青藏高原东缘岩石圈及软流圈结构

青藏高原东缘岩石圈及软流圈结构的研究是认识该区域地壳上地幔的构造形变及高原内部物质向东运移的重要手段。通过搜集四川区域数字地震台站和野外临时地震台站记录的观测资料,采用接收函数共转换点(CCP)偏移叠加成像方法对青藏高原东缘深部结构研究。研究结果揭示:青藏高原东缘的地壳厚度比四川盆地的地壳厚度大10~20km;在青藏高原东缘与四川盆地的过渡地带,莫霍面处存在大幅度的垂向错断和变形。从青藏高原东缘到四川盆地,岩石圈与软流圈分界面(LAB)显示出深度逐步增加、410km间断面深度则有变浅的趋势。在地壳的下界面和LAB界面间以及LAB界面与410km间断面间也存在多条不连续的分层。青藏高原东缘和四川盆地的LAB界面的下方都有明显的低速层分布,但它们之间存在差别,四川盆地的LAB界面的下方低速层分布较为完整,而青藏高原东缘LAB界面下方的低速层分布中可见离散的高速块体分布。青藏高原东缘与四川盆地深部结构的明显差异,体现了该地区的深部地球动力学背景的复杂性。     

青衣江流域地貌特征及构造指示意义

龙门山处于青藏高原东缘,是全球构造活动较为强烈的地区之一.青衣江流域位于龙门山的南段,研究青衣江对厘清龙门山南段的构造活动具有重要的意义.利用DEM数据,提取青衣江流域的地形坡度和河流剖面形态,以基岩河道河流水力侵蚀模型为基础,分析发现地形坡度较大的区域多集中在大川—双石断裂的上盘区域,构造隆升是造成坡度差异的主要原因.青衣江水系在河流水力侵蚀模型对数图解中表现为上凸特征,表明基岩的隆升速率大于河流的下切侵蚀速率.青衣江流域的地壳隆升速率和侵蚀速率呈正相关的关系,即隆升速率越快,下切速率也就越快.青衣江流域整体处于抬升状态,揭示龙门山造山带内的地貌发育仍然处于前均衡状态,同时也从侧面证明龙门山地区是整个青藏高原垂直隆升和侧向挤压的最新和最前缘部位.     

从汶川地震分析龙门山与四川盆地的动力耦合机制及其对川西深层油气运移聚散的影响

2008年的汶川地震为分析龙门山与四川盆地形成演化过程中的山-盆相互作用及其动力耦合机制提供了新的视角与依据.在总结分析龙门山与川西前陆盆地地层构造特点的基础上,从汶川地震的基本特征分析入手,探讨了龙门山与四川盆地的现代动力耦合作用机制及其对川西深层油气二次运移聚散的影响.龙门山的形成演化与地震孕育主要受其西侧松潘-甘孜地块的逆冲和其东侧四川盆地的俯冲的非对称相向挤压控制.龙门山南北两段的地质构造与构造动力环境有较大差异.龙门山晚三叠世开始隆升,其形成早于青藏高原的隆升,与印-亚板块的碰撞无关;但喜马拉雅期以来的演化受印-亚板块碰撞和太平洋板块俯冲的影响.龙门山的冲断褶皱变形垂直于山脉走向从西北向东南,即从松潘-甘孜地块向四川盆地逐渐扩展;平行于龙门山走向发育的断裂带控制川西油气聚散带的分布,前山断裂带上盘及以西地层中的油气基本散失,山前隐伏断裂带有利于深生浅储气藏的形成.     

特提斯构造域典型构造特征及其控制因素探讨——以物理模拟成果为例

特提斯构造带的变形特征及其形成演化已成为研究的热点,其对板块构造重建和油气资源富集规律的认识具有非常重要的意义.为此,从近年来有关物理模拟技术对特提斯构造域的褶皱-冲断带变形特征的研究出发,系统归纳、总结物理模拟对特提斯构造域从西段比利牛斯山、喀尔巴阡山、阿尔卑斯山,中段的高加索和扎格罗斯山到东段的天山、库车、喜马拉雅、龙门山和雪峰构造带沿线典型褶皱-冲断带变形特征和控制因素的重要意义.研究结果表明,特提斯构造域西段主要是形成双向逆冲断裂、侏罗山式褶皱,块体的几何特征及极性对该段的变形样式具有重要的控制作用;中段形成前陆冲断带和断层相关褶皱,现今构造变形仍在快速扩展,滑脱层对该区段的变形具有关键的控制作用;东段形成逆冲断裂和褶皱及复杂的断裂体系,地壳隆升幅度较大,地层流变学结构对变形具有非常重要的控制.同时,板块之间的挤压汇聚速率对不同区段的构造样式的形成具有明显的影响.     

汶川地震的岩石圈深部结构与动力学背景

中国西部地区由于受到印度板块向北推移挤压,青藏高原强烈变形,高原内部及其边缘的活断层上经常发生强烈地震,是大陆内部最活跃的地震区.汶川8级地震就发生在青藏高原东缘的松潘一甘孜地块与扬子地块交界的龙门山主中央断裂带上.作者利用面波层析成像、跨龙门山的被动源地震观测、爆破地震剖面的结果对震源附近的岩石圈结构和动力学特征进行研究,发现松潘一甘孜地块与扬子地块的岩石圈结构与性质有重大差异.扬子地块岩石圈显示为高速、坚固和稳定特性,而松潘-甘孜地块为低速、软弱及易于破碎.在松潘-甘孜地块中,中地壳内普遍存在一个低速层,它是引起中上地亮推覆运动的滑脱层,龙门山的推覆构造就是上部地壳仰冲的结果.汶川地震震源深度为14 km,正好位于龙门山推覆体的映秀-北川主中央断裂带上.     

川西-龙门山盆山系统走向差异演化的变形、隆升和沉积记录及关键构造变革期讨论

综合利用露头构造解析、地震剖面解释、锆石和磷灰石裂变径迹年龄和沉降-沉积等资料,对川西-龙门山盆山系统沿走向的构造变形、差异隆升-剥蚀和沉积记录进行系统梳理,探讨龙门山冲断带和川西前陆盆地系统的走向差异演化特征及其关键构造变革期.受控于本身的地质结构差异及周缘多个构造带的多期交互作用,龙门山冲断带和川西前陆盆地在构造、隆升和沉积等方面都表现出明显的走向差异.龙门山冲断带自北向南总体上具有韧性减弱、脆性增强、构造定型时间变新的趋势,龙门山北段和盆地北部定型于燕山期,而龙门山中、南段和盆地南部定型于喜马拉雅期.中生代期间,龙门山北段隆升较快;而新生代期间,龙门山中、南段隆升较快.川西前陆盆地同样表现出南北差异隆升的特点,北部隆升较早,大约在45 Ma B.P.;而南部隆升较晚,在20～25 Ma B.P..川西(北)前陆盆地的沉降中心经历了4次明显的迁移,即从晚三叠世的龙门山中段前缘向东北迁移,中侏罗世到大巴山-米仓山前缘,晚侏罗世-早白垩世向西迁移至米仓山-龙门山北段前缘,于晚白垩世-新生代期间再次向南迁移到龙门山中-南段前缘.龙门山冲断带和川西前陆盆地的走向差异演化表现为印支期向南递进扩展、燕山早-中期南北分异和燕山晚期-喜马拉雅期北隆南降.龙门山冲断带和川西前陆盆地经历了晚三叠世、中侏罗世、早白垩世和古近纪4个关键构造变革期.晚三叠世构造变革期包括龙门山水下隆起和海相前陆盆地(马鞍塘组上部至小塘子组)、龙门山局部隆升和海陆过渡相前陆盆地(须家河组第二至第三段)以及龙门山全面隆升和陆相前陆盆地(须家河组第四至第五段)三大阶段,主要受控于扬子构造域并受秦岭构造域的强烈影响.中侏罗世构造变革表现为扬子构造域向秦岭构造域的转变;早白垩世构造变革表现为秦岭构造域向青藏高原构造域的转变;古近纪构造变革表现为川西前陆盆地由沉积向剥蚀状态的转变.     

龙门山逆冲构造带大地电磁测深初步成果

通过对穿过龙门山逆冲构造带中段松潘一中江大地电磁观测资料的处理和反演解释,揭示了松潘-甘孜褶皱带、龙门山及川西前陆盆地30 km深度的地壳电性结构,发现龙门山-松潘地壳15～20 km深部存在西倾连续的壳内商导层,大地电磁测深结果明显显示龙门山深部逆冲推覆构造特征.龙门山深部电性结构初步研究,对于分析其与相邻构造单元的关系,研究青藏高原东缘陆内造山带深部地球动力学过程都具有重要理论意义.     

利用重力、航磁资料研究木里-盐源弧形构造带及邻区的深部孕震环境

探讨川西高原木里-盐源弧形构造带重磁异常分布特征与地震孕育和发生的深部孕震环境及地震构造背景。基于木里-盐源弧形构造带的重力和航磁资料,采用重力三维视密度反演、航磁化极和延拓等位场数据处理方法,获得壳内不同深度的视密度变化信息和磁性介质的分布范围及重磁异常的形态、幅值大小及梯度变化等特征。综合三维视密度反演结果表明:沿木里-盐源弧形构造带两侧的视密度异常展布特征各异,锦屏山弧形构造带西侧区域大范围分布的低密度异常反映了川西高原的中下地壳深度范围物质较为软弱。深部低密度异常的存在容易造成浅部脆性地壳内应力积累,是驱动木里-盐源地区构造变形作用和地震频繁活动的深部动力环境。航磁ΔT化极结果显示研究区两侧不同区域呈现不同的异常展布特征,构造边界断裂具有明显的深部地球物理场标志,中强震多数发生在断错地壳和上地幔的深大断裂及其附近。根据航磁ΔT向上延拓10km和20km图像可知,2012年发生在盐源与宁蒗交界处Ms 5.7地震,其震中位置处于航磁异常的突变带上,该区域壳内块体或基底性质之间存在明显的介质磁性差异,易于造成应力积累并在构造应力作用下发生破裂,这是此次Ms 5.7地震的深部孕震条件。     

龙门山巨型滑覆型飞来峰体系与龙门山构造活动性

广泛分布于龙门山推覆构造带前缘的飞来蜂群构成规模巨大的飞来蜂体系,其平面展布和构造线方向与龙门山推覆构造一致,但构造倒向与龙门山推覆构造相反.其明显构造特征表明为滑覆作用形成,并且与龙门山构造演化密切相关,主要形成于喜马拉雅期.龙门山收缩变形的继续发展对飞来峰产生叠加变形,中央断裂可截覆飞来蜂,反映了龙门山构造带具有很强的新构造活动性.     

由汶川地震浅说大陆漂移与南极大陆演变

不久前发生的汶川8级特大地震,给我国四川北部及邻近地区的社会经济和人民生命财产造成巨大的损失。地震发生的原因,经专家学者们的初步论证,主要是印度板块向亚洲板块俯冲,造成青藏高原快速隆升,高原物质向东缓慢流动,在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压,遇到四川盆地刚性地块的顽强阻挡,造成构造应力能量的长期积累,最终在龙门山北川—映秀地区突然释放,于是引发了这场大地震。     

川中地区南充构造成因机制探讨

南充构造处于川中隆起斜坡位置,又是龙门山构造带、大巴山构造带和华蓥山构造带等不同方向不同时期构造交汇叠置地区。为研究分析川中地区南充构造,基于区域地质资料、地震资料及物理模拟实验对南充构造成因机制进行分析。研究表明,南充构造形成于燕山晚期,在喜马拉雅期改造定型,通过设计实施构造物理模拟实验,验证了在隆升作用下南充构造形成的可能性。     

川西坳陷构造格局及其成因机制

川西坳陷是晚三叠世以来于四川盆地西部发育起来的前陆坳陷,经历了印支、燕山和喜马拉雅多期次构造运动.受西缘龙门山冲断带、北缘米仓山构造带和南缘川滇构造带的影响,川西坳陷相应发育北东向、近东西向和近南北向三组主要构造.川西坳陷现今构造具有东西倾向分带、南北走向分段和垂向分层的变形特点,据地表构造形迹和地腹构造展布,可划分为三个变形区(带):龙门山前缘扩展变形带主要受龙门山冲断带影响,发育北东向构造;川西北低平褶皱区同时受龙门山和米仓山构造带的影响,发育北东向和近东西向构造;川西南低缓断褶区同时受龙门山和川滇构造带的影响,发育北东向和近南北向构造.川西坳陷的构造形成受控于三大因素:基底结构和中下三叠统富膏盐岩层的分布提供了边界条件和物质基础,而周缘构造带影响下的多期、多组构造最终造就了倾向分带、走向分段、垂向分层以及复合-联合构造格局.     

四川盆地中二叠统栖霞组沉积相展布及勘探意义

通过对四川盆地中二叠统栖霞组盆缘野外剖面、岩芯详细观察,结合地震、测井等资料研究分析,建立标准岩性、古生物地层剖面,识别相标志,将沉积相划分为开阔台地相、台地边缘相、斜坡相及盆地相,在平武-茂汶-小金一带识别斜坡相和盆地相,川西地区发育台地边缘滩相带,川西-川中隆起带为开阔台地相台内滩亚相发育带;川北-蜀南低隆带为开阔台地相开阔海和台内滩亚相;川东地区为开阔台地相台内浅洼亚相。区域地层对比及沉积相展布表明,二叠系沉积前古地貌控制栖霞组沉积格局,加里东古隆起地貌及川西裂陷盆地发育共同控制川西地区栖霞组台地边缘相展布。栖霞组台缘相带发育规模相控白云岩储层,与下寒武统优质烃源层形成良好源储匹配关系,栖霞组台缘相带是深层海相碳酸盐岩重点勘探领域,泥盆系-二叠系具有相同源储匹配关系,具备发育大型构造岩性圈闭气藏的地质条件,推覆体下盘发育大型隐伏构造高带,是整体勘探、立体勘探重要有利区带。     

四川盆地陆相碎屑岩层系油气成藏模式

四川盆地构造变形样式复杂,并且经历了多期构造演化,陆相碎屑岩层系油气成藏条件复杂。通过对四川盆地基本构造样式分析、碎屑岩层系油气圈闭类型及典型油气成藏模式综合分析后认为,四川盆地整体上可以划分为3 个构造变形区,由西至东可以划分为川西—川西北前陆盆地区、川中隆起区、川东—川东南隔挡式褶皱变形区,不同构造变形区具有不同的油气成藏模式,分别为“近源下生上储裂缝型成藏模式”、“远源不整合输导型岩性成藏模式”、“近源断裂疏导型背斜成藏模式”,并认为基底古隆起、分带差异构造变形、分层差异构造变形是该种成藏模式的主要成因,对后期的油气勘探具有一定的指导意义。     

Numerical simulation of GPS observed clockwise rotation around the eastern Himalayan syntax in the Tibetan Plateau

From Global Position System (GPS) measurements, there is a clockwise rotation around the eastern Himalayan syntax in the Tibetan Plateau. This phenomenon is difficult to be interpreted by simple two-dimensional modeling from a geodynamic point of view. Because of the extremely thick crust and the lower crust with relatively high temperature in the Tibetan Plateau, the lithospheric rheology in Tibet and surrounding areas present a complex structure. In general, the tectonic structure of the Tibetan Plateau consists of brittle upper crust, ductile lower crust, high viscosity lithospheric upper mantle, and low viscosity asthenosphere, the same as the case in many other continental regions. However, the lower crust in the Tibetan Plateau is much more ductile with a lower viscosity than those of its surroundings at the same depth, and the effective viscosity is low along the collision fault zone. In this study, we construct a three-dimensional Maxwell visco-elastic model in spherical coordinate system, and simulate the deformation process of the Tibetan Plateau driven by a continuous push from the Indian plate. The results show that the existence of the soft lower crust under the plateau makes the entire plateau uplift as a whole, and the Himalayas and the eastern Himalayan syntax uplift faster. Since the lower crust of surrounding blocks is harder except in the southeastern corner where the high-temperature material is much softer and forms an exit channel for material transfer, after the whole plateau reaches a certain height, the lower crustal and upper mantle material begins to move eastward or southeastward and drag the upper crust to behave same way. Thus, from the macroscopic point of view, a relative rigid motion of the plateau with a clockwise rotation around the eastern Himalayan syntax is developed. Supported by Knowledge Innovation Project of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX2-YW-123) and National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40774048 and 90814014)     

联合slipBERI与D-InSAR技术的青海省玛多县地震形变场提取与模拟

针对2021年5月22日青海玛多县Ms7.4地震震区形变信息、形变特征以及滑动断裂特性的提取与模拟等问题,获取了玛多县地震区的Sentinel-1A影像,采用双轨差分干涉法,并优化各项参数,提取出同震形变场,利用slipBERI(slip from Bayesian Regularized Inversion)方法对断层的几何参数及形变场进行反演和模拟。结果表明：玛多地震同震形变场的形状近似于一个椭圆,断层整体呈西北-东南走向,其上部为沉降区,下部为隆升区,最大LOS(line of sight,视线向)形变分别为0.65m和0.81m。地震形变场的运动主要以东西方向的水平运动为主,并伴有明显的左旋走滑,断层上下方相对视线向运动可达1.50m,表明此次地震的地表破裂有明显的错位移动。通过分析形变信息和地表破裂特征,可以判断该破裂带位于巴颜喀拉块体,为昆仑山口-江口断裂,反演结果与观测结果相符,这表明观测结果较可靠。     

Velocity structure of the crust and uppermost mantle in the boundary area of the Tianshan Mountains and the Tarim Basin

A portable 3-component broadband digital seismic array was deployed across the Tianshan orogenic belt (TOB) to investigate the lithospheric structure. Based on receiver function analysis of the teleseismic P-wave data, a 2-D S-wave velocity profile of the boundary area of the TOB and the Tarim Basin was obtained at the depths of 0--80 km.Our results reveal a vertical and lateral inhomogeneity in the crust and uppermost mantle. Four velocity interfaces divide the crystalline crust into the upper, middle and lower crust. A low velocity zone is widely observed in the upper-middle crust. The depth of Moho varies between 42 and 52 km. At the north end of the profile the Moho dips northward with a vertical offset of 4--6 km, which implies a subduction front of the Tarim Basin into the TOB. The Moho generally appears as a velocity transitional zone except beneath two stations in the northern Tarim Basin, where the Moho is characterized by a typical velocity discontinuity. The fine velocity structure and the deep contact deformation of the crust and upper most mantle delineate the north-south lithospheric shortening and thickening in the boundary area of the TOB and the Tarim Basin, which would be helpful to constructing the geodynamical model of the intracontinental mountain-basin-coupling system.     

Evidence of crustal ＇channel flow＇ in the eastern margin of Tibetan Plateau from MT measurements

Magnetotelluric （MT） survey has been carried out in the eastern margin of the Tibetan Plateau and its neighboring Shimian-Leshan area, Sichuan Province. Analysis of this MT data reveals that the electric structure of the Tibetan Plateau differ much from that of the Sichuan block. In general, the electric resistivity of crust beneath the Sichuan block in the east is larger than that of the eastern margin of the Tibetan Plateau in the west. The crust of the plateau is divided into upper, middle, and lower layers. The middle crust is a low resistivity layer with minimum down to 3-10Ωm about 10-15 km thick. It presumably contains partial melt and/or salt-bearing fluids with low viscosity, prone to deform and flow, producing a ＂channel flow＂ under the southeastward squeeze of the eastern Tibetan Plateau. This low-resistivity layer makes the upper crust decoupled mechanically from the lower crust. In the brittle upper crust, faults are dominated by left-lateral strike-slip and thrust motions, leading to surface rising and shallow earthquakes. The low-resistivity layer also cut the Xianshuihe-Anninghe fault zone into two sections vertically. In this region, the thicknesses of upper, middle, and lower crust vary laterally, producing a transitional zone in the eastern margin of the Tibetan Plateau characterized by thicker crust and higher elevation in the west and thinner crust and lower elevation in the east.