同地区。然而,以往研究和勘探程度较低,特提斯构造域与太平洋构造域交接转换区域的大地构造背景、过程、机制始终不够明确。基于南海北部陆缘地震剖面,不仅关注该区新生代盆地结构构造,以服务该区油气精准勘探,并且试图以此解剖、揭示该区中生代基底结构特征,进而探索新生代南海海盆打开、扩张、停滞到消亡过程的前生今世。对珠江口盆地地震剖面解析和华南陆缘野外构造研究表明:华南地块洋陆过渡带先后经历了中生代印支期碰撞造山、燕山早期增生造山、燕山晚期压扭造山三个过程;随后进入新生代,又经历了早期北东东—南西西走向正断层主控下的弥散性裂解成盆、中期北东—北北东走向张扭断裂主控下的右行走滑拉分成盆、晚期北西—北西西向张扭断裂主控下的左行走滑拉分成盆三期伸展构造叠加。总体上,该区特提斯洋构造体系向太平洋构造体系的转换过程经历了四个阶段:古特提斯洋构造体系向新特提斯洋构造体系转换、新特提斯洋构造体系向古太平洋构造体系转换、新特提斯洋构造体系向太平洋构造体系转换及古太平洋构造体系向太平洋构造体系的转换。东亚洋陆过渡带的构造转换折射出地球深浅部动力系统驱动“东亚大汇聚”的长期机制,即东南亚环形俯冲驱动体系、太平洋LLSVP和非洲LLSVP的深部动力系统（统称为海底“三极”）的重要性,其中,东南亚环形俯冲驱动体系是地球板块运动的重要动力引擎之一。      

柴达木盆地北缘晚中生代—新生代构造应力场——来自构造节理分析的证据

柴达木盆地的构造演化,尤其是中、新生代的构造演化历史及其影响程度一直存在争议。在冷湖0号、冷湖4号、鄂博梁、结绿素等剖面开展了野外构造节理测量,应用地层恢复技术,分析了柴北缘晚中生代—新生代构造应力场的演化过程。结果表明：晚侏罗世之后,柴北缘主要受东西方向的挤压,这与区域上的研究结果一致;早白垩世北西—南东向的挤压应力可能再次影响了侏罗系;晚白垩世受南北挤压应力的影响,地层隆升遭受剥蚀;始新世下干柴沟期至上新世狮子沟期,柴北缘处于弱活动时期,接受稳定沉积;上新统狮子沟组沉积之后,由于阿尔金山的隆升,盆地北缘主体受北西—南东向应力的影响,涉及地层包括上干柴沟组、下油砂山组和上油砂山组;早、中更新世七个泉期之后,受南北向构造应力场的强烈影响,在狮子沟组、上油砂山组和下油砂山组中都有其分量,较老地层的地表露头中也有记录,这期构造运动对柴北缘油气运聚具有破坏和二次成藏的作用。因此,围绕柴北缘其他地质剖面开展更进一步的构造节理测量和分析工作,对油气资源勘探具有指导意义。     

前寒武纪早期朝鲜半岛地壳的形成与演化

通过对朝鲜半岛前寒武纪结晶基底变质岩的岩石学、年代学和大地构造学分析, 提出太古宙-古元古代是古陆的形成阶段(Ar-Pt₁ ) , 可分为3个阶段: 古陆核的形成阶段(Ar1 -Ar₃ ) 、狼林微陆块的形成阶段(Ar₄ ) 和古陆的形成阶段( Pt₁ ) 。在朝鲜半岛发现的古老地壳岩石位于南浦-甑山和松原地区, 其中最老的岩石位于甑山地区, 年龄为3.4 ～3.6 Ga ( 3 503 ±123 Ma) , 相当于古太古代 (Ar₂ ) ; 松原地区分布着稍年轻的岩石(219～311 Ga) , 相当于中太古代(Ar₃ ) 。古陆核形成于朝鲜半岛北部的南浦-甑山和松原地区, 包括狼林地块和京畿地块的朝鲜半岛太古宙岩石大部分形成于新太古代, 中朝古陆的主体形成于太古宙末。古元古代末(约1 600或1 800 Ma) , 随着摩天岭海闭合, 狼林微陆块与冠帽微陆块通过碰撞聚合而形成一个整体, 称为摩天岭运动(可以对比中国的吕梁运动) 。摩天岭运动结束后, 朝鲜半岛作为中朝古陆的一部分, 整体进入相对稳定的地壳演化阶段。     

朝鲜平南盆地叠加褶皱构造特征

对于朝鲜平南盆地沉积盖层内发育的倒转褶皱,过去一般认为是直立褶皱的次级从属褶皱。通过对平南盆地内倒转褶皱发育区详细的地质调查,结合煤炭开发过程中获得的地质及钻探资料,提出平南盆地内叠加褶皱的主要识别标志为：地质平面图上呈现不同类型的两组褶皱脊线的交叉;倒转褶皱的轴面被直立褶皱改造弯曲;直立褶皱的两翼发育的倒转褶皱表现为两组牵引褶皱。查明了平南盆地存在3个阶段的褶皱构造：第一阶段为东西向的倒转褶皱,形成于印支期;第二阶段褶皱为东西向的直立褶皱,形成于早燕山期;第三阶段褶皱为北北东向的直立褶皱,形成于晚燕山期。     

微板块与大板块：基本原理与范式转换

传统板块构造理论50多年来一直是占统治地位的地学理论，是理解固体地球运行的基本范式，但遇到三大难题：板块起源、板内变形和板块驱动力。针对这三大难题，微板块构造理论试图开拓一个全球构造研究的新范式。本文通过与传统板块构造理论中基本原理的逐条对比，阐明了微板块构造理论的基本原理和优势及其对传统板块构造理论的拓展。微板块构造范式既不同于传统板块构造范式，又不同于地幔柱范式，是两者的重要补充与拓展。文中着重从几何学、运动学、动力学、适用范围、理论出发点、理论假设与预测的角度，阐明了大板块与微板块的异同，并探讨了两者的转换关系及其转换机制的多样性，介绍了微板块生长成为大板块的4种途径、大〖JP2〗板块破碎为微板块的3种转换模式，探索了前板块构造体制下微地块在非线性地球系统中通过自组织、自生长等方式，进化为板块体制下微板块的自然选择过程。本文还提出陆壳型微地块是密度选择的结果，其密度决定了其保存机制，这是陆壳起源的根本；〖JP〗微地块向微板块的转变是刚性选择的结果，其刚性是初始板块构造体制起始的必要条件；微板块不对称俯冲或对流型式的转变是热选择的结果，其热不对称性是现代板块构造体制起始的必要条件。