柴北缘骆驼泉剖面新生代地层磁组构特征及其构造意义

青藏高原东北部新生代构造演化对理解高原隆升和变形模式具有重要意义,而目前对于该地区挤压应力方向转变过程仍存在很大争议.本文对柴北缘逆冲带北西部骆驼泉剖面新生代地层开展系统磁组构(本文特指磁化率各项异性)研究,以揭示该地区挤压应力方向的转变特征.系统岩石磁学结果表明,骆驼泉剖面新生代样品中主要磁性矿物是顺磁性组分和赤铁矿以及少量磁铁矿.通过对磁组构特征分析及其与古水流方向对比表明,骆驼泉剖面新生代地层磁组构主要为初始变形磁组构,可用于指示沉积成岩时期的挤压应力方向.磁组构结果揭示,骆驼泉地区挤压应力方向在上干柴沟组下部沉积时期为NNE-SSW向,而上干柴沟组上部和油砂山组沉积时期转变为NE-SW向.结合柴北缘逆冲带已有磁组构结果指出,该地区早期N-S向或NNE-SSW向挤压应力可能与印度—欧亚板块早新生代以来近N-S向碰撞挤压过程有关,指示印度—欧亚碰撞的挤压应力自下干柴沟组下部沉积时期就已传播至高原东北部地区;而后期NE-SW向挤压应力方向与该地区现今GPS揭示的上地壳运动方向一致,可能与该时段高原东北部巨型走滑断裂构造体系(尤其是阿尔金断裂)有关.此外,柴北缘逆冲带新生代挤压应力方向转变在其北西部起始于上干柴沟组下部沉积时期,而南东部起始于上油砂山组下部沉积时期,与地震反射剖面揭示的断裂活动等地质证据共同揭示柴北缘逆冲带新生代的构造活动自靠近阿尔金断裂的北西部向南东部传播和扩展.综合分析青藏高原东北部地区挤压应力方向转变和其他地质证据发现,挤压应力方向转变显示出自柴北缘逆冲带北西部向东、西和南向扩展特征,与阿尔金断裂在上干柴沟组下部-上油砂山组下部沉积时期剪切应力集中于断裂本身,而上油砂山组下部沉积以来开始散布于高原东北部内部地区的两阶段走滑活动相关.

柴达木盆地北缘路乐河新生代地层剖面磁组构特征及其构造意义

柴达木盆地是青藏高原北部面积最大、地层厚度超过10 km的新生代沉积盆地。通过揭示盆地内新生代地层保存的磁组构信息,可以重建区域构造应力方向,进而探讨青藏高原北部构造变形及其动力学机制。通过对柴达木盆地北缘路乐河新生代地层样品各方向磁化率进行测量,获得了1070个样品的磁组构信息,并对磁组构形态和相关参数进行分析。结果表明:柴达木盆地北缘路乐河剖面23.7~9.9 Ma地层的磁组构表现为初始变形磁组构,磁线理指示了挤压应力的方向,9.9~5.2 Ma地层的磁组构以沉积磁组构为特征,未记录到明显构造应力方向。利用磁偏角去除构造旋转的影响后,路乐河剖面沉积地层磁组构记录的挤压应力方向在不同的时段存在差异。23.7~18.1 Ma聚集在约25°方向,揭示柴达木盆地北缘早中新世遭受近SN向挤压应力;18.1~15.2 Ma挤压应力方向发生逆时针旋转,由约25°旋转至约-20°;15.2~9.9 Ma挤压应力方向发生顺时针旋转,由约-20°旋转至约20°。这些结果揭示柴达木盆地北缘挤压应力方向在中中新世先发生逆时针旋转(18.1~15.2 Ma),后发生顺时针旋转(15.2~9.9 Ma)。综合周边的构造格架及前人构造变形分析的相关结果认为,柴达木盆地北缘中中新世以来构造应力的旋转可能与东昆仑山和祁连山双向挤压应力的叠加紧密相关。

龙门山南段前陆大川-丹棱剖面磁组构特征及其构造意义

龙门山南段前陆盆地作为龙门山构造带南段盆-山耦合关系的具体响应,其中-新生代沉积地层的构造变形特征和叠加改造关系在一定程度上反映了龙门山构造带南段的形成与演化。本文基于横跨龙门山南段前陆的大川-丹棱剖面,通过野外构造解析和岩石磁组构特征,对前陆构造变形开展精细研究。构造解析揭示,剖面上发育一系列与双石断裂带走向近平行的宽缓褶皱和浅层逆冲断层,褶皱表现为北西翼较缓,而南东翼相对较陡,轴面略向NW倾的不对称特征。磁组构特征揭示,剖面中岩石具低磁化率和典型的沉积岩三轴磁化率椭球体的特征,磁化率椭球体以扁圆形为主,整体反映出弱变形的特征,与褶皱作用前的平行层缩短(LPS)相关;最大磁化率主轴(Kmax)优势方位为NE-SW向,与龙门山构造带走向平行,主要反映了NW-SE向挤压作用。剖面还发育有磁面理与地层层面斜交、磁线理与地层走向斜交两类非典型磁组构,前者是褶皱作用中层间平行简单剪切的产物,后者则是构造叠加的产物。通过磁组构反映的应变分析结果,厘定出龙门山南段前陆中生代晚期主要受到NW-SE向挤压,与新生代的挤压应力方向呈小角度斜交,且挤压作用所产生的透入性应变到达了熊坡背斜南东翼以东地区,该认识为进一步深入认识龙门山构造带的发展演化过程奠定了基础。

滇东地区寒武系第三阶沉积岩磁组构研究及其对古水流方向的启示

以滇东地区朱家箐剖面和古莲村剖面为例,对滇东地区寒武系第二阶石岩头组、第三阶玉案山组和红井哨组共计42个采点(319个样品)开展了岩石磁学和磁化率各向异性研究。结果表明,样品中载磁矿物包括磁铁矿、赤铁矿以及少量的针铁矿,而AMS主要由顺磁性矿物携带;两个剖面样品的磁面理均较为发育,各向异性度较低,表现出典型的沉积特征,但结合地层走向与椭球体主轴的分布情况,认为朱家箐剖面反映了后期近E—W向挤压应力作用造成的初始变形组构,古莲村剖面的样品则保留了原生的叠瓦状沉积组构,包括流动组构和横向组构。对古莲村剖面样品的形状因子q和叠瓦角β的进一步分析发现,自玉案山组到红井哨组沉积的数百万年间,水动力条件逐渐增强,古水流方向没有显著变化,均为SW—NE向,其物源应该来自于西侧的康滇古陆。

喀喇昆仑断裂带磁组构特征及其构造意义

本文讨论了喀喇昆仑断裂带的磁组构特征。磁化率几何平均值随岩石所含矿物不同而有很大改变 ,校正磁各向异性度 PJ在变形强弱不同的岩石中有较大区别。大多数磁化率椭球体有良好的磁面理和最短轴方位 ,表现出强烈的压扁型应变型式 ;最短轴方位被视为最大主应力方向 ,在工作区呈 NE- SW向 ,并有低至中等大小的倾角 ,由于喀喇昆仑断裂走向 NNW-SSE,表明其走滑运动为右旋 ,在不同地区断裂两盘则有不同的垂向差异运动。同位素测年数据表明喀喇昆仑断裂的这次构造运动发生在中新世后期 ( 6 .88± 0 .36至 8.75± 0 .2 5 Ma)。

阿尔金断裂带西段磁组构特征及其构造意义

变形岩石的磁组构参数Kmax、Kint、Kmin、P、T、F、L、E等可以用来定量地表征构造变形的形状及期次.本文通过对阿尔金断裂带(郭扎错—空喀山口段)中岩石磁组构特征分析,认为该断裂带具多期活动性,变形性状由早到晚依次表现为韧性、韧-脆性及脆性变形,应力机制为剪切以及带有剪切性质的拉伸和压扁,主应力方向为NNE-SSW和近SN向.磁组构特征还表明该断裂带两侧断块相对差异运动在不同地区有所不同,而且它们所经历的构造期次以及各期活动的应力机制、影响程度也有明显区别.此外,磁组构数据显示阿尔金断裂带具有中间变形强、向两侧变形逐渐减弱的准对称特点,其早期变形具有由东往西逐渐减弱的变化规律.由磁组构揭示的应力应变特征与野外露头、显微构造和古应力测量结果一致.

龙门山南段山前天全—乐山剖面磁组构研究及其对新生代构造变形的指示意义

四川盆地西南部西侧为龙门山冲断带,南面紧挨川西南褶皱带,其新生代构造变形特征对于认识青藏高原东南缘的变形机制具有一定的指示意义.磁组构是一种灵敏的应变指示计,在变形微弱的沉积岩地区尤为适用.本文在雅安—乐山剖面选取12个采样点进行磁组构分析,结合已有的天全—雅安飞仙关剖面的27个采样点数据,综合讨论川西南地区的构造变形特征.所有采样点的磁组构测试结果显示出3种弱变形的磁组构类型:沉积磁组构、初始变形磁组构和铅笔状磁组构.雅安—乐山剖面采样点的磁线理绝大部分为北东—南西走向,和龙门山南段的整体延伸方向一致,表明四川盆地西南缘新生代构造变形主要受控于龙门山的构造作用.飞仙关剖面的磁组构测试结果显示44%的采样点表现出磁线理和地层走向斜交的特征,由初始变形磁组构演变而来,并且所有异常磁组构仅局限在断层上盘,本文认为这是雅安地区新生代期间局部逆时针旋转引起变形叠加的结果.

川西北磁组构演化及其揭示的应变特征

对龙门山褶皱冲断带北段前锋带至四川盆地边缘的川西北地区进行了磁组构研究。在江油和广元之间,沿着垂直于龙门山构造走向的4条采样路线,在18个采样点钻取了173个定向样品,样品采自侏罗纪和白垩纪砂岩及粉砂质泥岩。综合分析表明川西北磁组构反映的是新生代的变形,并在研究区域内总结出了3类磁组构:沉积磁组构、初始变形磁组构和铅笔状磁组构。除沉积磁组构之外的所有采样点样品的K1优势方向都是NE—SW向,说明研究区域的最大主压应力方向为NW—SE向,主要来源于龙门山褶皱冲断带。在垂直于龙门山褶皱冲断带构造走向上,从四川盆地到龙门山前锋,磁组构由沉积磁组构逐渐变为初始变形磁组构,直至铅笔状磁组构,说明盆地内部应变十分微弱,靠近造山带应变逐渐增强,且侏罗纪、白垩纪以来研究区的构造变形主要集中在造山带边缘或者还未传递到盆地内部。

安徽宣城第四纪网纹红土的磁组构特征及其意义

安徽宣城第四纪网纹红土剖面黄棕色土层和网纹层的K、P、E、F、L、q等磁组构参数特征显示,i3>60°样品的磁组构特征有效降低了后期风化作用的影响,可近似代表黄棕色土层和网纹层的原生磁组构特征。黄棕色土层的原生磁组构特征显示它形成于沉积动力强度弱而稳定、事件沉积偶尔发生的沉积环境;该层磁组构参数的平均值及组合参数特征均与风成黄土-古土壤沉积的相应特征十分吻合,表明其原始沉积环境与风尘沉积环境一致,从而为黄棕色土层的风积成因提供了沉积动力特征上的证据。网纹层形成于沉积动力强度大、稳定性相对较差的沉积环境;该层的磁组构特征与风成沉积的相应特征差别显著,但与部分水成沉积的相应特征有近似之处,结合该层物质组成上的风成特性,初步推断网纹层可能为早期的风积物经后期水流改造的产物。

库车坳陷克拉苏河新生代沉积岩磁组构特征与古流向分析

塔里木盆地库车坳陷克拉苏河沿岸发育良好的新生界地层.我们对克拉苏河沿岸新生界剖面分A、B两段进行系统采样,获得定向岩芯样品1700余块.岩石磁学研究表明,新生代沉积岩中磁性矿物以赤铁矿为主,含有少量磁铁矿;磁组构测试结果显示,两段剖面磁面理均较磁线理发育,最小磁化率主轴近于直立,显示原生沉积组构.A剖面磁化率主轴к1的偏角指示古流向.库姆格列木群沉积时的古水流方向为NEE—SWW向,至苏维依组沉积时,流向变为NNE—SSW向.河流古流向在苏维依组形成时发生急剧变化,说明南天山此时可能发生了明显的隆升,且以北西部隆升为主;B剖面为吉迪克组、康村组和库车组粗粒碎屑岩,磁组构显示к1-к2构成的磁面理与层理面小角度相交,к3呈叠瓦状分布,可以用来指示古水流方向.从吉迪克组至库车组下段,古流向均为NNW—SSE,但逐渐偏东,暗示天山在此期间处于缓慢的隆升期或东西部处于同步隆升,且西部隆升速度快于东部.

沉积磁组构在长江三角洲晚第四纪古土壤研究中的应用

本文研究了长江三角洲地区晚第四纪古土壤的沉积磁组构，其磁化率各向异性度Ｐ值较低，一般在１．０２０左右；磁线理Ｌ值和磁面理Ｆ值，也较低，均＜１．０２０；基质颗粒度ｑ值主要分布在＜０．５和＞０．７两个范围之内，代表正常沉积之中夹杂着相当量的事件沉积。由此得出结论，长江三角洲地区晚第四纪古土壤层的母质是河流冲积物。

磁组构与构造变形

磁组构通常指磁化率各向异性,即AMS(Anisotropy of Magnetic Susceptibility),是一种重要的岩石组构,是弱变形沉积岩地区灵敏的应变指示计.近年来,AMS在造山带及前陆地区的广泛应用为构造变形研究提供了极大的帮助,同时提升了该方法的理论认识.本文在研读最新相关文献与著作的基础上,结合笔者及研究团队在龙门山地区获得的磁组构研究成果,综述了磁组构在沉积岩地区构造变形研究中的应用进展,并基于现有的研究认识对关键问题进行讨论,提出以下几点认识:(1)磁性矿物分析是AMS研究的关键,应结合多种岩石磁学实验及光学与电子显微构造研究手段展开详细的磁性矿物学分析;(2)磁化率椭球与应变椭球的对应主轴在绝大多数情况下相互平行,但在不同期次、不同种类复杂的磁性矿物组成,或者多期次构造变形的影响下,AMS与应变的关系相对复杂,应比对高场和低温AMS及非磁滞剩磁各向异性(AARM)测试结果,获得不同矿物的优选定向特征,并对获得的组构进行分期;(3)AMS可以揭示造山带及其前陆地区的构造演化历史,并且是分析断层相关褶皱的有限应变特征和变形机制的重要方法,同时也是厘定断裂带变形性状和期次及运动学分析的有效手段;(4)磁组构形成于成岩作用早期或构造变形的最早阶段,能很好地记录褶皱和逆冲作用之前的平行层缩短变形,因此可以揭示同沉积阶段的古构造应力方向.后期足够强烈的构造变形能局部改造或彻底掩盖先存AMS记录,构造流体有关的同构造期结晶矿物或先存矿物的重结晶导致的再定向被认为是其根本原因;(5)斜交磁线理是一种特殊的磁组构类型,反映了区域构造叠加或多期构造变形作用或隐伏斜向逆冲等可能的构造过程,有必要结合多方面的地质证据对其成因作出合理解释.

聂拉木地区高喜马拉雅岩石磁组构及其构造含义

利用岩石磁化率量值椭球体与岩石构造应变椭球体的共轴性,在缺乏岩性标志层的高喜马拉雅结晶基底(聂拉木地区)进行岩石磁组构研究,进而研究喜马拉雅造山带的变形期次和过程.磁组构特征表明:磁化率各向异性度P在樟木镇北1km处的片岩最高为1.72,在康山桥南1km处最低,为1.13;百分率各向异性度H在11.82%～45.07%之间;磁性线理L在1.02～1.09之间,磁性面理F在1.06～1.60之间,磁性面理F比磁性线理L发育;磁化率椭球体的形状因子T在0.19～0.76之间,磁化率椭球的扁率E在1.04～1.49之间,磁化率椭球体的形状为一压扁椭球;樟木镇北1km到肉切村,平均最小磁化率主轴方向D3为S-N(除聂拉木北1km的MA9外),大多数样品最小磁化率主轴方向倾角I3>51°,最高达72.6°,局部发育有拉长形磁化率量值椭球体.本文研究结果表明,聂拉木地区早期经历强烈的韧性变形,推测可能是一条巨大的右旋逆冲韧性变形带,晚期构造掀斜.

川西盐井沟断层传播褶皱的三维构造建模与磁组构分析

当前断层相关褶皱研究的发展方向是从二维向三维的转换。文中基于Arcgis、Discovery以及Gocad等三维软件平台,对川西盐井沟地区地震资料进行精细的解析,得出盐井沟背斜是一个典型的三剪断层传播褶皱,并建立了它的三维模型。同时考虑到单纯符合几何约束的构造解释普遍存在着多解性和不确定性,结合几何学的三维建模和动力学的有限应变分析研究断层相关褶皱。在川西盐井沟地区18个采样点钻取了184块定向岩心样品,通过磁组构的分析结果发现,盐井沟地区的磁组构基本上都是弱应变的初始变形组构,褶皱前翼应变强度比后翼略强。断层传播褶皱三剪带是有限应变最为集中的区域,在模型预测的三剪带内,磁组构反映的有限应变也较为强烈。磁组构所指示的构造应力场大致为NW-SE向挤压缩短,与断层相关褶皱的几何学与运动学模型的预测相一致。

西秦岭温泉岩体的磁组构特征及其侵位机制意义

结合岩石磁学、磁化率各向异性度与区域构造分析了西秦岭温泉岩体的侵位机制及意义.温泉岩体的样品的平均磁化率k_m值总体很大,岩石磁学表明对于磁化率较低的样品,顺磁性矿物(如黑云母等)对磁化率的贡献较大,而少量铁磁性矿物(如磁铁矿等)可能作为剩磁载体.对于磁化率较高的样品,其主要载磁矿物为磁铁矿;花岗岩样品的校正磁化率各向异性度P_J总体小于1.2,显示了岩体为流动磁组构的特征,磁化率椭球体形态参数T总体大于0,扁率E总体大于1,以压扁椭球体为主;岩体的磁面理同磁线理相比更为发育,样品的磁面理普遍表现出围绕岩体边界分布的特点,且倾角较陡;而在岩体内部磁线理与磁面理分布相对散乱,定向性差,这一特征说明温泉岩体的磁组构主要由侵位时的侧向挤压作用形成的;虽然岩体的磁组构特征总体显示了N-NEE和SW向的挤压作用,但岩体侵位时由商丹缝合带闭合所产生的垂直于缝合带方向的挤压作用已相对较弱.本文认为,温泉岩体侵位时是一种弱挤压环境,或者是一种相对稳定的环境甚至可能是一种相对引张的背景,这与温泉岩体形成于后碰撞环境,秦岭造山带已演化至后碰撞拆沉作用发生的伸展阶段所反映的区域构造背景是一致的.

祁连山东北缘黄土磁组构记录的古风向重建

近年来,利用黄土磁化率各向异性/磁组构(AMS)研究古风向变化被广泛应用.在对祁连山东北缘厚75.5m的中路黄土剖面岩石磁学和磁组构研究的基础上,恢复了该区1.4Ma以来古风向变化序列.磁组构指示的古风向表明,在1.4～0.78Ma期间,本区的地面主导风向为NW-SE;从0.78Ma开始,地面主导风向逐渐向NE-SW过渡;至0.5Ma时,该区地面主导风稳定为NE-SW向.对青藏高原隆升的研究显示,在1.2～0.8Ma期间青藏高原发生过称为“昆黄运动”的大规模隆起.结合我们对主导风向变化驱动因子的分析表明,祁连山东北缘近地面主导风向的第一次转变很可能是同时期青藏高原构造强烈隆升对大气环流影响产生的环境后果.

用磁组构研究底层流流向的初步探讨

根据形态异性颗粒的排列组合状态与沉积动力环境的对应关系,对黄河口5号桩区域潮间带沉积物磁化率各向异性进行了测量及统计分析.结果表明,形态异性颗粒排列组合椭圆长轴方向为SE—NW方向,滩面底流流向及泥沙搬运方向为NE方向.这一结果与沉沙盘、滩面动态地貌形态及测流资料等的统计分析结果相一致.

西秦岭北缘武山-鸳鸯镇构造带磁组构特征

构造与磁组特征揭示出武山-鸳鸯镇构造带为一条复合性断裂带,变形样式表现为花状构造形态。野外及显微构造特征表明,先期韧性变形为右行剪切,发育于中、深构造层次;66个构造岩样品的磁化率椭球形态分析表明,其以平面和压扁应变为主,总体较高的磁化率各向异性度表现了构造带的强变形特征;磁化率椭球主轴方位显示NW和NEE走向两组磁面理的存在,暗示高应变剪切带在平面上可能以共轭或网格状形态出露,锐夹角分线近EW向;高角度磁面理及较为发育的低倾伏角磁线理暗示了沿构造带近EW向的走滑剪切,部分高倾伏角磁线理可能与构造带的挤压和(或)转换挤压相关,而相对集中的磁面理与相对分散的磁线理也表明了构造带的平面及压扁应变体制。强烈的右行转换挤压奠定了西秦岭北缘现今的反"S"型区域构造,表明碰撞造山过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸。中、新生代沿构造带继承性的发育以西秦岭北缘(渭河)断裂为中心的一系列正花状左行走滑构造,构成青藏高原东北边缘物质逃逸及应力释放与调整的重要边界。

秦祁接合带造山缝合带磁组构特征及其构造意义

结合构造及磁化率各向异性研究详细解剖了秦祁接合带唐藏—关子镇—武山和新阳—元龙造山缝合带的应变及岩组特征.41个采点168个构造岩样品的平均磁化率全部较低,磁化率椭球形态分析表明其以平面和压扁应变为主,磁化率各向异性度普遍较高,属强变形岩石组构类型,结合野外观察认为其与变形强度明显正相关.此外,磁化率各向异性参数T、P′可能受岩石类型一定程度的影响.磁化率椭球主轴方位与变形密切相关,提供了丰富的岩组信息.两构造带具有类似的岩组特征,磁面理大致分为呈共轭形态的两组,暗示高应变剪切带在平面上可能以网格状形态出露;高倾伏角磁面理与占优势的低倾伏角、近水平磁线理表明了构造带明显的走滑特征,部分高角度磁线理可能与构造带的挤压和（或）转换挤压相关;磁组方法不能简单用于判别复杂强变形带的运动指向,糜棱面理的复杂变化及Kmin与构造带夹角过高使其判别结果意义不明,而野外及显微构造观察都表明了构造带的右行走滑特征.上述结果表明,沿缝合带大规模的右行转换挤压形成了秦祁接合带反“S”型的平面构造形态,暗示在南北板块拼合过程中,西秦岭诸中、小块体一定程度的向西挤逸.

磁组构分析在韧性变形带研究中的应用

本文系新疆东天山土屋铜矿一带韧性变形带磁组构研究成果。笔者通过该区 6 0 0km2 系统的磁组构测量工作 ,查清了韧性变形带的结构和变形特征以及土屋大型铜矿床产出的构造部位 ,为找矿工作的区域展开提供了比较确切的构造背景资料。从而表明 ,磁组构分析方法在韧性变形带研究中是行之有效的方法手段之一。