青藏高原东缘新构造及其对汶川地震的控制作用

基于卫星遥感图像解译、地形起伏度分析和地面调查资料,论述了青藏高原东缘构造地貌格局、新构造演化阶段和活动断裂特征,提出青藏高原东缘不同地块在晚新生代时期有序的向东挤出过程,并划分为4个阶段：中新世早期川滇地块向北东挤出、中新世晚期川滇地块的再次强烈向东挤出、上新世至早中更新世时期川青地块的向东挤出、晚更新世以来最新构造变动阶段,青藏高原东缘地貌边界带也经历了由西向东、由南向北的有规律的迁移过程。基于活动构造的最新研究成果和现今GPS测量成果,阐述了东昆仑岷山龙门山走滑逆冲断裂系统的运动学特征。根据地震破裂构造的实地调查,分析了汶川地震的地表破裂行为,提出了汶川地震的发震构造模型。研究认为,青藏高原东部地区NW向楔状条块向东运动速度的一半被鲜水河断裂及其北西延伸的构造带所吸收,而龙门山构造带向东运动受阻于四川盆地之下扬子刚性地块,使得龙门山断裂带处在低应变、高应力环境下,因长期应力应变累积而导致向西陡倾的断裂带突然向东逆冲运动而释放能量。汶川强震发生的深部机理值得深入研究。     

川西前陆盆地上三叠统沉积特征

应用层序地层学方法将川西前陆盆地上三叠统划分为4个三级层序和12个体系域。在层序格架内,研究了不同时期的古地理背景、物源、沉积类型和沉积相展布,明确了上三叠统存在龙门山古陆、米仓山-大巴山古陆、康滇古陆、江南古陆4个物源,识别出上三叠统海湾、冲积扇、曲流河、辫状河、扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲和湖泊8种沉积相类型。层序Ⅰ沉积时期,盆地处于海陆交互相向陆相转变的时期,整体具有填平补齐的沉积特征,发育海湾等沉积;层序Ⅱ沉积时期,川西前陆盆地成为统一的内陆湖盆,其湖侵期为须家河期最大的湖侵期,主要发育三角洲沉积和湖相沉积;层序Ⅲ沉积时期,米仓山-大巴山古陆提供充足的物源,在米仓山-大巴山两逆冲推覆带前缘广泛发育大型冲积扇、辫状河、辫状河三角洲沉积体系;层序Ⅳ沉积时期,主要受江南古陆的影响,发育三角洲沉积和湖泊沉积。整体上,川西前陆盆地沉积相带的展布格局受构造控制,具有平行构造带展布的特点。盆地西北部陡坡带发育粗粒的冲积扇、扇三角洲-湖底扇,西南部陡坡带发育辫状河三角洲、北部-东北部陡坡带发育辫状河三角洲,而在东南部缓坡带则发育远源的曲流河、曲流河三角洲。     

大地震前后实测地应力状态变化及其意义——以龙门山断裂带为例

实测地应力状态在连续地震事件前后的变化特征,对于应用地应力实测数据探索开展地震预报等研究有重要意义,但一直以来缺少典型实例研究。以龙门山断裂带西南段的跷碛和映秀地区为研究区,利用该地区汶川地震前至芦山地震后获得的地应力实测数据,分析了表征地应力状态的特征参数在汶川和芦山地震事件前后变化特征,探讨了其对地震预报研究的意义。研究表明,跷碛地区地应力状态特征参数K_HV、K_Hh和μ_m变化表现为芦山地震后值（QQ-14）大于汶川地震前（QQ-99）,QQ-99结果大于汶川地震后值（QQ-09）,而主应力梯度系数变化为QQ-09>QQ-14>QQ-99;分析认为K_HV、K_Hh和μ_m变化规律能准确反映汶川和芦山地震事件前后跷碛地区构造应力场演化特征,而仅用主应力随深度变化梯度系数变化特征,不能完全准确地反映构造应力场调整变化情况;映秀地区,除K_Hh外,主应力随深度变化梯度系数、K_HV和μ_m均表现为汶川地震后结果大于震前,其变化反映的应力场调整变化特征需要补充数据检验;利用地应力状态参数变化规律开展地震预报探索研究时,长期的、可对比的高质量地应力测量数据是研究有所突破的关键。研究成果对于龙门山地区构造应力场和减灾防灾研究有重要意义,对于应用地应力数据探索开展地震预报研究等有参考价值。      

贝叶斯同化重力反演方法构建龙门山地壳密度模型

重力异常对地壳横向密度变化敏感,而无约束重力反演得到的密度模型其垂向分辨能力往往不理想.为了改善反演结果的垂向分辨率,本文参考已有先验分层模型,基于贝叶斯原理,提出了一种重震联合反演的新策略,可实现多种参考模型和复杂加权参数条件下的最大后验概率估计.理论模型测试结果表明,对于深度加权、多参考模型约束等多种问题,本文提出...     

利用岷江阶地的变形估算龙门山断裂带中段晚第四纪滑动速率

用岷江都江堰—汶川段晚第四纪阶地面的变形量估算了龙门山断裂带中段的滑动速率。岷江及其支流发育3级晚第四纪河流阶地,阶地面的年龄分别约为10,20,50kaBP。阶地纵剖面在茂汶-汶川断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂处有明显的垂直变形。断裂活动具有间歇性特点,晚第四纪以来有过3期活动,其起始时间分别为50,20,10kaBP。依据各级阶地面年龄和变形量估算的茂汶-汶川断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂晚第四纪逆冲滑动速率分别为0.5,0.6～0.3,0.2mm/a;据阶地走滑位错估算的茂汶-汶川断裂和北川-映秀断裂的晚第四纪右旋走滑速率均约为1mm/a。现代河床之下发育很厚的河流堆积物表明,龙门山的构造抬升经历了较为复杂的过程     

青藏高原东缘中新生代龙门山前陆盆地动力学及其与大陆碰撞作用的耦合关系

位于青藏高原东缘的龙门山前陆盆地是中国典型的前陆盆地之一。自晚三叠世以来,该盆地充填了厚度大于1万余米的海相至陆相沉积物,以不整合面为界可将其划分为6个构造层序,根据几何形态将构造层序区分为两种类型,即楔状构造层序和板状构造层序,其中晚三叠世、晚侏罗世、晚白垩世—古近纪构造层序为楔状构造层序,其余为板状构造层序。研究结果表明楔状构造层序为逆冲构造负载的产物,板状构造层序为走滑剥蚀卸载的产物。本次以晚三叠世前陆盆地为典型的楔状前陆盆地开展了逆冲构造负载系统的弹性挠曲动力学模拟,以晚新生代龙门山前陆盆地为典型的板状前陆盆地开展了与走滑剥蚀卸载系统的弹性挠曲动力学模拟,并计算了龙门山构造负载系统向扬子克拉通的推进速率,结果表明龙门山造山楔的推进速率在早期较快(如晚三叠世最大推进速率达15mm/a),晚期较慢(如晚侏罗世、晚白垩世—古近纪最大推进速率仅为6.7mm/a)。进而推测龙门山幕式逆冲作用的构造驱动力来自于青藏高原中生代以来的基麦里大陆加积碰撞和印度与亚洲板块碰撞作用,其中晚三叠世楔状构造层序是羌塘板块与亚洲大陆碰撞的产物,晚侏罗世楔状构造层序是拉萨板块与亚洲大陆碰撞的产物,晚白垩世—古近纪楔状构造层序是科希斯坦板块、印度板块与亚洲大陆碰撞的产物。     

龙门山晚三叠世软沉积物变形与印支期构造运动

龙门山地区上三叠统包括卡尼阶马鞍塘组、诺利阶小塘子组与瑞替阶须家河组。通过野外研究在小塘子组与须家河组的多个层位中首次识别出丰富的地震触发成因的软沉积物变形,包括液化变形(液化角砾岩液化滴状体、液化底劈、液化均一层等);塑性变形(卷曲变形,软布丁)以及与重力作用相关的负载、球-枕、枕状层上述软沉积物变形是龙门山地区晚三叠世构造运动的响应,它们是印支期松潘-甘孜地体与扬子板块裂开、碰撞逆冲走滑伴生的地震事件的记录。通过古地震事件与沉积事件结合分析,提出龙门山地区印支期的构造运动过程为:晚三叠世中期(印支构造期中期)松潘-甘孜地体与扬子板块开始裂开,古断裂走向近NS,断裂活动产生的地震于小塘子组浅海沉积中触发一系列软沉积物变形;晚三叠世晚期(印支构造期晚期)松潘-甘孜地体与上扬子板块发生陆内俯冲,地震诱发须家河组湖相沉积物变形;晚三叠世末期(印支构造期末期)松潘-甘孜地体左旋走滑逆冲于上扬子板块之上,形成松潘-甘孜山与川西前陆盆地,二者边界即现今的汶川-茂县断裂,印支期的造陆与造山伴随古地震发生。依据已识别的软沉积物液化变形位置与汶茂断裂的距离,估算出诺利阶小塘子组古地震震级约为Ms7.2;目前小塘子组液化变形记录远非距汶茂断裂最远的液化点,因而实际的古地震震级远远大于Ms7.2,应存在更强的地震事件。龙门山发生的毁灭性大地震(如2008,5,12汶川大地震Ms8)实际上于晚三叠世期间早已频繁发生,现今龙门山的活动地震带是中生代古地震带的延续。     

四川省北川县永利村下泥盆统甘溪组谢家湾段的研究

在野外和室内工作的基础上,结合前人研究成果,对四川龙门山区北川县下泥盆统永利村谢家湾剖面进行了岩石地层、生物地层、层序地层及年代地层的多重地层划分,认为:1)研究剖面定为甘溪组谢家湾段较为合理;2)根据化石特征自下而上建立了Euryspirifer延限带和Otospirifer富集带;3)研究剖面属于典型的Ⅱ型沉积层序,由陆架边缘体系域、海侵体系域和早期、晚期高位体系域组成;4)研究剖面应属埃姆斯阶下部的中上部分,并可与广西、贵州相当地层进行对比。     

龙门山甘溪组谢家湾段混积相和混积层序地层学特征

依据实测剖面资料和薄片鉴定结果,将龙门山下泥盆统甘溪组谢家湾段确定为以泥质为背景的Ⅰ型混积类型和Ⅱ型混积层序,其Ⅰ型混积类型的形成机理包括间断式和原地式两种混积形式,以风暴流所致的间断式混积为主。相关的混积相可划分为混积滨岸、碎屑混积陆棚和碳酸盐混积陆棚三种混积相类型,以及①滨岸潮缘残积物＋混积潮坪、②混积陆棚泥＋远源风暴流、③混积陆棚泥＋近源砂质风暴流、④混积陆棚泥＋近源混积风暴流和生物滩与点礁四种混积微相类型的沉积组合。其Ⅱ型混积层序可划分出SMST、TST、EHST和LHST四个沉积体系域,各体系域由不同的混积类型、混积序列和混积强度的准层序叠置而成,以SMST和LHST的原地式混积作用最强,TST的间断式混积作用最弱,而EHST具有交替的间断式与原地式叠加混积作用。     

泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录

生物壳体中的碳、氧同位素一直被用来反演地质历史时期海水同位素组成。具有较强抵抗成岩后生作用(低镁方解石)的腕足化石,分布广泛,被认为是反演古生代海水同位素的理想样品之一。本文通过对四川龙门山泥盆纪保存完好的腕足化石碳、氧同位素的提取,建立该时期海水同位素变化曲线,并对其控制因素进行探讨。研究显示：碳同位素组成在~2‰~+2‰(PDB下同)之间变化。其间经历3个旋回,其相对高值分别对应龙门山地区其中3个成礁期。同时因海平面变化不同,碳同位素表现出正偏幅度的不同。表明生物生长以及海平面变化共同控制着海水碳同位素组成,且生物生长对其影响较大。氧同位素组成在4‰~ -10‰之间变化。在埃姆斯阶对应的甘溪组、谢家湾组以及二台子组时期,氧同位素从-10‰逐渐升高到-6‰。但相对于世界其他地区该时期氧同位素偏低-2‰~ -4‰。可能原因是早期处于封闭海洋环境的平驿铺群时期,淡水注入造成海水氧同位素严重偏负。埃姆斯阶全球海平面上升,广海海水同化作用,氧同位素不断上升。从养马坝至小岭坡组时段内,氧同位素在-4‰~ -6‰之间变化,同世界其他地区相当。其幅度变化表明：温度可能是其控制因素。