松潘地块与西秦岭造山带下地壳的性质和关系——深地震反射剖面的揭露

松潘地块位于青藏高原的东缘，处于中国大陆东西向构造与南北向构造的结合部位，特殊的构造环境使其长期控制并影响着中国大陆的形成与演化。探测松潘地块的岩石圈细结构，揭示其与东昆仑-西秦岭造山带的关系，既可为研究青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程奠定基础，同时又关联着松潘地块的油气远景评价。2004年完成了第一条横过松潘地块北缘若尔盖盆地和西秦岭造山带的长约257km的深地震反射剖面，首次揭露出若尔盖盆地和西秦岭造山带岩石圈的细结构。发现若尔盖盆地和西秦岭造山带同属统一的稳定的大陆地块，并且下地壳均以北倾的强反射为主要特征。这种北倾的反射为松潘地块向西秦岭下地壳俯冲提供了地震学证据。近于平坦的Moho反射特征反映出西秦岭造山带在造山后又经历了强烈的伸展作用。     

青藏高原东北缘盆山结合部位深反射资料处理方法与初步地质认识

盆山结合带地质条件复杂、地形起伏大,深地震反射资料具有信噪比低、各种干扰波严重以及速度横向变化大等特点。针对盆山结合部位深反射资料的特点,主要利用ProMAX处理系统对横跨若尔盖盆地和西秦岭造山带结合部位的二维深地震反射资料(简称SP04-2剖面)进行折射静校正、叠前去噪、地表一致性处理、人机交互速度分析、剩余静校正循环迭代处理、地表基准动校正叠加和叠后去噪处理等方法试验研究,形成一套适应盆山结合部位深地震反射资料的处理方法和流程,最终得到SP04-2叠加剖面。该剖面首次揭示出若尔盖盆地—西秦岭造山带盆山结合部位的岩石圈结构,为研究盆山深部接触关系提供了可靠的地震学依据。     

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陆－陆碰撞变形过程的一种样式。     

莫霍面地震反射图像揭露出扬子陆块深俯冲过程

近垂直深地震反射剖面对莫霍面变化的观测 ,强有力地说明大陆莫霍面的复杂特征记录了岩石圈的构造历史。横过大别山造山带前陆的深地震反射剖面长约 1 4 0km ,记录时间达 3 0s ,探测深度超过莫霍面深达岩石圈地幔。深地震反射剖面揭示出扬子陆块与大别山造山带结合部位的岩石圈精细结构、清晰的莫霍面及其变化特征。作为相关解释的第一步 ,我们将探测到的莫霍面变化特征与其他特殊反映不同地质年代和岩石圈构造历史的深地震反射剖面进行对比 ,以追索扬子陆块与大别山造山带的岩石圈构造过程。总体北倾的莫霍面和同样北倾的下地壳结构记录了中生代扬子陆块的向北俯冲。北倾的莫霍面错断、叠置现象描述出扬子陆块的俯冲过程。大别山前向北和向南倾斜的交叉反射图像 ,反映了扬子陆块与大别山造山带岩石圈尺度的碰撞关系     

新生代柴达木盆地与周缘造山带的构造耦合

新生代以来,中国西部的一系列古老造山带和盆地在印-亚板块汇聚作用下重新复活,在青藏高原外围形成了现今全球最大的陆内挤压构造域,被称为环青藏高原盆山体系,其形成过程与机制对深入认识陆-陆碰撞如何影响大陆内部变形有重要意义。柴达木盆地是中国西部重要的新生代沉积盆地,四周均被巨型造山带所围限,共同构成了环青藏高原盆山体系北东段的主体。本文利用最新的石油地震勘探数据、地表地质和已发表的深反射地震数据,将上地壳变形与岩石圈深部变形有机结合,系统刻画了柴达木盆地与周缘三大造山带之间岩石圈尺度的构造耦合关系,在此基础上探讨环青藏高原盆山体系北东段的盆山汇聚过程与机制。柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间在上地壳尺度发育一系列倾向造山带的基底卷入高角度逆断裂体系,自新生代早期就开始活动,以垂直的基底抬升为主,水平缩短量有限;在下地壳和岩石圈地幔深度则发育倾向盆地一侧的深大断裂,使得柴达木盆地与周缘造山带之间发生截然的莫霍面错断。这些变形特征揭示柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间发育岩石圈尺度的构造楔,即盆地的岩石圈楔入至增厚的造山带下地壳,其发育主要受盆地与造山带...     

秦岭造山带与渭河地堑地电结构研究

秦岭造山带作为典型的陆内复合造山带,发生过强烈的构造变形,与北部的渭河地堑形成独具特色的盆山构造体系,目前其深部结构状态与盆山耦合响应缺乏深层动力学过程的理解,为此以跨越秦岭造山带、渭河地堑布设一条170 km的大地电磁测深剖面,通过宽频带和长周期大地电磁观测,构建秦岭造山带和渭河地堑深部地电结构,研究结果表明:1)秦岭造山带存在多重叠置的巨厚岩石圈,南秦岭与北秦岭地壳尺度存在明显的结构化差异; 2)扬子地块向北楔入到南秦岭岩石圈地幔中,南、北秦岭之间在上地幔存在低阻条带痕迹表明了楔入作用的前缘位置; 3)渭河地堑存在巨厚的沉积盖层,厚度由南向北逐渐减薄,由南侧的7~8 km减到北侧的3~4 km。渭河地堑下地壳至上地幔区域分布的两个低阻块体表明其岩石圈存在明显的电性差异,这种差异性的存在表征了华北地块南向挤压作用背景下软流圈上涌的贡献。     

中国西部典型盆山结合带:西秦岭-临夏盆地深地震反射剖面沿线岩浆岩岩石地球化学测试数据集

西秦岭造山带位于青藏高原的东北缘,其岩石圈结构与变化记录着高原向东北发展演化的深部过程信息。西秦岭造山带也是中国资源开发的远景区,特别是随着全球石油的紧缺,我国石油地质界加快了新区勘探,西秦岭造山带与其两侧盆地被列为中国油气勘探评价值得重视和重新认识的战略选区之一。在野外观测的基础上,对跨越西秦岭和位于南祁连的临夏盆地的深地震反射剖面沿线的重要地质体进行了系统采样,开展了锆石U-Pb地质年代学、全岩元素和同位素（Sr和Nd）组成的测试工作。西秦岭—临夏盆地深地震反射剖面沿线重要岩浆岩岩石地球化学测试数据集中共包含3个数据表,分别为合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的锆石LC-MC-ICP-MS定年数据（共计7个测试样品、145个测试点,测试精度为（2σ）均为2%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的主量元素和微量元素特征（共计33个测试样品,每个样品有69个测试项,含量大于10×10^-6的元素的测试精度为5%,而小于10×10^-6的元素精度为10%）、合作北部西秦岭造山带和临夏盆地内岩浆岩的Sr和Nd同位素特征（共计27个测试样品,Sr和Nd同位素的测试精度分别为±0.000010（n=18）,和±0.000011（n=18））。这些数据为厘定不同岩浆岩的形成年代和地球化学性质,从而更好地解译地震反射剖面揭示的深部地质构造所代表的构造意义。     

造山带与沉积盆地的耦合——以青藏高原周边造山带与盆地为例

通过系统分析青藏高原周边造山带与沉积盆地的结构样式、变形特征及形成演化，认为该区中、新生代造山带与盆地之间存在极其明显的耦合关系，主要表现在：(盆)伸展扩张—(山)收缩隆升；(盆)挤压俯冲—(山)挤压仰冲；(盆)负荷沉降—(山)卸荷隆升；(盆)挤压挠曲、顺层滑脱—(山)侧向扩展、逆冲推覆。盆山耦合作用造成造山带具有厚皮构造的厚壳薄幔，盆地具有薄皮构造的薄壳厚幔的岩石圈结构。     

青藏高原东北缘岩石圈-软流圈边界成像

青藏高原东北缘是研究高原隆升和演化的理想场所,其岩石圈结构记录了高原向外扩展的岩石圈变形行为和演化过程,本研究利用一条跨青藏高原东北缘的宽频带观测剖面(红原-景泰剖面)和部分甘肃、青海区域台网的远震体波波形资料,通过S波接收函数方法获得了青藏高原东北缘的岩石圈-软流圈边界(LAB)图像。结果表明:1)松潘-甘孜地体东北部和西秦岭造山带下方的岩石圈较薄,略向北加厚,其LAB深度为110~130 km,昆仑断层下方无明显岩石圈错断,推测松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的岩石圈可能具有亲缘性; 2)祁连地块下方的岩石圈厚度为135~150 km,其中祁连造山带东缘的LAB震相不聚焦,反映复杂的造山带型岩石圈属性; 3)阿拉善地块下方岩石圈略向南加厚, LAB深度为130~150 km,呈向祁连造山带下方汇聚的趋势,但尚未通过海原断裂带; 4)鄂尔多斯地块下方的岩石圈较厚, LAB深度为160~170 km,反映其稳定的克拉通型岩石圈属性。     

渭河盆地岩石圈热结构模拟及其对地热系统热源机理的启示

深部温度场与岩石圈热结构特征是认识地热系统深部热源机理的重要途径。本文在系统分析渭河盆地及其邻区现今大地热流特征基础上,基于旬邑—西峡宽角反射/折射地震测深剖面揭示的地壳分层结构,采用二维有限元方法,对渭北隆起、渭河盆地以及北秦岭构造带的深部温度场和岩石圈热结构开展数值模拟研究,在此基础上分析渭河盆地地热系统深部热源机理。结果表明,旬邑—西峡剖面上大地热流介于57.6～75.7mW/m²之间,平均为(70.4±4.7)mW/m²;地幔热流在29.5～38.6mW/m²之间,平均值为34.1mW/m²;莫霍面温度变化范围约在600～740℃之间;“热”岩石圈厚度约为95～110km。从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,大地热流、莫霍面温度和地幔热流值表现出低→高→低的变化规律,相应地“热”岩石圈厚度则表现出厚→薄→厚的变化趋势。渭河盆地地壳厚度减薄明显,莫霍面温度显著高于渭北隆起和秦岭造山带,暗示着渭河盆地地壳活动性显著。然而,从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,“热”岩石圈厚度变化范围不大,且渭河盆地内...     

鄂尔多斯地块—扬子地块深部电性结构特征及其动力学意义

位于青藏高原东北缘的秦岭造山带在大地构造上南接扬子地块、北接华北地块,是特提斯构造域和古亚洲洋构造域的转换带。本文基于对一条起始于扬子地块,穿过秦岭造山带和鄂尔多斯地块,到达河套地堑的南北向大地电磁测深剖面的研究,探讨秦岭造山带和其北侧的鄂尔多斯地块、南侧的扬子地块之间的接触关系,以及青藏高原物质东北向逃逸等地学问题。对实测数据进行了张量阻抗分解和维性分析等工作,并对剖面进行了二维反演,获得岩石圈电性结构模型。根据电阻率模型认为:在秦岭造山带北部发现大规模"瓶颈状"分布的低阻异常体(C2),可能为华北、华南地块双向俯冲前缘地幔物质的上涌通道,或者是青藏高原中、下地壳物质沿秦岭造山带中构造薄弱位置向东逃逸的通道;在秦岭造山带和大巴山弧形带边界处发现南倾的低阻异常(C1),解释为大巴山弧形带北缘的逆冲断裂在电性上的反映;电性结构模型中,扬子地块高阻异常体(R2、R3和R4)向北倾斜至秦岭造山带下方,而北部鄂尔多斯地块的高阻异常体(R5和R6)向南倾斜至秦岭造山带下方;高阻异常通常被认为是稳定岩石圈的反映,据此推断这两组相向俯冲至秦岭造山带下方的高阻异常是华北地块和扬子地块向秦岭造山带下方汇聚的电性结构探测依据;鄂尔多斯地块南、北电性差异较大,北部中、下地壳大规模分布电阻率值在3～100Ω·m之间的低阻异常体,可能为地幔上涌导致的局部熔融或含盐流体共同作用的结果。     

二维初至波层析成像揭示的北祁连—阿拉善南缘浅层地壳结构

北祁连造山带—阿拉善南缘位于青藏高原东北缘及其以北地区, 其地壳结构记录了早古生代以来祁连山、河西走廊盆地、合黎山及相邻盆地之间的盆山演化历史及耦合关系, 对其地壳浅层速度结构的探测有助于揭示该区浅层地壳结构及构造变形的演化历史。本文利用北祁连—阿拉善南缘225 km长的深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据, 通过层析成像反演方法, 获得了沿线2 km以浅的上地壳P波速度结构。其主要特征为: 酒东盆地的沉积盖层厚度最大可达2 km, 盆地深度的南北差异可能与阿拉善地块与祁连造山带间的挤压作用相关; 民乐盆地的平均深度为1.5 km, 该盆地内的速度等值线弯曲形态反映了盆地在新生代之后不同的抬升和剥蚀速率; 银额盆地的沉积厚度至少在1.5 km左右, 且盆地内沉积地层产状较为平缓; 榆木山构造带南北两侧的酒东盆地与民乐盆地虽然地表高程相差近1 km, 但具有近乎相同的速度结构和沉积厚度, 推断榆木山构造带的隆升与其南北两侧的两个断层背冲作用有关; 此外, 反演得到的P波速度结构揭示了沿线发育的多条断裂和块体边界位置, 为讨论青藏高原东北缘向北扩展与阿拉善地块挤压作用提供了新的证据。     

华北东部盆山耦合与内生成矿作用

盆-山耦合关系是当今地学研究的前沿课题。但是,在几何学上,成对盆山耦合论述较多。而华北东部裂陷盆地则西与太行造山带、北与燕山造山带、东与胶辽山地、南与大别造山带均构成盆-山耦合,即中心裂陷盆地与外围各造山带均为耦合关系。研究表明:中心裂陷与华北地幔亚热柱的形成密切相关,由于地幔亚热柱强烈上隆,在岩石圈底部受阻,使华北东部岩石圈发生热减薄-断陷的同时,向外拆离的地幔岩在盆地外围形成一系列次级隆起(太行、燕山、胶辽、大别造山带),即地幔热柱多级演化的第三级单元———幔枝构造。各幔枝构造(造山带)间具有明显的可比性,并共同与中心裂陷盆地构成盆-山耦合关系。与此同时,随地幔热柱-亚热柱-幔枝构造向上迁移的成矿元素,亦以气态-气液混合态-含矿流体的形式向上迁移,并最终在幔枝构造的有利聚集部位成矿,形成张宣、冀东、辽东、胶东、鲁西、小秦岭、阜平等幔枝构造成矿集中区。     

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，揭露出西屁仑-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。     

西秦岭造山带的演化、构造格局和性质

简要论述了西秦岭造山带显生宙以来的构造演化和格局,讨论了西秦岭造山带的性质。西秦岭造山带自800Ma左右以来,经历了超大陆裂解、洋陆演化、碰撞造山、板内伸展和陆内叠覆造山后才形成现今的西秦岭造山带。在不同的构造演化阶段,西秦岭有着完全不同的构造体制和格局。在洋陆演化阶段属板块构造体制,以多陆块洋为特征的洋陆格局;在板内伸展阶段属板内裂谷和裂陷盆地体制,以板内伸展盆地体系为特征的海陆格局;在陆内叠覆造山阶段属陆内盆山体制和陆内盆山格局。西秦岭造山带是一个“碰撞—陆内型”复合造山带。     

西秦岭北缘断层的多期变形演化及其构造动力学意义

西秦岭北缘断层是青藏高原东北缘新生代盆地与西秦岭地块之间的边界断层,其构造变形的几何学—运动学特征和变形历史等研究对于重建青藏高原东北缘新生代以来的构造变形时空动力学过程,限定新生代盆地构造属性,揭示印度板块—欧亚板块碰撞汇聚的远程构造响应和青藏高原东北缘隆升等重大科学问题具有重要地质约束.本文通过对西秦岭北缘新生代盆...     

中国西部新生代陆内前陆盆地迁移过程及其构造指示意义

中国西部新生代陆内前陆盆地的迁移过程反映了与其耦合的造山带的缩短隆升历史。通过综述恢复前陆盆地迁移过程的研究方法及其与地壳缩短过程的定量关系,阐明了前陆盆地迁移过程的构造指示意义。横跨前陆盆地的地震反射剖面可显示盆地内的地层上超或砾岩—砂岩过渡带迁移,反映盆地迁移过程;结合磁性地层学约束的地层年龄,可获得迁移速率;该速率的变化对应前陆盆地基底相对造山带的俯冲速率变化,反映造山带吸收的地壳水平缩短速率变化。通过对比分析西昆仑山北侧及天山南、北侧的陆内再生前陆盆地的迁移过程,发现约30 Ma以来西昆仑山和天山的地壳缩短速率变化趋势和变形模式均不相同,可能反映二者造山的动力学机制差异。该方法未来还有望应用于青藏高原东北缘以恢复高原生长过程。     

川东北-大巴山盆山体系岩石圈结构及浅深变形耦合

近年来,盆山体系研究已经成为大陆动力学的热点和前沿领域之一。为了进一步理解大巴山前陆的构造演化,解决该区油气勘探的关键问题,中国地质科学院与中国石化南方公司合作,2007年完成了一条300km长的深地震反射剖面。基于深地震反射剖面提供的岩石圈结构的几何图式和深地震测深剖面提供的速度数据,作者分析了川东北-大巴山盆山体系的岩石圈结构特征,探讨了变形样式与岩石圈结构的关系,提出了对大巴山造山带形成的新认识。川东北-大巴山盆山体系继承了扬子克拉通基底。较大的岩石圈厚度和强度,导致扬子克拉通在与华北克拉通拼合后的陆内造山过程中, 将其收缩变形集中在其顶部而不是中下地壳,区域性的拆离层使盖层和基底解耦,结晶地壳保持弹性只出现大尺度的挠曲几乎没有横向缩短,故大巴山造山带表现为"薄皮"、"无根"的特征。大巴山造山带的席卷深度和变形样式主要受区域性的深部滑脱面控制,该滑脱面发育于寒武系底部泥岩层内,由TWT 4 .0s反射所指示。沿该滑脱面,城口断裂将南秦岭震旦系和古生界地层逆冲到浅表并向南西推覆60km叠置于四川盆地中-古生界地层之上;且镇巴断裂和城口断裂均收敛于该滑脱层,其下伏的变质岩层基本未卷入变形。     

新疆塔里木—西昆仑宽频地震观测实验研究

利用获取的宽频地震数据，采用接收函数方法，获得了塔里木块体与青藏高原北缘西昆仑山结合部位的地壳及上地幔结构新信息。塔里木块体的地壳结构相对简单，其块体南缘的莫霍界面深度为42km，且向南倾斜，在西昆仑山前深度增加到50km左右。接收函数图象清晰地显示出，塔里木块体南缘和西昆仑山下存在南倾和北倾的构造特征，这些构造特征可以用地壳和上地幔相互穿插和变形的岩石圈碰撞模型来解释。     

塔里木盆地与天山山脉晚新生代盆山耦合机制

根据塔里木盆地北缘地质构造几何学和运动学资料、油气勘探地震剖面、人工地震测深、地震层析成像以及地热资料,提出了塔里木盆地、准噶尔盆地岩石圈地幔在天山岩石圈之下碰撞并发生拆沉的盆山耦合机制的概念模型。由于印藏碰撞,青藏高原的北部前缘岩石圈地幔与塔里木盆地岩石圈地幔形成V字形碰撞结构,推动塔里木地块的高强度岩石圈向北运动并俯冲到天山岩石圈之下,以水平俯冲作用在中天山北缘岩石圈之下与准噶尔盆地向南俯冲的岩石圈地幔碰撞,并发生后剥拆离。塔里木岩石圈俯冲的过程中,形成库车再生前陆盆地和再生前陆冲断带以及再生天山山脉。冲断量约为塔里木俯冲量的20％。这一盆山耦合模型可以解释盆地构造、盆地沉降、山脉隆升、岩石圈深部构造和热特征。