青藏高原与大陆动力学——地体拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驱动力

运用地体和地体活动论观点,提出青藏高原结构划分的新方案;强调青藏高原的形成经历了新元古代以来长期活动的过程,青藏高原是一个“非原地”诸多地体会聚、拼合以及经历复合碰撞造山的“造山的高原”;大型走滑断裂在青藏高原形成中起着地体相对位移、侧向挤出、移置及使高原几何形态扭曲的作用。提出青藏高原隆升的“南缘超深俯冲(>600km)、北缘陆内俯冲、腹地深部热结构及岩石圈范围内的向NE右旋隆升”的多元驱动力机制。     

北祁连洋早古生代双向俯冲的花岗岩证据

笔者主要对北祁连山中段的牛心山岩体、民乐窑沟岩体进行了锆石SHRIMP定年研究。结果表明：牛心山花岗岩的年龄为476Ma，民乐窑沟花岗闪长岩的年龄为463Ma。岩石地球化学显示．两岩体均具有大陆活动边缘的岩浆作用特征，结合岩体产出的区域构造位置及区域地质资料，笔者认为早古生代北祁连洋板块分别发生了向南、向北俯冲，其中向南俯冲形成牛心山花岗岩（476Ma），向北俯冲，形成了民乐窑沟花岗岩侵入体（463Ma）。     

主编按语

古人对夜晚天空中出现繁多的星星和月亮,曾有过无数遐想,但由于只能够远眺而无法到达,留下多少遗憾和文学佳作.随着科学与技术的不断发展,人类离开地球,去外行星探索,已经成为现实.并且,类似古老的地球科学发展历程,形成了一门新的自然科学学科:行星科学,但两者的紧密联系毋容置疑.尤其,行星科学研究取得的大量新发现和新认识,使得越来越多的地球科学工作者意识到,要了解地球的起源和各圈层的演化历史,需要多学科的交叉和融合,比较行星学研究是其中不可或缺和不可替代的重要内容之一.     

再论大陆动力学发展面临的重大挑战

刊序板块构造理论诞生60年来,作为发展板块构造理论的大陆动力学研究也已进行了30年。板块理论被公认为"世纪自然科学领域的五大成就之一,该理论的提出是一次地学革命,因为它重新调整了人们对地球动力学的传统认识。板块构造学说诠释了全球构造的许多现象。但是,与板块构造学说所阐明的大洋岩石圈生长和消亡过程相比,大陆岩石圈的形成和演化过程更为复杂:大陆地壳无均一成分、无共同成因、具有复杂的流变学特征、有复杂多样的造山带和盆地类型、有千姿百态的地形地貌、有构造和热演化史不同地体的拼合、有流体和熔体对大陆岩石圈强度的改造,以及大陆板块聚敛和离散的轮回,因而板块上陆面临重大挑战!大陆动力学的兴起成为板块构造发展新的里程碑,逐步成为解决人类社会需求(资源能源、环境和灾害)的重要理论基础。     

嘉黎-察隅断裂带中南段晚第四纪活动性及其古地震记录

嘉黎察隅断裂带是喀喇昆仑嘉黎断裂带的东段及其东延部分,其中南段主要是指东构造结顶部及东南的通麦-波密-察隅段,断裂位于构造强烈隆升的高山峡谷地貌区,植被茂密、断错地貌不清晰,且缺少第四纪沉积,阻碍了对该断裂带的空间几何展布和地震活动性研究.本文通过对嘉黎-察隅断裂带中南段的遥感解译和地质调查,以及断错地貌和晚第四纪湖相软沉积物变形构造的研究,结合古地震探槽和地质测年等手段,新识别出2次古地震事件,时间限定在16.13±1.06～15.66±0.92 ka和8630±600～9561±37 aB.P..综合前人资料,分析认为嘉黎-察隅断裂带中南段晚第四纪以来可能发生了5次古地震事件,分别为16130～15660 a、11060±940 a、8630～9561 aB.P.、2780～2160 aB.P.和650 aB.P.,地震复发周期约为2000～5000 a.GPS数据表明,嘉黎-察隅断裂带中段和东南段水平滑动速率为1.3～2.0 mm/a和2～4 mm/a,挤压速率为2.5～2.9 mm/a和5.1～6.2 mm/a,为右旋挤压性质,均存在南北两支断层.断裂活动明显受控于青藏高原东向和绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转运动.嘉黎-察隅断裂带与龙门山断裂带均具有低滑动速率、长复发周期地震特征,考虑到喜马拉雅东构造结顶部目前仍处于较高的构造挤压状态,未来有发生Ms≥7级地震的可能性.     

地震成因软沉积物变形记录的地震强度研究进展

〗确定地震震级对中长期地震预报、震后应急救援和地震危险性评价具有重要意义。古地震学是研究地质记录中的地震事件,特别是它们的位置、时间和震级大小。然而,传统由地表破裂参数确定的古地震震级仍存在不确定性（大多数地震事件不会导致地表破裂,或位移小于0.3m）,尤其是由湖泊沉积记录的古地震事件。为了解决未发现明显位错地震震级问题,本文依据软沉积物变形构造的类型和形式,对确定地震震级/强度的方法（经验估算、最大液化距离、扰动层厚度、软沉积物变形类型,经验公式,快速沉积砂层厚度）进行总结和讨论,并分析其理论基础、优缺点、误差大小、适用性、存在问题等。并以中东死海盆地利桑组晚更新世湖相沉积中的震积岩(混杂层)和岷江上游萝卜寨晚第四纪湖相沉积中地震成因的液化底劈为例,利用上述6种方法推断,其代表的震级分别为M5.5~6.5和M6.0~7.0,进一步证实了前人的研究结果。这6种方法的结合,为确定地震震级/强度,特别是湖泊沉积中的地震事件提供了一种新的、相对便捷的方法。该研究可为基于地表破裂参数确定的古地震震级提供可靠的参考,为更好地认识构造活跃的地震活动性和危险性提供数据支持。     

龙门山汶川地震断裂带北川段岩石与地球化学特征及其变形行为

断裂带的岩石组成、内部结构和地球化学特征是认识断裂活动性质和变形行为的关键,而断层泥作为断裂带核部的重要物质,不仅影响断裂带强度,而且控制断裂的滑移机制。本文以汶川地震的发震断裂龙门山映秀-北川断裂带北川段沙坝探槽中的断层泥为研究对象,通过对断层泥进行宏观与显微构造观察、粉末X射线衍射分析（XRD）、矿物自动化定量分析（TIMA）和薄片微区X射线荧光光谱分析（μXRF）等多种分析,探讨了其所蕴含的断裂变形行为和滑移机制。研究表明：北川段断裂带NW盘主要为寒武纪碳质泥页岩和板岩,SE盘由半固结的黄色砂质黏土层组成。断裂带核部由面理发育的黑色断层角砾岩和面理化的断层泥组成,断层泥厚约25cm,分为黄色断层泥、灰色断层泥和黑色断层泥,汶川地震滑移带沿灰色断层泥和黑色断层泥边界分布,在滑移带附近可见明显的拖曳构造与R1次级剪切破裂,指示了逆冲滑动的性质。断层泥中的碎块呈棱角状大小不均一,显示出地震快速滑动特征,表现为粘滑行为。黄色和灰色断层泥中黏土矿物含量（42%~52%）远高于黑色断层泥（19%~29%）,前者石英（36%~47%）、伊利石（18%~32%）和绿泥石（7%~15%）含量整体略高于后者中的含量,而长石含量整体低于后者,表明黄色和灰色断层泥中水-岩作用较强于黑色断层泥,推测前者断层泥的孔隙度高于后者;断层泥中含有较多的伊蒙混层,靠近滑移带Fe元素呈明显增加趋势,暗示了摩擦产生了大量的热,同时,黑色断层泥中发育有石墨,说明断层滑移具有热增压弱化机制。龙门山映秀-北川断裂带北段北川断裂在岩石组成和规模上与南段映秀断裂虹口段断裂带有着明显差异,但均存在断裂滑移的石墨化作用,这些研究对认识映秀-北川断裂带南北段的滑移行为具有重要的指示意义。     

断裂带中方解石脉显微结构、地球化学和年代学研究:藏南亚东裂谷带古地震记录

断裂带中的方解石脉作为流体的直接记录,保存了丰富的断层活动信息。亚东裂谷是藏南地区南北向裂谷系中一条具有区域规模的大型裂谷,自北向南分别为热隆、涅如堆以及帕里次级裂谷。本文在涅如堆地堑南、北部和帕里地堑北部裂谷断层选取三个采样点,对沿断层发育的方解石脉进行研究,揭示了脉体与地震活动的关系、流体来源以及古地震发生时间。显微结构观察显示,方解石脉主要具有块状和拉长块状结构,分别代表了同震快速沉淀以及震后的同构造期沉淀。涅如堆地堑北部方解石脉具有Eu元素正异常以及高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值的热液特征,异常轻的碳氧同位素值显示出地幔流体和大气水贡献。涅如堆地堑南部和帕里地堑北部方解石脉具有Ce和Eu负异常以及Y正异常的低温特征,与区域内灰岩相近的δ¹³C和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值反映了围岩来源,偏负的δ¹⁸O表明同样存在大气水贡献。方解石的地球化学特征反映了裂谷断层切割深度大,在断层活动期间能够沟通不同深度域的流体。断层亚东裂谷涅如堆段方解石脉铀系测年结果为距今679±129ka,帕里段北部结果为距今544±26ka、444±15ka和408±13ka,由于以上样品均具有同震或同构造期的内部结构特征,因此测年结果代表了地震活动时间。结合涅如堆段发育的断层三角面高差,计算出裂谷断层中更新世以来的E-W向伸展速率为0.17~0.24mm/yr,小于晚更新世以来0.8±0.3mm/yr的伸展速率,以及GPS观测的伸展速率6mm/yr。即中更新世以来,亚东裂谷涅如堆段断层活动速率逐渐增大。该地区断裂带中广泛发育的方解石脉能够为基岩区的断层活动和古地震研究提供宝贵的资料。     

西藏松多榴辉岩的矿物原位微量元素地球化学研究

对松多榴辉岩中单矿物进行的LA-ICP-MS原位微区微量元素分析研究结果表明,石榴石主要富集中、重稀土元素和Y,同时具有高丰度的Sc、V、Cr和Co等元素;绿辉石中的微量元素以中稀土元素、Sr、Sc、V、Cr、Co、Ni和Ti为主,含有一定量的Zr、Hf等。石榴石、绿辉石、角闪石和绿帘石中均显示轻稀土元素亏损的特点,表明在退变质过程中没有发生明显的富轻稀土元素的外来流体交代作用,因而其微量元素矿物地球化学的某些特点不同于苏鲁地区的榴辉岩。石榴石变斑晶中某些元素(如Ti、Zr)的分带性暗示了榴辉岩在紧随峰期变质之后的折返过程中发生了降压增温过程。榴辉岩主要变质矿物中微量元素的分配显然受到矿物主量元素的分配所控制,如MgO在石榴石和绿辉石之间的分配对Ni、Co、Ti分配的控制以及CaO的分配对Sr、Y、REE分配的控制等。退变质过程中矿物的形成或分解以及物理化学条件的改变都可以引起矿物间微量元素的重新分配。由绿辉石退变质而形成的角闪石,较之原先的绿辉石,其微量元素配分曲线总体特征会发生变化,但元素总体丰度相近,某些元素特点相似,又反映了绿辉石和角闪石之间的成生联系。金红石是Ti、Nb、Ta、Zr、Hf的主要赋存矿物,而与之共生的绿帘石所表现出来的高场强元素的亏损特征表明了金红石的存在所带来的影响。     

阿尔金断裂走滑作用对青藏高原东北缘山脉形成的古地磁证据

通过对青藏高原北部阿尔金断裂东缘早白垩世-第三纪红层与玄武岩38个采点的系统古地磁测定,获得了研究区早白垩世-第三纪高温特征剩磁分量。结果表明,昌马乡早白垩世红层与玄武岩剖面层面坐标下高温特征剩磁平均方向(Ds=32.8°,Is=59.4°,κs=36.2,α95=8.1°)和北大窖早白垩世玄武岩剖面层面坐标下高温特征剩磁平均方向(Ds=335.4°,Is=55.1°,κs=34,α95=9.6°)均通过了褶皱检验,可能代表岩石形成时的原生剩磁。旱峡地区早白垩世地层层面坐标下高温特征剩磁平均方向(Ds=26.1°,Is=49.5°,κs=28.6,α95=7.3°)和红柳峡早第三纪地层层面坐标下高温特征剩磁平均方向(Ds=355.4°,Is=48.3°,κs=135.8,α95=7.9°),这两组高温特征剩磁方向在地理坐标下均远离现代地磁场方向,且具有正、反双极性特征,说明其也可能代表了岩石形成时的原生剩磁方向。结合已有阿尔金断裂及周边早白垩世-第三纪古地磁结果,提出柴达木块体在新生代印度/欧亚大陆碰撞挤压下并没有发生明显的整体顺时针旋转作用,青藏高原东北地区的块体旋转作用是阿尔金断裂左旋走滑作用在青藏高原东北缘转换的重要表现形式。