龙门山造山带岩石圈演化的动力学模式

在对龙门山的构造变形、沉积环境、地层古生物、石油地质、遥感地质、地球物理、同位素地质等专题研究基础上,综合归纳出龙门山造山带岩石圈演化的动力学模式——为多层次、乡阶段、深层破裂控制浅层变形的陆内俯冲模式。它不同于A型俯冲带模式,也不同于阿尔卑斯碰撞型造山模式,而是具有中国特色的C型(中国型)俯冲造山模式。     

龙门山造山带构造演化模式的建立

龙门山造山带是扬子板块的西延部分,主要受到3条断裂的控制,分别是汶川-茂汶断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂.在扬子板块与松潘-阿坝地块的挤压下,龙门山于印支晚期开始褶皱隆升造山,在造山的过程中控制造山带的3条主要断层由正断层转换成为逆断层.综合前人的观点,通过野外基础地质调查并利用平衡剖面法恢复了龙门山的造山过程,并建立了造山带构造演化模式.结果表明,龙门山在造山初期主要是受到北西方向力的作用;晚三叠世末期主要受到由于东南方向太平洋板块的挤压而迫使扬子板块挤压的应力作用;燕山期龙门山造山带继承了印支期的逆冲推覆构造作用继续上升;喜玛拉雅期推覆构造进一步发展,在推覆构造活动加剧的同时,由于重力作用,使被推到高处的不稳定岩体大量下滑,形成滑覆体和推覆体叠加的构造格局,最终演化为现今的构造样式.     

龙门山造山带构造演化模式的建立

龙门山造山带是扬子板块的西延部分,主要受到3条断裂的控制,分别是汶川-茂汶断裂、北川-映秀断裂和江油-灌县断裂.在扬子板块与松潘-阿坝地块的挤压下,龙门山于印支晚期开始褶皱隆升造山,在造山的过程中控制造山带的3条主要断层由正断层转换成为逆断层.综合前人的观点,通过野外基础地质调查并利用平衡剖面法恢复了龙门山的造山过程,并建立了造山带构造演化模式.结果表明,龙门山在造山初期主要是受到北西方向力的作用;晚三叠世末期主要受到由于东南方向太平洋板块的挤压而迫使扬子板块挤压的应力作用;燕山期龙门山造山带继承了印支期的逆冲推覆构造作用继续上升;喜玛拉雅期推覆构造进一步发展,在推覆构造活动加剧的同时,由于重力作用,使被推到高处的不稳定岩体大量下滑,形成滑覆体和推覆体叠加的构造格局,最终演化为现今的构造样式.     

青藏高原南部碰撞造山过程中的大陆地壳生长作用

长英质的大陆地壳是地球区别于其他星球的重要特征之一。传统观点认为大陆地壳的生长主要发生于俯冲增生型造山带,经典的陆陆碰撞造山带大陆地壳的生长并不显著,主要以地壳的重熔改造为主。青藏高原是全球最经典的陆陆碰撞造山带之一,然而近年来的研究揭示青藏高原南部的冈底斯带发育大量具有亏损同位素组成的与碰撞造山过程有关的岩浆岩,说明碰撞造山过程中也可以发生显著的地壳生长作用。文中聚焦冈底斯带岩浆岩,以冈底斯岩基和林子宗火山岩为研究对象,综述了相关岩石地球化学研究进展,探讨了碰撞造山过程相关的岩浆作用与地壳生长的关系,并分析了可能的地壳生长机制。     

龙门山造山带地质和地球物理资料的综合解释

通过对航磁、重力、深部地壳测深、大地电磁测深及地热流值估算等多种地球物理资料和地质资料的综合研究，提出了龙门山造山带地壳、上地幔结构模式，并通过平衡剖面恢复结合地史资料对龙门山造山带的演化进行了探讨。     

大陆造山带古洋盆恢复的有关问题讨论

对涉及古洋盆恢复的有关问题，诸如蛇绿岩的内涵与外延、造山带的结构构造特征、岩浆活动的特征、性质及时空分布规律等进行讨论。认为古洋盆恢复应以构造活动为主线，结合造山带地质体的变形、变质、岩浆活动、地球化学和同位素年龄等进行综合研究。     

龙门山中段映秀地区花岗岩单元特征

映秀地区花岗岩属龙门山推覆构造带“彭灌杂岩”南段之组成部分，岩石类型以二长花岗岩、英云闪长岩为主，少量花岗闪长岩。按照同源岩浆演化序列的观点，根据岩石学、岩石化学及地球化学、接触关系等特征，将该区花岗岩划分为８个花岗岩单元。其岩石为稀土总量偏低、具负铕右倾型式的钙碱性次铝及过铝型酸性侵入岩，分属造山前陆弧Ｉ型花岗岩的成分演化序列及造山晚期Ｓ型花岗岩的结构演化序列，其形成时代为中─晚元古代。     

龙门山造山带与川西前陆盆地耦合关系及其对油气成藏的控制

以盆地构造-沉积分析为手段,研究了印支期以来川西前陆盆地与龙门山造山带的耦合关系,探讨了川西前陆盆地的构造演化及其对油气藏的控制作用.认为龙门山造山带是经历了印支期、燕山期和喜马拉雅期多期、多类型推覆叠加而形成的复杂地质体,因而造成川西前陆盆地经历了前陆、坳陷、再生前陆的沉积充填过程,该区盆山耦合模式主要为剖面上的前展武逆冲双重构造,平面上表现为NE构造带和近EW向的横断层;造山带和盆地的共同演化不仅形成了多套烃源岩.而且控制了油气保存与有效成藏区带.逆掩推覆带和前陆坳陷带是油气勘探的有利区带.     

论北秦岭加里东期造山作用

提出北秦岭加里东造山带由华北地块南缘，以未变质—浅变质沉积岩系为主体的前陆褶断带和北秦岭以中—深变质岩系及强烈岩浆活动为特征的山根带两个主要部分组成。认为它自成体系，相应的变质、变形、岩浆作用发育。该造山带是早古生代未秦岭古洋盆沿商丹—桐柏一线俯冲、消减，促使秦岭古岛弧系碰撞华北地块，造成弧后边缘海闭合所致，是显生宙秦岭造山带形成演化进程中的重大构造事件之一。     

龙门山造山带盆山转换时期的流体及流体迁移特征

采用流体包裹体和稳定同位素地球化学方法，研究了龙门山造山带盆山转移时期流体特征，揭示了造山带内和盆山间流体流动转流，盆山转移时期所形成的变质流体为多相盐水流体，形成于变形的初期，流体形成温度为138.5-273.5℃，压力为22．5－27．0MPa，流体的盐度变化较大，介于5．1％－33．98％间，从早期到晚期流体的盐度具有由高到低再升高的特征。流体的δ^18O介于0．19‰-9.14‰间。在造山带内部，流体以侧向迁移为主，水压力裂隙将不同层位发生侧向迁移的流体连通，集中向一些部位迁移聚集形成复杂的流体运移网络系统，盆山间具有明显的压力梯度，温度梯度和地形梯度，在盆山接合部位，流体从造山带内向盆地迁移。     

四川汶川大地震与C型俯冲的关系和防震减灾的建议

四川汶川大地震发生在龙门山冲断带,属构造地震.龙门山冲断带与川西前陆盆地是中国西部典型大陆构造,属C型俯冲(陆内俯冲)模式.C型俯冲不仅控制油气资源分布,还孕育着发震机制.作者从龙门山冲断带地史演化、变形特征、深部地球物理信忠,建立起龙门山C型俯冲构造运动模式.汶川大地震发震与此模式的地质构造背景关系密切,是现今发生的陆内俯冲引起的地震.当时可能发生了两次强烈地震,这才可能是北川县城遭到毁灭性破坏的原因.汶川大地震可能发生在上地壳底至中地壳深12～24 km的高导层上,属中国陆内俯冲型地震,很可能是太平洋板块推挤中国大陆的远端效应触发作用所引起,与印度板块推挤作用关系不大.     

龙门山逆冲推覆作用的地层标识

文章详细论述了龙门山前陆盆地充填地层中所记录的能反映龙门山冲断带道冲推覆作用的地层标识。根据地层标识,并结合龙门山冲断带构造分带、主干断裂与地层切割关系,以及岩浆岩和变质岩年龄频谱,将龙门山冲断带自诺利克期以来的道冲推覆作用分为６个边冲推覆构造幕和１１个逆冲推覆构造事件。龙门山冲断带过冲推覆作用在时间上具多幕性和周期性,在空间上具前展式渐进推覆的特点;逆冲推覆作用的强度具有由北东向南西迁移的特点,并具左旋剪切的特征。     

龙门山造山带-川西前陆盆地系统的成山成盆成藏动力学

造山带动力学、沉积盆地动力学和油气藏动力学均是地球科学的研究前沿。作者分析了三种动力学的主要研究内容和发展趋势，认为：(1)大陆动力学作用过程决定了造山带动力学和沉积盆地动力学的作用过程；(2)造山带动力学和沉积盆地动力学性质决定了油气藏动力学的作用机制。龙门山造山带-川西前陆盆地系统是由从东向西的深部多级俯冲潜滑而引起的浅部由西向东的多层次推覆而形成的，并且其物质流和能量流的循环均有两个传递系统。高异常古压是上三叠统天然气运移的动力，是控制天然气运聚与区域分布的主要因素，并且古压的演化直接控制了局部构造的成藏。川西前陆盆地侏罗系天然气藏是上三叠统与侏罗系之间流体的跨层流动形成的。龙门山造山带-川西前陆盆地系统形成和演化产生的挤压环境和使川西前陆盆地的被动沉降作用控制了天然气初次运移和聚集的成藏作用。60Ma以来，龙门山造山带-川西前陆盆地系统的整体抬升和剥蚀作用决定了裂缝系统的发育和上三叠统气藏的调整及侏罗系气藏的形成。     

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、河道锴断、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蜂场-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.     

东秦岭—大别地区中生代岩石圈拆沉的岩石学证据评述

岩石圈拆沉是碰撞造山带物质成分调整和构造演化的重要方式之一。构造地质研究、地球物理探测和地球化学分析等都已揭示东秦岭-大别造山带曾在中生代发生岩石圈拆沉,但有关中生代变质作用和岩浆活动与岩石圈拆沉的内在联系研究却较为薄弱。通过全面评述该区变质岩研究成果,作者认为：超高压变质岩的形成和剥露经历了240～200Ma的板片冷俯冲冷折返和196～163Ma的岩石圈拆沉热折返;热折返伴随了广泛而强烈的区域变质作用和中酸性岩浆活动,指示板片断离拆沉的发生;超高压变质岩p-T-t轨迹由两部分组成,即反映板片冷俯冲冷折返过程的发夹状曲线和指示板片断离拆沉热折返过程的新月形曲线。通过对花岗岩类同位素年龄统计和前人研究成果的评述,初步确定在200～100Ma之间发育大量花岗岩类,并集中在150～100Ma为主(即侏罗纪—白垩纪之交),高峰时间为130Ma左右;花岗岩类大量发育指示了岩石圈拆沉的存在,且滞后于根据变质岩研究所揭示的拆沉时间。羌塘地体、拉萨地体和西太平洋古陆在侏罗纪与欧亚大陆拼贴碰撞的远距离效应使东秦岭—大别造山带长期处于挤压环境,伸展作用被抑制;白垩纪的碰撞晚期伸展和西太平洋沟弧盆体系的远距离效应使东秦岭—大别地区的外部挤压消失,导致造山带岩石圈迅速强烈拆沉伸展和减压增温熔融,从而形成大规模早白垩世花岗岩类和中酸性火山岩。总之,东秦岭—大别地区岩石圈拆沉所导致的岩浆活动主要发生在J₃—K₁的挤压伸展转变期。     

龙门山中央断裂分段地震震级及强震复发周期的预测

汶川Ms8.0级地震发生后,对于龙门山发震构造带长期地震危险性评估的研究越来越受到了关注,以定量的、概率性的评估强活动断裂段的地震危险性也成为了近年来国际上研究长期地震预测的方向之一.作者以前人对龙门山中央断裂(映秀一北川断裂)活动构造的研究成果和汶川地震后地表特征的实测数据为依据,在对其进行活动分段的基础上,通过震级...     

龙门山南段推覆构造与前陆盆地演化

龙门山南段推覆构造带可划分为四个亚带：陇东褶皱推覆构造带、宝兴冲断推覆构造带、中林－双石薄皮推覆构造带、前陆褶皱构造带。依据龙门山南段推覆构造样式、变形特征及前陆盆地的沉积特征,论述了龙门山南段推覆构造和前陆盆地的同步演化历史。     

Seismic tomography of the northwest Pacific and its geodynamic implications

High-resolution tomographic images across Japan Trenh-Changhai Mountains-lDong Ujimqinqi are displayed, showing the morphological feature of the subducted slab in the norhwestem Pacific margin and the eharaeter istics of lithosphere stmctures under the Changhai Mountains and the Da Hinggan Mnuntains. The Pacific plate began to penetrate into the deeper mantle after it subducted to the 660 km discontinuity with an underthmsting angle of 26°, but did not continue to mnve furrther westward. In contrast, there appeared a remarkable thermal upwelling zone to the west of the downward plate. In addition, the evidence frnm the subduction time and time lag between the subduetion and eon sequent magmatism indicates that there is no direct genetic correlatiom between the Mesoznic magmatism in eastern China ami subduction of the Pacific plate. In this work. we also emphasize that what the tomographic images reflect is the pre sent structure in the deep earth interior, which should preserve some Mesozoic lithospheric structure characteristics. In summary, we attribute the Mesozoic intense magmatic evolution in north China to the intraplate asthenosphere upwelling zone.     

茂汶韧性断裂带(耿达—汶川段)的基本特征

茂汶断裂耿达—汶川段主要发育于以花岗岩为主的前寒武系彭灌杂岩体中，韧性变形特征十分明显，在龙门山主干断裂带中具有重要地位。研究表明它是一个由多条断层组成的一个构造应变强化地带，也是一个具多期活动性的破裂带。它是龙门山区发育最早、规模最大的断裂之一。文章还对其形成的构造物理条件和构造意义等进行了讨论