天山南北前陆盆地冲断带沉积砂体对构造逆冲作用响应动力学

通过对中西部前陆盆地冲断带垂直隆升高度与水平挤压缩短的分析,认为前陆冲断带的构造逆冲作用是一种综合作用,是分别由垂直方向的隆升力和水平方向的前展力组成的矢量合力,两种力的联合作用控制了冲断带的沉积充填特征。垂直隆升作用产生逆冲型断层,形成垂向运动位移量,使冲断带山体隆升、盆地沉降、产生可容纳空间。水平前展作用产生走滑型断层,形成水平滑动位移量,使山体前移、物源前进。由此,将天山南北前陆盆地冲断带古近纪—新近纪的构造逆冲作用划分为5个阶段,分别对应着3套粗粒沉积物与2套细粒沉积物。①古近系底部砂砾岩是早喜马拉雅运动初始期逆冲推覆的标志,同时也是以水平前展力为主阶段(垂直隆升力为辅联合作用)陆源碎屑沉积充填的产物;②新近系底部发育的砾质粗碎屑沉积体是中喜马拉雅运动初始期逆冲推覆重新活动的标志,是冲断负载初期以水平前展力为主构造逆冲作用的结果;③新近系顶部库车组/独山子组底部砾质粗碎屑沉积体发育在中喜马拉雅运动晚期,是基底回弹抬升后期、水平前展力作用下大量沉积物供给、砂体进积的产物。古近系与新近系的2套湖相泥岩沉积,是在垂直隆升力为主作用阶段,山体抬升导致山前挠曲沉降加剧,致使湖平面上升而出现广泛沉积的结果。

晚上新世龙门山南段斜向逆冲作用和区域应力场转换

2008年汶川地震(Mw 7.9)同震滑移结果表明,今地壳缩短为近EW向,与龙门山褶皱冲断带斜交。这一斜向逆冲作用的准确起始时间一直未得到很好的约束。基于龙门山南段山前大邑背斜区三维地震解释和构造建模,结合野外地质调查和年代学数据,确定了晚新生代存在NE向和近NS向2期构造变形。120km长的NS向构造切割了NE向构造,表明近NS向构造形成时间较晚。山前大邑和邛西背斜区近NS向断层和褶皱的活动,均反映了龙门山南段局部或区域上水平最大主应力方向的转换过程,渐新世—早上新世的NW—SE向转变为晚上新世—全新世的近EW向。龙门山南段山前发育的NS向构造和汶川地震同震变形均反映出青藏高原东缘最新的EW向地壳缩短过程,为理解青藏高原东缘的隆升机制提供了新的视角。

岷江上游河流阶地对龙门山断裂带逆冲作用的响应

汶川地震导致的岷江阶地面垂直错动量,记录了在地震这一突变性构造活动作用下水系的瞬时变化情况。震后野外实测数据表明,切过北川-映秀断裂的岷江阶地面,因断裂北西盘的逆冲作用产生了2.7 m的累积垂直位错量。若干次历史地震驱动的逆冲作用使切过龙门山主干断裂的岷江阶地面被大尺度垂直错断,根据阶面垂直扭错量和相应测年值计算可知,汶川-茂县断裂、北川-映秀断裂、彭县-灌县断裂晚第四纪以来逆冲速率分别为0.84 mm/a、0.52 mm/a和0.24 mm/a,计算结果表明,龙门山各主干断裂逆冲作用有自北西向南东减弱的趋势。龙门山各主干断裂的差异活动不仅使被断裂切过的岷江阶地面产生不同尺度的垂直变形,而且使汶川-茂县断裂和北川-映秀断裂所夹持的后龙门山地区的抬升速率和抬升幅度,大于北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂所夹持的前龙门山地区。

青藏高原东缘龙门山晚新生代走滑-逆冲作用的地貌标志

文章以青藏高原东缘龙门山活动构造的地貌标志为切入点，在汶川-茂汶断裂、北川断裂、彭灌断裂和大邑断裂等主干活动断裂的关键部位，对断错山脊、洪积扇、河流阶地、边坡脊、断层陡坎、河道错断、冲沟侧缘壁位错、拉分盆地、断层偏转、砾石定向带、坡中槽、弃沟和断塞塘等活动构造地貌和断裂带开展了详细的野外地质填图和地貌测量，利用精确的地貌测量数据和测年数据，定量计算了龙门山主干断裂的逆冲速率和走滑速率，结果表明在晚新生代时期龙门山构造带仅具有微弱的构造缩短作用，其中逆冲速率的速度值小于1．1mm／a，走滑速率的速度值小于1．46mm／a，表明走滑分量与逆冲分量的比率介于6：1—1．3：1之问，以右行走滑作用为主。在此基础上，对各主干活动断裂的逆冲速率和走滑速率进行了定量的对比研究，结果表明自北西向南东4条主干断裂的最大逆冲分量滑动速率具有变小的趋势，而走滑分量的滑动速率则具有逐渐变大的趋势，显示了从龙门山的后山带至前山带主干断裂的走滑作用越来越强。由此推测现今的龙门山及其前缘盆地不完全是由于构造缩短作用形成的。而主要是走滑作用和剥蚀卸载作用的产物。另外，根据沉积、构造、盆地充填体的几何形态、地貌、古地磁等标定和对比了龙门山在中生代和新生代的走滑方向，表明龙门山构造带在中生代与新生代之交走滑方向发生了反转，即由中生代时期的左行变为新生代时期的右行。

中国的超高压岩石剥露与陆内逆冲作用有关的证据

三叠纪期间由于中朝板块与扬子板块的大陆碰撞,产生了一条含有柯石英和金刚石的超高压变质岩带。在中国东部,它被左旋的郯庐断裂平移了530 km。郯庐断裂在大别山地区突然终止于超高压变质地体的南部,并且不通过沿长江一带的前陆褶皱带。据此认为,该地区中生代沿郯庐断裂带的左行平移曾被转换成向南的逆冲,并且导致了超高压变质岩的剥露。碰撞期后的喜马拉雅型的陆内逆冲并伴随侵蚀作用可能是中国极高压变质岩石剥露的主要动因。

汶川地震的地表破裂与逆冲-走滑作用

2008年5月12日在龙门山映秀-北川断裂带发生的8.0级特大地震,属于逆冲-走滑型地震。作者以地表破裂为切入点,在映秀-北川断裂和彭灌断裂的关键部位,对断错山脊、洪积扇、河流阶地、边坡脊、断层陡坎、河道错断、冲沟侧缘壁位错、小路位错、公路位错、公路拱曲、构造裂缝、断层偏转、擦痕、挤压脊、坡中槽等汶川地震所导致的地表破裂和断裂带开展了详细的野外地貌测量,标定了映秀-北川断裂带和彭灌断裂的垂向断距和水平断距,结果表明汶川地震的地表破裂带沿北东东向延伸,走向介于NE30°～50°之间,倾向北西,倾角介于30°～40°之间。其中北川-映秀断裂带的破裂带从映秀向北东延伸达180～190 km,属于单侧多点破裂型,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为1.60～6.00 m,水平位错为0.20～6.50 m;彭灌断裂的地表破裂出露于彭州磁峰场-绵竹汉旺之间,长度为30～40 km,以逆冲-右行走滑为特点,垂直位错为0.39～2.00 m之间,水平位错为0.20～0.70 m。表明该地震地表破裂带存在逆冲运动分量和右行走滑运动分量,逆冲运动分量略大于或等于右行走滑运动分量。根据历史地震和活动构造地貌的年龄测定资料,作者认为该区单条断裂的强震复发间隔在1～3ka。在此基础上,初步编制了龙门山地区的地质动力模型图,并认为下地壳物质在龙门山的近垂向挤出和垂向运动,导致了龙门山断裂带的向东逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震。

龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

龙门山式构造以推覆作用和滑脱作用为主要特征,近5年来地震活动性显著,在2008年和2013年分别发生了汶川(Ms 8.0)地震和芦山(Ms 7.0)地震。根据已公开发布的芦山地震的震源机制解、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等方面的研究成果,结合本次对龙门山南段活动断裂和芦山地震构造变形与地表响应的野外实地调查等方面的科研成果,作者将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,对比了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆冲断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式与成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层,该断层倾向北西,呈铲状向下并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。

内蒙古大青山逆冲推覆体系中生代逆冲构造活动的40Ar-39Ar定年

内蒙古大青山呼和浩特段北侧发育3条走向北东东、指向北西的逆冲断层,并与被其分割的3个逆冲席体及一个原地系构成大青山逆冲推覆体系。逆冲断层上盘底部发育较深层次的糜棱岩,下盘顶部多发育低温的千糜岩。本研究在构造地质调查基础上,结合宏-微观岩石矿物学分析,采用^(40)Ar-^(39)Ar定年对该逆冲体系的活动时间进行约束。逆冲断层带内3个千糜岩绢云母^(40)Ar-^(39)Ar年龄范围为120～119Ma,另一样品给出了120Ma的概率统计峰值年龄。千糜岩为低温同变形变质产物,细粒绢云母为同变形新生矿物,其^(40)Ar-^(39)Ar年龄可代表变形年龄。侵位在断层内弱变形的花岗闪长岩为同构造晚期侵位,角闪石^(40)Ar-^(39)Ar年龄限定其冷却时间下限为121Ma,概率统计峰值年龄为119Ma。逆冲断层上盘底部发育较高温的糜棱岩,而低温千糜岩的形成时间应属于变形后期。因此,120Ma至119Ma期间,大青山逆冲推覆体系的逆冲作用应已是处于变形晚期。

北美落基山脉Alberta逆冲断层带特征

北美落基山脉Alberta逆冲断层带是世界著名的逆冲断裂带之一。该断裂带从美国境内一直延伸到加拿大西部。由于其逆冲作用，导致古生代海相地层重复出现，也构成了北美复杂多变的褶皱带和油气构造，其中的密西西比亚系地层是该区主要的油气勘探目的层。

内蒙古阴山中生代地壳构造变形作用分析

文章依据近几年的调研成果,进一步探讨了内蒙古自治区内中生代造山过程中逆冲作用特征。

龙门山地震带的地质背景与汶川地震的地表破裂

龙门山位于青藏高原与扬子地台之间,系由一系列大致平行的叠瓦状冲断带构成,自西向东发育汶川—茂汶断裂、映秀—北川断裂和彭县—灌县断裂,并将龙门山划分为3个构造地层带,分别为变形变质构造地层带(主要由志留系—泥盆系浅变质岩和前寒武系杂岩构成)、变形变位构造地层带(主要由上古生界—三叠系沉积岩构成)、变形构造地层带(主要由侏罗系至第三系红层和第四纪松散堆积构成)。龙门山断裂带属地震危险区,3条主干断裂皆具备发生7级左右地震的能力,其中映秀—北川断裂是引发地震的最主要断层,据对彭县—灌县断裂青石坪探槽场地的研究结果表明,在该断裂带上最晚的一次强震发生在930±40a.B.P.左右,据此,可以初步判定,这3条主干断裂的单条断裂上的强震复发间隔至少应在1000a左右,表明龙门山构造带及其内部断裂属于地震活动频度低但具有发生超强地震的潜在危险的特殊断裂,以逆冲-右行走滑为其主要运动方式。汶川地震属于逆冲—走滑型的地震,地表破裂分布于映秀—北川断裂带和彭县—灌县断裂带上。根据近南北向的断裂(小鱼洞断层、擂鼓断层和邓家坝断层)和地表断距可将映秀—北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,两个高值区分别位于南段的映秀-虹口一带和位于中北段的擂鼓—北川县城—邓家坝一带;两个低值区分别位于中南段的白水河—茶坪一带和北段的北川黄家坝至平武石坎子一带,两个高值区分别与小鱼洞断层和擂鼓断层相关。根据保存于破裂面上的擦痕,可将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用,其与地壳增厚构造模式和侧向挤出摸式在青藏高原东缘的推论具有不吻合性。鉴于龙门山的表层运动速率与深部构造运动速率具有不一致性,初步探讨了龙门山地区的地表过程与下地壳流之间的地质动力模型,认为下地壳物质在龙门山近垂向挤出和垂向运动,从而造成导致龙门山向东的逆冲运动、龙门山构造带抬升和汶川特大地震。在此基础上,根据汶川地震所引发的地质灾害,对地震灾后重建提出了的几点建议。

映秀-北川断裂的地表破裂与变形特征

2008年5月12日在龙门山映秀-北川断裂带发生的8.0级特大地震,属于逆冲—走滑型地震。本文以地表破裂为切入点,在映秀-北川断裂的关键部位开展了详细的野外地貌测量,标定了映秀-北川断裂带的垂向断距和水平断距,结果表明映秀-北川断裂的地表破裂带从映秀向北东延伸达180～190km,走向介于NE30°～50°之间,倾向北西,地表平均垂向断距为2.9m,平均水平断距为3.1m;地表最大错动量的地点位于北川县擂鼓镇,垂直断错为6.2±0.1m,水平断错为6.8±0.2m,逆冲分量与右行走滑分量的比值为3∶1～1∶1,表明该断裂以逆冲—右行走滑为特点,逆冲运动分量略大于或等于右行走滑运动分量。根据近南北向的分段断裂可将映秀-北川断层的地表破裂带划分为两个高值区和两个低值区,其中两个高值区分别位于南段的映秀—虹口一带和中北段的擂鼓—北川县城—邓家坝一带。基于保存于破裂面上的擦痕,我们将该地震破裂过程划分为两个阶段,早期为逆冲作用,晚期为斜向走滑作用。

大别山的构造变形期次和超高压岩石折返的动力学

从构造关系上看,大别山可分为南部,中部和北部3个构造系统。大别山南部构造系统为一套(原地)构造堆叠系统(相对的),从上到下依次为:①未变质的震旦纪—早三叠世沉积盖层,它被造山后的侏罗—白垩纪砂-砾岩不整合覆盖;②弱变质的新元古代板岩;③高压变质岩系(宿松群),这些变质岩系大多退变质为绿片岩相;④含柯石英榴辉岩超高压变质单元的异地系统;⑤未经历超高压变质作用的原地(相对的)片麻岩系。北西-南东向的拉伸线理在各个地质单元均有表现。从动力学上看,上盘指向NW的剪切运动被后期的褶皱所改变。大别山中部为(混合岩)热穹窿改造系统,系经历了超高压变质作用的地体叠加了混合岩化作用的产物,它与超高压变质地体的界限为一拆离断层,而正是这个拆离断层使超高压变质地体向地表折返并经历了角闪岩相的退变质作用。大别山北部为构造堆叠系统,早期的面理和南北向的挤压线理被轴面北倾的褶皱所改造,这种褶皱对应于大别山中部同折返期的韧性变形的隆升构造。同时建立了地球动力学模型并讨论了逆冲作用和正断层的作用。

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与“5.12”汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。

黄骅坳陷千米桥潜山碳酸盐岩储层的空隙特征研究

印支期—燕山早期的挤压逆冲使潜山构造抬升 ,石炭系—二叠系遭受剥失后 ,奥陶系长期遭受风化淋滤。由挤压逆冲形成的高角度裂缝和风化淋滤形成的粒间孔、溶蚀孔洞组成潜山储层的主要储集空间。钻井岩样由于地层静压力的降低而导致总体积发生膨胀。岩石骨架的压缩系数小 ,围压的释放主要导致岩石孔、缝隙空间的扩大 ,因此 ,在测算地下原始孔、缝隙度时应考虑地层静压力。我们测得的奥陶系潜山储层的综合空隙度为 4 .7%。以空隙度为主要评价指标 ,划分出四级储层 ,其中 、 级储层是本区储产能力最强的储层 。

喜马拉雅-青藏高原造山带地质演化——显生宙亚洲大陆生长

喜马拉雅 青藏高原造山带的地质历史显示出 ,自从约 70Ma印度板块 亚洲板块开始碰撞以来 ,至少有13 60km的SN向缩短量被喜马拉雅 青藏高原造山带所吸收。导致新生代青藏高原最终构造格局明显的地壳缩短作用 ,大约开始在始新世 ( 5 0～ 4 0Ma)。几乎同时发生在高原南部的特提斯喜马拉雅和高原北部的昆仑山及祁连山。喜马拉雅 青藏高原造山带的古生代和中生代构造历史强烈地控制着新生代变形历史和应变分布。松潘 甘孜 可可西里地体和羌塘地体三叠系复理石杂岩的广泛出现 ,在空间上可能和青藏高原中部的新生代逆冲作用和火山作用有关。青藏高原南部和中部的地壳和上地幔之间地震特性的显著差异是中生代和新生代 2种构造的表现形式。而前者对第三纪局部缩短的收缩变形起到了决定性的作用 ,并导致自由水释放进入青藏高原中部的上地幔和下地壳 ,并引起岩石圈地幔和地壳中物质的部分熔融。

塔里木盆地玉北地区断裂系统解析

通过三维地震资料精细解释、钻井资料和地质资料综合对比分析,认为塔里木盆地玉北地区断裂系统主体表现为逆冲断裂。断裂主要在两个层次发育:一是发育在基底,构成基底断裂带或基底软弱带;二是发育在寒武系-奥陶系碳酸盐岩中的断裂带。玉北地区断裂系统由一系列呈北东东走向的断裂带组成,主要包括玉北7断裂带、玉北1断裂带、玉东1断裂带、玉东2断裂带、玉东3断裂带、玉东4断裂带等。单个断裂带往往由一条主断裂及其伴生的一组次级断裂组成。主断裂断面倾角上陡下缓,往深层在中-下寒武统盐岩层系中发生滑脱。主断裂和次级断裂常形成背冲型断裂组合,在剖面上构成"断垒"形态。寒武系-奥陶系碳酸盐岩断裂带主要形成于加里东中期,经历了加里东中期早幕(早奥陶世蓬莱坝期)、Ⅰ幕(早-中奥陶世鹰山期)和Ⅲ幕(晚奥陶世)3个幕次的活动,海西晚期断裂活动非常微弱。断裂带具有明显的分段变形特点,断裂系统和主不整合共同制约垂向构造分层。

前陆盆地沉降机理和地层模型

前陆盆地形成的主要原因是造山带负载导致的岩石圈挠曲。逆冲作用造成地壳增厚,造山带的巨大质量又导致下部岩石圈的区域均衡沉降,从而临近和平行于造山带发育了凹陷。另外,前陆盆地的演化也受到沉积物供应、盆地内沉积物扩散能力、岩石圈强度、造山带逆冲速率、全球海平面变化、和俯冲有关的动力沉降及俯冲负载等众多其它因素的影响。本文阐述了这些因素与前陆盆地沉降的关系,介绍了与幕式逆冲有关的地层模型和欠补偿-过补偿地层模型。希望本文能够对中国西北地区前陆盆地的研究起到一定的借鉴意义。

四川彭县推覆构造的特征与形成

本文对前龙门山区彭县推覆构造进行了详细研究,在推覆体内部划分出若干不同的构造带,强烈压缩变形的白水河断裂带为其“根带”。它们主要是旱第三纪末的陆内俯冲挤压导致的褶皱-逆冲作用以及随后的重力滑动作用形成的。推覆体在滑移过程中发生变形,并对原地岩系的构造进行改造。