青藏高原东北部地貌演化与隆升

揭示青藏高原生长过程和重建不同时期的古高度,是备受关注的科学问题。在青藏高原东北部,广泛分布的高大山系和盆地,是高原地貌演化的结果,也成为认识高原隆升过程的重要地质记录。对西宁盆地的沉积分析表明,这里的山盆体系在距今～50 Ma就开始发育,并相对稳定地持续到了16～10 Ma,表明这段时间高原东北部已经基本形成。在16～10 Ma,盆地河湖相沉积停止,遭受侵蚀、河流开始下切,指示这时有一次重要的构造活动和地面抬升。在～2.0 Ma以来,广泛发育的河流阶地序列(高度差达400 m以上),指示了气候变化和构造活动对地貌的影响;存在的数百米的河流阶地高差、河流侵蚀速率近10倍的增加是地面构造抬升控制河流下切的证据,指示青藏高原东北部在～2.0 Ma以来的抬升。西宁盆地及其周边山系地貌发育过程,可能是高原东北部隆升对欧亚和印度板块碰撞和挤压响应的体现。     

祁连山东段沙沟河阶地的年代与成因

祁连山东段北麓的河流阶地系列是青藏高原阶段性隆升的地貌标志,通过古地磁、热释光、放射性＾１４Ｃ测年及黄土－古土壤地层序列对比,初步确定祁连山东段沙沟河的５级主要阶地和洪积台地分别形成于约８３０,４１８,２５０,１４０和１０ｋａ,阶地特征与成因分析表明,由基座阶地构成的主要阶地系列是构造上升形成的,５级主要阶地揭示了祁连山东段最近８３０ｋａ存在５次强烈隆升事件,它们发生的年代大致相当于这５级阶地的形     

青藏高原北部的早期隆升

青藏高原北部边界构造变形的研究是认识高原变形隆升时间及机制和印度-欧亚板块碰撞远程效应的重要途径.阿尔金断裂和祁连山北缘断裂控制的河西走廊盆地是位于高原最北端的新生代前陆盆地, 其中巨厚的沉积物和沉积演化较完整地记录了高原北部的变形隆升历史.盆地中最老新生代地层火烧沟组为山麓-河湖相沉积, 与上下地层均为不整合接触.高精度古地磁学与岩石磁学测年表明它们的年龄分别约为40.2和33.4 Ma, 前者揭示新生代青藏高原北部早期隆升的最晚时间, 推断导致高原北部隆升的印度-欧亚板块碰撞变形的前缘最迟在那时就已到达高原最北部, 阿尔金断裂和祁连山北缘断裂最晚也在那时形成和连通.后者揭示高原发生了第二次强烈变形和隆升, 并导致了盆地自此以来顺时针旋转了17°, 并使火烧沟组顶部代表的晚始新世高原最早期夷平面瓦解.     

昆仑山北坡鸭子泉河阶地发育及其构造-气候意义

昆仑山北坡鸭子泉河流阶地系列是晚更新世以来青藏高原阶段性隆升的地貌标志. 阶地地貌及沉积学研究证明其为构造成因阶地, 是青藏高原北部构造隆升过程中河流阶段性下切作用形成的. 通过粗颗粒石英(90~125 μm)的光释光单片再生法(SAR)及¹⁴C测年研究, 初步确定鸭子泉河各级阶地的形成年代分别约为57.5, 12.8和6.5 ka BP. 三级阶地特征及年代学研究揭示昆仑山北坡在全新世初期河流下切速率明显提高, 从12.8 ka BP开始下切速率平均值由0.43±0.08 mm/a突变为1.59±0.69 mm/a, 显然, 全新世之初昆仑山开始较为强烈地隆升. 青藏高原北部边界的阿尔金断裂构造运动也存在本次变化, 但其隆升速率明显大于昆仑山, 这种差异表明青藏高原北部边缘的地表隆升和地壳增厚有大于其内部的趋势.     

重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布与自然环境的关系

采用GIS空间分析方法,对重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布特征从遗址的时间分布、平面空间分布和垂直空间分布3个方面进行了分析.采用神农架大九湖旧石器时代以来连续沉积泥炭地层的孢粉记录,并结合前人对历史时期自然环境演变研究,对本区旧石器时代至唐宋时期自然环境背景进行了重建.通过考古遗址时空分布与自然环境的对比,对本区新石器时代至唐宋时期考古遗址分布的时空变化与自然环境演变、自然环境灾变的关系进行了探讨.研究表明,重庆库区旧石器时代至唐宋时期677处遗址时空分布的总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的.遗址多沿江河分布,且在河流交汇的区域呈聚集状态.史前的旧石器时代和新石器时代遗址分布高度明显高于历史时期.分析认为:(1)各时代人类都需要选择既靠近水源、又便于抵御洪水的河流1～2级阶地为生存地点.全新世以来,受区域构造抬升作用,河流相对下切,时代较早的史前遗址往往被置于较高的海拔位置;(2)重庆库区地形起伏较大,在受河流侧旁侵蚀与堆积形成的宽谷和阶地才有更多适于古人生存的空间,故遗址多沿江河分布;(3)本区早期经济以渔猎和农业为主,但在山地地区陡峭的地形限制了耕作业发展,而在河流交汇处地势平坦,土地肥沃,鱼类资源丰富,因而成为人们较为理想的耕作和渔猎场所;(4)本地区人类遗址时空分布变化受气候条件影响较大.     

江南造山带东段高压变质蓝片岩及其地质时代研究

在江南造山带东段,笔者曾发现高压变质岩石的零星露头,分布在德兴一弋阳一带,以蓝闪石片岩最为典型.近年研究表明,它们出露在九岭构造区与赣浙皖边境火山岛弧的交接处,产在赣东北断裂带内的晚元古代蛇绿混杂岩中(图1).     

干旱区景观格局空间过程变化的廊道效应--以塔里木河中下游河流廊道区域为例

采用缓冲带分析方法,河道两侧每距河道5 km划分一个垂直于河道的缓冲带(宽度10 km),计算每个缓冲带的景观格局指数,从景观水平和斑块水平上分析主要景观格局指数,以揭示河流廊道的辐射效应和特点．研究结果表明,研究区总体辐射宽度为30 km缓冲带,由于FG1区位于两河流域,其辐射宽度可达到50～70 km缓冲带,但中间有一个生态裂谷带．林地、湿地景观一般都集中分布于沿河两岸10 km缓冲带,而且距河越近,斑块密度越大,最大斑块指数也越大．在该区域的生态环境建设中,必须充分考虑其河流廊道的生态效应幅度,科学合理地规划和设计．     

山盆耦合的一种重要形式: 造山带及其侧陆盆地

造山作用以及由此引发的气候变化可形成两类河流系统, 一是垂直于造山带流动的横向河流, 二是平行于造山带流动的纵向河流, 它们分别将沉积物卸载于前陆盆地和侧陆盆地中. 侧陆盆地不仅比前陆盆地演化历史长, 而且可保存较完整的沉积记录. 新生代发源于青藏高原的河流以纵向河流为主, 由此形成了一系列侧陆盆地. 位于祁连山东、西两侧的兰州盆地和疏勒河冲积扇的演化与青藏高原新生代隆升、构造变形以及气候演化是耦合的. 造山作用和侧陆盆地沉积之间的耦合关系也广泛发生在前新生代, 其中以秦岭造山带与松潘-甘孜三叠纪深海复理石侧陆盆地之间的耦合最具特色. 造山带、侧陆盆地以及将两者联系在一起的纵向河流间的耦合关系是大陆动力学过程的一个重要环节.     

青藏高原东缘地震各向异性、应力及汶川地震影响

使用国家地震台网固定台站和区域流动地震台站资料,通过对最长达18年记录开展的剪切波分裂分析,得到青藏高原东缘构造域(包括龙门山断裂带)的上地壳各向异性空间分布和时间变化特征.通过快剪切波(快波)偏振和慢剪切波(慢波)时间延迟参数,获得了快波偏振的分区分布特征和汶川地震前后不同分区统计特征的时间变化.剪切波分裂参数受到应力场和断裂构造的影响,块体边界或断裂附近的快波偏振特征比块体内部更为复杂,导致一些分区显示两个优势方向.在汶川MS8.0地震前后,可以观察到一些台站或区域的剪切波分裂参数的变化,既有快波偏振方向的改变,也有慢波时间延迟的变化.地震前后有明显变化的台站,基本符合两种情况:一是震中距较近;二是处于大的断裂或构造边界附近.研究发现,汶川地震前后,龙门山断裂带区域的慢波时间延迟的降幅显著大于周边区域;龙门山断裂带北段的慢波时间延迟降幅,大于龙门山断裂带中段,大于龙门山断裂带南端与鲜水河断裂、安宁河断裂的交汇区,这反映了地壳应力及介质物性状态的变化.通过分析剪切波分裂参数,推断出龙门山断裂带域及周边区域的主压应力分布.本文同时还分析了芦山地震前后剪切波分裂特征的变化.研究认为,利用地震剪切波特性监测应力变化,进而可应用于地震应力预测研究.需要注意是,不同的构造部位对应力变化有不同的响应.     

内蒙古中-东部兴蒙造山带古生代沉积记录:对物源特征及中亚造山带构造演化的指示

兴蒙造山带为中亚造山带东段,其标志着华北板块与西伯利亚板块的界线.区域上广泛发育的古生代沉积地层可能蕴含着关于板块拼合及造山带演化的关键信息.奥陶纪-二叠纪碎屑沉积岩岩相学研究表明这些岩石主要为杂砂岩和长石砂岩,以较低的成熟度,较差的分选以及较高的岩屑含量为特征.古生代样品物源主要由新生的壳源物质充当.兴蒙造山带碎屑沉积岩Nd模式年龄分布于新元古代及中元古代晚期,范围与华北板块明显不同;而其εNd(t)值演化则与兴蒙造山带内部岩浆岩类演化特征类似,表明其物源可能主要源于兴蒙造山带内.碎屑沉积岩物源主要由带有增生特征岩类混合少量再循环端员组分构成;岩性上受长英质,部分熔融镁铁质及镁铁质岩类三端员控制.岩石学上,碎屑沉积岩平均成分相当于三端员依53:41:5贡献比例进行混合.沉积环境在二叠纪发生变化,从岛弧过渡为造山带,并于三叠纪前完成碰撞.这一解释与该区最终碰撞时间为二叠纪末期至三叠纪的论断相一致.     

中新世中期喜马拉雅造山带构造体制的转换

喜马拉雅造山过程中存在多期构造体制转换,理清各期构造转换的时代和地球动力学成因对研究喜马拉雅造山带的构造演化具有重要意义.藏南吉隆地区大喜马拉雅发育一复杂变形的淡色花岗岩脉,其现今形态呈轴面北倾的不对称褶皱分布于围岩黑云斜长片麻岩中,构造恢复显示其记录了两期不同构造体制下的变形作用——早期上盘向北的伸展和后期向南的逆冲缩短,暗示了喜马拉雅造山带由南北向伸展向南北向挤压的构造体制转换.锆石La-ICP-MS测年结果显示,淡色花岗岩侵位于21.03～18.7Ma,结合构造分析,吉隆地区喜马拉雅造山带的构造转换发生于18.7Ma之后.吉隆及其他地区藏南拆离系(STDS)和南北向裂谷(NSTR)的测年数据表明,喜马拉雅造山带在19～13Ma处于构造体制转换时期,其构造体制由南北向伸展转换为南北向挤压;该构造体制转换可能受印度-欧亚板块的汇聚速率控制,汇聚速率较快时,发生南北向挤压,表现为逆冲、褶皱和NSTR的发育;汇聚速率较慢时,发生南北向伸展,表现为STDS的伸展滑脱.     

青藏高原向东挤出与向北扩展——高原隆升深部过程之探讨

青藏高原下方的软弱物质在印度-欧亚大陆的汇聚挤压作用下,从增厚、抬升的高原中部向东部逃逸挤出.本文基于一条宽频地震密集台站剖面观测给出的青藏高原-秦岭构造转换带地壳和上地幔顶部结构断面,结合前人的地质和地球物理学研究成果,探讨了青藏高原物质向东的挤出,揭示秦岭作为一个可能的通道,将如何协调青藏高原物质的挤出,进而探讨上述地球动力学过程如何影响高原东缘的隆升和扩展,并对比了青藏高原东缘和北缘的地壳变形增厚机制以及地幔岩石圈行为模式之差异.研究结果揭示了,受区域大型断裂带控制的中下地壳软弱物质挤出和由软流圈地幔流触发的岩石圈底部拆沉导致的重力均衡,可能同时在青藏高原东缘下方发生,断裂和块体控制的壳内软弱物质挤出可能是青藏高原东缘边界带上大地震发生的一个重要深部孕震机制.上述两个机制的共同作用导致了青藏高原东缘与秦岭以及四川盆地构造转换带区域的高原隆升和扩展.青藏高原东缘物质挤出的深部过程与处于青藏高原北缘的青藏高原-阿拉善构造转换带区域的高原向北扩展之深部机制存在差异,而造成高原北缘与东缘差异隆升模式的根本动力学原因,可能是从青藏高原中东部(青藏高原内部)到高原北缘岩石圈性质的横向变化.     

日喀则蛇绿岩白马让岩体的穹窿形结构及构造意义

镁铁质岩石出露有限,超镁铁岩出露厚度大是西藏雅鲁藏布江日喀则蛇绿岩的典型特征.20世纪80年代中国科学家及中法合作研究以来,积累了大量岩石学、地球化学和同位素年代学资料,阐明了该蛇绿岩的基本地质特征,但是其形成背景一直是争论的焦点.通过对日喀则蛇绿岩西段白马让岩体地质填图和构造地质学的研究,从岩体中厘定出2条糜棱岩化蛇纹岩带,发现岩体具有穹窿形的几何学结构.研究发现岩体的岩石组合及构造变形特征类似于大洋核杂岩构造:岩体核部发育高温流动构造的方辉橄榄岩相当于大洋核杂岩核部的大洋岩石圈地幔;方辉橄榄岩两侧的糜棱岩化蛇纹石带相当于拆离断层带,拆离断层内发育有强烈变形的辉绿岩、细粒辉长岩和碳酸岩;拆离断层之上的辉绿岩和玄武岩则相当于拆离断层的上盘.该成果对于重新理解雅鲁藏布江蛇绿岩成因、多样性,在造山带厘定和开展大洋核杂岩研究,以及在造山带中研究岩浆作用与大洋岩石圈伸展构造的相互作用具有重要的理论意义.     

青藏高原东北缘白银矿田表生黄钾铁矾~(40)Ar/~(39)Ar年代学和氢-氧同位素地球化学的初步研究及其古气候意义

黄钾铁矾是干旱-半干旱地区硫化物矿床风化壳中常见的表生矿物.对表生黄钾铁矾进行精确的40Ar/39Ar定年和H-O同位素组成分析,不仅可以直接限定大陆化学风化和硫化物矿床次生富集的时间和历史,而且可为区域古气候演变和构造隆升等重大地质事件提供关键信息.本文对青藏高原东北缘祁连山地区白银矿田折腰山块状硫化物矿床风化壳中表生黄钾铁矾进行了40Ar/39Ar年代学和H-O同位素地球化学的初步研究,为祁连山地区新生代古气候条件的分析提供新的资料和思路方法.折腰山矿床的表生黄钾铁矾主要有两种产状:一种是赋存于风化壳顶部坡积物中的块状黄钾铁矾,另一种是风化壳中切割容矿岩石的脉状黄钾铁矾.块状黄钾铁矾具有板状晶形,K2O含量为8.21wt%~8.31wt%,两个样品的40Ar/39Ar年龄分别为41.2±0.4和37.1±0.3 Ma,对应的δD值分别为-156‰和-133‰,δ18OSO4值为2.5‰和2.6‰.脉状黄钾铁矾具有六方双锥状晶形,K2O含量为2.44wt%~2.72wt%,两个样品的40Ar/39Ar年龄分别为3.3±0.1和3.2±0.1 Ma,对应的δD值为-160‰和-158‰,δ18OSO4值是2.5‰和2.8‰.黄钾铁矾的40Ar/39Ar年龄和H-O同位素组成特征表明,白银矿田折腰山矿床至少在始新世中期就已隆升到地表并接受了长期的化学风化和矿床的次生富集,其中晚始新世和晚上新世的2次风化事件记录了白银地区干旱-半干旱气候条件下2次相对湿润的气候,且晚上新世比晚始新世的温度低.对祁连山地区硫化物矿床风化壳年代学和稳定同位素地球化学的进一步系统研究有可能为祁连山和青藏高原东北缘新生代以来的构造隆升、气候变化和矿床次生富集等重要地质事件提供制约.     

聂拉木地区喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀事件及其构造-气候耦合意义

喜马拉雅造山带是全球构造与气候相互作用最为强烈的地区,是探讨构造与气候耦合及其对地貌塑造作用的天然实验室.研究区域在聂拉木地区长约45 km、横穿大喜马拉雅结晶岩系(GHC)的剖面上,并进行系统的磷灰石裂变径迹(AFT)年代学测试.AFT年龄分为两组:一组位于聂拉木县城以北,年龄15~6 Ma,拟合的高程-年龄直线具有极缓斜率(0.05),计算得出0.27 mm/a的缓慢剥蚀速率;另一组位于聂拉木以南,年龄约3~1 Ma,高程-年龄斜率为0.78,剥蚀速率为1.32 mm/a.两组年龄均与海拔高度正相关,且两组拟合线的转折点正好位于聂拉木县城附近河流切割裂变点上.结合热构造模型,认为两组AFT年龄代表GHC所经历的两期不同剥蚀历史:中新世中晚期(15~6 Ma)冷却年龄记录的是地形平缓的GHC北部早期缓慢剥蚀,上新世以来(约3~1 Ma)冷却年龄对应于地形陡峻的GHC南部晚期快速剥蚀;两段间剥蚀速率为突变关系,后期的剥蚀速率比前期快近5倍,拟合的年龄-高程斜率相差13倍.上新世以来冷却剥蚀速率陡增事件遍及喜马拉雅造山带,4~3 Ma以来全球气候剧变、亚洲季风明显增强,实测剖面上后期快速剥蚀区段与区域年降水量高度耦合,而此时大规模断层活动在造山带表现的并不明显,所以,以降水为代表的气候作用可能是造成喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀的主要原因之一.     

中国庐山乌龙潭冰川基岩表皮构造的新发现

在庐山科学考察中,新发现乌龙潭岩石表皮构造.从其地质空间位置、变形特征、应力场状态和动力学机制,均表明该表皮构造是由冰川作用所形成的.运用理论与实践相结合的分析方法,论证了庐山第四纪冰川作用发生的可能性,对青藏高原在中国东部气候环境变化的作用给予了充分的注意.     

大别山北淮阳带西段新元古代浅变质花岗岩的发现及其大地构造意义

经过详细的野外地质调查和室内薄片观察, 在大别山北淮阳带西段原“定远组”变质火山岩中发现新元古代侵位的浅变质花岗岩. 对其中两个浅变质花岗岩样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和初步的岩石学研究. 结果表明, 这些浅变质花岗岩经过了强烈的构造变形和绿帘角闪岩相变质作用, 它们的形成时代分别为(726±6)和(758±12) Ma, 并且与北淮阳带东段庐镇关杂岩的形成时代一致. 结合前期发现的(635±5) Ma浅变质(橄榄)辉长岩, 证明北淮阳带至少存在两类新元古代侵入岩, 即726~758 Ma的变质花岗岩和635 Ma的变质辉长岩. 这些新元古代岩石出露于变质的奥陶纪岩火山岩带(原“定远组”)中, 二者之间为构造接触以及分别形成于不同的大地构造背景, 并且它们与华南陆块北缘湖北随州-枣阳一带发育的二期大规模新元古代中、晚期基性岩墙群和花岗岩的时代以及大别山超高压岩石的原岩时代一致. 这进一步证明, 它们可能是印支期华南陆块发生俯冲的初始阶段最早被拆离、解耦的岩片, 并在南、北陆块汇聚、碰撞及造山过程中被推覆到华北陆块南缘古生代浅变质岩系之上.     

二连浩特艾力格庙地区蓝片岩相岩石的发现及其构造意义

在二连浩特艾力格庙地区的古生代混杂岩带内发现了蓝片岩相岩石.矿物化学成分分析表明,岩石中的角闪石有钠-钙质和钠质两类:前者为镁红闪石、蓝透闪石和冻蓝闪石,后者为镁-钠闪石.蓝片岩相变质作用的温度约为400～450℃,压力约为0.7～1.0 GPa.研究区蓝片岩相岩石的发现表明内蒙古中部双冲碰撞造山带的北带可向西延伸约200 km,也表明华北板块与南蒙微大陆之间的缝合带位于艾力格庙到苏尼特左旗南一线.     

二连浩特艾力格庙地区蓝片岩相岩石的发现及其构造意义简

在二连浩特艾力格庙地区的古生代混杂岩带内发现了蓝片岩相岩石. 矿物化学成分分析表明,岩石中的角闪石有钠-钙质和钠质两类: 前者为镁红闪石、蓝透闪石和冻蓝闪石,后者为镁-钠闪石. 蓝片岩相变质作用的温度约为400~450℃,压力约为0.7~1.0 GPa. 研究区蓝片岩相岩石的发现表明内蒙古中部双冲碰撞造山带的北带可向西延伸约200 km,也表明华北板块与南蒙微大陆之间的缝合带位于艾力格庙到苏尼特左旗南一线.     

西天山蓝片岩榴辉岩形成和抬升的40Ar/39Ar年龄记录

⁴⁰Ar/³⁹Ar 年龄表明: 西天山哈斯阿特岩片榴辉岩相岩石形成于泥盆纪早期(401 Ma); 泥盆纪中期, 已被抬升至绿片岩相构造层次(381 Ma). 阿克萨依岩片蓝片岩的形成与抬升限定在泥盆纪晚期(370 ~364 Ma). 高压变质带中不同构造岩片经历了不同的抬升历程.