山西地堑系太原盆地晚新生代沉积环境演化及物源分析

【目的】山西地堑系因其独特的大地构造位置成为研究中国东部晚新生代变形的热点地区,然而受露头剖面的局限,目前少有报道地堑系盆地完整的沉积环境演化的工作,对进一步认识地堑系演化过程造成了困难。【方法】通过太原盆地ZK01钻孔揭露的约8.1 Ma以来的详细沉积记录,开展了沉积环境和物源分析工作。【结果和结论】沉积环境分析表明太原盆地经历了河流—三角洲/湖泊—河流的沉积环境演化过程,其中分别在5.8～4.4 Ma和2.2～1.6 Ma发育两期覆盖整个太原盆地的湖泊。物源分析表明在5.8 Ma前后存在物源转变。5.8 Ma以前物源主要来自东部太行山脉的侏罗系石英砂岩;5.8 Ma以后物源转为以三叠系长石砂岩为主,同时吕梁山北部的变质岩和火山岩碎屑进入盆地,表明汾河开始流入太原盆地。太原盆地沉积环境演化与区域古气候和构造的关系,表明盆地的湖泊扩展过程主要受构造沉降控制,是青藏高原东向扩展作用的构造—地貌响应。     

山西地堑系地裂缝发育特征及其成因分析

从系统论和耦合论的角度,充分利用前人研究数据,分析研究了山西地堑系地裂缝的分布、规模、时间、强度和活动特征以及发育规律及动力来源和形成原因。研究发现:山西地堑系地裂缝以小型地裂缝为主,集中出现于1981-2005年,主要分布于盆地边缘山前冲洪积平原盆山过渡带和盆地内次级地貌单位过渡带以及第四系厚度突变区、地下水降落漏斗的边缘区;山西地堑系整体以张性地裂缝为主,活动强度中等,运动方式以垂直运动为主,同时伴随水平拉张运动和右旋扭动,总体上垂直运动大于横向水平拉张大于水平扭转;青藏高原隆起导致鄂尔多斯盆地整体右旋挤压运动是山西地堑系地裂缝的根本动力来源,深部断裂构造和深部沉积基底宏观上控制了地裂缝的发育地区和发育规模,盆地周缘活动断裂控制了地裂缝的空间分布,新构造活动和地震加剧了地裂缝的活动;盆地边缘地层的富水性、大孔隙性,盆地内部第四纪松散层的可压缩性,为地裂缝的产生提供了物质基础,盆地内部不同块体的泊松比、密度、重力差异也是地裂缝产生的一个重要动力原因,第四纪冲洪积土和风积黄土的管涌和潜蚀易发性一定程度了加剧了地裂缝拓展。     

汾河演化史异议——与《山西地堑系新生代沉积与构造地貌》一书商榷

太原西山隆起和灵石隆起存在Ｔ３以上和Ｔ２以下两套反向附地表明：汾河是一条袭夺演化河流;袭夺时汾河水位高程在Ｔ３、Ｔ２两套阶地之间;袭夺动因是新构造运动。     

山西地堑系一类特殊的剪切-挤压型地裂缝

阐述了山西地堑系的构造背景及现今应力场状态,对该地区发育的地裂缝特点进行了概括性描述。根据实际调查,在该地区发现了一类特殊的剪切-挤压型地裂缝万荣县城关变电所地裂缝,该地裂缝地貌上位于山西地堑系峨嵋台地,发育特征表现为强烈的剪切、挤压变形,地面、墙体拱曲、翘起,并出现明显的水平位错现象。与该区发育的其他地裂缝有明显的不同。根据地裂缝发育的特征,并结合区域构造应力场分析,讨论了该地裂缝的力学成因机制。     

长江源区新生代地堑的构造特征与形成机制

长江源地区近南北走向的地堑构造是该区现今最为显著的构造现象,也是青藏高原迄今发现的同类构造发育的最北部地区。长江源地区地堑构造包括温泉、常错、当拉错纳玛和沱沱河4个规模较大的近南北向地堑。断层年代学和断陷盆地沉积作用研究结果表明,研究区伸展变形至少自中新世末—上新世初就已开始,对长江源地区现今的地貌格局、水系型式具有显著的制约作用。长江源区主要水系是沿南北走向的地堑构造和正断层侵蚀发育而成的。青藏高原新生代伸展地堑构造是高原经历早期地壳强烈缩短变形之后,在深部动力学机制作用下快速隆升的产物。     

长江源区新生代地堑的构造特征与形成机制

长江源地区近南北走向的地堑构造是该区现今最为显著的构造现象,也是青藏高原迄今发现的同类构造发育的最北部地区.长江源地区地堑构造包括温泉、常错、当拉错纳玛和沱沱河4个规模较大的近南北向地堑.断层年代学和断陷盆地沉积作用研究结果表明,研究区伸展变形至少自中新世末-上新世初就已开始,对长江源地区现今的地貌格局、水系型式具有显著的制约作用.长江源区主要水系是沿南北走向的地堑构造和正断层侵蚀发育而成的.青藏高原新生代伸展地堑构造是高原经历早期地壳强烈缩短变形之后,在深部动力学机制作用下快速隆升的产物.     

长江源区新生代地堑的构造特征与形成机制

长江源地区近南北走向的地堑构造是该区现今最为显著的构造现象,也是青藏高原迄今发现的同类构造发育的最北部地区。长江源地区地堑构造包括温泉、常错、当拉错纳玛和沱沱河4个规模较大的近南北向地堑。断层年代学和断陷盆地沉积作用研究结果表明,研究区伸展变形至少自中新世末一上新世初就已开始,对长江源地区现今的地貌格局、水系型式具有显著的制约作用。长江源区主要水系是沿南北走向的地堑构造和正断层侵蚀发育而成的。青藏高原新生代伸展地堑构造是高原经历早期地壳强烈缩短变形之后,在深部动力学机制作用下快速隆升的产物。     

基于应变能密度理论的岩石破裂数值模拟方法研究

采用双线性应变软化本构模型结合能量耗散原理建立了损伤本构方程,并通过应变能密度理论建立了细观单元岩石破坏的能量判别准则。当某一单元所存储的应变能超过某固定值时,单元进入损伤状态,同时单元的损伤程度随着能量耗散的增加而增加,损伤单元的材料属性也随之改变,直到变为具有一定残余强度的单元。随着荷载增加,单元损伤的程度变大,当单元储存的应变能超过所建立的能量判别准则时,定义单元破坏,随着破坏单元的数目不断增多,破坏单元相互连通形成宏观裂纹,实现了利用线性计算完成非线性计算的过程,避免了数值计算在单元断裂时的奇异性,模拟了岩石的峰后破裂行为。对上述算法利用FLAC中的FISH语言开发了岩石破裂化计算程序,并将该程序成功应用于巴西劈裂和中间裂隙拉伸试验的破裂模拟过程中,其模拟结果与相应的理论和试验结果吻合较好,说明该方法对于模拟岩石破裂过程的正确性和可行性。     

冲绳海槽宫古段中央地堑的形态与分布

采用中国科学院海洋研究所“科学1号”调查船及国家海洋局“向阳红9号”调查船最近几年在冲绳海槽宫古段进行海底地形及反射地震调查所取得的数据,首次详细展示了冲绳海槽宫古段南北长约200km区域内中央地堑的形态及空间展布特征。本文给出的成果大大加深了关于冲绳海槽中央地堑各种变化的认识。指出,按照形态,中央地堑分为U型、V型和半地堑三种。其中大部分中央地堑为U型地堑。地堑的深度40～250m,宽度6～14km,长度17～33km。冲绳海槽宫古段的最大水深为2244.4m,位于中央地堑城阳段北端底部靠东的一侧(125°19.3′E,25°49.8′N)。本研究区的中央地堑可分为断续的9段,从东北向西南大致呈右旋雁行排列。但黄岛段相对于崂山段,城阳段相对于莱西段,李仓段相对于城阳段又稍微向西偏出,呈现为左旋雁行排列。地堑的走向一般为N60°E左右,相对于冲绳海槽的走向更偏向于东西方向,偏角在15°左右。各段中央地堑是被NW向断裂错开的。这些断裂在海底表现为明显的海底断崖地貌和陡沟地貌,在地震剖面上表现为明显的地层错位,其错位的幅度往往老地层比新地层要大。根据地震剖面分析,这些NW向的断裂应该是走滑性质的。本文展示的中央地堑在形态上和空间展布形式上都和扩张洋脊类似。莱西段和城阳段中央地堑之间重叠地堑,在形式上也类似于扩张洋脊的重叠扩张中心。从地堑深度较浅并发育重叠地堑来分析,冲绳海槽的扩张速率应当介于慢速扩张和中速扩张之间。本研究区莱西段、即墨段和平度段海底地形相对较高,中央地堑深度变浅,并发育重叠中央地堑,应该相当于快速扩张大洋中脊的轴高,可能是正在孕育岩浆活动的位置。目前我们所观测到的中央地堑的错断和有规律的排列说明海槽的主体演化过程已经在拉张盆地和断陷盆地的基础上上升到一个更高的阶段。本文根据中央地堑的展布形式、重叠中央地堑,及其两侧中央地堑中的海底山推测此区域海底扩张可能正在进行。     

青藏高原拉萨地块新生代超钾质岩与南北向地堑成因关系

青藏高原拉萨地块广泛分布有新生代超钾质岩,岩石地球化学和Sr-Nd-Pb同位素特征表明这些超钾质岩来源于与古俯冲环境有着密切联系的含金云母的富集地幔源区,它们主要喷发于25~10 Ma。同时在拉萨地块分布有多条南北向地堑(裂谷),且它们的切割深度可能到达下地壳的深部甚至岩石圈地幔,它们主要形成于23~8 Ma。拉萨地块大多数超钾质岩沿着新生代的南北向地堑(裂谷)分布,并且它们在形成时代和空间分布上存在着明显的耦合性,结合沿着印度-雅鲁藏布江缝合带分布的中新世埃达克质岩,笔者认为这些超钾质岩很可能与中新世早期北向俯冲的印度岩石圈沿着印度-雅鲁藏布江缝合带附近发生断离,以及由此而引起拉萨地块东西向伸展构造活动产生的南北向地堑(裂谷)系统有关。     

山西地堑系甸子梁期低起伏高海拔地貌面成因及新构造演化

在山西地堑系的山地顶部广泛发育着一级低起伏高海拔地貌面,即甸子梁面。认识甸子梁面的形成模式,是能否以其作为地貌标志进行区域地貌演化和构造变形研究的关键。文章在阐述低起伏高海拔地貌面形成模式的基础上,以蔚县-广灵盆地南缘山地上发育的甸子梁面为例,探索该级低起伏高海拔地貌面的成因机制。结果表明,甸子梁面是残留的准平原,其被准平原化后分别经历了新近纪早期构造抬升、新近纪晚期断裂形成、唐县期山麓剥蚀以及第四纪断陷等4个时期。蔚县-广灵盆地南缘断裂自开始正断运动以来,该断裂总的水平断错量约902±71 m,总的垂直断错量约1567±5 m,其中在唐县期之前（>3 Ma）的垂直断错量约276±16 m,在唐县期之后（< 3 Ma）的垂直断错量约1291±15 m。蔚县-广灵盆地南缘断裂在距今3 Ma以来的活动性稳定,不同时间尺度的垂直断错速率均约0.4~0.5 mm/a。

     

地堑系断陷盆边缘海的成因与地壳伸展运动

我国东部分布有汾渭地堑系,华北、渤海、黄海等断陷盆,东海老第三纪边缘海（即早第三纪褶皱带）和冲绳边缘海等,三者都是中国板块东部的组成部份且都形成于新生代,其基本特征是那些?成因有何不同?而三者都位于同一板块内部,如何从板块运动方式和地壳动力学原理进行统一的、互有联系的进行认识是非常重要的。一、基本特征（见表1） 几点说明: 1.斜整合接触关系是半地堑、半地堑一半地垒形成过程中特有的构造接触关系,并具有其特征。 2.应力场资料来自震源机制群,东海及冲绳边缘海的震源机制群资料与太平洋板块俯冲带的活动有关。 3.汾渭地堑系形成于新生代,其中渭河地堑始于早第三纪,汾河地堑系始于晚第三     

汾渭地堑与贝加尔裂谷系的比较构造分析

通过系统分析西滨太平洋带中、新生代的构造演化,结合作者以往对汾渭地区、贝加尔—东萨彦岭地区的一些观察,还综合分析了近年来我国及苏联地质学者有关本区的研究成果,本文拟从比较构造学角度出发,试对东亚地区喜马拉雅期深部作用的两个窗口——汾渭地堑与贝加尔裂谷系的相似特征及其意义,进行初步剖析*。     

山西地堑系北部六棱山北麓断裂西段晚第四纪右旋走滑速率的约束

山西地堑系是华北中部的一个不连续的右旋剪切拉张构造带,这一观点似乎早已被学界所广泛认同。然而,目前仍缺乏对山西地堑系内部NNE向断裂右旋走滑特征的深入认识。本研究主要以山西地堑系北部六棱山北麓断裂的西段为研究对象,基于高分辨率卫星影像解译、野外地质地貌调查、无人机摄影测量和光释光测年等手段对断裂的晚第四纪运动学特征进行了厘定。跨断裂冲沟的一致性右旋偏转等表明断裂具有右旋走滑活动,断裂露头的构造解析及断层三角面、断层崖和冲沟裂点等指示断裂还具有正断分量。对断错地貌面和地质体的精确测量结果表明断裂应以右旋走滑为主,兼有正断分量,且走滑分量远大于垂直分量。结合年代学估算出断裂晚第四纪以来的右旋走滑速率为1.6±0.3 mm/a,垂直滑动速率约为0.2 mm/a。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑速率与GPS测量的山西地堑系的右旋剪切速率大体相当,表明六棱山北麓断裂西段在山西地堑系的右旋剪切运动中起着重要的作用。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑运动未被六棱山北麓断裂中段的水平拉张作用完全吸收和调节,剩余的应变分量可能继续向NE方向传递,故与六棱山北麓断裂西段走向基本一致的六棱山北麓断裂的东段也可能具有右旋走滑特征。

     

山西地震带b值空间分布与构造应力场的关系研究

利用山西地震带1970年以来的中小地震目录,计算了该地震带的b值空间分布。在回顾性总结山西地震带构造应力场特征的基础上,分析了其与b值空间分布的关系,并探讨了b值空间分布所反映的构造应力场特征。研究结果显示,山西地震带上震源机制解中T轴方位近似垂直于b值等值线的切线,P轴近似平行于b值等值线的切线,暗示断陷盆地内的低b值状态与断裂的构造特征和活动方式有关。     

西藏打加错南北向地堑系的形成特征及其与成矿的关系

西藏打加错南北向地堑系处于冈瓦纳大陆北缘,地堑系总体延伸方向(175~190°),延伸长度>50 km,延伸宽度5~15 km.根据该地堑构造带内发育的鱼鳞山组(N2Qy)玄武岩测年结果以及地堑构造带内发育的活动温泉,判断该地堑构造活动时期早于13.43 Ma,现今仍在强烈活动.在打加错地堑系东西两侧的地垒中共发现5处金属矿(化)点,各矿(化)点与中酸性岩体活动及近SN断裂构造有密切关系,特别是近南北向展布的中酸性小岩体更易形成斑岩型铜矿.     

依—舒地堑方正断陷古近系构造演化与沉积相带展布特征

方正断陷由南向北划分为南部斜坡、南部凹陷、中部凸起、北部凹陷和北部斜坡共5个二级构造单元。古近系是方正断陷形成、发育、演化的主要阶段,乌云组和新安村组沉积时期为强烈断陷期,达连河组沉积时期为持续断陷期,宝泉岭组一段沉积时期为断凹转化期,宝泉岭组二段沉积时期为断陷萎缩期。乌云—新安村组和宝二段沉积时期,盆地总体构成了水系发育的扇三角洲-滨浅湖沉积体系;达连河组和宝一段沉积时期,盆地总体构成了横向水系发育的扇三角洲-半深湖沉积体系。从乌云—新安村组到宝泉岭组二段,沉积中心由北到南再到北,湖泊面积由小变大再到小,湖泊水体由浅变深再变浅。     

中国东部中、新生代盆地与油气分布

中国东部含油气盆地都是以中、新生代断陷—拗陷盆地为特色(图1)。深入研究这类含油气盆地的构造和沉积特征,不仅对已开发盆地及周围同类型盆地进一步提高勘探成效是有用的,并且对指导我国大陆架的油气资源勘探工作亦是有益的。     

围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度影响特性研究

基于一系列不同围压、不同含水率条件下的冻结砂土的三轴压缩试验,在一个宽泛的含水率范围内,研究了围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度的影响特性。试验结果表明:含水率为30.6%的冻土试样容易发生塑性破坏,其他含水率的冻土试样容易发生脆性破坏。围压对破坏应变能密度的影响可以分为低围压阶段、中围压阶段、高围压阶段,并且含水率对临界围压有重要影响。含水率对破坏应变能密度的影响也可以分为两种类型:当围压较低时(50 k Pa),随着含水率的增大,破坏应变能密度有一个初始增加的阶段,在含水率约为30.6%时破坏应变能密度达到最大值600 k Pa,之后随着含水率的继续增大,破坏应变能密度转而减小,达到60 k Pa后含水率的进一步增大不再影响破坏应变能密度,即此时冻土的破坏应变能密度接近于冰的破坏应变能密度;当围压较高时(大于等于500 k Pa),与低围压阶段相比,破坏应变能密度没有初始增加的阶段。