环青藏高原盆山体系内前陆冲断构造变形的空间变化规律

早古生代以前漂移在大洋中的塔里木、扬子、华北等小型克拉通板块在晚古生代开始聚敛拼贴,形成统一的大陆,奠定了中国中西部前陆冲断带发育的地质基础。新生代以来欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应,欧亚大陆强烈变形。随着青藏高原的隆升和向北、向东推挤,在远离碰撞缝合带的地方,古造山带复活,冲断带不断向外围扩展,形成统一的、规模巨大的环青藏高原盆山体系。在冲断带不断向青藏高原外围扩展的同时,在每一个单独的盆山体系(古造山活动控制的盆山耦合体系)内部发生强烈陆内变形,冲断带也依次从造山带向克拉通内部扩展,强烈的陆内造山隆升和构造挤压在造山带与克拉通之间形成了十余个前陆冲断带。从南向北分别选取了塔西南、库车、准南和准噶尔西北缘这四个前陆冲断带的构造缩短率和盆山耦合导致的高程差在平面上的变化特征,来研究环青藏高原巨型盆山体系内部的前陆冲断带在新生代的构造变形特征的空间分布规律。认为在欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应控制下,环青藏高原巨型盆山体系从内向外构造变形强度、盆山耦合程度具有依次降低的规律;克拉通边缘的单个盆山组合中从山前向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐变得简单。

青藏高原腹地典型盆-山构造形成时代

青藏高原腹地发育NE向、NW向与SN向不同方向的盆 山构造系统。应用热年代学与ESR测年方法 ,测定青藏高原腹地典型盆 山构造 地貌的形成时期。结果表明 ,羌塘地块南部NE向双湖 和平盆 山构造的形成时期为 0～ 5Ma ,拉萨地块中部NE向羊八井 当雄盆 山构造裂陷开始时代为 6 .8～ 8Ma,而拉萨地块中部NW向格仁错—申扎盆 山构造的形成时期为 0～ 6 .5Ma。青藏高原腹地典型盆 山构造 地貌初始形成时代相近 ,约为 5～ 8Ma ,对应于区域构造环境自近SN向挤压缩短向近EW向伸展裂陷的转变时代。

川渝地区构造动力学演化与盆岭-盆山耦合构造分析

以构造动力学演化为主线,从拉张与挤压的辩证关系出发,提出了川渝地区构造动力学演化经历了挤压-区域拉张-陆隆伸展-再挤压的构造动力学演化过程;川渝地区在T3-J2期间为盆岭耦合构造格局,在当时山岭与盆地之间过渡的斜坡带前缘(大致相当于理县至都江堰地域),出现印支、燕山期滑覆构造,表现为山岭斜坡前缘逆冲叠瓦状断层与紧闭甚至倒转、平卧褶皱的出现;J3以来,构造动力学背景由伸展转变为挤压,形成基底卷入的厚皮构造,龙门山迅速崛起,四川盆地最终定型,形成现今见到的松潘甘孜高原-龙门山-四川盆地构成的盆山耦合构造格局。

新疆地学断面深地震反射剖面揭示的西昆仑-塔里木结合带岩石圈细结构

横过西昆仑 塔里木结合地带的深地震反射剖面 ,首次揭露出新疆地学断面南部山盆结合部位地壳与上地幔顶部的精细结构 ,发现了塔里木岩石圈下部南倾、西昆仑山岩石圈下部北倾的强反射特征 ,它们相向倾斜、相互交织 ,构成了塔里木岩石圈挤入到西昆仑北带之下 ,与青藏高原西北缘岩石圈相碰撞的地震证据。深地震反射剖面还揭示出西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度呈“V”型的盆山耦合关系 ,这种“V”型的耦合关系代表了陆内陆

若尔盖与西秦岭地震反射岩石圈结构和盆山耦合

松潘地块北缘的若尔盖盆地与西秦岭造山带相接触,构成青藏高原东北缘典型的新生代盆山构造.其岩石圈结构与深部构造关系,记录了青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程,同时又关联着若尔盖盆地油气远景的评价.2004年秋冬季,我们完成了第一条跨越若尔盖盆地和西秦岭造山带的深地震反射剖面.整个剖面全长254km,分5段完成,其中第2段剖面(简称SP04-2)横过盆山结合部位.SP04-2剖面首次揭示若尔盖盆地-西秦岭造山带盆山结合部位的岩石圈结构,发现了若尔盖盆地和西秦岭造山带下地壳均以北倾为主的强反射特征,提供出若尔盖盆地下地壳整体向西秦岭造山带俯冲的地震学证据,揭示了若尔盖盆地和西秦岭造山带在挤压构造体系下形成的深部构造关系.而近于平的Moho反射特征又反映出两者在造山后期经历了强烈的伸展作用.

西昆仑—塔里木—天山岩石圈深地震探测综述

沿新疆地学断面走廊域实施了3种深地震探测方法:近垂直深地震反射剖面、宽角反射与折射深地震测深剖面和移动式宽频地震观测,揭露出西昆仑—塔里木—天山岩石圈的结构与横向变化,发现了塔里木大陆地块与青藏高原西北部西昆仑造山带碰撞的地震学证据,揭示出天山与塔里木、天山与准噶尔,以及昆仑山与塔里木之间的岩石圈尺度盆山耦合关系。阶段成果发表后引起国内外学者广泛注意,本文结合相关资料对这些新成果进行了系统综述,旨在对比研究青藏高原南北两缘不同的碰撞变形之深部过程。

青藏高原东缘强烈盆山相互作用区的地壳各向异性特征及其动力学意义探讨

基于横跨青藏高原东缘龙门山造山带的链式宽频带台阵数据,通过系统拾取28个台站观测到的147个远震事件所对应的Pms转换波分裂参数,获得了青藏高原东缘强烈盆山相互作用区不同构造域的地壳各向异性特征.结果表明,青藏高原东缘盆山相互作用区的地壳各向异性具有明显的分区性,松潘一甘孜地块的地壳各向异性强度(分裂时差约0.28 s)明显大于四川盆地(分裂时差约0.16 s);在快波偏振方向上,剖面西段阿坝次级块体与剖面东段四川盆地的快波方位基本一致,而在松潘一甘孜地块内部,沿剖面自西北至东南,即由阿坝次级块体至龙门山断裂带,快波偏振方位发生系统的顺时针旋转,由NNW(-24°)旋转至NNE(13°)并最终与龙门山造山带近乎平行,体现出盆山相互作用区不同块体在块体边界断裂协调或控制下的形变特征.

环青藏高原盆山体系东段新构造变形特征——以川西为例

介于扬子板块与青藏高原之间的川西前陆冲断带是环青藏高原盆山体系东段的重要组成部分,它是研究喜马拉雅构造运动对青藏高原东缘沉积盆地构造作用的重要场所。本文分别选取川西南段、川西北段和川北西段米仓山前的区域构造地质剖面来研究沉积地层在喜马拉雅运动中发生的构造变形特征。通过前陆冲断构造变形带的宽度、水平缩短量,山体隆升、盆地沉降,新构造对早期古构造的叠加与改造关系的研究,揭示出在环青藏高原盆山体系内,造山带与盆地边缘的冲断构造变形从造山带向克拉通盆地内扩展的同时受欧亚大陆与印度板块碰撞及其远程效应的空间位置限制,靠近青藏高原的川西南段到远离它的川北西段,新构造变形强度、新构造变形范围、盆山耦合程度具有依次降低等特征。这种受环青藏高原盆山体系控制的前陆冲断带构造变形具有明显的资环效应,特别是对油气资源的聚集与分布有重要的影响,控制了川西南段晚期次生气藏发育,川西北段和川北西段的早期原生气藏的发育。

青藏高原热力状况与四川盆地汛期降水的联系

应用高原积雪日数和高原气温、四川盆地逐月降水量资料，应用ＳＶＤ等方法，探讨高原热力状况分布异常与四川盆地汛期降水分布的联系。分析结果表明，高原积雪日数场分布特征是以巴颜喀拉山和念青唐古拉山为中心。该区域冬季积雪日数异常与川中盆地汛期干旱有相当好的联系。春季青藏高原北部和祁连山的温度场的大范围异常则与川西的洪涝和川东的干旱均有较好的相关，均可作为四川降水长期预报综合考虑的重要参考因子。一般而言，积雪日数对降水的影响时间长于温度，可能与积雪融化和雪水向土壤的渗透等产生较长时间的滞后效应有关，因而对大气环流和四川降水的影响时段较长。其中与８月份降水的相关超过整个汛期。

青藏高原北部新生代构造演化在柴达木盆地中的沉积记录

青藏高原形成和演化过程中经历的构造活动,在高原的盆地中均有相应的沉积记录。柴达木盆地位于青藏高原北部,盆地新生界地层详细地记录了这些构造—沉积响应。对野外剖面和钻井岩心的新生界沉积物进行了多方面研究,其结果显示,柴达木盆地保存了青藏高原北部三个阶段的构造活动信息:①E1+2的红色粗碎屑沉积物指示了始新世早期的强烈活动构造背景,沉积记录具有低ZTR指数和低重矿物稳定指数的特征,记录了全盆地范围内的造山活动和构造隆升事件,是印度—欧亚板块碰撞所致的远程响应。在这次广泛的大面积的造山活动后,区内迅速遭受剥蚀、夷平,自中—晚始新世时期起,接受沉积。因而此时柴达木盆地与可可西里盆地、乃至塔里木盆地为连通的湖盆体系。②阿尔金山前N1和N12的粗碎屑沉积物记录了渐新世—早中新世阿尔金山的构造隆升事件,而柴北缘和柴西南的大范围三角洲—湖泊细粒沉积物,具有较高的重矿物稳定指数,反映了平静的构造背景,与阿尔金断裂快速走滑以及盆地总体稳定向北推移的时间相对应。大量的侧向走滑活动消减了来自印度板块的挤压应力,使得柴北缘和柴西南的沉积源区(即祁连山和东昆仑造山带)处于构造平静期。③中中新世以来全盆地向上变粗的粗碎屑沉积物,具有较低的重矿物稳定指数,记录了青藏高原北部整体强烈的地壳缩短、加厚和快速构造隆升事件。此外,综合物源分析显示,柴达木盆地新生代沉积源区性质随时间并没有发生明显的改变。

环青藏高原大型盆地构造地貌特征与演化比较

塔里木盆地、柴达木盆地和四川盆地是环青藏高原盆山体系中最为重要的三大盆地,其新生代构造地貌演化引起了研究者的广泛关注。通过对这三大盆地的地貌形态、基底性质、流域属性等特征的对比研究,认为在相似的构造环境下,环青藏高原盆山体系大规模的成山与成盆具有一定的规律:塑性块体显著缩短增厚成山;刚性块体缩短量较小,地壳增厚不明显,因而呈现较为平坦的盆地。刚性地块的形状决定了环青藏高原大型盆地的形状,而相似的构造环境与基底性质使得盆地内部具有相似的构造地貌特征。值得注意的是,这些盆地主体部分垂向上新生代沉积的填充序列主要受控于盆地的流域属性与水动力条件,而受盆地水平应力状态所带来的影响相对较小。同时,盆地内的新生代沉积厚度与流域属性对盆地及其周缘地区的侵蚀基准面、海拔高度、边界断裂的发育都产生了显著的影响,提供了一个深、浅圈层之间相互作用的经典案例。

论中国西部岩石圈三维结构及其对寻找油气资源的启示

利用卫星重力异常研究中国西部岩石圈构造,发现中国西部壳内存在规律、清晰的平行线状排列盆山构造。自北而南是:额尔齐斯盆地带、北准噶尔隆升带、天山北盆地带(或天北盆地带)、天山隆升带、淖毛湖—乌力吉盆地带、天山南盆地带(或天南盆地带)、库鲁克塔克—北山隆升带、阿尔金山—祁连山北盆地带(或塔南盆地带)、西昆仑—阿尔金—祁连山隆升带以及柴达木盆地带和藏南盆地带。壳内盆地带主要形成于印支—燕山期强烈的挤压褶皱带内。喜马拉雅期,在印度板块自南西向北东的俯冲作用下,使婆罗科努山—察布查尔山—阿拉沟山—额尔宾山—霍拉山等山系横向隆升,和天山山脉一起,将新疆地区分割成伊宁盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地和塔里木盆地,形成当今新疆地貌。研究表明,上述横向隆升山脉和其他北西—南东向新构造,在岩石圈地幔中均有相应的卫星重力异常,推测新构造运动的动力来自岩石圈地幔。对青藏高原的研究表明,青藏高原以雅鲁藏布江断裂、班公湖—怒江断裂、澜沧江和金沙江断裂等一系列相互平行的断层和其夹持的条形地块为特征,表层构造与壳内构造不符。这些条形构造和青藏高原地壳向东南的逃逸构造仅发生在上地壳。研究还表明印度板块俯冲到地幔仅发生在西藏西南部。在川西—藏东存在南北向的稳定地块。

环青藏高原巨型盆山体系构造与塔里木盆地油气分布规律

中国中西部受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,在其外围形成一个巨型的盆山构造体系,环青藏高原巨型盆山体系主要由复活后的古造山带、前陆冲断带和小型克拉通盆地三个基本的构造单元组成,其中古生界小型克拉通与中新生界前陆冲断带是重要的含油气单元,它决定了中国中西部油气分布主要受古生界克拉通古隆起和中新生界前陆冲断带的控制。塔里木盆地在纵向上由发育齐全的下古生代碳酸盐岩、上古生代海相-海陆交互相碎屑岩沉积和中新生代陆相碎屑岩等构造层序叠置而成,在平面上以较稳定的小型克拉通为核心,边缘环绕库车、喀什、塔西南、塔东南等褶皱或冲断变形的前陆冲断带。塔里木盆地古生界小型克拉通盆地与中新生界前陆逆冲带叠合-复合的构造特征,以及演化的多阶段性,决定了这类盆地具有"多套烃源岩、多储盖组合、多含油气系统"的叠合-复合含油气系统的特点;油气分布受小型克拉通盆地中的古隆起控制,形成大面积岩性地层油气藏,前陆盆地中的冲断带构造控制形成背斜油气藏,具有多期成藏并存与晚期成藏为主的特点。

中国岩石圈三维结构雏型

根据岩石圈的流变习性,可以将中国岩石圈分成3层,即:弹性上地壳、塑性下地壳和岩石圈地幔。它们的构造各不相同,并且各层间呈现复杂的关系。在新疆地区,上地壳推覆叠置形成以三山四盆为特点的盆山构造,驮伏在一系列东西走向的条带状背型构造与向型构造的下地壳之上。在强烈隆升中的西藏地区,它的周边是差异隆升,但它的腹部地区的弹性上地壳完整未遭破坏。这是因为它的腹部的下地壳和岩石圈地幔发生局部熔融,上地壳被局部熔融的下地壳和岩石圈地幔顶托,以液压的方式整体抬升。华北地区,则是软流圈上升破坏了岩石圈地幔,形成新生地幔与残留地幔并存的蘑菇云岩石圈地幔构造。并由于软流圈的上升,使地壳拉张减薄形成裂谷盆地。中国大陆下除了东北吉辽地区太平洋板块向大陆俯冲外,东部其他地区都没有发现太平洋板块俯冲的证据。中生代以来中国东部发生的岩石圈巨变不是太平洋板块向中国大陆的俯冲而造成的,而是软流圈物质上涌的结果。因此,中国大陆当今的构造动力,是西部由印度板块俯冲推挤和东部东亚-西太平洋软流圈上升构成的二元系统。这两个动力系统的分界是南北地震带。在南北地震带以西整体处在压缩环境中;南北地震带以东,则处在拉张环境中。正是由于应力场由压缩转变成拉张产生的剪应力造成了南北地震带。华北地区所以成为地震活动地区是因为它的岩石圈地幔已被强烈的改造成为蘑菇云构造,热流上升,弹性层急剧减薄,弹性极限下降所致。

晚新生代地壳构造运动研究

通过地球表面清、新的构造地貌与现代水文网记录,研究晚新生代年轻地壳构造运动。研究发现高原-山带-盆地排列有序形影相依的定式,与现代水文网的演化相辅相成,揭示高原边缘山带本质上就是高原边缘流水深切割的产物。论证了于晚中新世时期全球曾准平原化,发育了全球统一的准平原,散布全球不同高度的高原面、齐平山顶面与盆地底面时代相当可广泛对比。现代构造地貌演化始于导致晚中新世准平原面分裂解体的上新世以来,同时证明晚新生代地壳构造运动属垂直拱曲块断差异升降构造运动,仅在某些特定部位局部派生次级不同规模的引张构造变形和层间滑动薄皮挤压构造变形。现代水文网发育经历了上新世-早更新世属盆地向心水系伴以河湖相沉积,以及中更新世以来串珠状水系与相关的河流相沉积,两套地层呈假整合或不整合,明确记录了晚新生代地壳构造运动进程的两个主要阶段。约近70～80万年的中更新世以来,新一轮强烈的地壳的差异升降构造运动,显著的改造了已有的格局。自俄罗斯远东山地,经蒙古高原和青藏高原至印度西北阿拉瓦利山,地球表面规模最雄伟的、分开太平洋水系与北冰洋水系的亚洲巨型分水岭的出现,标志新兴的全球现代构造地貌与水文网的形成,奠定了今日构造地貌与水文网的景观。研究表明,大陆与大洋晚中新世全球统一准平原面一脉相承,晚新生代地壳构造运动完全可以对比。深入系统研究年轻的晚新生代地壳构造运动不仅有实用价值,同时也有重要的科学意义,特别是为探究全球构造运动本质和地球动力学提供了一个新的视角。

中国中西部褶皱冲断带构造变形机制与结构模型

基于复杂构造解析和实验模拟研究,揭示了中西部前陆褶皱冲断构造带主要表现为受侧向挤压形成的滑脱冲断构造变形过程和结构样式;明确了单层滑脱挤压冲断构造变形存在临界增生和非临界增生两种变形机制,发育脆性拆离型、塑性滑移型和黏性流动型3种作用类型,并受滑脱层强度、地层厚度、底部边界和外动力过程等4种主要因素影响。复杂冲断构造带基本上表现为受多层单滑脱作用控制形成的垂向叠置组合结构,本文提出了复杂滑脱冲断变形结构的可分解性以及受不同性质的滑脱层组合控制形成特征结构模式,并揭示了前陆冲断带前缘多滑脱构造变形结构中由浅层向深层逐渐发育的变形时序;建立了中西部再生前陆冲断带结构模型、构造单元以及基本构造类型;并基于前陆盆地多阶段构造演化过程以及晚期的隆升剥蚀—沉降沉积过程,提出了中西部两种类型冲断带的控油气作用及其勘探领域。

Deep seismic reflection profile across the juncture zone between the Tarim Basin and the West Kunlun Mountains

Fine structures of the crust and upper mantle of the basin-and-range juncture on the northwestern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau are first delineated by the deep seismic reflection profile across the juncture zone between the Tarim Basin and the West Kunlun Mountains. Evidence is found for the northward subduction of the northwest marginal lithosphere of the Qinghai-Tibetan Plateau and its collision with Tarim lithosphere beneath the West Kunlun Mountains. The lithosphere image of the face-to-face subduction and collision determines the coupling relationship between the Tarim Basin and the West Kunlun Mountains at the lithosphere scale and reflects the process of continent- continent collision.