西秦岭新生代双峰式火山作用及南北构造带成因初探

本文提供了西秦岭新生代流纹岩的全岩化学、稀土微量元素和Pb、Sr、Nd同位素分析数据,以及新生代双峰式火山岩27个同位素定年结果。研究表明,西秦岭新生代双峰式火山岩具有与东非裂谷完全相同的岩石组合。K/Ar和39Ar/40Ar同位素定年确定新生代双峰式火山岩的年龄从23~7·1Ma。双峰式火山岩中的钾霞橄黄长岩与钾玄岩的87Sr/86Sr在0·704031~0·70525之间,206Pb/204Pb为18·408~19·062,207Pb/204Pb为15·476~15·677,208Pb/204Pb为38·061~39·414,εNd=0·3~5·3,几乎全部为正值,与新特提斯地幔端元地球化学域非常相似,岩浆起源于与OntongJava和FOZO地幔柱相似的亏损地幔源区。由此推测,火山岩的成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈地幔流向东移动和上涌有关,也是青藏高原向东扩展的一种响应。西秦岭新生代双峰式火山岩的厘定为查明南北构造带的性质提供了岩石探针,它证明南北构造带是一条大陆裂谷。但是,将西秦岭的双峰式火山岩产出的大地构造背景,深部地球物理以及地幔热结构与贝加尔裂谷和东非裂谷的地幔相比较可以看出,南北构造带的裂谷特征不同于东非大陆裂谷,也与贝加尔裂谷不尽相同。南北构造带的裂谷成因与印-亚大陆碰撞诱发的软流圈物质向东的移动和上涌有关,其特征受西秦岭周边各个小块体间相对运动速度与方向以及东昆仑断裂-西秦岭北缘断裂运动性质的联合制约。由此推测,南北构造带是一条复杂的裂谷带,也可能是一个发展中的板块边界。

南北构造带南段上地幔各向异性特征

对布设在南北构造带南段的中国地震科学探测台阵项目一期350个宽频带流动台站和中国地震台网90个宽频带固定台站记录的远震XKS(SKS、SKKS和PKS)波形资料作偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索法和"叠加"分析方法求得每一个台站的XKS波的快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,获得了南北构造带南段上地幔各向异性图像.结果显示研究区的各向异性具有明显的南北分区特征,北部的快波方向为近N-S方向,而南部主要表现为近E-W方向,且北部的平均时间延迟小于南部.分析表明,具有厚岩石圈的北部的各向异性主要由岩石圈变形引起,是一种垂直连贯变形模式;具有薄岩石圈的南部的各向异性主要由软流圈地幔流引起,缅甸和巽达板片的后撤/回转作用产生了指向西南的软流圈地幔流,在岩石圈底部和软流圈之间产生了一个水平差异运动,产生了一个与简单剪切一致的软流圈变形结构,从而产生了南部观测的各向异性.

南北构造带北段上地幔各向异性特征

对布设在南北构造带北段的中国地震科学探测台阵项目二期674个宽频带流动台站和鄂尔多斯台阵21个宽频带流动台站记录的远震XKS(SKS、SKKS和PKS)波形资料作偏振分析,采用最小切向能量的网格搜索法和"叠加"分析方法求得每一个台站的XKS波的快波偏振方向和快、慢波的时间延迟,并结合该区域出版的122个固定台站的分裂结果,获得了南北构造带北段上地幔各向异性图像.快波方向分布显示青藏高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体西缘的快波方向主要表现为NW—SE方向,秦岭造山带的快波方向为近E—W方向,鄂尔多斯块体内部的快波方向在北部为近N—S方向,南部表现为近E—W方向.时间延迟分布来看,鄂尔多斯块体的时间延迟不仅明显小于其周缘地区,而且小于其他构造单元,特别是在高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体的交汇地区的时间延迟很大,反映了构造稳定单元的时间延迟小于构造活跃单元.通过比较快波方向的横波分裂测量值与地表变形场模拟的预测值,并结合研究区地质构造和岩石圈结构特征分析表明,在青藏高原东北缘、阿拉善块体和鄂尔多斯块体西缘各向异性主要由岩石圈变形引起,地表变形与地幔变形一致,地壳耦合于地幔,是一种垂直连贯变形模式;秦岭造山带的各向异性不仅来自于岩石圈,而且其岩石圈板块驱动的软流圈地幔流作用不可忽视;鄂尔多斯块体内部深浅变形不一致,具有弱的各向异性、厚的岩石圈和构造稳定的特征,我们认为其各向异性可能保留了古老克拉通的"化石"各向异性.

南北构造带及邻域地壳、岩石层速度结构特征研究

本文利用重力数据采用Parker-Oldenburg方法反演了南北构造带及邻域地区的地壳厚度,同时采用体波地震层析成像方法反演了研究区的地壳至上地幔的三维速度结构.根据计算结果对研究区的地壳及岩石层结构进行了探讨,力图揭示南北构造带及邻域地壳、岩石层变形特征,并且对青藏高原边缘活动带壳幔构造演化的深部成因、研究区的上地幔流变性及其动力学意义进行了相应的讨论.通过分析研究表明南北构造带地区为地壳厚度剧变区,西侧为地壳增厚区,东侧的鄂尔多斯、四川盆地为地壳稳定区,而再向东为地壳逐渐减薄区.中国岩石层减薄与增厚的边界基本被限定在大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—武陵山一带,这也是东部陆缘带和中部扬子、鄂尔多斯克拉通地区深部构造边界的分界线,其两侧不仅浅层地质构造存在较大的差异,上地幔深部的物性状态和热活动也明显不同,这说明研究区的岩石层和软流层结构以及深部物质的分布存在横向非均匀性.中部地区和青藏高原深部构造边界的分界线位于东经100°—102°左右.

南北构造带北段重磁异常的对应分析

论述了重磁异常对应分析方法原理和地质解释的地球物理基础,计算了南北构造带北段上延5 ～50km 的重磁对应分析的相关系数R和斜率α的平面分布曲线,结合其它地质和地球物理资料,初步分析认为:(1) 中朝准地台的阿拉善台隆和鄂尔多斯台缘隆起区属于正常地壳结构;鄂尔多斯台缘坳陷区属于非正常地壳结构;(2) 祁连秦岭褶皱区地壳结构比较复杂,南、北祁连和礼县 柞水褶皱带的地壳为基本正常地壳结构;祁连北部走廊过渡带、中部隆起带和南秦岭褶皱带西段的地壳属于非正常地壳结构;(3)相关系数转换带的平面分布特征大致反映了断裂带的伸展方向,在剖面上的位置大致与断裂带构造位置相对应。

南北构造带北部石炭纪东西沉积边界分合演变及其地质意义

南北构造带是中国大陆地质构造及深部过程和地表系统的重要分界线,也是地震活动的多发地带,对其在前中生代是否存在、不同时期各区带的构造属性和联系研究薄弱。文中以南北构造带北部为研究对象,重点讨论其中南段,探讨研究区石炭纪地质构造特征及其与具分区意义的南北构造带形成演化的联系。研究表明,在石炭纪,今南北构造带北部所在地区处于伸展裂陷环境,断裂活动强烈,总体控制着河西走廊—北祁连沉积域的东界和隆拗格局及沉积厚度等变化。南北构造带北部及其西沉积区的断裂活动和沉积演化,经历了前黑山期初始裂陷、臭牛沟期进一步(向北)扩张、土坡期沉积-沉降鼎盛及太原期衰减4个阶段。其中于晚石炭世土坡晚期(本溪期)和太原期,东(华北)、西沉积域的沉积范围均向南北构造带北部扩展,先后经历了北部连通到全部相通的演变过程。石炭纪各期诸断裂与中、新生代断裂在位置和方向上具有明显的相关性,反映二者成生和演化联系密切。南北构造带北部及邻区,在石炭纪主要时期分隔华北和河西走廊—北祁连两大沉积域,东、西沉积域的沉积边界在该区带的分合演变和建造特征及断裂的主控因素,显示该区带在石炭纪已属具明显分区作用的重要地质构造单元,为此后南北构造带北部的进一步发展演化和重要的构造地位奠定了基础。

南北构造带北段贺兰山的形成与演化

贺兰—川滇南北构造带是中国大陆最为醒目的近南北向构造带,其形成和演化成为揭示中国大陆构造变形的重要窗口。该文依据大陆构造与大陆动力学研究团队近年来在该区域的深入研究,结合区域研究成果,通过贺兰山地区的岩石学记录和构造变形,解释贺兰山的形成与演化过程,为全面了解和进一步研究南北构造带的形成与演化提供非常重要的地质学证据。研究表明:阴山地块与鄂尔多斯地块的聚合成为贺兰山形成和演化的最初雏形;随着全球哥伦比亚超大陆的裂解,在贺兰山地区形成了中元古代以来的贺兰拗拉槽;新元古代末期至中奥陶世,该地区逐渐演化为以缓坡沉积为主的被动大陆边缘沉积阶段;早古生代末期,发生了被动大陆边缘向活动大陆边缘转变的重要转化;晚古生代晚期是中亚造山带向南增生形成的弧后伸展盆地;早—中中生代盆地的形成与陆内岩石圈伸展有关;发生于侏罗纪末期的北东—南西向挤压是造成贺兰山隆升和盆地改造的重要构造事件。

西秦岭岷县-宕昌地区洮河和岷江阶地特征对比研究——兼论中国南北构造带在西秦岭的地貌响应

西秦岭岷县-宕昌地区位于我国环绕青藏高原东北缘的重力异常和地壳增厚梯度带,同时又位于贺兰-川滇南北构造带与秦岭造山带交汇迭加复合(西秦岭-松潘大陆)构造结内。特殊的大陆动力学环境形成了特定构造-地貌转换区域,区内独特的河流格局和河流地貌研究可以为认识青藏高原东北缘隆升最新过程和南北构造带构造活动的地貌响应提供重要依据。笔者通过对该区洮河和岷江两条河流阶地特征的对比研究,结合区域地貌过程分析,提出在晚更新世中-晚期(30～50kaBP),洮河与岷江曾为同一条河流,笔者称之为古岷江,其中岷县以西现今洮河的临潭-卓尼-岷县段为古岷江上游,而岷县以北洮河的木寨岭南坡-岷县段则为古岷江之支流。30～50kaBP以来地壳快速隆升形成的北北东向分水岭切断了古岷江上下游的水力联系,阻塞了古岷江下泄,且在岷县一带形成汇水盆地,沉积了近30m的河湖相堆积,而后木寨岭南坡-岷县的古岷江的支流溯源侵蚀,切穿了木寨岭分水岭,与西秦岭北坡的洮河水系贯通,逐渐形成现今的河流格局。该地区晚更新世以来形成的北北东向地貌隆起带导致的洮河和岷江水系之间的切断和袭夺,可以解释为印度板块和欧亚板块的碰撞造成的青藏高原隆升过程中东北缘高原物质向东扩展受到阻挡和南北构造带深部热物质上涌的地貌学响应。

从重磁场特征探讨南北构造带北段与地震带的统一性

从分析地球物理场特征着手,提出将南北向重力梯级带和重磁场特征东西差异作为划分南北构造带的依据,探讨了形成南北构造带的区域与深部地质构造背景以及地震成带分布的对应关系。重力梯级带反映的南北构造带既有与中轴构造一致的继承性,又有向西拓展的新生性,并在南北统一成带的基础上叠加了分段性,形成南压北张不同背景的控震、控热机制,同时也是构成青藏高原东界和我国大陆构造域东西分界线,对应着狭义南北地震带。

南北构造带中段地壳结构研究

南北构造带一直是地学界关注的焦点，它是第四纪地壳构造变动十分强烈的地震活动带、地质灾害多发带；也是地壳厚度和重力异常的陡变带，它在东亚大陆动力学研究中占有十分重要的地位。从地震活动性来看，该带有史以来曾发生过多次8级以上大震，是中国大陆地区地震活动水平最高的一个地震带。

中国南北构造带北部中生代地质事件及其演化序列

南北构造带是中国大陆中部地表系统、地质构造及地球物理场的重要分界线,也是一条强震多发地带,长期以来被诸多学者所关注。但目前对该带中生代期间所经历的重要地质事件及其演化序列的研究较为薄弱,限制了对该带演化过程的认识。本文以南北构造带北部(宁南—六盘山地区)为研究对象,收集整理了大量低温热年代学数据、火山事件、构造事件及其它事件沉积的时空分布,分析和探讨了南北构造带北部中生代构造事件的演化序列。裂变径迹年龄统计结果表明,南北构造带北部中生代期间经历了晚三叠世—早侏罗世(220~180 Ma)、晚侏罗世—早白垩世早期(160~135 Ma)和晚白垩世—古新世中期(100~60 Ma)等多期的构造抬升事件。这些构造抬升事件在研究区均具有明显的地质响应,且其形成与中生代期间研究区及周邻的地球动力学环境变迁密切相关。而在构造变动的间歇期内,研究区大量接受沉积,并伴随着区域气候的变化,发生了诸多事件沉积,这一时期也往往是研究区油、气、煤、膏岩等能源矿产的富集时期。

南北构造带北段S波分裂研究及其动力学意义

南北构造带北段位于青藏高原东北缘及其向北东方向扩展的区域，其岩石圈变形特征对于探讨青藏高原东北缘变形机制及其扩展范围具有非常关键的意义。地震波各向异性能很好地反映上地幔的变形特征。因此，本文对布设在南北构造带北段的流动地震台站记录的远震波形资料进行s波分裂研究，获得了研究区上地幔各向异性图像以及该区岩石圈地幔的变形特征信息。s波分裂研究结果表明，研究区地震波各向异性来自于上地幔，区内不同构造单元上地幔各向异性方向不尽相同。快波方向分布显示，青藏高原东北缘，鄂尔多斯西缘以及贺兰构造带北段的快波方向主要表现为NW—SE向，与前人在银川地堑和贺兰构造带中、北部得到的NW—SE向的上地幔各向异性方向一致，显示这些地区岩石圈地幔变形一致，该结果表明青藏高原东北缘向北东方向扩展的影响范围已到达贺兰构造带北段。阿拉善地块内部快波方向显示为NE—SW向，与阿拉善地块北部存在的北东向展布的晚古生代岩浆岩方向一致，表明该NE-SW向的快波方向可能代表地是“化石”各向异性，是晚古生代阿拉善地块受到古亚洲洋闭合作用的结果。此外，鄂尔多斯地块内也存在NE—SW向的各向异性方向，与区内中一晚侏罗世存在的NE—SW向逆冲推覆构造方向一致，因此该各向异性方向也代表了“化石”各向异性，是鄂尔多斯地块受到古特提斯构造域的块体碰撞、古太平洋板块北西向俯冲以及西伯利亚板块向南俯冲共同作用的结果。

南北构造带北部“古脊梁”演化过程探讨

选择“古脊梁”为研究对象,在综合前人研究的基础上,对研究区内蓟县系奥陶系的展布特征和接触关系、周邻沉积区碎屑组分以及低温热年代学资料等进行系统分析,进而探讨“古脊梁”的演化过程。研究表明,“古脊梁”地区广泛存在的古老地层的陡立和各期地层间的高角度不整合接触,说明“古脊梁”在地质历史时期经历了多期次的构造隆升作用;延长组下部(长8~长10)和中上部(长1~长7)在沉积特征和碎屑组分上的明显差异则表明,“古脊梁”在长8末期受到印支运动的强烈影响而发生了显著的构造隆升;“古脊梁”周邻的裂变径迹年龄统计结果进一步反映出,“古脊梁”在中—新生代期间经历了多期次的构造隆升作用。研究认为,“古脊梁”发生了多期构造隆升事件,经历了复杂的、动态的构造演化过程,表现出构造活跃期与构造平静期交替出现的特征:在构造活跃期内,发生强烈隆升,造成两侧沉积域的分隔;在平静期内,隆升作用减弱,广泛接受沉积,早期形成的山体被逐渐夷平。

南北构造带天水、武都强震区地壳和上地幔顶部结构

利用两条相互垂直的高分辨地震折射/宽角反射剖面和相应的非纵观测的多个扇形剖面取得的人工地震资料,研究天水和武都8级大震区的地壳和上地幔顶部结构和构造.二维剖面结果显示,地壳沿垂向可分为上地壳和下地壳两大层.上地壳中部存在低速层,层内介质速度比背景值低0.3～0.5km/s.莫霍面深度大约为46～48km.NE向的天水-武都剖面下地壳速度在横向上变化剧烈,NW向的成县-武山剖面,在礼县以西,Moho面和C界面有被上涌物质改造过的迹象.三维速度成像显示,在105°E附近,从7至11km的深度范围内,存在一条近NS向的断裂带,在该带的两侧速度结构有明显的差异,西侧为低速异常,而东侧为高速异常,这一近NS向的断裂带与二维剖面的下地壳深断裂在位置上很接近.该地区的几个8级大震均发生在105°E附近,并且呈一近NS条带.

西藏查藏错-申扎南北向活动构造带运动学特点

查藏错-申扎南北向裂陷带是横贯冈底斯山脉谢通门-申扎南北向断裂带的北段,格仁错北西向断裂为查藏错-申扎裂陷盆地的转换边界。裂陷盆地内没有发现前更新世沉积物,该裂陷带断开了上新世地层和5.45 Ma的白云母花岗岩体。从查藏错到申扎,裂陷带两侧的岩体、地层和构造线完全可以恢复和拼接。查藏错-申扎裂陷盆地获得130 ka沉积物年龄,为裂陷盆地已知最早的沉积物年龄。推测裂陷带的初始发育时间为晚更新世晚期。根据地质和定年研究,130 ka以来查藏错-申扎裂陷带东西向裂开的宽度为6750-12500m,以此计算裂陷盆地东西向扩张数率大于51.9mm/a。南北向挤压和东西向伸展是冈底斯地区地壳力学系统的两种表现形式。

杨庄井田南北向断裂构造带的突水特征及对策

在深入分析南北向断裂构造带的地质特征和水文地质特征的基础上，认为该带作为地下水赋存和运移的主要通道是矿井突 (出 )水的主导因素，并提出相应的对策。

川滇南北向构造带的两开两合及成矿作用

川滇南北向构造带是中国西南地区最重要的构造－成矿带之一，产铜、铁、铅锌、磷、镍、金、银、钨锡、碲等多种矿产。该构造带的构造演化可分为前震旦纪的板块成型期和早震旦世的后造山期、晚震旦世－早新生代的板内稳定－破裂－造山期和晚新生代的后造山期，即本区陆壳在早元古代形成后曾两开两合，并在其不同时期控制了不同矿床形成。

区域性南北向构造带和全球性经向构造体系

文中简述了我国及其邻区区域性规模的南北向构造带的现位展布及其表现形式 ,讨论了它们可能的成因类型和构造性质 ,分析了全球经向构造体系和区域性南北向构造带的成生联系。