论中国大陆复杂和混杂的碰撞带构造

中国大陆碰撞带是以结构复杂、形成过程复杂和物质成分趋于混杂为主要特征的。在构造特征上 ,表现为由构造岩片和混杂岩带所组成 ,形成扇状褶皱和对冲型逆掩断层。在剖面上常形成楔状(鳄鱼式 )构造 ,在平面上可构成嵌入构造 ,它们其实是两个板块在碰撞过程中互相挤压、缩短与穿插的、一个统一的三维共轭剪切断裂系统中的不同表现形式。绝大多数中国大陆碰撞带都不是一次形成的 ,而是经历了多期次、活动性质各不相同的、复杂的形成过程。为了进一步提高碰撞带的研究水平 ,应该把碰撞带及其两侧的板块当作一个整体来进行综合研究 ,应该大力加强碰撞带周邻板块的沉积古地理、生物古地理、古地磁学、地球化学和构造变形、变位资料的系统研究。碰撞作用时期是元素、岩石和构造单元趋于混杂的时期 ,而不是有利于元素、物质的分异和富集。碰撞带的主碰撞期形成的矿床是十分有限的。笔者推测有 4种类型的矿床可能将成为西部古碰撞带地区找矿的主要目标。     

下三叠统鲕粒灰岩中微生物矿化组构特征及意义 ——以川东北地区飞仙关组为例

PTB全球最大生物灭绝事件后,早三叠世被认为是微生物发育繁殖的黄金时期,浅水环境是微生物活动及微生物岩形成的最有利环境。借助高分辨率扫描电镜和能谱分析,在川东北地区开江—梁平海槽西侧下三叠统飞仙关组浅水碳酸盐岩台地边缘的鲕粒灰岩中发现了三种微生物矿化组构:空腔状微生物矿化组构、显微瘤状微生物矿化组构和纤状微生物矿化组构;通过沉积学、岩石学及地球化学的综合分析,认为显微瘤状微生物矿化组构是微生物新陈代谢时形成的纳米球状云质颗粒,纤状微生物矿化组构是微生物的胞外聚合物,而空腔状微生物矿化组构则属于微生物个体。这些微生物矿化组构的发现,为早三叠世微生物大爆发提供了一定的直观证据;推测大量的微生物活动是早三叠世碳酸盐快速沉积现象的直接诱因,并导致于二叠纪末发育的克拉通内裂陷——开江—梁平海槽在早三叠世被快速填平。     

气候变暖背景下极端气候对青海祁连山水文水资源的影响

利用青海祁连山区极端气候要素和青海湖、哈拉湖及主要河流的水文资料,研究表明：冷夜日数（10%）呈显著减少趋势,暖夜日数（90%）呈显著增加趋势;年大风日数显著减少;年降水量21世纪初增加趋势最为显著并发生突变,降水量增加幅度中西段大于东段;≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年降水日数呈显著增加趋势,进入21世纪后更为明显,而≥ 0.1 mm年降水日数呈减少趋势;年平均大风日数与湖泊水位、河流流量变化呈负相关,大风天气的减少,可以缓解湖面和土壤因蒸发而导致的水分损失,对植被的改善可增加径流的产生,流入湖泊的流量增加;降水量与湖泊水位、河流流量呈正相关,受21世纪降水量增加的影响青海湖水位逐年上升,共上升1.67 m,达到20世纪70年代末的水位,中西部主要河流流量近几年也达到最大值,而东段流量增加不明显;祁连山区≥ 5 mm、≥ 10 mm、≥ 25 mm年平均降水量与湖泊、河流流量变化呈正相关,各量级年降水量对湖泊水位、河流流量的增加贡献显著。     

贺兰山构造带及邻区中-新生代构造事件:来自不整合面和裂变径迹的约束

贺兰山构造带及邻区的构造属性长期以来存在争议,确定该地区中新生代的构造事件及隆升过程是了解这一重要陆内变形带动力学机制的关键所在。本文采用不整合面分析法和低温热年代学方法,综合分析探讨了贺兰山构造带及邻区中新生代的构造事件及其构造演化过程。通过对该地区的野外地质调查,本次在中-新生代地层中由底到顶识别出6个不同类型的不整合面,它们分别是:(1) T_(2-3)/P平行不整合面;(2) J/AnJ角度不整合面-微角度不整合面;(3) K_1/AnK_1高角度不整合面;(4) E_3q/AnE_3;(5) N_1/AnN_1;(6) Q/An Q。在T_3d~3、J_2y和K_1变形前锋,可见与逆冲-褶皱造山带相关的同构造沉积生长地层,其在形态上表现为超覆、削截,在黄草滩等地局部与倒转背斜相伴生。这些不整合和生长地层是构造活动的直接证据。本次研究对采自该地区的12件样品分别进行了磷灰石、锆石裂变径迹测年及热史模拟分析。结果表明,裂变径迹年龄主要分布在4个区间,对应地质时代分别为中侏罗世-晚侏罗世(168～159Ma)、早白垩世末(139～91Ma)、晚白垩世末(79～66Ma)、始新世(59～50Ma),反映出该地区在这4个时期发生了明显的冷却抬升事件,且这4期构造事件与野外观察到的地质特征有很好的地质响应。同时,热史模拟表明该地区整体上经历了晚侏罗世、早白垩世、晚白垩世末-始新世3期快速隆升事件。综合研究表明,该地区主体逆冲褶皱的时间是从中侏罗世开始,早白垩世末构造运动最强烈,新生代又有所活动。     

柴达木盆地北缘早古生代沉积—构造事件耦合关系

柴达木盆地北缘地区在泛非-祁连期经历了复杂的洋陆转化阶段,于寒武纪-奥陶纪发育了汇聚板块边缘的沟-弧-盆体系,形成了NWW-SEE向展布的柴北缘构造带早古生代岛弧及弧后盆地,沉积了一套碳酸盐岩-碎屑岩-火山岩建造。在此期间,柴北缘古洋壳的俯冲消减作用及欧龙布鲁克微地块和柴达木地块的汇聚作用与欧龙布鲁克微地块南缘沉积类型的发展演化之间存在有机的联系,构成了完整的盆-山耦合体系,引发了一系列构造事件、火山喷发事件及多种类型的事件沉积等。其中欧龙布鲁克微地块整体位于滩间山岛弧北部,在早古生代发生构造背景的转变,由被动大陆边缘转为活动大陆边缘,并诱发了多期火山喷发事件,在柴北缘构造带内形成多套火山岩、火山碎屑岩以及变碎屑岩夹层,同时陆-弧碰撞造山导致的陆壳基底的隆升及大量岛弧物质为稍后期的盆地内部碎屑岩沉积提供了重要物源。与此同时,欧龙布鲁克微地块由稳定型浅水碳酸盐岩台地沉积陷落为深水斜坡环境,在盆地内早奥陶世晚期系有规律地集中发育碳酸盐岩滑塌沉积及重力流沉积（海底扇,浊积岩等）。在此之后,由于岛弧物质向盆地内部提供大量碎屑物质,且陆-弧碰撞触发的火山及地震活动导致了同时期大量的碎屑重力流沉积的发育,并触发相对深水区沉积物向更深水区移动,使得其沉积类型转化为浊流沉积。统计表明上述事件沉积发育的时间与柴北缘地区构造活动相对活跃期基本一致,因此这些早奥陶世晚期厚层、多期次、非稳定性的重力流砂体为柴北缘洋陆俯冲及陆-弧碰撞背景下形成的,它们之间存在耦合关系。     

阿拉善地块东部早古生代(约420 Ma)变质事件的发现及其地质意义:来自独居石与锆石U-Pb定年的新证据

前寒武纪变沉积岩系是阿拉善地块重要组成部分,准确测定其原岩成岩时代和变质时代,对于进一步认识阿拉善地块起源、形成、演化与亲缘性具有十分重要的科学意义.本文对阿拉善地块东部阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石石榴云母石英片岩开展了系统的野外地质调查、岩相学观察和同位素年代学研究.碎屑锆石U-Pb定年和野外地质调查表明,阿拉坦敖包地区德尔和通特组和祖宗毛道组碎屑锆石年龄介于3 306~1 146 Ma,并以出现中元古代锆石年龄（1 800~1 100 Ma）高频区为特征,最小一组碎屑锆石年龄约为1 123 Ma,结合区域上它们被约900 Ma花岗质片麻岩侵入的野外关系,阿拉坦敖包地区德尔和通特组与祖宗毛道组变沉积岩系的沉积时代被限定在1 123~900 Ma之间,为一套中元古代晚期?新元古代早期陆缘沉积建造,具有亲华北板块的特点.此外,变质独居石和变质锆石U-Pb定年和微量元素分析表明,阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石泥质片岩中发育大量变质独居石,它们具有典型变质独居石的稀土元素配分模式（轻稀土元素强烈富集而重稀土元素强烈亏损）,其加权平均年龄为419±3 Ma（MSWD=7.1,n=40）,类似地,一个锆石变质边也记录了406±7 Ma的206Pb/238U年龄.这些变质年龄被解释为阿拉善地块东部阿拉坦敖包地区德尔和通特组含蓝晶石石榴云母石英片岩遭受早古生代末角闪岩相变质?变形作用的时代,可能是阿拉善地块与周缘微陆块早古生代末碰撞造山作用的响应.      

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。     

锁固段之间的力学作用模式

天然锁固段主控锁固型斜坡稳定性和构造地震演化过程,其按照承载力从低到高的次序依次断裂（宏观破坏）。因此,研究某一锁固段断裂时下一个锁固段的力学响应机制,对预测后者的断裂行为具有重要意义。研究表明,锁固段在体积膨胀点处产生的高能级特征破裂事件（标志性事件）可作为该点的判识标志,亦为锁固段的断裂前兆。我们构建了剪切作用下断层中包含两个锁固段的力学模型,基于理论分析和数值模拟讨论了具有不同承载力的锁固段组合导致的力学行为,指出天然锁固段之间的力学作用遵循强作用模式,即当前锁固段被加载至峰值强度点时,再经历一个可忽略的剪切位移增量或应变增量,伴随的荷载转移可使下一个锁固段演化至其体积膨胀点。该模式能够合理解释多种地震观测现象和实验结果。     

开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制

开合构造总体上可以表述为:地球膨胀为开,收缩为合;垂向上地球物质离心(地心)运动为开,向心运动为合;水平方向上地球物质相背运动为开,相向运动为合。从驱动机制角度,我们把以热力(热能)为主体驱动的上浮物质运动定义为开;将重力(势能)为主体驱动的下沉物质运动定义为合。因此,开与合是一个高度综合的概念,具有广阔的内涵,开合运动是联系一切地质运动和地质科学的纽带。开合运动具有同步统一性,即垂向的开在水平方向也表现为开;垂向开得强烈,水平方向同样开得强烈,反之亦然。地球刚形成时诸多开合构造是无序的,地球的旋转运动统领地球上所有物质、能量、运动和大大小小的各种开合构造于旋转运动中,并将它们调剂到有序状态。简言之开合构造体系是开合旋运动长期作用下形成的不同时期、不同层次、不同级别的开合旋回组成的动态平衡构造体系。本文总结了地球开合旋构造体系物质组成、结构构造特征和规律,建立了开合旋复杂构造体系简要模型。提出平衡体系的形成机制是开合旋运动遵循地球重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何淘汰生长(垂直地心生长)和物质均匀化四条自然演化规律,其中重力均衡准则是主导的。由于地质事件(构造运动)在破坏开合旋平衡体系的同时,经常直接或间接向体系内输入新能量,往往使新的旋回比老旋回的结构构造更符合地质演化的自然规律,于是使地球显得更强大而有活力。这一次又一次的地质事件(构造运动)是开合旋构造体系螺旋式向前发展的动因。本文最后用开合构造观点探讨了地球的形成和演化,分析了板块构造运动的动力学过程。     

蒙古国植被对干旱响应的敏感性研究

本文分析了蒙古国不同区域、不同土地覆被类型区的植被生长状况对干旱响应的敏感性特征,并探讨了成因。研究表明：① 2001—2019年,蒙古国虽然发生了3次较为严重的干旱事件,但整体上干旱程度呈轻微降低趋势,SPEI出现轻微上升,总体增速为0.001%/a;植被生长状况出现了好转,植被指数也呈上升趋势,总体增速为0.15%/a。② 蒙古国大部分区域植被生长受干旱影响较强,各植被指数与干旱指数呈较明显的正相关关系,在NDVI与SPEI-12的相关性分析中,正相关面积占比达76.36%;而在杭爱山脉和肯特山脉以北降水量丰沛的区域和阿尔泰山脉以南荒漠化严重和植被极为稀少区域,植被生长受干旱影响较弱,植被指数与SPEI相关性较小。③ 不同类型植被对干旱响应的敏感性也有差异,其中草地敏感性最强（0.22）,而森林敏感性最弱（-0.04）。④ 干旱持续时间长短,对植被生长影响有较大差异,蒙古国大部分区域的植被对延续3个月至半年的干旱最为敏感,而年内以7月份干旱对植被影响最强。⑤ 植被对干旱响应的敏感性实质是区域水分平衡的植被影响,对同种植被而言多年平均气温越高或降水量越少,植被对干旱响应的敏感性越强,反之则越弱。本文的研究结果对蒙古国因地制宜开展荒漠化防治具有重要参考价值。