青藏高原东北缘西秦岭新生代抬升——天水盆地碎屑颗粒磷灰石裂变径迹记录

天水盆地位于青藏高原东北缘六盘山与西秦岭二重要构造带交汇处,该盆地充填较完整晚新生代沉积序列记录着该区构造变形历史,因此对该盆地沉积记录的研究对探讨青藏高原东北缘晚新生代构造活动事件具有重要的意义。通过对天水盆地晚新生代砂岩和含砾砂岩地层中碎屑颗粒磷灰石裂变径迹热年代学研究,推断23.7Ma左右天水盆地北部沉积物源区西秦岭发生了一次与青藏高原隆升有关的构造—热事件,该事件可能导致天水盆地的形成,并开始接受新近系冲积相沉积。约14.1Ma左右天水盆地物源区再次发生构造活动,使西秦岭剥露速率加快和盆地进一步拗陷广泛接受河湖相沉积。通过对剥蚀速率的估算,得出天水盆地沉积记录的23.7Ma和14.1Ma西秦岭北部快速抬升事件的平均剥蚀速率分别达0.34mm/a和1.05mm/a。

天水盆地新近纪伸展构造——来自沉积与构造变形方面的证据

天水盆地位于青藏高原东北缘高海拔挤压隆升区与鄂尔多斯低海拔伸展区的过渡部位，新构造活动强烈。然而，新构造活动对天水盆地的影响尚不清楚。通过对盆地的沉积环境、构造沉降、构造变形等方面的研究，结果显示：①盆地由风成堆积、洪积扇、河湖相与湖泊相沉积组成，代表沉积中心的河湖相与湖泊相沿控盆断裂(西秦岭北缘断裂、西和断裂与礼县-罗家堡断裂)分布；②盆地经历了16~14Ma、9.2~7.4Ma和3.6~2.6Ma三次加速沉降期；③控盆断裂在同沉积期为正断层。沉积中心沿断裂分布、快速沉降事件及生长正断层表明，天水盆地至少在中新世晚期受控于走滑伸展构造，记录了青藏高原向北东方向的构造挤出作用。

天水盆地古近纪地层年代及其意义

天水盆地位于青藏高原东北缘六盘山与西秦岭二重要构造带交汇处,该盆地充填的新生代沉积序列记录着该区构造变形历史,因此研究该盆地沉积记录对探讨青藏高原东北缘新生代构造活动事件具有重要意义。通过对天水盆地古近纪砾石层砂质透镜体中碎屑颗粒磷灰石裂变径迹热年代学研究,获得样品地层的最大沉积年龄为24.8±1.5Ma。结合前人的工作,厘定该套古近纪地层最顶部地层年龄为22～24.8Ma,并确定天水盆地古近纪沉积物源区在24.8Ma左右发生了构造冷却事件,推断印度板块与欧亚大陆碰撞的远程效应在古近纪末—新近纪初已传递到青藏高原的最东北缘。

天水盆地晚新生代构造演化——对青藏高原北东向扩展的指示意义

天水盆地是一个位于青藏高原东北缘的晚新生代盆地,西秦岭北缘断裂穿盆而过。盆地内充填了较为完整的晚新生代地层,记录了该区晚新生代以来的构造变形历史,对研究青藏高原北东向扩展的构造响应具有重要意义。本文基于详细的野外构造变形分析与测量,结合已有的年代学与沉积学研究,初步提出天水盆地晚新生代以来构造变形序列与构造应力场,重建其晚新生代构造演化历史。详细研究表明,天水盆地晚新生代以来主要经历了3期构造演化:即中新世早-晚期NW-SE向构造伸展,沉积盆地发育,并伴随碱性超基性火山岩喷发和金刚石矿床形成;中新世晚期-早、中更新世NE-SW向挤压,盆地发生构造反转,其动力学背景可能源于晚新生代青藏高原的北东向扩展,指示高原物质扩散开始显著影响到西秦岭地区;晚更新世以来受近N-S向伸展作用控制,盆地发生向东有限挤出并伴随顺时针旋转,主要由于青藏高原向北东扩展过程中,区域构造挤压应力方向发生顺时针偏转所致。

基于复合方法的天水盆地宽频带地震动模拟

本文采用有限差分和随机振动合成结合的复合方法,模拟了当礼县—罗家堡断裂发生矩震级Mw7.7级大地震时,在天水盆地产生的宽频带地震动场,分析了在设定地震条件下盆地内的地震动分布特征,为该区黄土地震滑坡分析提供了地震动参数结果。结果显示:(1)有限差分法和随机振动合成法可以很好地互补,得到盆地内地表宽频带地震动;(2)地震在盆地区域产生了强烈地震动,PGA(峰值加速度)介于150~900 gal,离断层较近的区域东南角的PGA最大,随着断层距的增加,PGA逐渐减小。河谷南侧的PGA值相比北侧较大,具备诱发滑坡的强大动力条件;(3)盆地区域PGV(峰值速度)最大为120 cm/s。受第四系覆盖层放大效应和地形放大效应共同影响,水平向地震动在盆地区域东侧和中部具有较大PGV,而西侧PGV相对较小。竖向地震动在盆地区域东侧较弱,而在中部和西侧较强,特别是最西侧陡峭的山坡上,PGV达到了最大值。此外,竖向地震动明显受到覆盖层厚度的影响,譬如在盆地区域南侧的中间部位,也具有较大的PGV。

甘肃天水盆地的浅层速度结构

以天水盆地为例，利用综合探测方法构建典型地区浅部“标准”速度结构模型，给出盆地区域设定地震动的强地面运动分布特征，展示盆地聚焦效应和盆地边缘效应，为重大工程的防震减灾提供科学依据。利用高分辨率地震反射勘探揭示天水盆地数百米深度的P波速度结构。

青藏高原天水盆地中新世沉积物碳氧同位素对古气候演化的指示

青藏高原东北缘天水盆地位于东部季风区、西北干旱区及青藏高原区三大自然带的交汇地带,对气候变化十分敏感。根据该区下山剖面中新世沉积物碳氧同位素组成及TOC含量变化特征,揭示该区中新世气候演化经历了5个阶段:17.02～12.26Ma时期降水较多,气候相当暖湿;12.26～10.92Ma时期气候相对冷湿;10.92～8.50Ma时期降水减少,气候相对冷干;8.50～7.05Ma时期气候相对暖湿;7.05～6.05Ma时期气候相对冷干。其中12.26～10.92Ma气候相对冷湿,与全球降温有关。10.92～8.50Ma时期沉积物碳酸盐中δ18 O较10.92Ma之前偏重1.5‰,可能由于10.92Ma左右青藏高原隆升到可以改变大气环流的高度,阻遏了西南印度洋和南太平洋携带湿润气流到达或很少到达该区域。7.05Ma以来气候相对冷干,代表亚洲内陆干旱化开始形成。这些为深入理解中新世期间青藏高原隆升历史、亚洲内陆干旱化及该区域的气候演化过程具有重要意义。

基于核密度分析与关联规则的天水盆地黄土滑坡规律研究

滑坡灾害是天水盆地最严重的地质灾害。本文基于已有的灾害数据,利用GIS叠加分析的结果作为滑坡灾害点的属性特征,与灾害点的核密度分析结果建立关联规则,找出高风险滑坡区域与相关属性特征的关联关系。结果表明:天水盆地的滑坡灾害与降水条件、地层岩性以及地形坡度有较强的关联关系。

天水盆地黄土滑坡特征与分布规律分析

利用3S技术,针对黄土滑坡最主要的致灾因子进行了地学空间分析、统计。结果表明:天水盆地的黄土滑坡分布与致灾因子之间呈现出较为明显的分布规律,主要体现在与地层岩性的变化处发生滑坡灾害的频率较高;地形坡度的变化对滑坡灾害的发生有较为明显的影响;天水盆地黄土容易出现滑坡灾害的土地覆盖类型是耕地。通过对天水盆地黄土滑坡灾害发生现象的提取,分析黄土滑坡的特征与分布规律,对于研究黄土滑坡的发生机理具有重要意义。

基于CF指数的天水盆地黄土滑坡灾害易发性评价

滑坡灾害的易发性评价,是对研究区域的滑坡灾害易发程度进行评级分析,这对区域的规划、灾害的防治具有重要意义,是滑坡灾害研究中的热点问题。目前,关于滑坡灾害的评价研究较多,何书等人基于自组织特征映射网络-随机森林模型对江西大余县进行了滑坡易发性评价。赵铮等人基于信息量法和支持向量机模型对芦山县进行了滑坡危险性评价。周宇等人基于改进证据权重法对北海道地震同震滑坡的易发性进行了评价。刘福臻等人采用机器学习模型对滑坡易发性进行了评价。黄立鑫等人基于RBF神经网络—信息量耦合模型对甘肃岷县进行了滑坡易发性评价。天水盆地内的滑坡主要以黄土滑坡为主.

天水地区新近纪沉积物地球化学特征及其意义

通过对天水盆地新近纪沉积物地化特征的研究表明:(1)天水盆地下山剖面泥岩富MgO、CaO、Nb、Sr、Th,贫SiO2、Al2O3、Ba、Cr、Ni、Rb,高Al2O3/TiO2、Cr/Zr、Cr/Th、Th/Sc,结合盆地的平面展布特征和地层厚度变化规律及沉积相的横向变化,初步认为盆地南区西秦岭北缘各时代花岗闪长岩和偏中性岩主要控制着该区的沉积物地球化学组成,而古秦岭洋闭合期蛇绿岩套中的基性-超基性岩有很大的影响,其结果是它们高度混合的物质给盆地提供物源,泥岩样品中K2O的含量随时间增长而增高,说明物源区在溯源侵蚀的过程中富钾值岩大量出现;(2)CIA和ICV值指示天水盆地碎屑沉积物的物源区古风化程度较强,沉积物成熟度较低,源区沉积再循环的物质很少或几乎不存在,在上新世到更新世之间存在化学风化作用减弱的趋势;(3)天水盆地从西秦岭山麓到华家岭地层沉积厚度越来越薄,从湖相逐渐过渡为湖泛平原相,结合主、微量元素构造判别图解,认为下山剖面沉积物是在压扭作用下的山前凹陷盆地构造环境中形成。