青藏高原及周缘地壳浅层构造应力场量值特征分析

以"中国大陆地壳应力环境基础数据库"中的实测地应力数据为基础,合理筛选出地理空间范围为21°N—40°N,73°N —110°N的近2000条数据,深度范围0~2 km.通过将研究区内实测地应力扣除重力影响,并考虑数据样本数量沿深度分布不均匀的问题,分析构造应力场的作用.重力影响的扣除采用海姆假说与金尼克假说两种模式估算其下限与上限,给出了青藏高原及周缘及青藏地块、南北地震带北、中、南段上构造应力和构造差应力随深度分布的特征和量值范围.结果显示：（1）青藏高原及周缘地区最大水平应力σH、最小水平应力σh随深度D呈线性增加：σH=22.115D+5.761、σh= 14.893D+3.269;最大水平构造应力σT、最小水平构造应力σt的量值估算范围分别为4.609 < σT < 15.522D+4.609、3.121 < σt < 6.366D+3.121（D >0）;构造差应力σT-σt=7.222D+2.492,地表值（D=0 km）为2.5 MPa左右,随深度增加以7.2 MPa·km-1的梯度增大;（2）在测量深度范围内,青藏地块、南北地震带北、中、南段研究区σT、σt、σT-σt随埋深均呈线性增大;D=1 km时,各地块σT的统计回归值中最大为30.1 MPa,最小为17.6 MPa,量值由大到小排序依次为：青藏地块、南北带北段、南北带中段、南北带南段;D=1 km时,各地块σT-σt的统计回归值中最大为15.8 MPa,最小为8.9 MPa,量值由大到小排序依次为：青藏地块、南北带北段、南北带中段和南北带南段.总体表现为青藏地块强、南北带较弱的基本特征.（3）与南北带相比较,青藏地块地壳在从南向北的挤压作用下呈现出明显的"浅弱深强"特点.     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_S7.0地震是继2008年汶川M_S8.0地震和2013年芦山M_S7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_S7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_S7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_S7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.

     

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。

     

阿姆河右岸区域构造大剖面解析及成因探讨

阿姆河盆地右岸区块地理位置位于土库曼斯坦的阿姆河流域北侧至土库曼斯坦—乌兹别克斯坦国境线南侧之间,西南紧邻吉萨尔山脉,是中石油重要的海外油气勘探开发基地。开展其构造特征解析和成因机制探讨,对研究含盐盆地分层构造变形特征和促进能源勘探开发均具有重要意义。以构造建模和构造复原理论为指导,精细解释过阿姆河右岸区块的东西向地震大剖面,分析其地质结构特征和形成演化过程。结果表明：阿姆河右岸区块纵向上发育前二叠系基底和二叠系—第四系沉积盖层。以上侏罗统基末利—提塘阶膏盐岩为界,盐上和盐下构造形态具分层变形特征;盐上多发育陡窄的滑脱褶皱,断裂以倾向NW的小断距正断层和走滑断层为主;盐下多发育宽缓的冲断褶皱,断裂以倾向SE的大断距逆断层为主。受基底构造楔楔入影响,研究区自西向东构造抬升和挤压幅度逐渐增大。根据平衡剖面复原并结合区域地质背景,将研究区构造演化划分为前二叠纪基底形成期、二叠—三叠纪弧后裂谷期、侏罗—古近纪稳定沉积期和新近纪以来挤压抬升期共4期构造演化阶段。新生代多方向构造叠加影响、基底构造楔活动和膏盐岩对分层构造变形的调节作用是阿姆河盆地右岸地区纵向分层、横向分带构造特征的主要控制因素。

     

北秦岭地区三叠纪南召盆地演化及成因机制探讨

秦岭造山带作为中国中央造山带的重要组成部分,还原其复杂、漫长的演化历史始终是地质科学的研究焦点,也是亟待解决的关键科学问题。前人从构造地质学、变质岩石学等方面展开了丰富的讨论,但始终缺乏造山带内同沉积记录的精细研究。南召盆地作为北秦岭造山带唯一保存的三叠纪的地层,为研究秦岭造山带印支期的构造环境提供了最直接可靠的证据。因此本文基于精细的地质图分析,野外地质观察,利用盆地构造沉降和构造年代格架的分析方法,系统研究三叠纪南召盆地的沉积充填和沉降特征,总结出南召盆地的伸展裂陷沉积序列：底部砾岩向上迅速水体加深,形成以灰黑色页岩为主的深湖相,随后向上变为以黄褐色砂岩夹灰黑色泥岩为特征的湖泊三角洲—辫状河相;明确了快速—缓慢沉降的伸展型盆地沉降特征;厘定了南召地区的8个主要不整合面,其中,中-上三叠统太山庙组的底部为一个763~121.9 Ma的穿时不整合面;确定了南召盆地4期主要演化阶段。研究表明：南召盆地是一个伸展裂陷盆地,形成于加里东运动、印支运动共同作用产生的造山带复合基底之上,发育于印支期北秦岭造山带两次重要隆升事件之间,代表晚三叠世卡尼阶的北秦岭造山带构造活动的暂停。

     

四川盆地构造沉降特征及成因机制分析

盆地的沉降过程能够反映盆地的演化历史及成盆机制。为深入分析四川盆地构造沉降特征,本文基于最新钻井资料和地震数据,通过回剥反演方法,进行去压实、沉积负载、古水深和海平面变化校正,重建了四川盆地不同构造单元的构造沉降史。同时根据瞬时均匀伸展模型和裂后热坳陷模型进行正演模拟,对盆地成因进行分析。构造沉降史的恢复揭示了四川盆地具有典型的克拉通盆地沉降特征。四川盆地的形成演化可划分为震旦纪—早古生代、石炭纪—三叠纪、侏罗纪—白垩纪3个构造沉降旋回,盆地经历了晚震旦世—早寒武世、早志留世、晚二叠世—早三叠世以及中晚侏罗世4幕快速沉降,第一幕和第三幕快速沉降期为岩石圈伸展减薄引起,另外两幕为前陆盆地发育过程中所引起的快速沉降。构造沉降正演结果表明四川盆地在寒武纪—奥陶纪和晚二叠世—三叠纪经历了两期“快速沉降—缓慢沉降”过程,快速沉降受控于岩石圈的伸展作用,缓慢沉降为岩石圈热冷却作用所主导。盆地在热冷却沉降阶段后进入前陆挠曲沉降,出现不同规模的剩余沉降。

     

东天山晚古生代构造转折: 红山南-天木东地区岩浆岩年代学与地球化学的约束

东天山是中亚造山带的重要组成部分, 区内晚古生代岩浆活动与成矿作用强烈, 是理解中亚造山带构造演化与成矿作用的关键地区。然而, 前人对东天山构造带由俯冲向碰撞转变的时间和过程仍存在较大争议。本文对东天山红山南-天木东地区广泛出露的晚古生代岩浆岩开展了野外考察和岩相学鉴定, 进行了年代学和岩石地球化学分析, 以限定其形成时代、岩石成因和构造背景, 进而探讨晚古生代构造演化过程。红山南-天木东地区岩浆岩主要为早石炭世火山岩和侵入岩, 次为早二叠世侵入岩。早石炭世火山岩主要为安山岩(328.8±2.0Ma)和英安岩, 侵入岩主要为辉长闪长岩(328.7±1.8Ma); 早二叠世侵入岩为黑云母二长花岗岩(290.3±2.1Ma)和石英闪长岩(290.0±1.6Ma)。早石炭世岩浆岩富含角闪石和斜长石, 为钙碱性, 准铝质系列, 富Rb、Ba、Th、U和Pb等大离子亲石元素, 亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素和Sr-Nd-Hf同位素, 具有岛弧岩浆岩特征, 是交代地幔楔部分熔融的产物。相对于早石炭世岩浆岩, 早二叠世侵入岩富含黑云母和碱性长石, 富集SiO₂、Na₂O和K₂O, 贫Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃^T及CaO, 同位素更亏损, 为碰撞后背景下新生加厚地壳部分熔融的产物。总之, 红山南-天木东地区的早石炭世与早二叠世岩浆岩地球化学差异显著, 指示东天山构造背景从早石炭世大洋俯冲体制转变为早二叠世碰撞后造山体制, 即其构造转折时间为晚石炭世-早二叠世。

     

扬子西北缘碧口微地块南华系碎屑锆石物源示踪及其地质意义

扬子板块西北缘碧口微地块华严寺地区碧口群之上发育一套含砾沉积地层,其确切沉积时限对研究该区域的沉积—构造演化具有重要意义。本文对该套地层中的2件砂岩样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结果显示,锆石晶型较好,无色透明,磨圆度较差,具典型岩浆生长振荡环带和韵律结构,Th/U比值为0.28~3.6,锆石U-Pb年龄介于706~2489 Ma之间。存在3个主要的年龄组：新元古代年龄组（706~951 Ma）,占92.9%,显著峰值为850 Ma和843 Ma;中元古代年龄组（1017~1080 Ma）,占2.6%;古元古代年龄组（1628~2489 Ma）,占4.5%。最小年龄组为706~715 Ma（峰值为711 Ma）,结合区域地质和研究资料,华严寺地区沉积地层时代应属于南华纪,沉积时限约为720~635 Ma,物源区主要包括扬子板块西北缘碧口微地块以及南东侧的后龙门山构造带和汉南—米仓山微地块。新元古代晚期碧口微地块及扬子板块西北缘后碰撞—裂解阶段,华严寺地区南华纪沉积为碧口微地块及邻区新元古代岩浆岩在边缘裂谷环境中快速堆积形成。

     

扬子陆块北缘构造演化新认识：来自原花山群年代学和地球化学的制约

原花山群分布于紧邻南秦岭的扬子陆块北缘大洪山地区,出露于重要的构造部位,是研究其形成时期扬子陆块构造演化及其与南秦岭关系的重要载体,其物质组成、形成时代和构造属性长期存在争论。本文将原花山群解体为花山构造混杂岩和正常的火山—沉积地层（本文所指花山群）两部分来讨论。笔者重新厘定了花山群的沉积时限,有针对性地对有构造背景争议的花山群进行玄武岩地球化学研究,对有时代争议的混杂岩进行锆石U-Pb年代学研究。年代学、地球化学和沉积学综合研究表明,花山群的沉积时限为ca. 830 Ma至ca. 800 Ma,形成于与Rodinia超大陆裂解有关的陆内裂谷盆地。花山构造混杂岩带可能不只是晋宁期的缝合带,而是具有多期物质组成、经历了多期构造叠加的复合型缝合带。结合他人成果,我们提出了扬子陆块与南秦岭从新元古代到早古生代的构造演化新模式。

     

南海北部神狐海域天然气水合物成藏模式研究

南海北部陆坡神狐海域是我国海洋天然气水合物勘探开发研究的重点靶区,独特的水合物成藏特征,难以利用当前观测到的沉积速率和流体流动条件对其成藏机理进行解释和量化说明,对其形成演化模式和控制因素尚不明确.本文构建了海洋天然气水合物形成演化过程的动力学模型,模型的主控参量为海底沉积速率和水流速率,以此计算了神狐海域天然气水合物聚集演化过程,并与饱和度的盐度测试值进行对比.最后,在研究神狐海域地质构造活动和水合物成藏动力学基础上建立了神狐天然气水合物形成演化模式.认为神狐海域当前的天然气水合物是在上新世末—更新世早期断裂体系水合物基础上继承演化而来的,神狐海域天然气水合物形成演化具有典型的二元模式.第一阶段水合物形成发生在距今1.5 Ma之前构造活动形成的断裂体系中,高达50 m/ka的孔隙水流动携带了大量的甲烷进入水合物稳定带,导致了水合物的快速生成,在4万年内形成了饱和度达20%的甲烷水合物;第二阶段发生在1.5 Ma以来,泥质粉砂沉积使沉积体渗透率骤减,0.7 m/ka的低速率水流使甲烷供给不足,在海底浅层新沉积体中无法生成水合物,仅在水合物稳定带底部有缓慢的水合物继承增长,并因此形成了神狐海域当前观测到的水合物产出特征,而且水合物资源量仍在减少.