龙门山南段前陆区晚第四纪构造变形样式

龙门山中南段前陆区是青藏高原东缘唯一发育新生代薄皮构造与沉积盆地的地段,研究其最新构造变形样式有助于深入理解青藏高原向东扩展的构造机理.论文通过青衣江河流阶地测量与古青衣江洪积扇形态重建,研究了龙门山南段前陆区晚第四纪活动构造格局及其活动性,取得了如下认识:(1)青衣江河流阶地纵剖面显示,龙门山南段前陆地区晚第四纪变形主要为褶皱作用,总体地壳缩短速率为2.5~3.9 mm·a-1,远大于山区冲断带0.48~0.77mm·a-1的地壳缩短速率,地壳缩短主要由前陆地区吸收;(2)青衣江古洪积扇错断变形显示,龙门山南段前陆区活动构造表现为北西—南东向地壳缩短与近东西向的地壳缩短的叠加作用,两者分别受控于巴颜喀拉块体南东向推挤作用与川滇块体向东推挤作用;(3)自中新世初川滇块体向南东挤出,四川盆地西南角起到分流青藏高原物质的作用,其西南侧物质通过鲜水河—小江断裂带的左旋错动向南东方向分流,其西北侧物质通过龙门山断裂带的右旋错动向北东方向分流,迎面受到了最大的推挤作用,进而向前陆扩展形成了薄皮褶皱构造带.

龙门山南段邛西断层转折褶皱磁组构及其有限应变

龙门山南段位于四川盆地以西,其新生代构造变形特征对于认识青藏高原东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。在龙门山南段邛西断层转折褶皱不同构造部位选取48个采样点开展磁组构研究,分析断层转折褶皱的有限应变特征及区域构造变形机制。实验结果表明,邛西地区上白垩统中主要载磁矿物为高矫顽力的赤铁矿,背斜整体应变较弱,且存在3种类型的磁组构,以沉积磁组构和初始变形磁组构为主,铅笔状磁组构少见,主要存在于靠近褶皱中段的前翼部位,说明断层转折褶皱前翼较后翼和核部应变强,且中段地层应变较其他部位更为强烈。此外,各采样点磁线理的优势方位为近南北向(N10°E),表明邛西断层转折褶皱的形成与龙门山南段晚新生代近东西向的地壳水平缩短有关,暗示龙门山南段的最大主压应力方向在晚新生代存在转变的可能。

龙门山南段构造变形及应力序列

2008年5月12日的汶川大地震表明龙门山断裂带仍然是一个构造活动带,为达到防震减灾的目的,对龙门山进行深入研究显得非常必要。作者通过龙门山南段的怀远和雅安两条实测构造地质剖面,应用传统的构造解析法,结合构造带的分带讨论思想,对野外实测的褶皱、节理和断层等构造变形要素进行综合分析,确定出各构造带的变形和应力序列。中央断裂带构造变形次数达10次以上,其中以NW-SE向逆冲最多,部分为左旋逆冲或右旋逆冲。滑覆体构造变形序列达5次左右。前山断裂带的构造变形序列较少,约5次以上。

龙门山南段前缘地区活褶皱-逆断层运动学机制——以芦山地震为例

2013年4月20日发生在龙门山南段的芦山MS7.0地震是继发生在龙门山中北段的汶川MS8.0地震之后的又一次强震。本文通过震后地表变形特征、余震分布、震源机制解、石油地震勘探剖面、历史地震数据等资料,结合前人对龙门山南段主干断裂、褶皱构造特征的研究以及野外实地考察,应用活动褶皱及"褶皱地震"的相关理论,初步分析芦山地震的发震构造模式。认为芦山地震为典型的褶皱地震,发震断裂为前山或山前带一隐伏断裂。构造挤压产生的地壳缩短大部分被褶皱构造吸收。认为龙门山南段前缘地区具有活褶皱-逆断层的运动学特征,表明龙门山逆冲作用正向四川盆地内部扩展。

龙门山南段二叠系热液白云岩特征

二叠系白云岩与白云质灰岩、灰岩具有渐变过渡关系。白云岩中斑马状构造发育。白云石多为马鞍状白云石或异形白云石,较围岩显示出低碳、低氧和富锶特征,与典型构造热液成因白云岩一致,强度受构造控制明显,从造山带向盆地方向强度逐渐减弱。

龙门山南段飞来峰构造变形及形成演化

龙门山前山构造带中分布着大量的飞来峰。为了解其构造演化过程,主要通过分析研究龙门山南段白石-苟家飞来峰和金台山飞来峰内部及下覆地层的构造变形特征,确定出其至少经历了5个构造变形序列,并结合前人资料讨论龙门山南段飞来峰的形成和演化。

龙门山南段三江-水磨-漩口飞来峰的构造变形及演化

为了解龙门山造山带构造演化过程,通过龙门山南段的三江-白石、水磨和漩口三条地质剖面,应用构造解析方法对野外实测的褶皱、节理和断层等构造变形要素进行综合分析,了解三江-水磨-漩口飞来峰的构造演化过程,最后确定出其主要区域构造应力场有五期:第一期NW-SE向、第二期S-N向、第三期E-W向、第四期NW-SE向、第五期竖直向。从印支晚期持续到喜山期。飞来峰的构造变形对研究龙门山的构造演化具有重要意义。

基于面积-高程积分对龙门山南段山前河流的构造地貌研究

1970年和2013年龙门山构造带南段分别发生了大邑西Ms 6.2级地震和芦山Ms 7.0级地震,表明该地区新构造运动相对活跃,为研究构造-地貌-水系的理想场所。基于DEM数据,提取了龙门山南段山前地区的西河(R1)、出江河(R2)、斜江河(R3)、文井河(R4)、三郎河(R5)和泰安河(R6)6条河流及其次流域,通过计算得到这6条河流及其次流域的面积-高程积分值和面积-高程积分曲线,对该地区的构造活动、地貌演化特征进行分析。结果显示:(1)研究区域总体上面积-高程积分值从NW向往SE向递减,表明从NW向往SE向区域活动性整体上在减弱,同时代地层出露的时间越来越晚。(2)研究区域双石—大川断裂上盘SW段的面积-高程积分值比NE段高,表明双石—大川断裂活动性从SW向往NE向有减弱的趋势。(3)随着前展式逆冲推覆作用持续,按照Ohmori模式推测出山地、丘陵、平原的发展模式:1山地,未来山地区域会继续长高,其面积-高程积分渐渐接近0.6(F阶段),面积-高程积分曲线开始从S形向凸形方向发展,山地型河流会由壮年期向幼年期发育;2丘陵,其面积-高程积分曲线开始从凹形向S形发展,丘陵型河流会由老年期向壮年期发展,到达壮年期之后,会进入山地的发展模式;3平原,虽然逆冲抬升作用会增强,但地形雨降雨带也会逐渐靠近,反而造成其剥蚀强度大于抬升强度,其发展模式会渐渐进入丘陵模式。

龙门山南段飞来峰构造变形及成因分析探讨

龙门山前山构造带中分布着大量的飞来峰,为了解其构造演化过程,文章通过分析龙门山南段白石—苟家飞来峰和金台山飞来峰内部的变形特征,确定出其至少经历了4个相同的构造变形序列,并结合前人资料讨论了龙门山飞来峰的形成原因和构造演化的有关问题。

龙门山南段山前河流构造地貌研究

通过SRTM数字高程数据,提取龙门山南段山前地区的西河、出江河、斜江河、文井河、三郎河和泰安河6条河流流域,进行河网分级,计算分析河流分支比、集水盆非对称、面积高程积分、地形起伏度等地貌参数,得到以下结论:1)研究区域中构造活动性从NW往SE减弱;高值区域集中于:NW部的山地区域,尤其是双石-大川断裂的NW侧,反应了双石-大川断裂较强的构造活动性.2)研究区域中双石-大川断裂以烂泥坝为界分为2段,其NE段活动性有所减弱.3)河流主干通过双石-大川断层时,形成的河流转向,反映出双石-大川断裂的右行性质及其对水系的控制作用.4)次集水盆地河流偏向形成似环状,可能表明此处剥蚀较强烈;河流偏向向四周发散,可能表明此处抬升较为强烈.5)研究区域的应力方向为NWSE向.

龙门山南段及其前陆区晚第四纪构造变形的河流地貌研究

作为青藏高原的东边界，巴颜喀拉块体与四川盆地的接触带，龙门山自中新世以来发生了强烈隆升，形成了世界上最陡峻的地形梯度带。从四川盆地西边界到青藏高原仅50km范围内高差达45km，龙门山因此成为研究青藏高原物质向东运动及青藏高原东缘隆升机制的重要场所。关于青藏高原东缘的变形机制主要有两种端元模型：一种是以地壳缩短为主的大陆逃逸模式，认为青藏高原东缘的变形主要集中在重要的活动边界断裂上；另一种是下地壳流模式，认为青藏高原东缘存在整体性的隆升变形。这两个模型的合理性有待于活动构造定量研究数据的检验。

龙门山南段印支晚期构造活动的厘定-来自构造几何分析及碎屑锆石年代学的约束

印支运动在龙门山构造带的形成与演化中扮演着重要作用。为明确龙门山南段晚印支以来构造活动特点,本研究选取山前带某地震剖面进行构造解析和正演模拟,并采用碎屑锆石U-Pb年代进行定量约束。结果表明龙门山南段上三叠统物源与松潘-甘孜地块具有亲缘性,应来自北部的秦岭造山带以及松潘-甘孜褶皱带内中下三叠统的再旋回。研究区晚印支以来经历多次逆冲推覆,位移量约为1.7km,与中北段相比,其构造活动相对较弱。结合区域资料,认为龙门山印支期的构造活动整体呈由北向南传递之特征。

龙门山南段二叠系-下三叠统的古地磁研究

为了约束龙门山南段的构造运动特征,文章对龙门山南段大川镇附近的下三叠统飞仙关组淡紫灰色泥岩、粉砂岩和宝兴地区的二叠系灰岩开展了古地磁研究。古地磁样品取自10个采样点,其中3个采点为二叠系灰岩;7个采点为飞仙关组淡紫灰色泥岩、粉砂岩。对样品开展了逐步热退磁、岩石磁学(等温剩磁获得曲线和三轴等温剩磁热退磁)及扫描电镜实验。80个样品进行的逐步热退磁实验结果显示,二叠系灰岩样品未分离出稳定的特征剩磁;飞仙关组样品分离出了稳定的特征剩磁,并通过了广义褶皱检验,其特征剩磁的平均方向为:Ds=36.9°,Is=16.5°,α_(95)=5.9°,K=33.8,N=18,对应的古地磁极投在了华南视极移曲线的早三叠世段附近。岩石磁学实验结果表明飞仙关组样品的载磁矿物为磁铁矿,扫描电镜观察展示其为碎屑状的铁氧化物,且无明显成岩后自生特征。结合退磁曲线特征,扫描电镜微观特征,特征剩磁的古地磁极位置和岩石磁学结果,飞仙关组样品的特征剩磁很可能为原生剩磁。该结果表明龙门山褶皱冲断带与四川盆地的没有明显地相对构造旋转运动,自晚三叠世以来,其与龙门山北段以及四川盆地在动力学上是统一的构造单元。

龙门山南段前缘构造砂箱变形模拟实验

基于地球物理、测井资料设计构造砂箱变形模拟实验,再结合断层相关褶皱理论来研究龙门山南段前缘地区构造变形特征。单层硅胶层与无硅胶层实验模型对比表明单层硅胶层模型更吻合实际的地震剖面,硅胶层的存在使深部构造保存得更为完整,变形强度要弱于无硅胶层实验。通过实验结果,更为精准地解释了地震剖面,从地震剖面可以看出,从造山带向盆地横向上构造活动减弱;在盆地内,中三叠统雷口坡组厚层膏盐岩作为滑脱层,吸收了大量应力,影响了纵向上的构造变形,滑脱层之上的构造变形强于其之下的地层:褶皱隆起的幅度更强,断层更为发育但较难突破滑脱层向下发展。实验证明在滑脱层中,应力无法传播很远,断层只能被局限在一定的范围内发展。研究结果对于研究区变形特征以及深层构造特征研究有重要意义,对于该区深层特别是滑脱层之下油气勘探有一定的借鉴意义。

基于RS和GIS的龙门山南段活动构造信息提取

以龙门山南段为研究区,基于ETM和DEM数据,应用主成分分析显示断裂相关地层、水系信息差异,定向滤波分析断裂位置及活动性。通过山体阴影分析、坡度分析,发现研究区域地势及地表坡度变化强烈的地区是断裂构造较发育或活动的区域,为活动构造的解译提供依据。初步建立研究区活动构造解译标志,对区内的线性构造进行解译,分析研究区主要活动构造分布特征和地质地貌特征。

龙门山南段前陆区古冲积扇分析及河流地貌面序列的建立——基于地貌面的测年数据、野外地貌分析与调查

通过对龙门山南段古青衣江冲积扇的调查，分析并还原了不同时期的古地貌面，结合现代青衣江两侧分布的阶地，建立了龙门山南段前陆区中更新世以来的地貌面序列。青衣江贯通龙门山南段前陆区，是利用河流阶地研究区域复杂构造的合适对象。但存在的问题是：一方面，龙门山前陆区气候湿润，风化严重，较老的河流阶地遭受侵蚀严重而不易保存；另一方面，河流阶地只能反映顺河流单一方向的构造活动特征。为解决这些问题，本文一方面对古青衣江残留的名邛冲积扇和丹思冲积扇进行分析，重建古冲积扇面，并实测多条地貌综合剖面反映扇体与沉积特征；另一方面，通过对冲积扇与现代河流阶地的实地测量，对比分析了两者的空间关系，发现名邛冲积扇早于青衣江阶地，而丹思冲积扇a、b两期（DS-a和DS-b）分别与阶地T6、T5同时形成。基于这些详细的地貌分析，建立了前陆区的地貌面序列。在进一步测试了各级地貌面的年龄后，得出了不同时期河流产生地貌面的年龄与分布范围，其中包括大邑砾岩、名邛冲积扇、丹思冲积扇以及现代青衣江阶地T6~T1。地貌面序列的建立扩大了利用河流阶地研究构造活动的时间尺度与空间范围。另外，对地貌面的成因分析发现，其发育明显受控于气候变化：名邛冲积扇和丹思冲积扇均形成于间冰期的气候温暖时，分别为深海氧同位素MIS 13和MIS 9，并在冰期结束沉积，而在随后的间冰期（深海氧同位素MIS 11与MIS 7）发生河流改道导致冲积扇废弃；同时，青衣江各级河流阶地也具有明显的气候阶地特征，与冰期、间冰期的交替相对应。

龙门山南段高家场地区似花状构造特征研究

高家场构造地处四川盆地西南部边缘,名山、芦山、邛崃、大邑四县境内,位于龙门山推覆构造带南段山前带上,属于川西中新坳陷低陡构造区的三和场构造群。该区内地腹褶皱强烈,断层极为发育,构造形态复杂。本次研究通过分析区域地质和地震剖面等资料,结合在野外地质调查中观察到的地质现象,对压扭构造样式进行了综合研究。应用平衡剖面恢复技术,建立构造地质模型;从而对高家场地区似花状构造的特征进行了系统的归纳。通过对该地区似花状构造的分析研究,也加深我们对构造变形特征的理解。

晚中新世龙门山南段及前缘地区盆山体系形成的动力学机制

新生代龙门山的隆升机制存在上地壳缩短和下地壳流两种端元模式,两种模式会造成四川盆地不同的构造变形响应,形成不同的盆山系统.为了厘定龙门山南段及前缘地区盆山系统的构造变形特征及其动力学指示意义,利用低温热年代学技术(AFT和AHe)对龙门山南段前缘地区乐地1井7个砂岩样品进行了分析,约束该地区的剥露特征.结果表明,龙门山南段前缘地区中新世(约21 Ma)以来浅部地层经历了约10~11 Ma的快速剥露阶段(约500~700 m/Ma),与前人龙门山南段揭露的快速剥露时间一致.结合区域地质资料,认为约10~11 Ma龙门山南段向南东的逆冲推覆作用,导致构造应力通过四川盆地西南部多层滑脱层向盆地传递,造成龙门山前缘地区大范围构造变形及快速剥露,该认识支持龙门山上地壳缩短的隆升机制.

龙门山断裂带南段地壳电性特征:来自速度结构约束下大地电磁反演的证据

龙门山断裂带区域内大震频发、构造运动活跃,其地史演化与隆升动力学机制一直未有定论.2013年4月20日雅安大地震后,于小金至雅安段布设了一条垂直于龙门山构造带长约200 km的大地电磁剖面.为了克服龙门山地形起伏影响,同时增强大地电磁反演的垂向分辨率,本文采用宽角折/反射地震走时反演获得的速度模型作为结构约束,通过交叉梯度项引入大地电磁非线性共轭梯度二维反演,实现了考虑地形的速度结构约束大地电磁二维算法.设计地堑-地垒模型进行合成数据反演试算,结果显示基于速度结构约束的带地形二维大地电磁反演算法能够减少由地形影响引起的假异常,同时对异常体边界轮廓的刻画更加清晰.实测数据未加地震资料约束的大地电磁二维反演结果,具有明显“低-高-低”的宏观电性特征,与前人结果基本吻合.本文将新算法应用于实测数据反演的结果表明:松潘—甘孜地块下方包含两部分低阻异常带,并有相互连通趋势.西侧低阻体埋深更深,分布于15~45 km范围内,顶部有通道延伸至地表;东侧低阻体相对变浅,向东逐渐延伸至高阻异常体之上,具有向扬子地体逆冲推覆的趋势.龙门山构造带薄皮盖层下方大规模高阻异常体厚约50 km,以Moho面为底界,且呈现北西倾向的特征,与人工地震资料推测的龙门山三条主断裂的深部延伸的产状一致.

龙门山大川—双石断裂在都江堰隐伏段的综合探测研究

大川—双石断裂位于龙门山前山断裂南段,因其在都江堰地区隐伏于岷江河流阶地之下,在一定程度上影响了对龙门山断裂带南段的地震危险性评价和发震能力评估。因此,掌握大川—双石断裂的地下分布特征和活动性,对都江堰城区的避灾规划和重大工程选址意义重大。本项研究在野外地质调查基础上,垂直断裂走向布设浅层地震反射剖面、高密度电阻率剖面和钻孔联合剖面。通过多种方法共同揭示了大川—双石断裂在都江堰地区的精确空间展布位置、近地表构造形态、上断点埋深及断裂活动性。大川—双石断裂在都江堰地区的岷江西岸阶地处隐伏通过,为逆断层,倾向NW,倾角在地表浅层为60°~70°,近地面为20°~30°;且破碎带向地面逐渐变浅变薄,上断点向上延伸至第四系灰褐色黏土层和棕黄色粗砂夹砾石层,埋深约3.5 m。上述研究表明大川—双石断裂在都江堰市区附近具有全新世活动特征。