网络RTK在活动构造变形分析中的应用——以川西南大塘断裂为例

在活动构造研究方面,传统RTK技术常用于局部的地表测量,测量距离受限于信号的地形影响。而网络RTK技术基于全国区域性的基准站网,通过移动通信可以实现百公里以上尺度厘米级精度动态测量,在构造地表分析方面具有广阔应用空间。本文以横跨龙门山地区的大塘断裂为试验对象,利用网络RTK技术测量了一条长度17.7 km的地表剖面。测量结果表明,尽管大塘断裂局部受到强烈的侵蚀作用不易识别,但网络RTK测线能够反映出区域性的褶皱变形特征。结合深部地震剖面进行定量分析发现,地表的冲积扇发生反坡向的构造抬升,与深部的断层扩展褶皱变形对应。进一步参考年代学数据计算得出,横跨大塘断裂的第四纪构造缩短速率为0.29±0.04 mm/yr。试验分析结果表明,网络RTK技术可以用于大尺度、高精度的构造变形分析,识别区域性的构造变形。

     

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。

     

天山及邻区Vening Meinesz均衡重力异常特征及其动力学意义

本文基于Vening Meinesz区域均衡模型,通过试验不同参数计算Vening Meinesz均衡补偿深度,将其与CRUST1.0模型给出的莫霍面深度进行拟合,得到适应于天山及邻区的平均补偿深度、"地区性指标"以及区域补偿半径.结合地球重力场模型EIGEN-6C4与地形数据,利用球冠体积分方法进行地形效应、沉积层效应计算和均衡校正,得到了研究区的Vening Meinesz均衡重力异常.结果显示天山及邻区的均衡重力异常幅值在-110~120 mGal之间,表明了天山及周边盆地岩石圈所处于的均衡状态,同时揭示了研究区的壳幔密度分布特征.天山、塔里木盆地、准噶尔盆地等块体的地壳垂向形变可能部分地由均衡调整引起,且均衡调整趋势与地面形变测量结果相契合.通过对均衡重力异常成因的解释,从地壳均衡角度分析了该地区复杂的构造背景及其新生代以来的演化历程.     

利用树轮资料重建天山中段南坡巩乃斯地区公元1777年来平均最高气温变化

利用年轮平均灰度年表重建了天山巩乃斯地区自公元1777年来当年5月至8月平均最高气温,方差解释量达41%(调整自由度后为39%).过去232年来,巩乃斯地区平均最高气温变化存在2个偏冷阶段和1个偏暖阶段。重建序列具有154年、77年、2.7年和2.3年的准周期, 并且在1842年前后、1880年前后、1923年前后发生了突变。与北半球平均最高气温网格点资料和多种涛动指数的相关性分析表明,巩乃斯地区平均最高气温变化不仅反映了区域气候变化,对于大范围气候变化也存在一定程度上的响应。     

新疆-甘肃北山金矿南带的成矿流体演化和成矿机制

北山金矿南带是西北5省区规模最大的金矿带。选择北山南带的新金厂、老金厂和小西弓金矿床,在矿床地质和岩相学研究的基础上,对脉石英的流体包裹体进行了显微温度计和激光拉曼探针气体成分测定;对石英和矿石黄铁矿的包裹体H2O,CO2和CH4进行了H和C同位素组成测定,对石英和黄铁矿分别做了O和S同位素组成测定。3个金矿床的脉石英含有富CO2＋CH4、H2O溶液以及H2O-CO2＋CH4包裹体。小西弓金矿床流体包裹体的均一化温度主要介于270℃-450℃,一部分H2O溶液包裹体圈闭了高盐度流体（16．43—18．63wt．％NaCl equiv．）,大部分H2O溶液包裹体和全部富CO2＋CH。包裹体代表了中-低盐度（2．8％-13．6％）流体。新金厂金矿床流体包裹体的均一化温度主要介于210℃-346℃;一部分流体包裹体圈闭了高盐度（10．98％～14％NaCl equiv．）流体,一部分H2O溶液包裹体和绝大多数富CO2＋CH4包裹体圈闭了中-低盐度（2．9％-8．81％NaCl equiv．）流体。老金厂金矿床H2O溶液包裹体的均一化温度主要分布于141℃-400℃,含盐度介于1．4％-8．28％,属于中-低盐度流体。进行了大气降水-围岩^18O／^16O、D／H交换反应模拟。小西弓矿床早期硫化物-石英脉金矿成矿流体对应较高的水／岩比（=0．01—0．05）,其^18O／^16O和D／H组成更受钾长花岗岩者控制,硫化物的δ^34S值也接近钾长花岗岩的黄铁矿者,指示热液流体围绕着钾长花岗岩的对流淋滤。成矿晚期,围绕着花岗岩侵入体的热液对流崩溃,矿区围岩内发育更大尺度的彼此分离的弥漫性流体渗透淋滤;相应地,小西弓矿床晚期蚀变岩金矿成矿流体的8D值对应低水／岩比（0．005-≈0．01）,其δ^18O值变化范围较宽,受当地中元古界变质岩控制,蚀变岩型金矿黄铁矿的δ^34S值也接近中元古界长英质片岩的黄铁矿者。新金厂金矿和老金厂金矿成矿流体的δD值和δ^18O值对应的水／岩值分别介于0．004—0．01和0．007～0．02,与岩浆流体或者下二叠统哲斯群辉绿岩和英安岩围岩具有更密切的关系。新金厂金矿和老金厂金矿黄铁矿样品的δ^34S值介于-2．58‰和-6．32‰,指示S来源于下二叠统哲斯群辉绿岩、英安岩和碳质板岩围岩。3个金矿的石英包裹体CO2（δ^13C=-2．20‰--9．14‰）,以及石英和黄铁矿包裹体CH4（δ^13C=013．10‰--27．40‰）不平衡;前者来源于幔源岩浆去气,后者来源于哲斯群碳质板岩或者中元古界长英质片岩中的还原碳。3个金矿黄铁矿包裹体的CO（δ^13C=-10．79‰--23．62‰）主要来源于哲斯群碳质板岩或中元古界长英质片岩中的还原碳,但是,也混合了较少的岩浆CO2。包裹体CO2和CH4δ^13C值的系统变化,也反映了从岩浆侵位和去气、流体对流,到围岩中流体大面积弥漫性渗透淋滤的演化过程。CH4介入成矿流体,导致流体不混溶和金的沉淀。北山金矿南带的形成既不同于典型的造山带型金矿床,也不同于与侵入岩有关的金矿床。我们提出北山金矿南带的成矿模式为：岩浆去气和流体对流、岩石挤压破碎、流体弥漫性渗透淋滤。     

白马雪山冰川槽谷发育的形态特征及其影响因素探讨

白马雪山地处横断山脉腹地,对于重建西南季风影响区的环境变迁以及探讨冰川作用特点具有重要科学意义。这里保留着典型的晚第四纪冰川侵蚀地貌,其中冰川槽谷发育特征明显。本文运用抛物线形态参数、梯级宽深比、形态比率等定量分析冰川槽谷的研究方法,对保存在白马雪山主峰扎拉雀尼(5429m)东北坡的两条简单冰川槽谷的形态特征进行分析。采用7个典型剖面的形态特征参数与其他地区对比,探讨冰川槽谷发育的可能影响因素如水热条件、冰川性质、冰川规模、岩性特点、冰川作用时间等。结果显示: 白马雪山冰川槽谷抛物线形态参数b值为1.779,明显小于冰川性质相同的螺髻山(1.835),主要是由于区域降水条件的不同所造成的差异,而与冰川性质不同天山乌鲁木齐河源区(1.825)冰川槽谷的形态特征的差异,可能与冰川规模、作用时间以及岩性条件密切相关; 梯级宽深比中槽谷形态参数沿程变化可以反映冰川流动过程中的动力变化,梯级宽深比中的形态参数Af和Bf值最大处对应的谷肩位置接近雪线位置。根据槽谷谷肩的位置确定末次冰期早期/中期的雪线高度为4140m,这与用地貌法如冰斗底部高程法、侧碛堤最大高度法和冰川末端至冰斗后壁最大高度法等综合确定的雪线高度4092m基本一致。因此,在冰川槽谷发育的冰川作用区,用槽谷谷肩的海拔高度估算雪线高度可以成为一种比较可靠的确定古雪线方法; 白马雪山的冰川槽谷形态参数b-FR的特征表明,即使是海洋性冰川作用区也不符合Hiran和Aniya提出的山地冰川模式,但运用b-FR相关关系可以很好的反映冰川的侵蚀过程。白马雪山地区冰川侧蚀作用导致槽谷坡降值较小,底部较平坦宽阔,呈现出相对完整的U型形态。此外,用形态比率FR值也可以验证雪线的位置高度。     

全新世气候波动与快速构造活动作用下的酒东盆地北大河河道迁移过程研究

位于青藏高原东北缘的祁连山与外围的金塔南山分别限定了酒东盆地的南北边界,构成了盆山耦合的宏观地貌体系。起源于祁连山的北大河北流进入酒东盆地后,沿近东西走向的金塔南山南麓发育了系列与山体平行的纵向河道,然后径直转向北流经鸳鸯峡谷出盆地,形成了贯通水系格局。野外地貌与沉积追踪考察发现,沿金塔南山南麓分布3条被遗弃的河道,它们东西向延伸,两端与北大河现代河床靠拢,为该河流的古河道。根据年代由老到新的原则,依次将它们命名为古河道1至3,并对其主槽沉积的上覆泥炭样品进行加速器¹⁴C测年。结果显示,古河道1至3分别在7471 cal.a B.P.、7434 cal.a B.P.和5706 cal.a B.P.被遗弃。基于此,论文初步重建了北大河沿金塔南山南麓的迁移过程,并进一步与区域冰芯气候记录和金塔南山北缘断裂的古地震数据对比,发现河道面向山体北移发生在气候变暖和构造相对平静期,而背向山体快速南移则主要对应于气候变冷和构造相对活跃期。因此,在活动构造区河道迁移可能是河流综合响应亚轨道时间尺度气候波动和流域快速构造活动的结果。结合区域活动构造的研究成果,论文进一步揭示北大河河道迁移可能反映了青藏高原中全新世以来向东北缘的扩展。

     

六盘山弧形构造带铜多金属矿床的成矿环境

六盘山弧形构造带位于青藏高原东北缘,自震旦-寒武纪以来,经历了"威尔逊旋回"构造演化.在陆内裂谷和板块俯冲阶段,成矿类型主要为海底火山块状硫化物型和与韧性剪切作用有关的构造蚀变岩型,而在碰撞造山和陆内造山阶段,成矿类型演变为与大型推覆体构造有关的似层状热液型,显示出不同构造演化阶段所反映的成矿环境不同.     

四川盆地—大巴山结合带地壳构造特征:深反射地震约束的重磁解释

大巴山位于四川盆地北部、秦岭南缘,以发育大规模的中生代逆冲推覆构造为世人瞩目,其地壳尺度结构与构造特征对于理解扬子克拉通和华北克拉通的碰撞过程有重要意义.本文基于深反射地震剖面和宽角反射与折射地震数据的约束,结合地质与钻井资料,通过重磁场分析拟合解释,对四川盆地北部—大巴山地壳尺度的构造进行综合研究,建立了地壳断面结构与构造模型.模型显示,四川盆地北部基底和沉积盖层变形差异较大,且上下地壳具有解耦性,上地壳向北延伸至紫阳断裂一带;而下地壳与上地壳拆离,向北延伸远至安康断裂一带.研究区莫霍面起伏较大,自南向北先加深后抬升,在大巴山下出现Moho的构造叠置,这种现象源于大陆地块(扬子克拉通)下地壳向大巴山—秦岭造山带下的俯冲.类似的现象也出现在西昆仑山下,即塔里木盆地下地壳向西昆仑山下俯冲,俯冲板片前缘出现Moho的叠置.