山西地堑系太原盆地晚新生代沉积环境演化及物源分析

【目的】山西地堑系因其独特的大地构造位置成为研究中国东部晚新生代变形的热点地区,然而受露头剖面的局限,目前少有报道地堑系盆地完整的沉积环境演化的工作,对进一步认识地堑系演化过程造成了困难。【方法】通过太原盆地ZK01钻孔揭露的约8.1 Ma以来的详细沉积记录,开展了沉积环境和物源分析工作。【结果和结论】沉积环境分析表明太原盆地经历了河流—三角洲/湖泊—河流的沉积环境演化过程,其中分别在5.8~4.4 Ma和2.2~1.6 Ma发育两期覆盖整个太原盆地的湖泊。物源分析表明在5.8 Ma前后存在物源转变。5.8 Ma以前物源主要来自东部太行山脉的侏罗系石英砂岩;5.8 Ma以后物源转为以三叠系长石砂岩为主,同时吕梁山北部的变质岩和火山岩碎屑进入盆地,表明汾河开始流入太原盆地。太原盆地沉积环境演化与区域古气候和构造的关系,表明盆地的湖泊扩展过程主要受构造沉降控制,是青藏高原东向扩展作用的构造—地貌响应。

汾渭地堑系开启时限:基于中条山奇峰花岗斑岩岩脉的年代学约束

汾渭地堑系是华北克拉通中部新生代一条重要的张性断陷带,以往研究成果主要集中在其形成过程及动力学机制方面,但对其开启时限的研究由于缺乏定量的测年对象,一直悬而未解。此次研究在汾渭地堑系相邻的中条山奇峰一带发现了一系列不规则状的花岗斑岩岩脉。对该套花岗斑岩岩脉的测年结果表明,其年龄序列主要集中在1769.8±8.7 Ma和69.14±0.85 Ma两个阶段,前者与熊耳群火山岩的主体年龄一致,代表了继承性锆石的特点,后者代表了花岗斑岩岩脉的形成年龄。奇峰花岗斑岩岩脉样品的Ga/Al均大于2.6,表现富硅、碱、钾,贫钙,高镁的特点,稀土元素中轻稀土富集、重稀土亏损,具有A型花岗岩的特点,形成于拉张的构造背景下。结合区域地质背景认为,该套花岗斑岩岩脉指示了汾渭地堑系南段开启的时限,研究成果为汾渭地堑系的开启时限提供了新的证据。

山西地堑系地裂缝发育及其与水土流失的关系

研究了山西地堑系地裂缝的平面分布、剖面特征及其与断层、地下水变化和暴雨过程的关系,并讨论了地裂缝发育与水土流失的关系。山西地堑系的地裂缝有很强的方向性,与区域构造线走向一致,许多地裂缝向下与活动断层相通,它们的形成与构造运动有密切的关系。一些地裂缝的发育与暴雨过程密切相关,这些地裂缝主要发育在黄土地层中,它们的形成与黄土易于发生潜蚀有关。黄土潜蚀形成的地裂缝的发育过程是山西地堑系一种普遍存在、危害严重的水土流失的方式。

西藏中部申扎—定结地堑系北段中新世以来构造地貌学研究

利用ETM遥感影像与30m分辨率的ASTERDEM数据,构建申扎—定结地堑系北段遥感影像三维数字高程模型,结合野外地质地貌调查结果,对地堑系地貌特征进行总体分析。并根据对主要断裂的产状和活动性野外调查与活动断裂展布的遥感解译结果,认为地堑系由一条东倾的铲式主要断裂和一系列同倾向和反倾向的次级断裂组成的半地堑构造。基于半地堑系模式,将地堑系简化成书斜式模型,根据地堑的沉降量和地堑宽度值,计算地堑系的滑脱面深度在3.6～9.7km之间,因此地堑中地震震源深度也多集中于滑脱面附近。最后探讨地堑的形成机制,表明在印度板块的挤压作用下,高原上地壳与下地壳发生应力解耦,上地壳在重力作用下,向南向东发生滑脱,形成东倾的半地堑构造。

山西地堑系一类特殊的剪切-挤压型地裂缝

阐述了山西地堑系的构造背景及现今应力场状态,对该地区发育的地裂缝特点进行了概括性描述。根据实际调查,在该地区发现了一类特殊的剪切-挤压型地裂缝——万荣县城关变电所地裂缝,该地裂缝地貌上位于山西地堑系峨嵋台地,发育特征表现为强烈的剪切、挤压变形,地面、墙体拱曲、翘起,并出现明显的水平位错现象。与该区发育的其他地裂缝有明显的不同。根据地裂缝发育的特征,并结合区域构造应力场分析,讨论了该地裂缝的力学成因机制。

中国东部山西地堑系的形成机制及构造地貌、地震探讨

山西地堑系是中国东部重要独特构造地貌类型之一。中国有史以来记载了１７次８级以上大地震，而华北断块就有６次，其中３次集中于汾渭地堑。地堑系的形成大致分为３个阶段：（１）燕山期在ＮＷ—ＳＥ向主压应力作用下，使区内岩石破裂；（２）新生代以来，在ＮＥ—ＳＷ向主压应力作用下，断裂倾向一侧，形成半地堑系；（３）由于太平洋板块和印度板块的俯冲作用，在断块下陷曲率最大处产生张性断裂，整个断块不均匀下陷，形成完整断陷地堑构造。

汾渭地堑系盆地发育进程的差异及其控震作用

基于盆地断陷规模、断陷幅度、构造样式的差异 ,将汾渭地堑系诸盆地划分为初始型、成长型、成熟型及连接型四类 ;认为盆地从初始型、成长型至成熟型 ,其构造闭琐度有减弱的趋势 ;剖析了各级强震震源区的构造特征 ,依据震源体理论 ,认为盆地类型与震级上限有对应关系。

鄂尔多斯地块周缘地堑系形成机制及其地震活动性的实验研究

本文应用形变模拟及重力模拟对鄂尔多斯地块周缘断陷盆地带的各种特征进行了研究。认为这些断陷盆地的形成和演化主要受印度洋板块和太平洋板块共同作用而形成的拉张、剪切的力学机制控制。本文还应用了激光全息光弹性实验模拟地堑系的形成与地震活动的关系。同时,用定量分析法分别确定了各地堑系的应力集中区。发现鄂尔多斯地块的四个角域区应力集中较强,这与历史和现代强震震中分布基本吻合。

山西地堑系的最新水平运动

利用山西断裂带布设的GPS监测网的6期复测资料(1996—2001),分析了山西断陷带的水平运动特征。结果表明,整体呈现逆时针的差异活动,主压应力场的方位角为72°,断裂两侧不存在明显的走滑运动。2001年的运动显示,代县附近是差异活动的分界区段。

山西地堑系的现代构造活动特征

山西地堑系近二十多年来地壳垂直活动较为强烈,山区上升幅度为30—50毫米,盆地下降幅度为20—40毫米。主要断裂垂直位移速率小于1毫米/年,有些断裂水平位移速率约1.5—2.0毫米/年。本区现代构造活动,主要受北东—北东东向挤压作用,致使地堑系出现了北北东向不连续的剪切破裂带,两侧块体作相对右旋扭动,再加上北西向的拉张作用,区内形成了一系列的断陷盆地。

黔东南地区重力场特征及雷公山地堑系地质意义的初论

通过采用先进的重力数据处理软件 ,对黔东南地区的 1:2 0万布格重力场和剩余重力场等资料 ,进行了综合处理、重力解译、地质分析 ,获得了不少新信息和新认识 ,不仅证实了区内NE向断裂的存在 ,还发现了EW、NW、SN向的断裂构造 ,这是开展 1:2

应用卫星图像分析西藏高原挽近地堑系特征

本文通过卫星图像的分析研究,认为西藏高原内部存在巨大的地堑系,它表现为一系列受挽近活动断裂控制的断陷盆地和谷地。本文概述了地堑系展布特征,结合前人地质、地球物理资料,探讨了地堑系的内部结构及其形成机制。

山西地堑系甸子梁期低起伏高海拔地貌面成因及新构造演化

在山西地堑系的山地顶部广泛发育着一级低起伏高海拔地貌面，即甸子梁面。认识甸子梁面的形成模式，是能否以其作为地貌标志进行区域地貌演化和构造变形研究的关键。文章在阐述低起伏高海拔地貌面形成模式的基础上，以蔚县-广灵盆地南缘山地上发育的甸子梁面为例，探索该级低起伏高海拔地貌面的成因机制。结果表明，甸子梁面是残留的准平原，其被准平原化后分别经历了新近纪早期构造抬升、新近纪晚期断裂形成、唐县期山麓剥蚀以及第四纪断陷等4个时期。蔚县-广灵盆地南缘断裂自开始正断运动以来，该断裂总的水平断错量约902±71 m，总的垂直断错量约1567±5 m，其中在唐县期之前（〉3 Ma）的垂直断错量约276±16 m，在唐县期之后（〈3 Ma）的垂直断错量约1291±15 m。蔚县-广灵盆地南缘断裂在距今3 Ma以来的活动性稳定，不同时间尺度的垂直断错速率均约0.4~0.5 mm/a。

山西地堑系北部六棱山北麓断裂西段晚第四纪右旋走滑速率的约束

山西地堑系是华北中部的一个不连续的右旋剪切拉张构造带,这一观点似乎早已被学界所广泛认同。然而,目前仍缺乏对山西地堑系内部NNE向断裂右旋走滑特征的深入认识。本研究主要以山西地堑系北部六棱山北麓断裂的西段为研究对象,基于高分辨率卫星影像解译、野外地质地貌调查、无人机摄影测量和光释光测年等手段对断裂的晚第四纪运动学特征进行了厘定。跨断裂冲沟的一致性右旋偏转等表明断裂具有右旋走滑活动,断裂露头的构造解析及断层三角面、断层崖和冲沟裂点等指示断裂还具有正断分量。对断错地貌面和地质体的精确测量结果表明断裂应以右旋走滑为主,兼有正断分量,且走滑分量远大于垂直分量。结合年代学估算出断裂晚第四纪以来的右旋走滑速率为1.6±0.3 mm/a,垂直滑动速率约为0.2 mm/a。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑速率与GPS测量的山西地堑系的右旋剪切速率大体相当,表明六棱山北麓断裂西段在山西地堑系的右旋剪切运动中起着重要的作用。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑运动未被六棱山北麓断裂中段的水平拉张作用完全吸收和调节,剩余的应变分量可能继续向NE方向传递,故与六棱山北麓断裂西段走向基本一致的六棱山北麓断裂的东段也可能具有右旋走滑特征。

山西地区应力场变化与地震的关系

收集了1970～2006年37年的小震初动符号建立了震源机制解数据库,研究了山西断陷带小震综合机制解时空演化特征.结果表明:山西断陷带小震综合机制解以走滑正断层为主,断陷带两端以拉张作用为主,中部地区以剪切作用为主,忻定盆地、太原盆地的区域应力场与华北区域应力场差异较大.利用沿山西断裂带布设的GPS监测网1996～2007年12期复测资料,分析了山西断裂带水平运动与地震活动的关系.结果表明:山西断裂带现主要受NWW-SEE向压应力场、NNE-SSW向张应力场的控制.1998～1999年有一次较为明显的应力扰动,空间上表现为北强南弱,接着发生了1999年11月1日大同—阳高5.6级地震.

试论汾渭“S”型旋转拉分构造体系及其影响

汾渭地堑系位于我国东部阴山与秦岭纬向带之间,自北向南,由集宁、怀来、大同、蔚县、忻州、太原、晋中、汾渭、天水、礼县、西和、成县等10余个NE向斜列的新生代断陷盆地组成,它们呈“S”形展布,反映华北地块在新生代时期发生了顺时针旋转,使古老地块发生裂解,可称之为“S”型旋转拉分构造体系。这个构造体系对中国东部构造格局和构造发展有广泛和深远的影响,强烈改造了秦岭—大别山纬向构造带和江南地块北缘的构造格局,使新华夏系形成分段特征,启动了华北地块伸展构造发展模式,影响所及直达琉球海沟。无独有偶,亚洲中部俄罗斯、蒙古境内有贝加尔地堑系,由反“S”形分布的新生代断陷盆地组成,它们也发育于古老结晶地块之中,可与之对比,是逆时针旋转的反“S”型旋转拉分构造体系。说明它们是同一类型的旋转构造型式,是古老地块裂解的一种方式。

山西南部1.2MaB.P.的地貌转型事件

研究山西南部柴庄剖面和杨范剖面上部的黄土地层的磁化率、古地磁、黄土古土壤序列,发现这两个剖面记录了发生于120×104aB.P.的由河流湖泊环境转变为黄土环境的转型事件。分析沉积环境和构造背景,认为这次事件是山西地堑系盆地间横向隆起发生强烈构造抬升的结果,可能与青藏高原的隆起对本地区的影响有关。

2004年西藏懂错M_S 5.6地震的宏观烈度调查与控震构造分析

地表调查结果表明,发生在西藏中部的2004年懂错MS5.6地震的极震区位于懂错东侧的贡巴淌—怕尔淌之间,最大烈度为Ⅶ度,宏观震中的地理坐标:31.70°N,91.26°E。此次地震是懂错盆地东缘边界断裂活动的结果。该断裂带是一条长40km左右、NNE走向的全新世活动正断层,在断裂带的北段发育可能形成于全新世晚期的古地震地表破裂带。地表的晚第四纪断裂活动和近期的地震活动特征显示,蓬错-懂错-错那-安多地堑系构成了西藏中部一个重要的长约120km的NE向地震活动带,其北段和中南段是其中应变积累时间更长的地段。

西藏安多最新史前大地震的地质证据及其年龄

在西藏安多地区进行活动断裂研究过程中,进行地表调查和探槽开挖,证实错那-安多地堑北缘主边界断裂上的最新地表断层陡坎实际是该区史前大地震的地表遗迹。根据地表观察和实地测量结果可知,该区最新古地震断坎的延伸范围可达26～36km,平均垂直位移量达1.0～1.4m。相关地层-地貌体的年代学测试结果和古地震破裂参数表明,最新的古地震发生在距今约10.0～8.1ka期间,估计当时的古地震震级介于6.9～7.3级之间,当时的极震区烈度可能≥Ⅸ度。此古地震破裂的发现表明,青藏高原中部正断层型大地震之后的沉寂时间可以长达近万年,明显长于藏南裂谷带上的正断层型古地震活动间隔。由于安多地区最新大地震之后的离逝时间已足以积累类似强度的大地震,因此,该区未来的大地震危险性较高。

山西地区近期垂直形变场分析

利用山西及太原地区最新的 5 0年尺度的形变资料 ,分析、研究了区域形变场及其时空演化特征 ,认为山西地堑系的垂直形变场反映出其周围山区及次级隆起主要表现为持续上升 ,盆地主要呈趋势下降的总体特征。太原地区的地面沉降主要是由超量开采地下水引起的 ,南部地区的沉降速率大于北部。地堑系内这种垂直形变场的态势 ,说明本区构造的垂直差异活动既有继承性、又有新生性的特点。