对中国大陆构造格架的讨论

大陆动力学的理论与研究开启了人们一个新的思路:在确认中国大陆构造格架、划分构造单元时,除了前寒武纪基底、南华—印支期生物地层格架以外,不能不考虑中-新生代以来重大的陆内变形事件所产生的陆内变形(大型走滑断裂、推覆构造、挤出构造)对印支与前印支期所形成大陆构造格架大幅度的改造,因此对前印支期构造单元的性质需要通过构造复位来重新认识。通过构造复位认为:阿拉善、中祁连—柴达木、北羌塘等微陆块和塔里木板块是一个整体的克拉通——西域板块,不存在整体的昆(仑)—祁(连)—秦(岭)海洋板块,早古生代满加尔—北祁连坳拉槽-小洋盆和晚古生代东昆仑—阿尼玛卿—金沙江裂陷洋盆可能是由古特提斯洋脊楔入所引起的,类似于现今的红海—亚丁湾。本文拟从阿拉善、北羌塘地块的构造归属、西域板块的确认;中国境内北亚构造域的构造划分和晚侏罗—早白垩世陆内变形、中亚挤出构造;中朝与扬子—华南板块划分和南北黄海、朝鲜半岛的构造归属等方面,来讨论有关中国及邻区大陆构造格架的一些争议问题。

郯庐断裂带北段及邻区现代地震活动性与应力状态

收集了郯庐断裂带北段及邻区自1964年1月至2008年1月的1254个ML≥2.0的地震数据和191条震源机制解、198条原地应力测量数据,通过震中分布、震源深度、应变释放速率的分析计算和震源机制解及其它应力数据的统计,探讨了郯庐北段现今的地震活动性和应力状态。结果表明,郯庐断裂带北段及邻区的地震活动可分为日本海-长白山深震区、郯庐断裂带北段地震区、松辽盆地西缘地震区和松辽盆地内部地震区;郯庐断裂带北段现今地震强度较小,频度较低,但空间差异性显著,依兰-伊通断裂活动性比敦化-密山断裂强,且具有两端强而中间弱的分段活动特点;深震区P轴平均走向为288°,倾角约31°,断裂活动以逆断为主;郯庐断裂带北段附近浅震P轴走向以NEE-SWW向为主,倾角平均26°,T轴走向以NNW-SSE向为主,倾角平均23°,断裂活动以走滑和逆断为主。浅震区和深震区主压应力方位存在差异,这可能是在西太平洋板块低角度高速水平消减产生的NWW向挤压应力作用下,郯庐断裂北段右行走滑派生的次级应力场的影响。

西太平洋板块向我国东北地区深部俯冲的数值模拟

本文采用依赖温度的黏度结构以及考虑海洋板块和大陆板块厚度差异等特征,以太平洋板块向欧亚板块会聚速率作为板块速度的主要约束,通过变化海沟后撤速度模型,数值模拟西太平洋板块向中国东北的俯冲过程.结果表明,要产生类似于中国东北之下低角度的板片俯冲,海沟后撤是重要条件;而上下地幔黏度的较大差异是决定俯冲板片不穿透660 km相变而的决定因素;西太平洋板块向欧亚板块的俯冲应早于70 Ma B.P.,海沟后撤速度可能小于一些地质学家估计的45 mm/a,而且可能是分阶段变化的;速度场表明运动学模型的反过程:大陆岩石圈之下物质的不断水平向东的流动和推挤可能成为海沟后撤的力源之一,地幔物质的这种东向流动可能与印度板块挤压碰撞欧亚板块有关,沿欧亚板块东缘的扩张构造可能是太平洋欧亚板块运动和印度-欧亚板块运动的综合效应.

中国东北地区太平洋板块精细俯冲特征

中国东北地区的火山较为活跃。一些学者认为这些火山的起源与西太平洋板块的俯冲和软流圈物质的上涌存在密切联系。尽管天然地震层析成像结果明显地显示出火山区下方存在着太平洋板块,但板块的厚度、存在范围等俯冲特征仍然不是特别清晰。为此,采用远震层析成像和走时拟合相结合的方法深入研究了中国东北地区的壳幔速度结构,特别是太平洋俯冲板块的精细结构。研究结果表明:(1)板块的平均厚度和速度异常分别为85 km和1%,而且与日本海地区结果进行对比可推测板块并未增厚;(2)板块以低角度俯冲进入地幔过渡带,到达过渡带底部后弯曲成水平状,向西延伸至东经127°而停止;(3)水平延伸的板块恰好位于火山区的下方。这些俯冲特征有助于人们更好地理解陆内火山的起源及地球深部动力学过程。

中国西部大陆岩石圈的有效弹性厚度研究

中国西部是地球上陆地隆升最显著的地区 ,有世界上新构造运动最强烈的青藏高原、规模巨大的左行走滑位移的阿尔金断裂系和中亚地区最大的板块内部造山带———天山褶皱造山带 .作为印度板块与欧亚板块相互碰撞的会聚带 ,本区是研究岩石圈动力学的有利场所 .主要运用重力资料和地形资料来研究中国西部地区显著上地壳结构和其上地幔变形之间的关系 .依据岩石圈流变学的理论 ,在空间域采用垂直和水平受力的多个变刚度的三维有限差分方法来计算弹性板的有效弹性厚度 .模拟结果显示中国西部地区的岩石圈有效弹性厚度存在明显的横向不均匀性 ,从 6～ 10km的造山带区域的有效弹性厚度变到大于 6 0km的古陆区域的有效弹性厚度 .青藏高原地区的岩石圈有效弹性厚度平均为 30km ,塔里木盆地的有效弹性厚度为 4 0～ 5 0km ,南、北天山的岩石圈有效弹性厚度分别为 10～ 15km和 30km左右 ,阿尔金断裂在东经 90°以西部分的岩石圈有效弹性厚度要小于 90°以东部分 .

印度—澳大利亚板块边界带强震活动与中国大陆西部强震活动的相关性研究

2001年以来全球8级地震呈现新的活跃态势,7.5级以上强震在空间上呈优势分布,强震相对集中在西太平洋地震带和欧亚地震带,印度—澳大利亚板块的汇聚边界带上尤为突出。2009年全球发生20次7级以上强震,其中有15次发生在印度—澳大利亚板块,近期仍具有延续全球强震活动优势空间分布。本文在以往关于印度—澳大利亚板块运动方式以及相关地震活动研究基础上,将印度—澳大利亚板块分为印度亚板块和澳大利亚板块,依据强震应变释放资料分析中国大陆西部、印度板块边界和澳大利亚板块边界之间强震活动可能的相关性。结果表明,中国大陆西部地区与印度板块边界的强震活动有较好的相关性,印度板块边界与澳大利亚板块边界活动也有一定的相关性。1914—1993年时段的中国大陆西部地区5个完整强震释放时段与印度板块地震活动表现出很强的相关性,且中国大陆西部地区强震活动相对印度板块边界地区滞后0~5年,这对于中国大陆地区强震趋势跟踪具有一定的参考意义。

中国东北深震及其构造意义

概述了中国东北深震的时空分布、主应力优势方向以及深震区内的火山活动等特征。依据日本海沟到中国东北东部地震空间分布、震源机制解、俯冲板块的温度结构以及东北深震与海沟浅震的关联等大量资料，论述了中国东北深震是西太平洋板块高速度、小倾角向欧亚大陆下俯冲的结果。讨论了中国东北深震的板块构造意义。

辽西兴城地区早侏罗世花岗质岩浆活动——华北克拉通东部古太平洋俯冲作用的响应

华北克拉通东部中生代期间受到古太平洋板块俯冲并引发一系列的构造-岩浆-成矿作用,但古太平洋俯冲作用开始的具体时限仍未有定论。本文对辽西兴城地区中生代药王庙-磨盘山岩体进行了系统的岩相学研究、锆石U-Pb同位素定年、全岩地球化学和锆石原位Hf同位素测试分析,结果显示,花岗质岩石中岩浆成因锆石加权平均年龄为193~186 Ma,岩体侵位于早侏罗世;岩石组合为石英二长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩;岩石全碱含量较高,属准铝-弱过铝质、高钾钙碱性系列,具有与Ⅰ型花岗岩类似的岩石地球化学特征;岩石相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素K、Pb等,而相对亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等及P元素;岩浆成因锆石εHf(t)值为-12.94~-7.39,Hf同位素二阶段模式年龄为2.05~1.69 Ga,其初始岩浆可能来源于古老地壳的部分熔融并可能有幔源物质的参与。辽西兴城地区早侏罗世花岗岩岩石组合、岩石地球化学特征和与俯冲作用有关的活动陆缘花岗岩特征类似,岩石形成于古太平洋俯冲作用导致的活动陆缘构造背景下,结合区域研究资料,认为古太平洋对华北克拉通东部的俯冲作用开始于晚三叠世—早侏罗世,而早侏罗世花岗质岩浆活动是古太平洋板块对华北克拉通俯冲作用的响应。

华北板块南缘中段中上三叠统软沉积变形构造的发现及其地质意义

豫西地区中上三叠统主要出露在济源、义马、伊川和南召一带。印支期秦岭造山运动控制和影响着邻区中上三叠统盆地属性和沉积地层展布。通过观察研究区野外露头剖面,发现中上三叠统发育一系列典型的软沉积变形构造,包括液化底辟、枕状构造、液化柱、液化卷曲变形、负载、球-枕、火焰状构造、液化角砾岩。这些软沉积变形在垂向上表现出明显的复现性,在侧向上表现为沿地层连续展布,表明该时期研究区内地层受到频繁强烈的地震影响。通过对这些软沉积现象的识别和形成机制解释,判定其触发因素为秦岭造山过程中伴生的地震。区内地层中震积岩的存在即是对秦岭造山过程中构造活动的响应。

中国西部活动地块运动模型的建立及其运动学分析

中国西部的青藏和新疆地区现代构造变形活动非常强烈,业已证实该区可以进一步划分为塔里木、阿拉善、天山、柴达木和西藏5个活动地块。利用GPS观测资料得到的中国大陆地壳水平运动的速度场,借鉴全球板块运动模型的建模方法,将其视为刚性的地块系统,反演得到各地块相对欧亚板块运动的欧拉矢量,进而求得各地块两两之间相对运动的欧拉矢量,并计算出沿地块边界的相对运动速率。结果显示,与地块边界上的地震滑移矢量,由地质学资料得到的滑移速率,以及GPS数据本身均有较好的一致性,从而也说明了将该地区划分为若干活动地块并视为刚性地块的合理性。

桂西晚二叠世裂谷概述

桂西晚二叠世裂谷的形成,是古生代地壳长期演化的结果。加里东运动引起地幔上拱,从海西早期开始,桂西地区出现多次地壳升降运动,形成地垒和地堑,在晚二叠世早期,即东吴运动时期,在莫氏面、康氏面、结晶基底面向西高倾斜带(重力异常梯度带)形成南北向主裂谷,在地幔上拱带(重力正异常)形成东西向裂谷臂,并引起基性岩浆沿裂谷带上涌。裂谷期延续至早三叠世,从中三叠世开始,桂西地区下降为深海盆地,接受浊流沉积,裂谷逐渐被填满覆盖,结束了裂谷的形成过程,中三叠世末(或晚三叠世),桂西地区上升为陆,地壳开始经受压应力,在东西向和南北向水平压应力场作用下,裂谷构造被改造,但裂谷的构造格架,仍然控制燕山期构造运动的形迹,目前仍能观察到当时裂谷的构造形貌。