秦岭太白山新生代隆升冷却历史的磷灰石裂变径迹分析

伸展正断层下盘的冷却历史记录了主要伸展变形的时间及幅度.太白山位于秦岭北缘,作为伸展正断层的下盘,其新生代伸展隆升冷却历史有助于我们更好地理解渭河盆地的伸展变形时间及其幅度.本文利用磷灰石裂变径迹分析方法对太白山的冷却历史进行了研究.来自太白山总计17个样品的磷灰石裂变径迹数据及热历史模拟揭示出山体经历了始于约48 Ma的小幅度快速抬升冷却阶段,和始于约9.6 Ma的大幅度快速抬升冷却阶段;分别对应平行于秦岭北缘山脉的两阶段伸展变形.始于约48 Ma的伸展变形可能是印度板块与欧亚板块碰撞作用在大陆内部的远场响应,而始于约9.6 Ma的快速伸展变形可能与青藏高原在该时期快速隆升和对外扩展有关.     

青藏高原东北缘临夏盆地晚新生代构造变形及过程

位于青藏高原东北缘的临夏盆地是一个挤压挠曲型的前陆盆地,褶皱和逆冲断裂带自7.8Ma开始由西向东向盆地内部扩展,形成生长地层和生长不整合,代表高原东北部持续的构造变形过程。这种同沉积的构造变形一直持续到大约1.8Ma左右东山组沉积结束,临夏盆地内部强烈褶皱变形,致使东山组及其以下的新生代地层均被卷入褶皱之中(与其上的最老黄河阶地——井沟砾石层为角度不整合接触),拉脊山断裂继续向北东方向扩展,银川背斜最终形成。随后黄河、大夏河出现,开始了发育河流阶地和堆积风成黄土的新阶段。由平衡地质剖面法得到临夏盆地西缘7.8Ma以来总的地壳缩短量为3.2~3.6km,缩短率为0.41~0.46mm/a。如果取从7.8到1.8Ma之间的大约6.0Ma作为临夏盆地的构造变形时段,其缩短速率则为0.5~0.6mm/a。从临夏盆地形成和演化过程来看,青藏高原东北缘的构造变形以沿北西西向断裂的逆冲和地壳缩短为主要特征,导致挤压挠曲型前陆盆地的逐渐隆升和消亡,最终使新生代前陆盆地的大部分并入青藏高原东北缘,成为青藏高原的最新组成部分。     

华北地区主要断裂带的现今运动特征

用中国地壳网络观测中心提供的华北地区最新GPS观测数据, 研究了华北地区主要断裂带的现今运动特征, 得到NE走向断裂带由北至南存在由挤压转变为拉张、右旋走滑速率增大的特征, NW走向断裂带以左旋挤压变形为主, 走滑速率NW向断裂带大于NE走向断裂带, 据此认为华北地区煤层气开发的有利区块位于南部地区。      

GPS观测的活动断裂滑动速率及其对现今大陆动力作用的制约

活动断裂的滑动速率是晚第四纪构造变形的定量描述 ,是制约和研究现今大陆动力过程的重要基础数据。地震地质学研究给出主要活动断裂的长期和平均运动水平 ,横跨断裂的GPS观测能够提供断裂的现今滑动速率。文中利用重大科学工程“中国地壳运动观测网络”的 10 0 0多个GPS观测站的复测数据 ,计算中国大陆主要活动断裂的现今滑动速率。发现主要活动断裂的GPS滑动速率与晚第四纪滑动速率在运动方式和运动量上是大体一致的。从GPS观测到的断层滑动速率来看 ,中国大陆的大多数活动断裂的速率都在 10mm/a之下 ,而没有类似于板块边界的大于 2 0 30mm/a的滑动速率。这种现象意味着整个中国大陆的构造变形可能是分布式的 ,而不是仅仅集中在少数几条大型活动构造带上 ,沿主要活动断裂的刚性块体滑移可能不是构造变形的主要方式。现今构造变形的分块运动图像可能只是脆性上地壳的变形方式 ,中下地壳和上地幔的运动则以连续变形为特征 ,从下部驱动脆性上地壳的变形和运动 ,使得上部地壳的变形既表现出分块特征 ,又发生块内的变形。“连续变形”理论模型能够更好地描述大陆内部的构造变形。     

2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因

2008年5.12汶川大地震发生在中国大陆南北地震带中段.由于龙门山断裂带历史上只发生过3次6～6¹/₂级强震,而且其晚第四纪构造活动速率很低,以至于对其潜在地震危险性认识不足.为什么在龙门山地区突发大地震,该地震具有哪些特征？其成因机制是什么？本文在地震地质科学考察的基础上,利用震前的GPS观测结果,试图对上述问题进行一些初步的思考和探讨.结果表明,5.12汶川大地震是龙门山断裂带的映秀—北川断裂突发错动的结果,地表上形成200多公里长的地表破裂带;灌县—江油断裂在地震中也发生了破裂,形成的地表破裂带长达60多公里.震前的GPS观测表明,横跨整个龙门山断裂带的滑动速率不超过～2 mm/yr,单条断裂的活动速率不超过～1 mm/yr,与地震地质研究结果和历史地震记录相一致.利用地震地质考察和地震波反演得到的最大同震位移可以获得相当于5.12汶川大地震的强震复发周期为2000～6000年.龙门山断裂带发育在破裂强度很大的变质杂岩体中,断裂带本身在剖面上呈“犁形”或“铲形”结构,有利于能量积累,形成破坏性巨大的地震.所以,5.12汶川大地震是一次低滑动速率、长复发周期和高破坏强度的巨大地震,是一种值得高度重视和深入研究的新的地震类型.     

中新世以来我国季风-干旱环境演化与青藏高原的生长*

根据中国北方地质、生物和构造记录与南海及全球记录的对比研究, 讨论了中国中新世以来季风-干旱环境与青藏高原阶段性生长耦合演化的关系。研究认为, 在研究季风环境的同时, 应加强我国季风-干旱环境整体系统变迁及其动力学的研究。     

从GPS水平矢量场对中国及全球地壳运动的新认识

利用中国GPS矢量场和IERS公布的全球矢量场,对中国及全球地壳水平运动的状态进行了从全球到局部不同空间尺度的构造运动的描述和理解,其要点如下：①GPS矢量场定量地显示了中蒙构造区是全球大陆内变动最强的地区;②中蒙构造区（或中蒙次板块）内部可分出三级各具特色的构造区块、条块和地块;③中蒙西部区块呈大"",3条边缘带都是地壳厚度陡变带,是结构性地震带,控制了全球大陆内 2／3以上的 8级地震;④中蒙东部构造区块是挤压型和伸展型大陆边缘最典型地区,GPS矢量场展现了现今向东的伸展蠕散运动;⑤中国西部2001年在昆仑山发生的 8．1级地震与西部从GPS矢量场算得的视应变场中高应变带相关;⑥全球GPS矢量场揭示 N／S半球之间存在明显的运动不协调带,该带（B带）直接表现为13条左列的走滑兼挤压断裂带,该带控制的强震活动与环太平洋俯冲带（A带）控制的地震自1897年以来交替活动已有七幕。讨论提出：①全球 4个构造系（环太平洋构造系、洋脊构造系、北半球大陆高原构造系和环赤道构造系）是否与地球的 N／S半球、0～180°半球的双重非对称有关？②全球GPS矢量场所描述的板块运动可否作为约束推算地幔三维运动的表层条件？     

青藏高原东北部龙首山晚新生代剥露历史:来自磷灰石(U-Th)/He的证据

龙首山位于阿拉善地块南缘,也是青藏高原东北部最外围的山脉之一。揭示龙首山新生代构造变形与隆升过程对于理解青藏高原东北部的隆升与向外扩展及其动力学机制具有重要意义。文中利用磷灰石(U-Th)/He方法,对青藏高原东北部龙首山南、北两侧岩石的侵蚀与隆升过程开展研究。采集自龙首山南缘的11个磷灰石的(U-Th)/He年龄结果显示,在其南缘断层的控制下,龙首山约于14Ma BP发生了强烈隆升或剥蚀,导致上部岩石快速冷却。而在龙首山北缘采集的3个样品的年龄较老(220～240Ma),但年龄非常相近,表明其北侧活动较弱,龙首山整体表现为掀斜模式。龙首山中中新世由南向北的掀斜式抬升不仅揭示了青藏高原东北部挤压应变可能由南向北扩展,同时也限定了青藏高原在中中新世已向NE扩展至阿拉善地块南缘,使龙首山成为高原东北部现今构造与地貌的边界。     

河流裂点的发育及其溯源迁移：以鸭绿江-望天鹅火山区为例

利用数字高程模型（Digital Elevation Model）和数值模拟方法,系统地研究中国东北部鸭绿江上游-望天鹅火山区河流裂点的空间分布特征,构建了裂点溯源迁移模型（Knickpoint Celerity Model）,定量地计算裂点溯源迁移速率与流域面积之间的关系.研究结果表明,裂点溯源迁移模型中侵蚀系数K为1.32×10-8,而流域面积指数m为0.69;模拟裂点与实际裂点分布的误差分析表明,二者之间具有较好的一致性;研究区各水系内部裂点的起始溯源迁移速度主要为1～10 mm/a,现今的迁移速率主体为1～6 mm/a.研究结果与日本阿苏火山（Aso Volcano）和房总半岛（Boso Peninsula）火山具有可对比性.本研究为今后深入研究鸭绿江-望天鹅火山区的地貌演化过程提供了基础数据.