FLAC数值模拟软件及其在地学中的应用

FLAC是以拉格朗日差分法为基础的一种数值模拟应用软件,主要用于岩土力学工程。近年地质学家将其应用到地质构造和块体运动学、动力学研究中,以证实或证伪地球学家们提出的相关地球动力学模型。本文初步介绍了FLAC应用软件的基本原理、使用方法以及它在国内外地质学上的几个应用实例。     

论胶莱盆地的改造与原型盆地恢复

改造盆地的研究具有重要的石油勘探意义。通过系统分析对比原型盆地与改造型盆地认为胶莱盆地具有改造型盆地的特征。根据胶莱原型盆地的改造过程及其特点的探讨、国内改造型盆地研究实例分析及胶莱盆地改造型盆地研究的欠缺，对胶莱盆地改造型盆地进行了充分论证。最后，指出胶莱盆地的改造与原型盆地恢复的关键在于判断胶莱原型盆地构造性质、原型盆地恢复采用的理念及多种研究方法相结合。     

基于GIS的滑坡地质灾害地貌因素分析

基于ArcGIS平台, 利用SRTM-DEM数据资料, 选择青藏高原东缘及四川盆地为研究区, 提取了区内地形起伏度和坡度等地貌参数, 统计了区内2319个滑坡点的高程, 初步建立了地形地貌与滑坡灾害点分布之间的对应关系。结果表明, 研究区滑坡灾害点及其高程分布具有明显的区域规律性, 滑坡灾害点发生的高程为400~800m和1400~2000m, 这两个区间占研究区所有滑坡总数的40%和28%;滑坡所对应的地形起伏度主要在300~600m, 占研究区所有滑坡总数的48.68%;滑坡灾害发生的地形坡度为10°~25°, 占研究区所有滑坡总数的44.70%。研究发现, 这些地区对应的地貌类型主要是深切的"V"型河谷和山谷地貌。此外, 从断裂活动等方面分析了滑坡形成的动力机制。      

四川汶川Ms 8.0地震报道

据国家地震台网测定,北京时间2008年5月12日14时28分,在四川汶川县(北纬31度,东经103.4度)发生Ms 8.0级地震（图1）。宁夏、青海、甘肃、河南、山西、陕西、山东、云南、湖南、湖北、上海、重庆等省市均有震感……。这次地震造成约7万人死亡,1.7万人失踪,38多万人受伤,令人震撼。重灾区14个县（市）主要公路全部瘫痪,主要铁路、水库和城镇遭受重大破坏,特别是北川县城和映秀镇成为一片废墟,这次地震是继唐山地震之后我国又一个死亡和损失巨大的毁灭性地震。根据中国地震局台网中心和美国地质调查局公布资料,汶川地震的震中位于映秀镇西南2~3 km处,滑动面西倾,倾角40~59°,属于逆冲断裂型地震。主震之后一月时间内,记录了51次≥5级的余震,沿整个龙门山中段和北段分布。根据远程地震台站资料的反演结果显示汶川地震产生的破裂带长度超过300 km,震源深度在16~19 km,属于典型的大陆浅源地震,地震类型为单震—余震型,地震破裂属于单向扩展型,从西南震中区向北东方向快速扩展（图2）。汶川地震的发震构造为龙门山中央断裂带（传统上称为映秀-北川断裂）,是这条断裂向东逆冲运动的结果,从更大的大陆动力学尺度上考虑,这次地震破裂事件是印度/欧亚大陆持续汇聚作用下青藏高原向东扩展的表现（图3）。众所周知,龙门山构造带横亘于四川盆地和青藏高原之间,主体由三条主边界断裂组成,从西到东分别命名为茂-汶断裂、映秀-北川断裂、安县-灌县断裂。这些断裂主体形成于三叠纪印支运动时期,在中新生代多次活动。晚新生代以来,伴随着青藏高原向东构造挤出,龙门山构造带中、南段强烈挤压复活和基底拆离,形成青藏东缘宏伟的逆冲推覆构造和飞来峰群,其东缘映秀断裂向东逆冲运动,使彭-灌杂岩体推覆在龙门山前陆带中生界地层之上,推覆距离在几公里以上。野外调查和震后航空照片解译结果初步分析表明,汶川地震不仅使映秀-北川断裂发生破裂,摧毁了沿断裂带建设的所有城镇与乡村,最大地震烈度达到XI级,同时也使龙门山山前断裂带（灌县-安县断裂带）发生破裂。地震产生的地表破裂构造表现为地表拱曲、挤压脊、地震鼓包、张裂隙等。地表破裂构造几何特征指示断层由西向东逆冲运动,同震垂向位移量在2.5~3 m,北川以北伴有明显的右旋走滑分量。两个地点在这次地震中受到特别关注：一个汶川县映秀镇,另一个是北川县城。映秀镇靠近震中很近,映秀断裂恰好经过该镇,从而成为断裂的命名地点。它坐落在岷江及其支流的交汇处,其中发育至少三级河流阶地。汶川地震使该镇毁灭（图版Ⅰ）。北川县城远离震中150 km之遥,但整个县城完全被地震毁灭,是汶川地震中破坏程度最大、人员伤亡最多的县城。北川县城是北川断裂的命名地点,该断裂切过县城所在的峡谷地带,呈NE-SW向延伸。这次强震产生的动能不仅使北川县城产生毁灭性破坏,同时由于地震动触发的崩滑等山地灾害,导致人员的重大伤亡（图版Ⅱ）。汶川地震带给科学家带来诸多新的思考。历史地震记录显示,龙门山断裂带在历史上没有发生过>7级地震,中小地震数量也少。而位于龙门山断裂带以北的岷山构造带和以南的川滇断裂带,在历史上均发生过震级≧7级的强震,如1933年叠溪7.5级地震和1976年松潘7.2级地震（图4）,说明龙门山构造带长期处于构造应力能量的累积过程中。全球定位系统（GPS）重复测量结果也显示,横穿该带现今地壳近东西向缩短率很小,数量级在1~2 mm/a,与青藏高原其他边缘相比相对较弱。这种小应变构造区孕育大地震,在世界其它大陆地区很少见,其机理和破裂过程需要科学家深入的研究和持续的探索。     

胶东地区晚中生代岩浆活动及对大地构造的制约

应用近十几年来胶东地区及其周边岩浆岩体的同位素测年资料,结合几个岩体的新的SHRIMP测年数据(牙山岩体117.7Ma,院格庄岩体113.4Ma,正长斑岩脉115.7Ma),系统研究了该区晚中生代以来的岩浆活动规律,结果表明,该区可分为4个岩浆活动期;(1)晚侏罗世构造-岩浆热事件(150~160Ma),以玲珑-滦家河型岩体为代表,是在区域挤压构造应力作用下侵入的,属同构造或同造山时期的岩浆作用。(2)早白垩世早期构造-岩浆热事件(135~125Ma),以郭家岭岩体为典型,该时期的岩浆活动均具有双峰式岩浆作用特征,反映了伸展动力学背景。(3)早白垩世中晚期构造-岩浆热事件(125~105Ma),以崂山花岗岩为特征,该阶段对应于中国东部岩石圈大规模的减薄时期,是大陆裂谷作用的高峰期。(4)晚白垩世-古新世基性-超基性火山作用。本文还探讨了岩浆活动的地球动力学因素及其对大地构造的制约。     

胶莱盆地莱阳期原型盆地恢复

应用区域地质调查资料、地震剖面解释、钻孔测井资料解释和野外典型剖面的观察,并运用层序地层学原理和方法,对胶莱盆地和沂沭地堑系沉积充填序列进行了描述与对比分析,基本理清了胶莱盆地地层层序格架,并恢复莱阳期胶莱盆地原形。胶莱盆地莱阳期发育两个独立的槽状断陷带:一个沿牟即断裂构造带发育,呈NNE向展布,称之为朱吴—即墨断槽带,该断槽带完全受牟即断裂带的控制;另一个沿沭河裂谷带和诸城凹陷发育,总体也呈NNE向展布,称为苴县—诸城断槽带。两个断陷槽控制了该期的沉积相及分布。另外,位于胶莱盆地东北角的郭城凹陷可能是一个独立的断陷盆地,其发育受东西两侧断裂控制。平度地区是否存在独立的断陷湖盆,目前尚难确定。苏鲁造山带北部边界断裂（百尺河断裂）的伸展复活主导了胶莱原形盆地的发育。     

胶莱盆地白垩纪构造应力场与转换机制

通过对胶莱盆地断层滑动矢量的收集与测量,利用计算机程序反演了盆地白垩纪的古构造应力场演化历史,并据此将盆地的发育划分为三个伸展阶段和三个挤压反转阶段,分别为早白垩世早-中期莱阳期伸展,与造山期后应力松弛重力坍塌有关;早白垩世中-晚期青山期伸展,受早白垩纪早期以后广泛的岩石圈减薄、大陆裂陷制约;晚白垩世王氏期伸展,与郯庐断裂及牟平-即墨断裂右旋走滑有关。三期伸展之间存在构造挤压反转,最后阐明各期盆地发育的地球动力学背景。     

鄂尔多斯盆地周边断裂运动学分析与晚中生代构造应力体制转换

基于对鄂尔多斯盆地西南缘构造带、中央断裂、东缘边界带和东北部地区的断裂几何特征、运动学及其活动期次的野外观察和测量,并根据断层面上滑动矢量的叠加关系和区域构造演化历史,确定了鄂尔多斯盆地周边地带晚中生代构造主应力方向、应力体制及其转换序列,提出了4阶段构造演化模式和引张-挤压交替转换过程。早中侏罗世,盆地处于引张应力环境,引张方向为N-S至NNE-SSW向。中侏罗世晚期至晚侏罗世,构造应力场转换为挤压体制,盆地周缘遭受近W-E、NW-SE、NE-SW等多向挤压应力作用。早白垩世,盆地构造应力场转换为引张应力体制,引张应力方向为近W-E、NW-SE和NE-SW向。早白垩世晚期至晚白垩世,盆地应力体制再次发生转换,从前期的引张应力体制转换为NW-SE向挤压应力体制。晚中生代构造应力体制转换和应力场方向变化不仅记录了不同板块之间汇聚产生的远程效应,同时记录了盆地深部构造-热活动事件,并对盆地原型进行了一定的改造。     

汉南地区晋宁晚期铜-金成矿事件的确认及意义

汉南地区位于扬子克拉通北缘西段。目前,在川、陕两省已在该区发现了数十个矿床(点)。其中,广泛分布的铜-金矿床(点)具有热液型矿化特征,成矿条件有利,具有寻找大-中型矿床的远景。为了查明这些铜-金矿产资源的形成时代,文章运用LA-ICP-MS锆石U-Pb法和单矿物~(40)Ar/~(39)Ar法对汉南地区有代表性的矿床(点)进行了成矿年代学研究。其结果显示,潘坝成矿期热液脉的锆石U-Pb年龄为(744±10)Ma,黑云母和钾长石~(40)Ar/~(39)Ar视年龄介于740 Ma~700 Ma之间。元山寺的成矿期白云母~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄为(744±4)Ma,等时线年龄为(748±7)Ma。由于本次测试选择了成矿期矿物,其结果可以代表成矿时代。因此,汉南很可能存在晋宁晚期的铜-金成矿事件。根据区域地质演化历史,笔者认为汉南铜-金矿化(744 Ma)是造山晚期加厚岩石圈下部(山根)拆沉的结果。     

天水盆地新近纪伸展构造——来自沉积与构造变形方面的证据

天水盆地位于青藏高原东北缘高海拔挤压隆升区与鄂尔多斯低海拔伸展区的过渡部位,新构造活动强烈。然而,新构造活动对天水盆地的影响尚不清楚。通过对盆地的沉积环境、构造沉降、构造变形等方面的研究,结果显示:1盆地由风成堆积、洪积扇、河湖相与湖泊相沉积组成,代表沉积中心的河湖相与湖泊相沿控盆断裂(西秦岭北缘断裂、西和断裂与礼县-罗家堡断裂)分布;2盆地经历了16~14Ma、9.2~7.4Ma和3.6~2.6Ma三次加速沉降期;3控盆断裂在同沉积期为正断层。沉积中心沿断裂分布、快速沉降事件及生长正断层表明,天水盆地至少在中新世晚期受控于走滑伸展构造,记录了青藏高原向北东方向的构造挤出作用。