藏南萨迦拉轨岗日变质核杂岩的厘定及其成因

藏南拉轨岗日带出露一系列穹状隆起,具有变质核杂岩体典型的3层结构型式。变质核由拉轨岗日岩群变质杂岩及侵入其中的花岗岩组成,围绕变质核发育多层顺层拆离断层,盖层主要为晚古生代和中生代浅变质岩石。拉轨岗日变质核杂岩与高喜马拉雅变质核杂岩之间存在密切的时空联系,是喜马拉雅造山作用及相关隆升作用过程中发生热隆伸展的结果。

定结县幅、陈塘区幅地质调查新成果及主要进展

发现上三叠统朗杰学群中产有白垩纪箭石、中侏罗统拉弄拉组产出小型硅化木、下石炭统纳兴组存在重力流沉积。将聂拉木群解体为古元古代马卡鲁杂岩和中—新元古代扎西惹嘎岩组,并在该套变质岩系中发现高压基性麻粒岩和超镁铁岩。厘定了拉轨岗日变质核杂岩,将拉轨岗日群解体为抗青大岩组和拉轨岗日杂岩2部分。确定了晚新生代南北向不同类型的伸展构造和地壳多层次韧性剪切带。

地震预测:从芦山地震到大陆地震

自从1990年以来,通过对青藏高原的调查和研究,认识到下地壳流动同步形成盆地和造山带,并受控于相关洋盆地幔软流圈向大陆的顺层流动和底辟作用。下地壳不均匀流动通过韧脆性中地壳热能-应变能转换孕育地震,部分发震能量通过上地壳脆性断层释放。在地震孕育过程中通常会伴生跨年度干旱和异常降雨,构成热灾害链。近5年内青藏高原东部连续发生汶川、玉树、芦山大地震,形成于从亚东流经羊八井、安多、玉树并分支流向汶川和芦山—康定的下地壳"热河"的仰冲式和侧冲式撞击作用。从2008年9月以来连续发表5篇论文,根据地壳热构造和热灾害链的时空结构对芦山地震的三要素进行了长期和中期预测。2008年9月预测从2013年开始可能发生大地震,2012年9月将鲜水河—安宁河—小江异常热流构造带5年内将发生多个7级地震的首个大震锁定在芦山或西昌。芦山地震只释放了亚东—羊八井—安多—玉树—鲜水河—安宁河—小江"热河"剩余热能中的一小部分,在西昌—会理—昭通地区、道孚—康定地区、通海—石屏地区近5年内很可能发生4个7级左右的地震。此外,华北典型的热灾害链结构表明震情严峻,环渤海地区近3年内很可能发生大地震。从地震热流体撞击机理与地震异常之间的关联性出发,提出了动态立体监测及短临预测地震的思路和方法。

华北热灾害链的结构、成因及强震趋势分析

华北地壳热活动强烈,重大自然灾害频发。华北自然灾害具有区域性、群发性、连发性、关联性特征,组成热灾害链。华北热灾害链的典型结构是跨年度干旱—异常路径台风—异常降雨—异常海冰—强震—异常降雨,受控于源于渤海和青藏高原的下地壳不均匀流动形成的"热河"及其热能有规律地积累与释放,渤海放射状下地壳热流系统与地幔软流圈底辟作用有关。当前华北热灾害链已经有序演变到地震阶段,近5年内在韧性下地壳中6条"热河"的6个撞击区可能发生多个强震,流经辽东湾向北东方向流动的下地壳"热河"撞击区、临汾—太原—大同下地壳"热河"与流经渤海湾—通县—沙河下地壳"热河"的夹击区危险性最大,应当尽快系统监测与热流体有关的地震前兆异常,科学开展地震短临预测。查明华北韧性下地壳中"热河"的三维动态演变,系统梯级开发各条"热河"的热能资源,对于发展经济、减灾减排都具有十分重大的意义。

大陆下地壳层流作用及其大陆动力学意义

大量的地质和地球物理资料表明 ,年轻的大陆构造活动区的下地壳可能因热软化而出现透入性非地震式顺层韧性流动 ,这种下地壳层流作用驱动大陆上地壳发生地震式脆性断块运动 ,形成盆山格局 ,发生圈层耦合。大陆下地壳低粘度物质顺层流动可能是在地幔岩浆底侵作用为下地壳提供热能和添加幔源物质的基础上 ,并在地幔上升派生的重力和剪切力作用下 ,造成大陆下地壳热软化物质从盆地下部的幔隆区顺层流向相邻造山带之下的幔拗区。在下地壳层流过程中 ,地温场和速度场发生变化。

滇中多尺度地质异常的构造背景场

滇中成矿带具有多尺度地质异常，它们受多级构造系统的制约．中国南北构造带控制了作为区域性地质异常的滇中成矿带，伸展构造系统、逆冲构造系统和剪切构造系统控制了局部性地质异常，剥离断层、逆冲断层、脆－韧性剪切带等控制了小型地质异常，节理、裂隙、糜棱面理、构造片理、断层岩等控制了显微地质异常．滇中构造与矿床之间的密切关系表明这些矿床形成于构造改造成矿作用．

青藏高原大陆动力学的科学问题

在初步分析大陆动力学的基本含义及其与岩石圈动力学关系的基础上,提出了青藏高原大陆动力学8个方面的科学问题,其核心科学问题是:青藏高原的形成是印度板块与欧亚板块碰撞的滞后效应还是大陆板内构造过程;青藏高原不同构造演化阶段是否具有不同的动力学机制;解体的青藏高原岩石圈下地壳何时、何处、如何和为何流动;青藏高原怎样与周边的盆地同步强耦合作用;如何通过青藏高原大陆动力学的创新带动能源、资源、环境、灾害等应用基础理论的创新。

大陆下地壳地球物理异常及其构造意义

下地壳反射层 (或反射下地壳 )、下地壳低速层和低阻层等一系列惊人发现唤醒我们必须重新认识大陆岩石圈 ,研究大陆下地壳。大陆下地壳中的地震反射层、低速层和下地壳低阻层相互伴生 ,在中、新生代伸展构造区和年轻造山带等活动构造区带的发育程度远远高于前寒武纪地盾和克拉通等稳定构造单元 ,其成因可能与层流构造及其相关的热活动、韧性剪切、岩浆作用、部分熔融、变质反应等有关 ,并随着大陆地壳构造 -热演化而变化。

高速曲柄摇杆式分插机构的弹性动力综合设计

针对传统设计方法在高速曲柄摇杆式水稻插秧机分插机构设计中的缺陷 ,提出对该机构进行弹性动力学分析 。

东昆仑、玉树、汶川地震的发生规律和形成机理:兼论大陆地震成因与预测

青藏高原东北部东昆仑、汶川、玉树等强震的同震地表破裂不对称发育,伴随余震有规律地分别向东、南东和北北东方向迁移,很可能是源于恒河盆地流经亚东、当雄、安多、库赛湖、治多、玉树、甘孜、汶川的弧形下地壳"热河"的流速和流向变化形成的,下地壳热流物质正在向云南及邻区汇聚形成下地壳"热海",导致长时间跨季度构造热干旱,其影响超过大气环流的作用。地表破裂不一定受断层控制,震源也不在断层面上,下地壳流动导致中地壳发震并进一步影响上地壳形成同震脆性破裂系统。大陆板内盆山过渡带地震密集,大陆板内地震是在下地壳层流的热动力作用下导致活动地壳分层变形的产物。在大陆盆山耦合、圈层耦合的非线性开放系统中,从大洋底部的软流圈层流进入大陆底部使得地幔软流圈加厚,底辟上升为大陆下地壳流动,为地震活动提供了巨量热能;热软化的下地壳缓慢的韧性流动孕育了大陆板内地震;中地壳韧-脆性剪切带易于积累能量,发生热能与应变能的转化,产生地震,形成震源层;上地壳脆性断层活动和地表破裂是地震释放深部能量的载体和方式之一。地壳稳定性评价的依据应当是地壳的活动性而不是断层的活动性。大陆活动构造区地震活跃期与平静期交替实际上是下地壳地震能量的聚散过程,体现在下地壳热主导的韧性流动构造与上地壳应力主导的脆性破裂构造之间的相互作用。下地壳热软化物质流动过程中流速、流向等突然改变触发地震,并产生共振波。大陆下地壳流层在厚度、温度、粘度、流速、流向上的变化产生一定程度的温度异常、流体异常及与其相关的大气层、电场、磁场、重力场、地球化学场、应力场、应变场、生物场等异常。合理布置天空网、地面网、地下网,综合立体监测有效的地震前兆,系统地开展长期、中期和短临地震预测,能够不断地提高地震预测水平。

大陆下地壳流动:渠流还是层流?

大量的地质、地球物理、地球化学、实验和模拟资料证明大陆岩石圈存在壳内流层,目前创建了渠流和层流两种假说来解释大陆下地壳的流动规律和流动机理。渠流模式是指厚地壳、高地势的造山带或高原中、下地壳低粘度物质在地貌负荷的侧向压力梯度或剥蚀作用驱动下从山根向外侧向扩张。笔者在研究青藏高原的基础上于1992年提出的层流模式是指在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)底辟上隆的热动力及其相关的重力驱动下的盆山地壳物质循环系统,盆地热软化下地壳物质在重力作用下顺层流向相邻的山根,盆地地壳减薄,造山带地壳加厚,加厚的下地壳部分熔融物质带动深层变质岩向上运动,热-重力派生的垂直主应力形成热隆伸展的变质核杂岩和低角度拆离断层,隆升的山体在重力势能作用下侧向扩张,盆山边界形成逆冲推覆和滑覆构造,同时遭受强烈的剥蚀作用,造山带源粗碎屑沉积物快速堆积在盆缘受下地壳拖曳的壳内有限俯冲坳陷带内。渠流构造和层流构造在大陆板内变形、中下地壳韧性挤出、造山带的挤压和伸展同步转换、中深变质岩的韧性变形及剥露过程、部分熔融及岩浆活动等方面存在相似之处,但是,在发育背景、产出部位、流层边界、流层规模、流动型式、流动体制、流动方向、流动物质、流动效应、流动时间、驱动力等方面存在本质的差异。渠流构造基本上可作为层流构造时空结构中的一个组成部分,层流的驱动力是热能和重力,而不是地表剥蚀作用和山体负荷作用。从全球角度来看,层流只是地球多级物质循环流动系统的一个组成部分。

青藏高原南部晚新生代板内造山与动力成矿

青藏高原晚新生代构造隆升是板块碰撞成因还是板内造山过程 ,关系到高原形成机制、演化过程以及岩石圈动力学与大陆动力学的关系等一系列重大科学问题。近年来在冈底斯发现多个以斑岩铜矿为主的大型和超大型矿床 ,其成矿时代为 2 0～ 12Ma ,与青藏高原构造隆升时代一致 ,也与笔者10年前以大陆动力学和成矿动力学为理论指导的预测结果吻合。青藏高原南部晚新生代大量的地质、地球物理、矿床等方面的证据根本不支持碰撞造山理论 ,如青藏高原内部伸展边缘逆冲、碰撞与隆升之间时差明显 ,壳内低速层和低阻层发育 ,造山与成盆关系密切 ,板内隆升环境下发生大规模构造变形、岩浆活动和动力成矿等。青藏高原南部晚新生代构造隆升作用是在新特提斯开合转换、碰撞造陆之后 ,在下地壳层流作用的驱动下 ,发生板内造山、地壳增厚、热隆伸展和改造成矿的构造成矿过程 ,大规模的板内金属成矿在 3～ 4Ma以来的均衡隆升、成山过程中进一步改造。

大陆板内盆山耦合及盆山成因——以青藏高原及周边盆地为例

大陆造山带与沉积盆地之间具有十分密切的内在联系,空间上相互依存,物质上相互补偿,构造上相互作用,时间上同步演化。这些内在联系体现在统一的形成机制上:大陆造山带和沉积盆地是在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)上隆的热动力作用下,地壳由盆向山侧向流动,导致盆山地壳物质发生循环运动。青藏高原与周边盆地的耦合作用十分典型。青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果,而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用。青藏高原板内盆山耦合可分为两个阶段:(1)板内造山成盆阶段,表现为180～120Ma→65～30Ma→23～7Ma从青藏高原北部和东部盆山系统→青藏高原中部盆山系统→青藏高原南部盆山系统有序迁移,以构造隆升、水平运动、地质作用和大规模板内金属成矿为特征;(2)均衡成山成盆阶段,表现为从3.6Ma开始,青藏高原整体快速隆升和周边沉积盆地边缘坳陷带巨厚的磨拉石沉积,以3.6MaB.P.、2.5MaB.P.、1.8～1.2MaB.P.、0.8MaB.P.和0.15MaB.P.等一系列脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和水系-环境变化为特征。大陆板内盆山构造演化经历从伸展构造向挤压构造的转换,伴随盆地主动作用转变成造山带主动作用。大陆下地壳流动和盆山耦合形成非安德森式的低角度拆离断层、波状起伏逆冲断层和异常共轭关系走滑断层。

喜马拉雅造山带的构造不对称演化

喜马拉雅岩石圈内发育巨型多层伸展构造,形成了高喜马拉雅变质核杂岩、普兰—亚东多层次剥离断层系,萨迦—康马链状隆伸构造,雅鲁藏布江堑-垒构造带和与大型走向滑动断层相伴生的拉分盆地。它们组成北喜马拉雅伸展剥离带,并与南喜马拉雅逆冲堆叠带一起构成了喜马拉雅山链的构造不对称性。这种格局的形成除受造山之后重力作用的影响外,还可能与造山带隆升过程中岩石圈多层次滑脱拆离、热隆作用和均衡调整作用有关。伸展作用将有助于使本区成倍加厚的地壳逐渐减薄。

地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。

青藏高原隆升机制新模式

作为创建大陆动力学理论体系的最佳野外实验室的青藏高原,涉及当代固体地球科学前沿和热点的许多重大科学问题.迄今为止,包括板块构造在内的众多模式不能合理地解释青藏高原重要的地质和地球物理现象.本文从下地壳与中上地壳、造山带与沉积盆地的耦合作用出发,对青藏高原及邻区进行分尺度、分层块、分阶段的构造解析,提出青藏高原隆升的下地壳层流构造模式,认为青藏高原地壳增厚和构造隆升是晚新生代由于锡瓦利克盆地、塔里木盆地和四川盆地下地壳的热软化岩石大量流向青藏高原造成的.

含金剪切带的类型划分及成矿机理

含金剪切带型金矿床是一种重要的新型矿床类型。本文系统地总结了含金剪切带的特征,提出了含金剪切带的几何学和运动学分类方案,并以成矿源,成矿场、成矿期和成矿相等方面论述了含金剪切带型金矿床的剪切动力成矿机制,建立了过渡型和叠加型两类动力成矿模式。

理论预测与科学找矿——以西藏冈底斯斑岩铜矿为例

近年来在西藏冈底斯构造成矿带发现了多个以斑岩铜矿为主的大型和超大型矿床,这些矿床均形成于青藏高原板内隆升过程,主要成矿年龄为17～15 Ma,其矿床类型、矿床规模、成矿部位和成矿时代与作者10 a前的理论预测结果基本吻合.突破板块碰撞造山和板块碰撞成矿模式,按大陆动力学和成矿动力学的新思路,认为冈底斯斑岩铜矿形成于特提斯开合转换、板块碰撞造陆之后的晚新生代构造隆升、下地壳层流、板内造山、地壳增厚、热隆伸展的动力改造成矿过程.加强基础地质研究、倡导创新科学思维、发展地质与成矿理论对于中国西部的找矿勘探具有十分重要的作用.

大陆板内地震的发震机理与地震预报--以汶川地震为例

大陆板内地震主要产于新生代厚壳造山带或高原，在平面上呈弥散状分布，在剖面上震源沿中地壳成层分布，为浅源地震。盆山活动断层系统呈规律性组合，盆山挤压边界为逆冲型压性发震断层；盆山走滑转换边界为走滑型扭性发震断层；造山带内部主要是伸展型张性发震断层。大陆板内地壳分层流变作用制约了板内地震的构造物理过程。大陆下地壳韧性流层为地震活动提供了热能，热软化和热融化介质发生缓慢的韧性流动，是孕震构造；中地壳韧一脆性剪切带发生热一应力转换，聚积应力和应变，为蕴震构造；当下地壳流动在中地壳积累的应变超过上地壳特定构造部位介质的应力一应变极限时，上地壳形成脆性发震断层，产生地震。震源出现在上地壳脆性断层与中地壳脆一韧性剪切带的交汇部位，青藏高原的震源深度通常为12-35km。目前地震预报是世界科学难题，然而，大陆动力学和板内地震的理论突破可能为短临预报提供了新思路。如果大陆下地壳热动力作用是中地壳产生地震和上地壳发生地震的根源，那么上地壳脆性断层活动会释放出地壳深部的热流体和热气体，引起局部的地温异常、水文异常和大气异常。建议从大气到地表再到地下系统地监测活动断层带及邻区的地下水、地表水、大气的温度异常和成分变化，结合观测下地壳流层厚度、地应力一应变变化、重力异常、磁异常、地电异常等，综合评价地壳活动性和发震可能性。2008年5月12日发生的里氏8．0级汶川地震处于龙门山造山带与四川盆地的构造边界上，是典型的大陆板内地震，震源处于映秀－北川断层上，震源深度为12km。350km长的地表破裂带呈右行左阶雁行排列在具有逆冲和右行走滑性质的汶川－茂县－青川、映秀－北川和江油－都江堰3条断层带上。下地壳的韧性流动伴随中地壳韧一脆性剪切带应力和应变的积累，产生上地壳脆性活动断层，并控制地表破裂带和滑坡的分布。