印度-欧亚板块碰撞带中下地壳分层流动与减薄:来自希夏邦马峰地区藏南拆离系构造解析的证据

造山带中下地壳物质流动是造山带地壳变形的重要表现,它制约着造山作用过程。印度-欧亚板块碰撞带内藏南拆离系为理解陆-陆板块会聚过程中中下地壳物质流动提供了范例。本项研究围绕喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰地区藏南拆离系开展构造解析、显微构造观察和淡色花岗岩独居石U-Th-Pb年代学分析。结果表明希夏邦马峰地区藏南拆离系为一宽约2km的韧性剪切带,剪切变形岩石具有显著的分层流动特征。藏南拆离系新生代时期经历了两阶段塑性变形:D 1期变形表现为面理S 1、对称状透镜体和层间褶皱F 1的发育;D 2期变形表现为糜棱面理S 2、近E-W向拉伸线理L 2、不对称旋转碎斑和透镜体及褶皱的发育。运动学标志表明D 2期变形为上盘向东的运动学特征。淡色花岗岩独居石U-Th-Pb测年分析获得三组年龄:32.26±0.29Ma、22.31±0.18Ma和15.54±0.11Ma,这三组年龄的淡色花岗岩分别表现出D 1期变形、D 2期变形和未变形特征。结合前人已发表数据,本文得出藏南拆离系ca.35~26Ma发生以纯剪为主的剪切变形(D 1期),ca.26~15Ma发生以单剪为主的剪切变形(D 2期)。D 1-D 2期变形为一递进剪切变形,二者可能归咎于印度-欧亚板块碰撞过程中中下地壳固态分层流动。

大陆地壳活动带片麻岩穹隆构造与分层流变

大陆克拉通化与造山带形成后的活化与再造机理和条件,是板块构造理论登陆面对的重要课题,针对广泛发育于陆缘、陆内环境中的大陆地壳活动带开展的深入研究为此提供了重要约束。以中下地壳深变质岩为核,中浅变质岩为幔部的穹隆构造是大陆地壳活动带最为典型特征构造样式之一。本文基于对古元古代—新生代不同时期典型大陆地壳活动带内片麻岩穹隆构造的分析,总结出以下共性特点:(1)发育厚皮构造,强烈的热异常与高应变使得活动带中保存着下地壳基底岩石卷入地壳变形过程的痕迹;(2)核部往往由高级变质岩石(通常伴有花岗岩或混合岩)组成,变质程度主体为低角闪岩相到高角闪岩相,局部可以达到麻粒岩相,从核部向幔部变质程度逐渐降低;(3)分层(或层状)流变是地壳活动带变形的重要表现形式;(4)中、深层次的岩石共同遭受了强烈剪切变形作用的改造,不同构造层次(核部与幔部)岩石中的构造具有几何学、运动学和动力学上的一致性,拉伸线理和不同尺度的a型褶皱广泛发育,伴随着区域尺度的a型或b型穹隆构造;(5)幔部岩系与核部岩系具有特征的运动学上的耦合关系而流变学上的解耦,二者之间及内部常发育不同尺度的剪切不连续面(Tectonic discontinuity contact,TDC)。基于上述特点分析,本文提出切向(近水平)剪切流动与多流变层分层流动是大陆地壳活动带中、下地壳流动一致性的体现。多种变形体制叠加,包括近水平切向流动作用的主要贡献并辅以垂向运动的叠加或递进变形,造就了现今大陆地壳活动带中广泛发育的片麻岩穹隆构造,它们递进演化成为线性a型穹隆群、b型穹隆或演变为变质核杂岩构造。

青藏高原东缘中下地壳流与地壳变形

地壳缩短导致青藏隆升造山是普遍的认识.然而,在青藏东部,越来越多的观测数据和研究支持了中下地壳流与隆升造山的关系.目前,地壳缩短造山机制和中下地壳流造山机制仍然处于争论之中.本文建立了二维黏弹塑性有限元模型,模拟了龙门山断层带的多个地震循环的应变与变形,探讨了无与有中下地壳流情况下,地壳地表的位移、速度与变形的分布和演化;以及有中下地壳流情况下,不同流动范围、速度与黏度对模型结果的影响;并结合地形变观测数据的约束,推测了青藏东缘中下地壳流的流动状态.模拟结果显示,通过对比有和无中下地壳流的模拟结果,发现青藏东部震间的地表垂向速度在变形样式及数值上存在较大差异,即存在地壳流的地表垂向抬升速率显著大于无地壳流;震间在龙门山断层西侧附近产生的垂向凸状隆起随中下地壳流的速度、黏度及通道长度的变化而变化.此外,本文研究结果对青藏其他地区可能存在的地壳流的研究也具有一定的参考意义.

川滇地区三维P波速度结构研究

根据本文提出的更为严格的地震数据筛选方法——横向分区地震均值筛选法,选取了四川、云南、重庆和贵州地震台网的224个固定台站和49个流动台站在2008年1月1日—2017年12月31日期间记录的48,177个地震、372,483条初至P波绝对到时数据以及2,413,407条精度较高的相对到时数据,利用区域双差地震层析成像方法联合反演了青藏高原东南缘川滇地区三维P波速度结构和地震震源参数.研究结果表明:(1)川滇地区上地壳结构横向不均匀性明显,四川盆地上地壳10 km深度范围内表现为低速异常,而松潘—甘孜地块、滇中地块则表现为明显的高速异常;(2)川滇地区地震主要沿着边界断裂分布,大多数地震为浅源地震,震源深度主要集中在5~15 km深度范围内,震源主要位于高速异常与低速异常交界区域且偏向高速异常体一侧;(3)震源分布研究推测龙门山断裂带前山断裂东南侧可能存在一条倾向北西、倾角约为40°的北东向走向的隐伏断裂,且为芦山地震的主要发震断裂;(4)川滇地区中下地壳低速异常体可能反映了中下地壳弱物质流的存在,中下地壳物质流不是广泛分布在川滇地区,而是沿着川滇块体东部有限的通道向南流动.中下地壳流可能是沿着鲜水河断裂带向东南方向流出,在雅安一带遇到坚硬稳定的四川盆地的阻挡,一部分物质向北东方向流动,而另一部分物质转向南沿着安宁河断裂带和则木河断裂带分布,并继续向南沿着小江断裂带流动.