海原断裂带中东段地貌差异及其成因探讨

以定量化地形因子为切入点的构造地貌学方法已成为活动构造研究的有效手段,被广泛用于定性或半定量解析地貌对新构造运动的响应及其演化过程。针对海原断裂带中东段现今地貌差异,以SRTM 90m分辨率DEM为基础,利用ArcGIS软件和Matlab程序脚本,提取了海原断裂带中东段高程、坡度、地形起伏、地形侵蚀以及河流陡峭系数等地形因子。从空间分布上看,上述各项地形因子沿断裂走向均呈现 “西高东低”的整体分布特征。西段海拔高、坡度陡、起伏大、侵蚀强、抬升快,中段和东段海拔低、坡度缓、起伏小、侵蚀弱、抬升慢,此外,在断裂带的东南尾端呈略微增加趋势,达到小范围内的峰值。在此基础上,通过对比分析地形因子与年降水量、基岩岩性,初步探讨了构造与降水、岩性等因素对地形地貌的控制作用,认为不同降水条件对地貌后期改造起显著作用,基岩岩性与现今地貌之间并无显著关系,该区域地貌类型主要受构造抬升差异所控制。沿断裂带走向上的现今地貌差异表明,西段处于相对快速的构造隆升和强挤压造山构造背景,中段由于受到黄河下切及河流冲积作用影响,地貌参数记录的抬升特征并不显著,而东段则反映出大型断裂带尾端挤压调整效应。     

新生代阿尔金断裂带的演化:来自沿线盆地沉积记录的启示SCIEI北大核心CSCD

阿尔金断裂带是青藏高原自印度与欧亚大陆碰撞后向北扩展的前缘断裂,其新生代活动性对于研究青藏高原隆升与扩展过程和机制具有重要意义。近些年,运用热年代学、断裂几何学和运动学、沉积学、磁性地层学和地震学等方法对阿尔金断裂带的性质、组成结构、断裂活动时代、走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等进行了细致的研究,而对阿尔金断裂带沿线受其控制的新生代沉积盆地的地层年代、沉积演化特征虽然也有一定研究,但往往仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,造成对阿尔金断裂带走滑起始时间及阿尔金山的隆升历史存在不同的认识。本文对近二十年来阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的磁性地层年代与沉积相演化的研究进展进行综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助热年代学等资料,提出阿尔金断裂带的三阶段演化模型:始新世-中中新世,阿尔金断裂带以大幅度的走滑运动为主,同时伴随着阿尔金山小范围的隆升;中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升,伴随着较少量的走滑运动;晚中新世以来,阿尔金断裂带构造活动加强。     

利用DEM进行地形高程剖面分析的新方法

地形分析是地质地貌研究的重要手段,是以地形、地质图,数字图像资料以及详细野外地质调查等为研究基础,在新构造研究中,特别是活动构造地貌研究中占有举足轻重的地位。进行地形地貌分析研究,主要包括高程剖面分析,坡度、坡向分析以及流域分析等。     

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持"下地壳流假说"强调的"东缘上地壳变形不显著"的认识.     

祁连山构造地貌特征:青藏高原东北缘晚新生代构造变形和地貌演化过程的启示

祁连山地区作为青藏高原向北东方向扩展生长的前缘地区之一,对构造地貌发育特征及其控制因素研究是理解青藏高原东北缘晚新生代构造变形过程的重要内容之一。通过地形坡度、起伏度以及河流纵剖面分析,研究揭示出祁连山高坡度、高陡度的造山带边缘山系及高海拔、低起伏山间盆地发育地貌特征。结合区域隆升、侵蚀速率研究表明,祁连山山脉边缘部分山系发育接近平衡状态,而河流裂点的广泛发育进一步表明整个祁连山山脉地区的地貌特征,特别是河流地貌发育仍然处于瞬时(transient)状态。通过对比祁连山山脉10个不同背景下的流域盆地,发现无论是内流水系,还是外流水系,流域上游地区均发育有低起伏、低坡度的山间盆地,这一特征表明控制祁连山内部发育平坦地形的因素并非取决于是内流还是外流水系,而可能主要受控于河流水系搬运能力的强弱。除此之外,通过对比祁连山地区盆地形态研究表明,西北侧的狭长、平行盆地主要受控于阿尔金断裂走滑应变在祁连山地区的缩短吸收,而东南侧的菱形盆地则受控于海原、东昆仑左旋走滑断裂带及其次级鄂拉山、日月山右旋走滑断裂所夹持的块体。以现有流域盆地宽度与面积之间的关系为基础,我们初步推测了祁连山造山带西北侧的构造缩短量大致为61km,对应整个祁连山的缩短率大致为17%,与祁连山南侧区域结果相当。当然,考虑到祁连山东南侧大通河流域区的缩短量与周边研究的差异,我们不能排除祁连山造山带早期的构造缝合线或先存断裂对部分流域的线性排列也起到了一定的控制作用。     

北祁连山晚中新世以来的隆升历史——来自河道高程剖面的约束

北祁连山作为青藏高原隆升与扩展的最前缘,一直以来都是研究的热点。本研究为弥补活动构造与热年代学方法时间尺度上难以链接的不足及提供青藏高原扩展隆升机制相关证据,利用河流水力侵蚀模型的方法模拟得出北祁连山河道陡峭指数与部分河流地质隆升历史。结果揭示出北祁连山河道陡峭指数与距断裂的距离存在显著关系,且具有从中间向东西两侧减小的特征,表现出北祁连山隆升速率大致也呈现自中向两侧减慢的特征;并通过分析处于北祁连山非沉积区白杨河、洪水坝河、丰乐河、马营河、大渚马河及洪水河这6条流域的地质隆升历史,发现在4 Ma左右,北祁连山隆升速率逐渐增加,且隆升速率大致在0.20~0.38 mm/a之间。直到0.6~1.0 Ma,隆升速率迅速加快,呈现陡增的趋势。因此,北祁连山的构造隆升并不是均匀的,而是随时间发生变化的。

     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。     

大别山构造地貌的DEM初步分析

以地理信息系统(GIS)为平台,利用航天飞机雷达地形测量(SRTM)数据,构建了大别造山带地区的数字高程模型(DEM),对大别山地区的构造地貌进行了模拟解译分析.研究表明,大别山在造山带走向和垂直走向的方向上都是中间高、两边低,两边地势低的部位发育断陷盆地.SRTM DEM地貌图显示,郯庐等大断裂地貌特征明显,断裂构造严格控制了水系的发育,大别山水系多呈格子状分布,在地貌上主要表现为河流的大角度转弯以及主支流近直角交汇;由于本区地壳沿断裂作差异性升降运动,造成地堑谷、断块山和断陷盆地并存的地貌特点.本文统计分析了坡度与高程之间的相互关系,并提取了夷平面信息.     

活动构造研究中相关速率的原地宇宙成因核素年代学约束

活动构造研究中获得的相关速率是解释活动构造运动方式和幅度的重要基础,同时也能够提供检验和建立有关运动学和动力学模型的必要参数。原地宇宙成因核素年代学是近几十年来随着加速质谱的出现而逐渐发展并不断广泛应用于地学,特别是地表过程以及活动构造研究中来的。由于仪器测试费用高以及处理流程比较复杂,国内早期相关研究没有得以广泛开展,然而目前正呈现逐渐升温的趋势。在样品采集以及精细野外地质调查测量的基础上,活动构造研究中的活动断裂运动速率,活动构造区的河流水系侵蚀下切速率以及古地震事件,活动火山喷发事件等均可以通过原地宇宙成因核素年代学定量约束。文中在概述原地宇宙成因核素年代学基本原理的基础上,总结了国内外有关该年代学在活动构造研究应用中的最新成果和资料,重点介绍了基于原地宇宙成因核素年代学方法获取和解释活动构造研究中相关速率的成果     

责任主编致读者:新构造与环境

“新构造”是1948年由前苏联地质学家奥布鲁契夫(B.A.Обручев)首次引入到地质学与地貌学中,本意指“新近纪以来各类地壳运动所形成的构造及其在现今地表的各种表现”。在1984年由英国地质学家汉考克(P.L.Hancock)和威廉姆斯(G.D.Williams)共同召集的“新构造国际会议”上,进一步将其明确为“现今构造应力场及构造地貌格局形成以来所发生的构造运动”。由于新构造运动和现今正在进行的板块运动、断裂活动、褶皱变形、地块升降及拱曲掀斜、地震与火山等地质过程,以及伴生的地面沉降、崩塌滑坡灾害、海平面变化、河口变迁、地热与温泉、地下水活动、热液成矿、油气运移与赋存等资源环境效应密切相关,它不仅是研究大陆动力学理论研究的重要内容,更是关系到国民经济社会发展中的国土空间规划、环境保护、能源资源开发利用、重大基础设施规划建设、灾害防御和地震预测等众多领域。