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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院“構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”在秦嶺造山帶取得新進(jìn)展
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中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院“構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”在秦嶺造山帶取得新進(jìn)展 發(fā)布時(shí)間:2024-07-24 走滑斷裂在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、資源能源效應(yīng)、地質(zhì)災(zāi)害等研究中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。走滑斷裂與其伴生構(gòu)造之間的關(guān)系常蘊(yùn)含著多種構(gòu)造變形機(jī)制和大陸動(dòng)力學(xué)過(guò)程。秦嶺造山帶作為中國(guó)大陸南北分界的分水嶺，呈東西向展布，西與青藏高原東北緣相連，向東通過(guò)大別山與郯廬斷裂相接，是青藏高原和中國(guó)東部大陸之間的過(guò)渡帶（圖1）。秦嶺造山帶及鄰區(qū)走滑斷層構(gòu)造較為發(fā)育，如西秦嶺斷裂、東昆侖斷裂以及徽成盆地北緣斷裂（圖1B）。其中，西秦嶺斷裂和東昆侖斷裂屬于秦嶺造山帶的邊界斷裂，而將西秦嶺造山帶和松潘甘孜地塊分隔開(kāi)的東昆侖斷裂則可能是勉略縫合帶的延伸（圖1）。 徽成盆地北緣走滑斷裂系發(fā)育在秦嶺造山帶最窄的“蜂腰帶”部位，是東、西秦嶺造山帶之間的構(gòu)造邊界（圖1和圖2）。前人在這一地區(qū)開(kāi)展的大量研究（構(gòu)造變形分析、地質(zhì)年代學(xué)測(cè)年、巖漿侵位和沉積盆地等方面）表明，徽成盆地北緣斷裂不僅與其兩側(cè)伴生的褶皺和逆沖斷裂等相關(guān)，而且對(duì)該區(qū)的巖漿侵位和盆山演化等亦起到一定控制作用（圖2）。但是，我們對(duì)該走滑斷裂系的構(gòu)造變形機(jī)制仍有諸多疑問(wèn)：①如果主要在一個(gè)方向上發(fā)生擠壓和地殼縮短，伴生的逆沖斷層的主要傾向應(yīng)該是一致的（圖3b）；②反之，如果主要擠壓和縮短發(fā)生在兩個(gè)反方向上，則伴生的逆沖斷層的傾向相反（圖3a）。 為此，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院張義平等對(duì)徽成盆地北緣走滑斷裂系開(kāi)展了詳細(xì)地野外構(gòu)造變形分析，并利用多尺度構(gòu)造熱年代學(xué)定年和構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)等技術(shù)手段，系統(tǒng)地探討了該走滑斷裂體系的變形機(jī)制、運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程及其區(qū)域構(gòu)造意義。 主要結(jié)論如下： 1、確定了徽成盆地北緣走滑斷裂與其伴生構(gòu)造的變形機(jī)制。徽成盆地北緣走滑斷裂系是由東、西秦嶺造山帶的塊體相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的，該走滑斷裂系經(jīng)歷了多期運(yùn)動(dòng)，控制了伴生構(gòu)造的形態(tài)。構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，并反演了走滑斷裂和伴生構(gòu)造復(fù)雜的時(shí)空演化過(guò)程。 2、多尺度構(gòu)造熱年代學(xué)數(shù)據(jù)（鋯石U-Pb年齡213 Ma，黑云母40Ar/39Ar年齡203 Ma，磷灰石裂變徑跡年齡56 Ma）限定了該走滑系統(tǒng)上盤(pán)的主要熱演化歷史及時(shí)代。 3、多方面證據(jù)表明，徽成盆地北緣斷裂的多期走滑運(yùn)動(dòng)對(duì)該區(qū)關(guān)鍵構(gòu)造事件起到一定控制作用，促進(jìn)了晚三疊世同構(gòu)造巖漿侵位、侏羅紀(jì)/白堊紀(jì)局部走滑拉分和新生代快速隆升剝露。 圖1 秦嶺造山帶和青藏高原東北緣構(gòu)造格架 A. 青藏高原周緣的大型走滑斷裂。B. 青藏高原東北緣構(gòu)造簡(jiǎn)圖，秦嶺造山帶中段“蜂腰帶”發(fā)育了走滑斷裂系統(tǒng)。HY—海原斷裂、WQL—西秦嶺斷裂、EKL—東昆侖斷裂、QC—青川斷裂、XSH—鮮水河斷裂、ASRR—哀牢山—紅河斷裂、S-NCB—華北地塊南緣、NQB—北秦嶺造山帶、SQB—南秦嶺造山帶，N-SCB—華南地塊北緣。數(shù)字高程數(shù)據(jù)來(lái)源于https://www.geomapapp.org/. 圖2 秦嶺造山帶中段構(gòu)造地質(zhì)圖 A. 數(shù)字高程模型（DEM）和野外地質(zhì)路線（白色虛線）。B. 秦嶺造山帶中段地質(zhì)圖，構(gòu)造位置如圖1B所示。C. 簡(jiǎn)化的構(gòu)造體系。 圖3 徽成盆地北緣走滑斷裂的端元模型 A. 雙向擠壓走滑模型。B. 單向擠壓走滑模型。 圖4 構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)邊界條件設(shè)定 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶?個(gè)固定玻璃板、1個(gè)自由邊界、1個(gè)水平底座和2個(gè)可移動(dòng)板A和B。板A和B之間存在一定速度關(guān)系：V是步進(jìn)電機(jī)速度，Va是平行于板A的速度，Vb是板B的速度，Vbe是板B沿縮短方向的有效速度，μ是相關(guān)系數(shù)，α是板邊界角。 圖5 板A縮短11cm的模擬結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的俯視圖（A和B）和剖面圖（C和D）。圖C和D中，每個(gè)逆沖巖片逐漸抬升。圖E和F是連續(xù)縮短過(guò)程中不同斷裂啟動(dòng)的先后順序。 圖6 構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果（A）與地質(zhì)原型（B）的對(duì)比 變形域可以分為兩個(gè)部分（構(gòu)造域I和III），這兩個(gè)構(gòu)造域通過(guò)走滑帶（域II）相互作用。NHB F.—徽成盆地北緣走滑斷裂，EHBF.—徽成盆地東緣走滑斷裂。 圖7 古應(yīng)力、野外填圖和地質(zhì)年代學(xué)綜合圖 A. 古應(yīng)力數(shù)據(jù)，箭頭給出了主壓應(yīng)力和拉伸的方向。B. 徽成盆地地質(zhì)圖，可見(jiàn)古應(yīng)力和年代學(xué)數(shù)據(jù)位置，圖例如圖2所示。C. 磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)。 圖8 徽成盆地北緣斷裂系和區(qū)域構(gòu)造演化綜合圖 晚三疊世以來(lái)，隨著多期走滑運(yùn)動(dòng)，上盤(pán)巖石逐漸隆升到地表，拉分盆地發(fā)育。J2—中侏羅統(tǒng)，K1—下白堊統(tǒng)，E/N—古近系/新近系，NHB F.—徽成盆地北緣斷裂，NY F.—泥陽(yáng)斷裂。 本研究受中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（JKYQN202301）、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查（DD20230008、DD20221643-5）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFC0603701）和中石化勝利油田公司合作項(xiàng)目（P22065）共同資助。 研究成果發(fā)表于國(guó)際知名期刊《Lithosphere》上，論文信息如下： Yiping Zhang, Xuanhua Chen, Yannan Wang, Andrew V. Zuza, Jin Zhang, Bing Li, Yongchao Wang, Ye Wang, Kui Liu, Lele Han, Beihang Zhang, Heng Zhao; Multistage Strike-Slip Fault in the Narrowest Portion of the Qinling Orogen, Central China: Deformation Mechanism and Tectonic Significance. Lithosphere 2023; 2023 (Special 14): lithosphere_2023_202. https://doi.org/10.2113/2023/lithosphere_2023_202 |
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