细粒碎屑岩的常温和低温磁组构:以秦岭造山带白垩纪徽成盆地为例

盆地内细粒沉积物的磁组构特征可以记录盆地发育演化的关键构造信息.然而,反转盆地内细粒沉积物的磁组构有何特征,其与盆地发育和反转变形有何关系,目前仍需要深入探索.针对这一问题,本文以东、西秦岭分界处的白垩纪徽成盆地为例,在野外构造观察的基础上,对该盆地内的细粒沉积岩,特别是同沉积断层附近的细粒沉积岩（包括生长地层）,开展了系统的岩石磁学、常温和低温磁组构研究.野外观察表明,徽成盆地白垩纪地层内发育了大量NNE走向的正断层,邻近断层的局部区域可见露头尺度的生长地层.盆地内细粒沉积物的磁化率值总体较低,岩石磁学实验表明,磁化率主要由顺磁性矿物控制,但也含有少量磁铁矿和赤铁矿等铁磁性矿物的贡献.常温和低温磁组构特征都表明,徽成盆地白垩纪地层内透入性的发育了NWW-SEE向的磁线理,与主要的（同沉积）正断层垂直或高角度相交,并显示出初始变形组构的特征,记录了盆地发育时以NWW-SEE向拉张为主的古应力信息.这一伸展应力场与控制徽成盆地发育的文县—太白断裂带呈锐夹角,表明断裂带在盆地发育时以左行走滑伸展为主.此外,与常温磁组构相比,低温磁组构显著提高了顺磁性组构的信号强度,突显了磁组构的优势方位,可以更为有效的反映岩石组构和应变信息.尽管徽成盆地白垩纪地层经历多期次构造变形,但其初始变形组构并未明显改造,为解析盆地构造属性提供了重要信息.

     

中国海陆及邻域大地构造格架图编制

20多年来,中国海陆及邻域的地质地球物理调查在不断进步,尤其是海域取得很多新认识,但中国海陆及邻域的大范围编图,尤其是大地构造图,没有随之更新;中国海陆的编图还一直存在海陆不接、海域编图相比陆域落后的问题;亟需编制一幅中国海陆及邻域的大地构造图.1992年编制的"中国海域及邻区地质地球物理系列图"的大地构造图,运用以活动论为内涵的全球构造理论作为指导思想,对中国海区及邻域的大地构造特征做出了较好的诠释.最近,中国海陆地质地球物理系列图编制项目,把1:500万中国海陆及邻域大地构造格架图作为图种之一.在全球构造理论基础上发展而来的块体构造学说,作为本次编图的指导思想,根据其大地构造体系,板块和板块边界作为一级构造单元,块体和结合带(缝合带等)作为二级构造单元,结合系列图中重力图、磁力图、地质图等图件成果,以及最近的其他调查研究资料,完善了对特提斯在南海周边的界线、东海陆架的基底构造属性等认识,在研究区内共划分出了欧亚板块、菲律宾海板块和印度—澳大利亚三大板块,6个板块边界构造单元,30个块体、14个结合带和10个缝合带.     

基于引潮力附加构造应力调制的九江 地震热异常时空动态过程研究

通过利用发震区域的天体引潮力附加构造应力变化模型, 研究了2005年11月26日江西九江M_S5.7地震发震构造与天体潮汐引力的关系, 并利用该模型结合美国国家环境预报中心多源综合温度数据资料, 分析了九江地震前后发震区域热异常在时空上的动态变化特征. 结果显示, 一方面, 在时间序列变化上, 孕震区热异常表现出的起始—消亡演变过程与岩石在应力加载下的形变—破裂过程相吻合. 无论近地表大气还是上附多层大气, 热异常主要集中在活动断裂带及其附近区域, 与构造断裂带分布相一致; 同时, 热异常从近地表到高空消失的垂向分布, 符合地面对大气加热导致大气升温→抬升→扩散→消亡的大气动力学基本特性, 表明构造运动是本次温度异常变化的主控原因. 另一方面, 热异常变化遵循引潮力(低值—高值—低值)的变化过程, 显示出天体引力对发震断层温度异常识别具有一定的指示意义以及引潮力可能对构造应力处于临界状态的发震断层具有诱震作用, 预示利用引潮力附加构造应力与热异常变化相结合研究短临地震预测具有一定价值.     

对阿尔金断裂科学问题的再认识

据近年内阿尔金断裂研究的进展阐述了应深入解决的4个科学问题及其研究思路:1)阿尔金大型走滑断裂何时发生?变形年代学研究证明阿尔金断裂初始走滑的年龄在89～97 Ma,即从晚中生代-早新生代才开始出现;2)运动学研究包括隆升与走滑两个方面,需要进行大比例尺度的构造研究和变形组构研究,尤其是断裂两盘错距的确定,必须找准被断裂错移的同一构造-岩相带的界线;3)阿尔金断裂的划分意义,它的延伸和规模及对中国西部以及中亚大陆构造格架的影响;4)阿尔金断裂对两侧盆地沉积-构造演化的控制和影响.解决上述4个科学问题,对于重新认识中国西部大陆构造格架、中国西部成矿带的展布及对中国西部找油的战略评估都具有非常重要的意义.     

基于DEM渭河上游流域的活动构造量化分析

渭河上游流域位于青藏高原东北缘,横跨近东西向的秦岭北缘构造带和近南北向的贺兰山构造带的复合部位,是青藏高原向大陆内部扩展增生的前缘部位。晚更新世以来,伴随着青藏高原的不断隆升与扩展,研究区构造活动程度强烈。同时,受印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应的扩散作用和南北构造带活动的叠加作用影响,造成流域内部构造活动相对程度的差异性,因而需要对其分区域分析。本文利用DEM数据和3S技术,对区域地形地貌进行三维可视化和统计分析,提取地貌的参数指标,如面积-高程积分(Hi)、流域盆地不对称度(AF)、河长坡降度(SL)、山前曲折度(Smf)、谷底宽度与谷肩高度的比值(Vf)、盆地形状指数(Bs)等,然后对地貌参数指标等级进行算术平均化(S/n),可得到区域的相对构造活动程度(Iat),分为低、中等、高和较高四类等级。分析结果认为: 渭河上游流域相对构造活动程度(Iat)值为1.50,流域相对构造活动程度等级为2级,属于区域活动构造程度高的地区。其中六盘山东麓断裂南端和西秦岭北缘断裂带(天水-武山断裂和漳县断裂)构造活动程度(Iat=1.33)较强,面积约占流域总面积8.79% 。而研究区东南部的八渡-虢镇断裂和陇县-岐山断裂构造活动程度中等,反映了晚更新世以来,该区域构造活动减弱。研究结论与野外地质和地貌调查结果一致。     

蛇绿岩研究的最新进展

关于蛇绿岩的形成、定义和分类争论了近200年。早期蛇绿岩被认为是有成因联系的几种岩石的组合,发育在优地槽的核部。在板块构造中它被看作形成于洋脊的古洋壳残片。经过几十年的研究,发现导致蛇绿岩多样性的因素很多,一个新的定义和分类方案被提出。新定义强调了蛇绿岩形成的构造环境,认为在威尔逊旋回的各个阶段都会形成性质不同的蛇绿岩,并根据生成环境将蛇绿岩分为两大类,即与俯冲作用无关和与俯冲作用相关的蛇绿岩,两大类型还可以划分出不同的亚类。这些类型的蛇绿岩有其特有的地球化学、岩石学指标和内部结构。最近的研究还发现蛇绿岩产生的主要时段与全球超大陆的形成、裂解,以及巨型地幔柱活动的时间吻合。根据新分类方案,一部分前寒武纪绿岩应属于蛇绿岩,表明在太古宙时期地球已进入板块构造体制。新的定义和分类为蛇绿岩研究指出了新的方向。     

欧亚东边缘的双向板块汇聚及其对大陆的影响

自3 Ma至现今,在欧亚东缘太平洋、菲律宾海板块以较大速率朝NWW方向运动,并沿海沟向欧亚大陆俯冲;同时欧亚板块以较小速率朝SEE方向移动,构成双方向的板块汇聚格局.沿日本岛弧东侧,海洋板片以较小的倾角插入欧亚大陆下面,在浅部产生的挤压变形扩展到日本海东边缘.琉球岛弧的中、北部,菲律宾海俯冲板片的倾角较大,其西南段由NE向转变为EW向,正经历活动的海沟后退与弧后扩张.台湾是3种板块汇聚的交点:欧亚沿马尼拉海沟向东俯冲,吕宋弧与台湾碰撞,使台湾岛陆壳东西向缩短与隆升,形成年轻的造山带,菲律宾海板块沿琉球海沟的西南段向北俯冲到欧亚下面.位于南海与菲律宾海之间的菲律宾群岛是宽的变形过渡带,两侧被欧亚向东、菲律宾海向西俯冲夹击,中间是大型左旋走滑断层.总体上,现今时期的太平洋、菲律宾海板块的西向俯冲运动所产生的变形主要分布在俯冲板片内部及岛弧,未扩散到弧后地区,可能这种俯冲运动产生的水平应力较小,不能阻挡欧亚大陆的向东移动,对大陆内部的现今构造没有明显的影响.     

中国大陆现今地应力场黏弹性球壳数值模拟综合研究

中国大陆现今实测地应力场的状态与板块构造环境、活动断裂带分布、地形地貌以及地壳结构呈现一定相关性. 在中国大陆西缘,印度洋板块与欧亚板块陆发生陆碰撞,在中国大陆东缘,菲律宾海板块、太平洋板块俯冲到欧亚板块之下. 中国大陆内部被大型活动断裂带分割为多个块体,各个块体的地壳结构和厚度呈不均匀分布,地形地貌起伏具有很大的差异. 笔者以中国大陆块体模型为基础,把板块构造作用和重力势作为主要影响地应力状态的两个主要要素,在现今活动构造、GPS和实测地应力等成果的约束下,利用线性黏弹体球壳有限元模拟分析了中国大陆现今地应力场的分布特征和控制因素. 结果表明: (1)构造应力场总体上呈现出西部挤压,东部拉张的特征,印度板块与欧亚板块的持续碰撞形成了青藏高原及其周缘的挤压性质的构造应力场,而东部菲律宾板块与太平洋板块的俯冲形成了黄海、东海和环渤海区域的拉张性质的构造应力场,中间为拉张环境和挤压环境的过渡,最大主应力的方向受到板块构造环境和活动构造分布的控制;(2)重力的影响主要体现在地形梯度大和地壳厚度结构变化大的地壳浅部区域,在藏南、滇西北局部地区的地壳浅部由于受到重力势控制,呈现为张性应力场,在塔里木地区由于重力势引起的应力场与构造应力场同为挤压性质,因此该区的挤压强度得以增加;(3)中国大陆浅部地应力场的状态主要受到区域板块构造环境、块体边界活动构造带的展布和地形的控制,总体上以南北构造带为界,西部以较强的压性构造环境为主,东部为较弱的压性构造环境,藏南和滇西北局部地区存在有张性构造环境;构造应力对地应力的贡献比重随着深度增加而增加;(4)采用黏弹性模型的构造应力场模拟结果比完全弹性模型的模拟结果能够更好地与实测地应力场相吻合,利用完全弹性模型分析由地震等诱发的地应力瞬时变化是有效的;(5)青藏高原东南缘最大主应力方向发生了较大的偏转,其主要控制因素有:印度板块持续的碰撞、中下地壳对上地壳拖曳以及印度板块通过实皆断裂对欧亚板块的剪切拉伸作用. 中国大陆现今地应力场是整个地壳岩石黏弹特性长期演化和断裂活动的结果,是地应力场动态演化过程中在现今时间点上的状态,受到板块构造环境、大陆内部活动断裂分布、地形地貌和地壳结构等因素不同程度的控制,模拟结果为中国大陆地应力场提供了一个定量的参考模型.     

解耦纵横波反射波走时反演

基于常规弹性波动方程的反射波走时反演结合走时和反射波信息可以有效的摄取模型参数中的低波数成分,然而纵横波之间的耦合效应以及纵横波速度对波场的敏感性差异,导致反演的非线性问题增强.为此本文研究了基于解耦波动方程的反射波走时反演,并提出改进的时移互相关目标函数,分别隐式计入射波场快照与反传波场快照的时移量,很大程度的降低了纵波、横波之间的耦合关系,并提高纵横波速度低波数信息的反演质量.最后模型测试证明了本文方法的正确性.

     

南海的基本构造特征与成因模型：问题与进展及论争

南海位于欧亚、印澳、太平洋三大板块交接部位,是东亚大陆边缘最大的边缘海,其大陆边缘经历了复杂的类型转换:北部80 Ma左右为安第斯型大陆边缘,于始新世逐步转变为裂陷边缘,中中新世以来逐步转变为典型被动陆缘;东侧17 Ma前为开放的海域,6 Ma以来逐渐以沟弧盆系统的俯冲带为界,成为半封闭海盆,由单向俯冲演变为双向俯冲;西界自34 Ma以来逐渐转变为走滑型或转换型大陆边缘;南界34 Ma前为与北部对应的不对称裂陷型大陆边缘,34~16 Ma为被动陆缘,16 Ma以后逐渐为俯冲消减型大陆边缘。南海成因的动力学背景复杂,有多种成因争论。板块动力因素既有东侧太平洋板块俯冲、菲律宾板块楔入的影响,又有西侧印度洋板块斜向俯冲、洋中脊俯冲,还可能有北侧青藏高原隆升、大陆块体挤出的影响;同时,深部底侵、拆沉、地幔柱、地幔水化过程等地幔动力学背景也不可忽视。