造山带岩石层多向层架构造及其对新生代岩浆活动制约──以三江及邻区为例

综合滇川西部特提斯带现今地表构造格局、地壳和上地幔三维速度图像再解释,提出造山带各圈层间,上地壳、中下地壳、岩石层地幔、软流层地幔的构造是一种多向层架构造,上地壳与中下地壳间是一个区域性构造滑脱面．岩石层地幔是一个不易变形的刚性体,常保留老的构造框架．软流层表现为易变层,是变形启动区,反映 “新”构造．研究区陆内新生代岩浆活动的空间分布,主要受扬子地块西缘存在的近南北向－北北东向软流层上涌体及其热熔体上侵地壳底部所形成的壳幔混合层和区域性构造（包括断裂）交叉转折（转换）部位的制约．     

滑塌堆积在逆冲构造中的作用——以宁夏牛首山中奥陶统米钵山组为例

宁夏中南部发育的中奥陶统米钵山组中普遍发育着滑塌堆积。综合米钵山组内滑塌堆积的沉积及后期的变形特征,我们认为滑塌堆积在逆冲变形中起着重要的作用,在逆冲构造中滑脱层的发育往往和岩性有关,滑塌堆积也是一种重要而潜在的滑脱层,不仅由于大尺度上其显著的横向不均匀性,中小尺度上其内部也表现出不均一性,因此它的存在使得应力得以在该层集中,变形因此也主要发生在该层中,从而产生滑脱层,而滑塌堆积的围岩变形则很微弱。结合宁夏中宁中南部地区强烈的逆冲推覆作用,我们认为中奥陶统中的滑塌堆积是该区逆冲推覆构造的重要滑脱层,这些滑脱层控制着该地区下古生界的变形。由于这种构造作用的叠加,先前的那些外来岩块逐渐“细粒化”,逆冲作用使得滑脱堆积中的砾石变形成为构造透镜体,这解决了该地区长期存在的有关这些砾石或透镜体是外来体还是本地的争论。我们的研究表明,在宁夏地区中奥陶统中大部分以外来体为主,但也有一定的本地岩层因构造作用成为透镜体,因此在不同地区应该仔细分析。由于牛首山地区逆冲构造比较发育,滑塌堆积转化成广义上的混杂堆积,而同样有滑塌堆积产出的贺兰山地区由于远离祁连山造山带,滑塌堆积得以保存,其中的砾石基本上没有变形。宁夏地区中奥陶统中的...     

中国北方新生代大陆变形及其动力学机制分析

大陆变形研究是大陆动力学的基本内容之一,对断裂构造及盆山演化进行研究是认识与了解大陆变形最直接有效的途径。中生代晚期—新生代,中国北方受到印度板块向北俯冲、太平洋板块向西运动与西伯利亚板块阻挡所导致的复杂构造动力系统的长期作用,地壳变形复杂,是研究大陆变形理想的天然实验室。本文在详细野外构造解析基础上,结合遥感与数字地貌技术、地震反射资料解释以及低温热年代学方法,通过对中国北方新生代断裂作用和山脉隆升历史研究,理清了断裂发育序次、断裂作用与构造应力场的对应关系,掌握了现今构造地貌格局东西差异的成因,并探讨了大陆变形的动力学机制。古新世—早始新世,中国北方普遍发育一组NNE向的断裂构造,该组断裂并非全区均匀发育,东部断裂规模较大,地貌特征明显,向西规模逐渐变小。NNE向断裂具有左行走滑的运动学特征,大致对应NW-SE向挤压应力场,推测NNE向左行走滑断裂的发育与新生代早期太平洋板块NNW向运动有关。NNE向断裂发育之后,东部渤海湾周边发育了NE向右行、NW向左行共轭走滑断裂,大致对应近EW向挤压应力场。西准噶尔地区发育了NE向左行、NW向右行走滑断裂,大致对应近NS向挤压应力场。东、西部的NE、NW向断裂都叠加在NNE向断裂之上,改造和破坏了早期NNE向断裂。本文推测东部后期断裂的发育与43~42 Ma太平洋板块运动由NNW转变为WNW向有关,而西部NE、NW向断裂发育与印度-欧亚大陆碰撞远程效应有关。随着印度板块持续北向运动并发生顺时针旋转,西部地区保持NNE向挤压应力场,发育了一系列NW、NNW向断裂。东部地区依然呈现近EW向挤压应力场。受到新生代以来各组断裂构造的影响,中国北方山脉和盆地呈现出线状与面状结合的网格状特征。磷灰石裂变径迹年龄统计显示,东部地区普遍经历了古新世—早始新世(66~42 Ma)的隆升-剥露,该期构造事件为现今东部地区构造地貌格局的形成奠定了基础。与东部地区不同,西部地区则存在8~6 Ma等时面,且8~6 Ma整体隆升-剥露为西部地区现今构造地貌格局的形成做出了主要的贡献。     

阿尔金-祁连山晚新生代隆升-剥露过程——来自岩屑磷灰石裂变径迹热年代学的制约

阿尔金-祁连山位于青藏高原北缘, 其新生代的隆升-剥露过程记录了高原变形和向北扩展的历史, 对探讨高原隆升动力学具有重要意义。本文采用岩屑磷灰石裂变径迹测年分析, 利用岩屑的统计特征限定阿尔金-祁连山新生代的隆升-剥露过程。磷灰石裂变径迹测试结果表明, 阿尔金-祁连山地区存在4个阶段的抬升冷却: 21.1~19.4 Ma、13.5~10.5 Ma、9.0~7.3 Ma、4.3~3.8 Ma。其中, 4.3~3.8 Ma抬升冷却事件仅体现在祁连山地区, 9.0~7.3 Ma抬升冷却事件在区内普遍存在, 且9.0~7.3 Ma隆升-剥露造就了现代阿尔金-祁连山的地貌。区域资料分析表明, 9~7 Ma(或者8~6 Ma)期间, 青藏高原北缘、东缘, 甚至整个中国西部地区发生了大规模、区域性的抬升, 中国现今"西高"的构造地貌形态可能于当时开始形成。阿尔金-祁连山地区4期抬升冷却事件与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系, 应该是对印度-欧亚板块碰撞的响应。     

滇西高黎贡变质带热史演化与变形时限研究

高黎贡变质带位于高黎贡走滑剪切带以西,呈NS向或NE—SW向带状展布,是滇西最显著的带状变质带之一,其热演化史和变形时限不清晰。本文选取变质带内花岗质糜棱岩、花岗质片麻岩及其斜长角闪岩包体和云母片岩为研究对象,利用40Ar/39Ar和K Ar法地质测年,获得40Ar/39Ar年龄结果为33.7~10.18Ma,K Ar年龄结果主要集中在10~13Ma和16.7~22.8Ma。据野外地质产状和显微结构特征,研究认为高黎贡山变质岩的变形时限为35Ma之后。综合研究区内40Ar/39Ar年代学和裂变径迹年龄结果,变质带热演化史显示高黎贡变质带在24Ma伴随部分基性岩浆侵位并隆升,古温度降低至350~300℃, 12~10Ma变质带继续隆升冷却至300~220℃,此后经历缓慢冷却过程,约5.5Ma降至120~60℃,热年代学年龄数值结果显示从南向北隆升幅度差异。     

怒江河砂岩屑磷灰石裂变径迹结果与流域地貌演化

河流搬运沉积的河砂作为流域内地质体的平均产物,可以有效地揭示整个流域内区域性的地质体热史演化。对同一河流进行分段采样能够揭示更为详实的热史演化差异。本文对滇西境内怒江上游至下游采集了7个河砂样品进行磷灰石裂变径迹定年,主要年龄峰值依次为: 12.2 Ma和12.8 Ma, 7.7 Ma, 5.3 Ma、4.4 Ma和4.9 Ma, 7.3 Ma,总体上呈现出上游老、中游年轻、下游老的年龄格局。怒江中游河段相对年轻的流域热史经历说明中游河段较其他区域经受了构造地貌的快速演化。由于这一位置对应三江并流,而且气候作用与现代西南季风的水汽通道吻合,降雨量与上、下游流域截然不同。可以推断,气候因素导致了其快而新的构造地貌演化,促成代表年轻冷却历史信息的地质体被迅速剥露造就了怒江河道不同位置流域热史演化的差异。测得的7个样品所有年龄峰值可分为5个区段: 5.3～4.4 Ma、7.7～7.3 Ma、12.8～10.7 Ma、26.8～22.2.3 Ma、48.7～30.1 Ma,基本反映了流域范围新生代以来主要的热史演化阶段。此外,怒江不同河段河砂样品的分段性特征,证实河砂岩屑磷灰石裂变径迹分析方法在解释流域区域热史演化方面具有独特的优点。     

燕山东部柳江地区构造属性新解与郯庐断裂系活动

传统意义上的柳江盆地位于燕山东段,完整地出露了从前寒武纪到中生界的华北地台盖层沉积地层,地层序列总体上呈中间新,两侧老的特点。前人认为柳江盆地为一轴向N10°E的不对称向斜。新的野外调查显示,柳江地区西侧陡立的产状是断裂作用形成的构造面理产状,为北北东向断裂构造的一部分,可以清楚识别的原始层面产状实际上与东部地层相似,为250°西倾25°~30°倾角。因此,将柳江地区东侧的原始层面产状与西侧的构造面理产状分别对应同一向斜两翼的传统观点是不恰当的。所谓柳江盆地实际上为单斜构造,是地壳断块在北北东向断裂的作用下西侧上升东侧下降的掀斜作用结果,过去对这一地区关于盆地和向斜构造属性的界定应该予以纠正。柳江地区在古生代和中生代时期是华北盆地的一部分,在新生代以来又同时接受剥蚀,一直不曾是独立的盆地单元。由于柳江断陷的沉降与西侧响山隆起相耦合,在两者边界起调节作用的北北东向断裂系具有左旋走滑兼具垂直运动分量的运动性质,是郯庐断裂系的组成部分,北北东向断裂系活动的时限与响山隆起的时限相对应,根据裂变径迹年龄分析结果,活动时代为白垩世末-古新世。     

东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的40Ar/39 Ar年代学记录

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题.无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程--剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径.利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段.本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光40Ar/39Ar年代学测试,并进行了概率统计.地东河段河砂中富钾矿物40Ar/39Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70～69、61～60、43～42、35～34、26～25、25～23、22～20、20～18、17～14、12～11、8～6、5～4及＜2Ma等13个热史演化阶段.通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70～69、61～60、43～42、35～34、22～20和12～11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26～25、25～23、17～14、8～6、5～4和＜2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录.东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果.     

藏东南帕隆藏布现今河流地貌特征 及其晚第四纪演化

河流沉积与地貌对构造与气候的变化极为敏感,可记录区域构造活动、气候变化和环境演变等多方面的丰富信息。由于独特的构造背景与气候条件,帕隆藏布不仅成为雅鲁藏布水系水量最大的支流,而且其流域在藏东南地区占有重要的地位。帕隆藏布流域内地表过程活跃且河流地貌演化过程快速,是揭示青藏高原东南部构造地貌演化的重要载体。通过对该河流地貌的形态学和沉积学分析发现,帕隆藏布河流形态具有明显的线状特征,其干流近似直线展布,而主要支流呈羽状分布,两者多呈直角交汇,表明河流形态明显受到嘉黎断裂带的构造形迹控制。进一步利用光释光和¹⁴C定年方法,对帕隆藏布的晚第四纪河流地貌演化,尤其是干流和东久河支流的晚第四纪河流阶地进行研究后发现,末次冰期以来的气候变化导致帕隆藏布的晚第四纪河流地貌呈现出典型的分段式特征,根据海拔高度主要可划分为3段：1）海拔2 600 m以下的河谷地貌呈V形峡谷,河谷比降大,阶地沉积年龄均在9.0～2.0 kaBP间,沉积属性以河流相和坡积相为主,表明是全新世以来气候变暖条件下形成的;2）海拔2 600～3 300 m的中游段河谷呈冰蚀围谷盆地、U形槽谷等,河谷比降小,河岸谷坡坡度小,主谷两岸冰碛垄发育,存留了古冰缘地貌遗迹,阶地沉积属性以古湖相、冰水相及河流相为主,测年结果在29.8～10.9 kaBP和50.9～39.8 kaBP间,显示其曾经为末次冰期和冰消期冰缘湖泊体系,后被现今的帕隆藏布所贯通;3）海拔3 300 m以上河流地貌为典型的冰川U形槽谷,谷底平坦,发育现代冰湖,仅发育Ⅰ级阶地并上面覆有冰碛物堆积体,有末次冰期的冰缘地貌遗迹,但主要受周围海洋性冰川作用,呈现现代冰缘地貌特征。整体上看,帕隆藏布的现今河流地貌上、下游两端年轻,主要形成于全新世期间;中游的河流地貌出现较早,残留了末次冰期和冰消期的冰缘地貌特征,并保留了广泛的古冰湖相沉积物。因此,帕隆藏布现今的河流形态主要出现在末次冰期以来。     

全球地震震源深度统计分析 与地震层分布

地震数据可以反演地球内部的构造信息,能够查明地球内部层圈结构及地震发生的机制,对揭示地球结构,进行地震预测及防震减灾具有重要意义。与此同时,对地震数据的统计分析可以获得地壳变形及其深度层次的相关信息。本文利用美国地质调查局（USGS）记录的1900～2018年近3 000 000条全球地震数据进行分析,立足地震震源计算方法,排除不确定性数据,使用震源深度频次分析及高斯分解得到地震层和地震集中区深度的推定。以国际地震中心（ISC）的1970～2016年近2 000 000条数据及中国国家地震科学数据共享中心2009～2018年近300 000条数据进行比较。结果显示,地球标准椭球体深度10 km左右普遍存在一个全球性的地震集中区,与地壳中脆韧性过渡带一致。其上的地壳是全球绝大多数地震发震的深度范围,推定其为地震层;与此同时,局限在洋壳俯冲带中,约35 km处出现了另一个地震集中区,认为是地球岩石圈深度内不容忽视的界面。研究表明,在地球表层（40 km以内）,层圈结构对地震有较大的控制作用;而对有洋壳俯冲区域的地震三维结构图成图显示有“贝尼奥夫带”形态,表明俯冲机制能将具有弹性力学性质的刚性块体带至地球较深部,并孕育中、深源地震。因此,地震震源分布可以指示地震层,即刚性块体,在岩石圈中的分布,地震震源深度集中区是岩石圈和中、上地幔最主要的变形和能量释放区。