Cenozoic Stratigraphic Deformation History in the Central and Eastern of Qaidam Basin by the Balance Section Restoration and Its Implication

The Qaidam Basin,located in the northern margin of the Qinghai-Tibet Plateau,is a large Mesozoic -Cenozoic basin,and bears huge thick Cenozoic strata.The geologic events of the Indian-Eurasian plate-plate collision since～55 Ma have been well recorded.Based on the latest progress in high-resolution stratigraphy,a technique of balanced section was applied to six pieces of northeast-southwest geologic seismic profiles in the central and eastern of the Qaidam Basin to reconstruct the crustal shortening deformation history during the Cenozoic collision. The results show that the Qaidam Basin began

青藏高原地壳隆升的GNSS与GRACE联合研究进展

作为世界屋脊,青藏高原现今的地壳隆升状态是地球科学的一个重要关注点,对其地壳运动的观测与动力机制分析是深入认识该问题的关键.随着卫星大地测量的快速发展,以全球导航卫星系统(GNSS)和重力恢复与气候实验卫星(GRACE)为主的观测技术在青藏高原地球动力学研究中表现出巨大优势和潜力.GNSS给出了精细的三维地壳变形结果,GRACE提供了丰富的时变重力数据,前人已有效结合这两种资料对青藏高原地壳运动与固体物质迁移问题进行了充分研究,较系统地评估了高原地壳隆升现状.因此,本文将综述当前联合GNSS与GRACE数据进行高原地壳隆升研究的科学进展,涉及到高原地壳位移场与时变重力场观测、负荷变形估算与构造变形提取、地壳厚度与Moho面深度变化反演等研究成果,本文还简单讨论分析青藏高原当前地壳隆升的环境背景与动力机制.

青藏高原东北部阶段性变形隆升:西宁、贵德盆地高精度磁性地层和盆地演化记录

青藏高原东北部的形成演化是检验高原隆升模型及其驱动季风-干旱环境形成假说的关键。青海贵德和西宁盆地新生代高精度磁性地层和盆地演化揭示出贵德和西宁盆地在早新生代两个盆地曾经为一个统一的、发育于东昆仑山前的弱挤压型陆内挠曲盆地或前陆盆地,可能包括兰州盆地、循化-化隆盆地和祁连山东部一些盆地在内的周边地区都向这个统一的盆地内注入水流和沉积物质,在西宁一带形成汇水中心,并在当时为行星风系的亚热带副高压带作用下形成巨厚的膏盐层。从约21Ma的中新世早期开始,前陆盆地挠曲下沉明显加剧,盆地早期地层被挤压变形,形成盆地中最显著的角度不整合,推测分隔贵德盆地东部的海宴—泽库右旋断裂强烈活动,分隔贵德和西宁盆地的拉脊山东部开始隆升,贵德盆地河流水系由北转向西流,至中中新世,隆升可能席卷整个拉脊山,贵德盆地水系明显南流,盆地挤压中心由早先的昆仑山前转移至拉脊山两侧。从约8Ma开始,拉脊山开始强烈阶段性幕式(3.6、2.6及1.8Ma)变形隆升,导致两侧断层以花状向盆地中心逐步扩展,断裂、掀斜和褶皱地层,盆地转变成山间盆地,并在约1.8Ma的强烈变形隆升后,黄河出现,紧接着形成上千米深切河谷和7级阶地,高原东北部现今构造地貌沉积格局最终形成。上述盆地形成演化过程总体揭示出印度板块碰撞早期最远端的高原东北部就已经开始变形隆升响应,这个过程阶段性由弱至强,至8Ma以来达到最大,反映了高原南北的同步变形隆升但幅度不同的动力学过程与形成模式,可能指示了脆性上地壳块体间柔性变形、块体内刚性挤压破裂变形和塑性下地壳连续变形增厚与流动的共同作用机制。

榆木山地区玉门砾岩磁性地层及其对青藏高原东北部变形隆升意义

青藏高原新生代变形隆升过程是青藏高原新生代构造演化研究的热点问题,地处于高原东北部祁连山东北缘的榆木山是研究高原变形隆升时空过程的关键研究区之一。榆木山地区发育了一套粗砾相磨拉石——玉门砾岩,磁性地层研究表明其底部地质年代约为3.58Ma。经古水流、磁化率、野外考察等推断玉门砾岩可能主要为构造隆升的产物,同时在榆木山地区还发育3个与玉门砾岩有关的不整合面,其跨越年龄分别约为:5.23～3.58Ma、2.88～2.58Ma和<1.77～0.8Ma。综合分析认为该地区变形隆升不晚于3.58Ma,之后至少经历两期构造变形隆升,该结果比北东向分步生长变形隆升模式推测的变形隆升时间明显早约1Ma,应该是对高原东北部青藏-昆黄运动的响应结果。

四川盆地南部地区新生代隆升剥露研究——低温热年代学证据

本文通过背斜褶皱变形与低温热年代学年龄(磷灰石和锆石(U-Th)/He、磷灰石裂变径迹)端元模型研究,约束低起伏度、低斜率地貌特征的四川盆地南部地区新生代隆升剥露过程.四川盆地南部沐川和桑木场背斜地区新生代渐新世-中新世发生了相似的快速隆升剥露过程(速率为～0.1mm/a、现今地表剥蚀厚度1.0～2.0km),反映出盆地克拉通基底对区域均一性快速抬升冷却过程的控制作用.川南沐川地区磷灰石(U-Th)/He年龄值为～10—28.6Ma,样品年龄与古深度具有明显的线性关系,揭示新生代～10—30 Ma以速率为0.12±0.02mm/a的稳态隆升剥露过程.桑木场背斜地区磷灰石裂变径迹年龄为～36—52Ma,古深度空间上样品AFT年龄变化不明显(～50Ma)、且具有相似的径迹长度(～12.0μm).磷灰石裂变径迹热演化史模拟表明桑木场地区经历三个阶段热演化过程:埋深增温阶段(～80Ma以前)、缓慢抬升冷却阶段(80—20Ma)和快速隆升剥露阶段(～20Ma—现今),新生代隆升剥露速率大致分别为～0.025mm/a和～0.1mm/a.新生代青藏高原大规模地壳物质东向运动与四川盆地克拉通基底挤压,受板缘边界主断裂带差异性构造特征控制造就了青藏高原东缘不同的边界地貌特征.

四川攀西地区晚新生代构造变形历史与隆升过程初步研究

基于TM遥感图像解译和野外调研，分析了攀西地区大渡河、安宁河深切河谷地貌特征和断裂带构造变形特征，建立了安宁河断裂带晚新生代5阶段变形历史。研究表明，中新世晚期—上新世早期，安宁河断裂以挤压走滑活动为主；上新世晚期至早更新世时期，断裂以斜张走滑活动为主，活动强度较弱；早中更新世之间发生的元谋运动使昔格达组湖相地层褶皱变形；中晚更新世时期发生断陷作用，形成安宁河两堑夹—垒的构造格局；晚更新世—全新世时期又以左旋走滑活动为主。综合安宁河、大渡河河谷地貌和晚新生代地层记录和变形特征，提出了攀西高原晚新生代4阶段隆升模式：中新世早中期(12Ma之前)以缓慢隆升与区域夷平化作用为主，中新世晚期—上新世早期(12～3．4Ma)是高原快速隆升与河流强烈下切的时期，上新世晚期—早更新世(3．4～1.1Ma)为昔格达湖盆发育时期，中晚更新世—全新世(1．1Ma以来)是高原快速隆升与河谷阶地发育时期。最后指出，至上新世晚期(3．4Ma以前)，攀西高原海拔高度可能超过了3000m。

中国东西部地貌边界带晚新生代构造变形历史与青藏高原东缘隆升过程初步研究

中国东西部地貌边界带横跨青藏高原东部与扬子地块,成为我国大陆Ⅰ级构造地貌陡变带和地球物理变异带。根据地表构造形迹的组合特征,地貌边界带由3个主要形变系统组成,从北到南它们是:东昆仑—岷山左旋走滑-冲断系统、龙门山—龙泉山冲断-推覆系统、鲜水河—安宁河左旋走滑-冲断系统等。在综合分析各构造系统的组成、变形特征、变形年代学和演化过程等基础上,提出了青藏东缘晚新生代阶段性构造演化模式。指出,晚中新世至早上新世时期,强烈的走滑-冲断变形主要发生在地貌边界带中南段,导致鲜水河—安宁河走滑-冲断系统和龙门山—龙泉山冲断-推覆系统的形成和发展,而东昆仑—秦岭断裂系则以走滑伸展变形为主,沿西秦岭构造带发育走滑拉分盆地和幔源火山喷发活动。晚上新世—早更新世时期,构造运动性质发生了南北反转,强烈的走滑挤压活动主要集中在北段东昆仑—岷山走滑-冲断系统,岷山隆起带在此时期强烈活动而快速崛起;青藏高原东南缘鲜水河—安宁河走滑断裂系统则以走滑伸展变形为主,在深切河谷中发育了昔格达河湖相沉积。中更新世以来,构造形变系统以挤压剪切为主,兼具正向倾滑活动,局部发生断陷作用。基于攀西地区深切河谷的构造地貌分析,提出了青藏东南缘晚新生代4-阶段隆升模式。

柴达木盆地第四纪环境演变、构造变形与青藏高原隆升的关系

青藏高原北部柴达木盆地发育了巨厚的第四纪河湖相沉积。盆内沉积地层强烈的构造变形以及湖盆环境突变进一步证实了青藏高原经历了多期挤压隆升运动。沉积环境、介形虫和植物孢粉化石及磁性地层研究表明 ,自距今 2 5Ma以来 ,青藏高原共经历了距今2 5 2～ 2 2 8Ma,1 94～ 1 66Ma ,1 38～ 1 1Ma ,0 71～ 0 5Ma和 0 2 4～ 0 0 9Ma 5次强烈的隆升阶段 ,分别对应于青藏运动B幕和C幕、昆黄运动A幕和B幕以及共和运动。高原内、外

西秦岭新生代以来地质构造过程对青藏高原隆升和变形的约束

西秦岭位于青藏高原东北缘重力梯度带内,是高原物质向北、向东扩展的前缘,其新生代以来地质构造-地貌过程应该是印度板块—欧亚板块的碰撞造山过程和高原隆升过程的一部分。通过对西秦岭内部中—新生代沉积、变形及地貌记录的初步综合分析,得出如下初步认识:(1)根据西秦岭中—新生代红层沉积岩石组合和构造变形特征,可以分为晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古近纪和新近纪三个构造层,分别对应于西秦岭新生代3个构造演化阶段。(2)西秦岭晚白垩世—古近纪构造层的褶皱缩短和区域断裂带的逆冲推覆发生在古近纪末期—新近纪初期,与整个青藏高原主要逆冲推覆构造事件同步,说明印度板块与欧亚板块碰撞的构造应力在古近纪末已波及至西秦岭。(3)西秦岭新近纪以来经历了一个构造相对稳定的侵蚀夷平期,于3.6Ma之前形成了以晚白垩世—古近纪构造层侵蚀面、前新生代碳酸盐地层的岩溶夷平面为标志的主夷平面以及夷平面发育过程中形成新近纪近水平的、以红色粘土岩为主要特征的细碎屑沉积。这一夷平面可以作为高原组成部分的西秦岭隆升的基准面。该夷平面现今高程自西向东逐渐降低,反映了西秦岭隆升呈现自西向东连续的扩展。(4)青藏高原南部构造变形方式在中新世发生了由逆冲推覆-褶皱缩短向伸展走滑的构造转换,而在西秦岭内部却并未发生这样的构造转换,仍然以逆冲构造为主,只是西秦岭北缘的边界断层在中—晚更新世才发生逆冲-左旋走滑作用,这可能指示了青藏高原东北缘晚新生代构造变形的走滑作用只是构造块体边界与构造挤压应力方向下非正交的应力分解所致,同时也可能反映了作为西秦岭块体整体滑移和块体内部的收缩变形并行不悖。(5)由GPS观测数据确定的区域位移场应该指示了现今西秦岭块体的整体缓慢的向东移动,地震机制解确定的构造应力是下地壳向东蠕动拖曳脆性上地壳的整体运动,西秦岭地壳厚度由西向东逐渐增厚是西部由于南北向缩短增厚的下地壳向东扩展流动的结果,增厚地壳的均衡抬升是西秦岭地貌面高度变化的内在原因。

青藏高原多向碰撞─揳入隆升地球动力学模式

论证了青藏高原形成与隆升过程中的变形构造格局。岩石圈结构、青藏高原隆升与周边前陆沉积盆地耦合关系、高原隆升的地球动力学模式等。提出青藏高原碰撞-隆升过程中，高原边缘以走滑-挤压构造为主，高原内部以伸展构造为主；高原隆升过程中，岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主，中部以挤压变形为主，下部以伸展变形为主。通过青藏高原及周边岩石圈结构及隆升过程变形作用时-空耦合关系的对比研究，建立起青藏高原隆升机制的多向碰撞-入隆升地球动力学模式。

青藏高原北缘晚新生代的差异性隆起特征

在青藏高原的研究中,一个涉及高原隆升过程和机理的重要科学问题就是高原差异性隆升问题。文中初步研究了晚新生代以来青藏高原北缘的这种差异性隆升特征。研究表明,高原北缘山系隆升变化的差异性是很明显的。自23.7 Ma以来西昆仑山、阿尔金山和祁连山平均剥蚀率分别有4次阶梯式、谷—峰—谷—峰—谷式和二次阶梯式的变化形式。在3.6 Ma BP以前,青藏高原北缘山系的差异性隆升总体上呈现出东高西低的地貌特征;在3.6～1.7 Ma青藏运动发生期间,高原北缘山系的差异性隆升特征是西强东弱;在0.6 Ma以来,高原北缘山系的隆升差异性呈现出西强—中弱—东次强的特征。自1.7 Ma以来青藏高原北缘西昆仑山褶皱带平均缩短应变为38％,阿尔金山褶皱带平均缩短应变为8％,祁连山褶皱带平均缩短应变为15％。这和它们的高度在此期间的差异特征极为相似。