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西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造演化

科学通报 2024年第18期69卷 2568-2586页

作者：张逸鹏张培震王岳军许斌斌王伟涛中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东省地震局

晚中生代以来,东亚大陆处于太平洋和特提斯构造域多向汇聚的叠加区域,其陆内变形过程与陆缘板块的俯冲和碰撞作用紧密相连.西秦岭造山带位于中国大陆中部,是理解东亚大陆内部构造演化与动力学过程的关键区域.在对西秦岭造山带晚中生代-... 详细信息

晚中生代以来,东亚大陆处于太平洋和特提斯构造域多向汇聚的叠加区域,其陆内变形过程与陆缘板块的俯冲和碰撞作用紧密相连.西秦岭造山带位于中国大陆中部,是理解东亚大陆内部构造演化与动力学过程的关键区域.在对西秦岭造山带晚中生代-新生代陆内构造格架划分和主要构造形迹及其运动学特征观测的基础上,本文基于断层滑动矢量应力反演理论和方法,在露头尺度获取了1215组断层滑动矢量数据,共划分出四期古构造应力场序列,整体表现为最大主应力方向顺时针旋转的过程,表明西秦岭陆内变形受太平洋构造域的影响逐渐减弱,而相应受特提斯构造域的作用逐渐增强.西秦岭早白垩世以NW-SE向伸展应力场为主(D1,约145～105 Ma),造山带内部发育一系列断陷盆地,这与东亚同汇聚背景下的造山带伸展构造作用息息相关.之后,西秦岭以N-S向伸展与EW向弱挤压共存的应力场为主(D2,约105～65 Ma),造山带内部的构造变形幅度较弱,西秦岭向着稳定的克拉通方向逐渐发展,同时广泛的剥蚀作用使得区域开始形成准平原化的地貌.继而,西秦岭逐渐受NW-SE向和N-S向叠加的挤压应力场所影响(D3,约50～30 Ma),导致全区以广泛的收缩构造变形为主,揭示出区域受到太平洋和特提斯构造域多向汇聚作用的共同影响.最后,西秦岭以NE-SW向挤压应力为主(D4,约22～5 Ma),区域新生代盆地整体抬升,缺乏显著的收缩构造变形,这是由于青藏高原侧向生长导致高原中部至西秦岭的中-下地壳和岩石圈地幔挤出的构造作用所致.这种“伸展垮塌-剥蚀夷平-活化隆升”是陆内造山带受多个构造域控制和发展的一般规律,并且陆内变形总是受控于最为活动的构造域,其转变过程是渐变的.

关键词：中央造山带西秦岭造山带陆内变形应力反演古构造应力场

ALOS-2和Sentinel-1形变观测揭示的青藏高原西部郭扎错断层三维运动学特征

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科学通报 2024年第18期69卷 2648-2659页

作者：周宇黄自成张培震中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

龙木-郭扎错断裂系是青藏高原西部甜水海地块的南边界,其运动学特征研究程度较低.本文利用2014～2022年ALOS-2 PALSAR-2长条带雷达数据,采用小基线集时序处理方法,获取了该断裂系中东段的地表形变速率场,发现其现今应变积累主要集中于... 详细信息

龙木-郭扎错断裂系是青藏高原西部甜水海地块的南边界,其运动学特征研究程度较低.本文利用2014～2022年ALOS-2 PALSAR-2长条带雷达数据,采用小基线集时序处理方法,获取了该断裂系中东段的地表形变速率场,发现其现今应变积累主要集中于郭扎错断层,具有明显的左旋走滑特征,且该断层的中东段存在浅部蠕滑现象.随后,结合已发表的高精度Sentinel-1地表形变速率场所构成的雷达干涉测量数据集作为观测约束,通过使用弹性位错模型获取了郭扎错断层的三维滑动速率空间分布.结果表明:整个断层面的滑动速率具有空间异质性,在孕震层的深度范围内,由断层西段的一个长约40 km的强闭锁区和东段的一个长约100 km的无震蠕滑区所组成,其中无震蠕滑区内的平均速率从断层西侧的部分蠕滑区～2.8 mm/a向东逐渐增加至东侧的完全蠕滑区～5.6 mm/a.最后,进一步计算了郭扎错断层的地震矩积累速率,发现浅部蠕滑段内地震矩积累速率较小,约为（3.3±1.9）×1016N m/a,这与地震台站记录的较低水平地震活动性相一致;而浅部蠕滑段以西的区域具有较高的地震矩积累速率,约为（1.2±0.2）×1017N m/a,考虑到缺少微震记录,该段落的地震危险性需要重点关注.

关键词：郭扎错断层青藏高原西部合成孔径雷达干涉测量浅部蠕滑地震矩积累

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洋中脊俯冲的动力学过程

科学通报 2024年第18期69卷 2534-2546页

作者：廖杰卿佳容吴扬名李伦高锐中山大学地球科学与工程学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室汕头大学海洋科学研究院海洋灾害预警与防护广东省重点实验室

洋中脊和俯冲带是两个端元的地质构造单元,分别代表离散型和汇聚型的板块边界.但是,二者并不是相互独立的,而是存在强烈的相互作用,如洋中脊以不同形式参与俯冲.我们总结了洋中脊参与俯冲的几种主要形式,即构造环境转变后的洋中脊反转俯... 详细信息

洋中脊和俯冲带是两个端元的地质构造单元,分别代表离散型和汇聚型的板块边界.但是,二者并不是相互独立的,而是存在强烈的相互作用,如洋中脊以不同形式参与俯冲.我们总结了洋中脊参与俯冲的几种主要形式,即构造环境转变后的洋中脊反转俯冲,汇聚作用下洋中脊与其他构造单元在俯冲启动上的竞争关系,以及洋中脊随俯冲板块输入俯冲带;并概述了与之相关的地球动力学数值模拟,这些研究对理解洋中脊参与俯冲的动力学过程给出了新的认识.(1)在构造汇聚作用下,洋中脊可以反转俯冲;洋中脊的热结构和弱流变强度为俯冲启动提供了重要条件.消亡洋中脊随着温度扩散、强度增加,俯冲难度增大.(2)洋中脊反转俯冲的自然实例相对较少,可能的原因是,与其他洋内及陆缘构造单元(如大洋拆离断层、裂谷型陆缘等)存在竞争关系.模拟揭示了洋中脊与洋内及陆缘构造单元的俯冲竞争关系,并定量阐述了重要物理参数的控制作用.(3)没有形成俯冲带的洋中脊,一个重要归宿是随俯冲板块一并输入到俯冲带.其中,近平行输入和垂直输入是两种端元模式,二者都会影响俯冲过程.洋中脊近平行输入到俯冲带的过程可以用二维模型近似模拟,模拟结果揭示了洋中脊的输入会导致俯冲板块在海沟附近和在板内断离两种形式.洋中脊垂直输入俯冲带可能会导致俯冲板块撕裂并形成板块窗,其动力学过程需要用三维模型系统检验.除了上述介绍的几种洋中脊俯冲过程,更多的洋中脊俯冲模式(如洋中脊倾斜输入俯冲带,洋中脊与转换断层竞争下的俯冲启动)仍需进一步探讨.

关键词：洋中脊俯冲带洋中脊俯冲动力学模拟

云南哀牢山金矿带镇沅超大型造山型金矿床碳质物特征及其成矿意义

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矿床地质 2024年第1期43卷 43-59页

作者：武中洋孙晓明丁正鹏高显青中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东珠海519082

哀牢山金矿带位于三江特提斯造山带的东南部,发育有一系列大型-超大型造山型金矿床,并广泛发育碳质物,但碳质物在金矿成矿过程中的作用还尚不明确。为了确定碳质物在金矿化过程中所扮演的角色,本研究以哀牢山金矿带镇沅超大型造山型金... 详细信息

哀牢山金矿带位于三江特提斯造山带的东南部,发育有一系列大型-超大型造山型金矿床,并广泛发育碳质物,但碳质物在金矿成矿过程中的作用还尚不明确。为了确定碳质物在金矿化过程中所扮演的角色,本研究以哀牢山金矿带镇沅超大型造山型金矿发现的不同种类的碳质物和共生黄铁矿为研究对象,对其进行了岩相学、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、碳同位素和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析,研究结果表明镇沅金矿中有3类碳质物:CM1、CM2和CM3。CM1呈深灰色不规则形态,拉曼光谱分析显示CM1具有低强度、宽的D1带和高强度、窄的G峰,D2峰较明显,计算显示其形成温度为172~200℃,低于成矿温度(250~330℃)。此外,傅里叶红外分析结果表明CM1石墨化程度低,含较少的CH键和C=O键,表明其未经历热液蚀变。碳同位素分析显示CM1样品的δ^(13)C值为-26.46‰~-26.89‰。与CM1空间上共生的黄铁矿(Py1)呈草莓状分布于碳质板岩中,LA-ICP-MS结果表明Py1的Co、Ni、Zn、Mo、Te元素含量高;CM2呈灰色细长沥青状,拉曼光谱分析显示CM2的D1峰和G峰较CM1更为尖锐,面积近似,且D2峰的光谱分峰程度很低,计算显示其形成温度为358~463℃,高于成矿温度。傅里叶红外分析结果显示,CM2石墨化程度高,在2925 cm^(-1)和1705 cm^(-1)处有明显的谱峰,含有较多的CH_(2)+CH_(3)、C=O和C=C键。CM3呈灰色细小颗粒状,拉曼光谱分析显示CM3的光谱特征与CM1的相似,但CM3的D2峰具有独立的峰段,计算显示其形成温度为258~322℃,与成矿温度一致。碳同位素分析显示CM3的δ^(13)C值为-9.09‰~-14.12‰。与CM3空间上共生的黄铁矿(Py2)呈自形分布于含金石英脉中,LA-ICP-MS结果表明Py2的As、Au元素含量高。综合以上结果,笔者认为CM1来源于有机质,形成于碳质板岩的早期成岩阶段,属于变质成因,与其共生的Py1形成于成岩期,属于沉积成因的黄铁矿。CM2的形成温度高于成矿温度,也为变质成因。CM3源于成矿流体,形成于围岩中的含铁矿物和成矿流体发生反应,属于热液成因,而Py2与CM3从流体中同时沉淀。其中CM1和CM3在金矿化过程中起到重要的作用。CM1作为还原剂能够有效和成矿流体中金的硫氢络合物发生水岩反应促使金的沉淀,而CM3在硫化过程中和Py2共同沉淀导致成矿流体中H_(2)S的大量消耗,进一步破坏了金的硫氢络合物稳定性,导致金沉淀和再富集。

关键词：造山型金矿碳质物拉曼光谱镇沅金矿哀牢山金矿带

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基于Landsat和数字化岸线系统(DSAS)的惠州市海岸线近50年动态变化研究

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遥感学报 2024年第3期28卷 689-703页

作者：王同皓章桂芳张珂傅强中山大学地球科学与工程学院珠海519000 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000

海岸线动态变化反映了海陆边界的进退过程,对沿海地区环境保护与发展规划有重要意义。本研究在惠州市1973年-2019年间6期Landsat卫星影像的基础上,利用人机交互式解译的方法获取6期海岸线数据并统计其长度和类型的变化。在数字化岸线系... 详细信息

海岸线动态变化反映了海陆边界的进退过程,对沿海地区环境保护与发展规划有重要意义。本研究在惠州市1973年-2019年间6期Landsat卫星影像的基础上,利用人机交互式解译的方法获取6期海岸线数据并统计其长度和类型的变化。在数字化岸线系统(DSAS)中对净移动距离(NSM)、变化率(EPR)以及线性回归率(LRR)进行分析,探讨海岸线动态变化中的潜在驱动因素。结果表明,1973年-2019年期间,惠州市海岸线的总长度由224565 m增加到249656 m,平均NSM为185.46 m,平均EPR为4.04 m/a。1973年-1984年海岸线总体表现为侵蚀特征,1984年以后总体呈趋势,其中1984年-1993年扩张幅度最高,NSM达到100.2 m。此外,不同岸线类型中人工岸线变幅最为明显(8.27%-57.45%),以大亚湾石化区、范和湾北岸围垦养殖段、惠州港、考洲洋段西部围垦养殖段以及临近黄埠镇段等区域为主。其变化原因主要有沿海养殖业的发展,港口、工业区和滨海旅游区的建设以及人口增长和经济发展需求下的建筑用地扩张。部分自然岸线段如巽寮湾段核心旅游区、双月湾东岸和西岸则在整个研究时间段内保持稳定。研究表明人为因素是惠州市近50年来海岸线变化的主要驱动因素,自然因素对海岸线变化影响较小。与整个中国大陆海岸线变化速率相比,惠州市的变化速率并不高。从近期,即2013年-2019年的变化率来看(EPR为2.51%),惠州市海岸线变化趋于稳定,预计未来一段时间内不会大范围向海扩张。

关键词：惠州市海岸线遥感 DSAS 动态变化

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华南陆块东部中生代基性岩浆活动及其构造启示

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科学通报 2024年第18期69卷 2618-2631页

作者：甘成势钱鑫张玉芝王岳军中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

华南陆块东部在中生代时期主要受古特提斯和古太平洋两大构造域的影响,发育多期岩浆活动和大规模成矿作用,但两大构造域的转换时间及过程存在较大争议.基性岩是研究软流圈、岩石圈地幔和俯冲板片相互作用的理想对象,本文系统厘定了华南... 详细信息

华南陆块东部在中生代时期主要受古特提斯和古太平洋两大构造域的影响,发育多期岩浆活动和大规模成矿作用,但两大构造域的转换时间及过程存在较大争议.基性岩是研究软流圈、岩石圈地幔和俯冲板片相互作用的理想对象,本文系统厘定了华南陆块东部中生代基性岩(228～69 Ma)的时空格架及元素-同位素时空演变规律,取得了以下主要认识:(1)侏罗纪和白垩纪基性岩按照岩相学和元素-同位素地球化学特征均可分为OIB、类OIB和“岛弧”/岛弧型三类,它们来源于不同的地幔源区;(2)侏罗纪“岛弧”型基性岩的时空分布和元素-同位素地球化学性质明显有别于晚三叠世基性岩和白垩纪岛弧型基性岩,说明它们并非是与古太平洋板块俯冲相关的岛弧岩浆,其“岛弧”性质很可能是继承了源区的特征;(3)两大构造域转换的起始时间为早侏罗世早期(约200 Ma),完成转换的最终时间为中-晚侏罗世之交(约170 Ma);(4)古太平洋构造域自晚侏罗世以来对华南陆块东部的影响越来越明显,白垩纪时期的板片交代影响范围仅局限于赣江断裂以东地区;(5)白垩纪基性岩主要形成于两个峰期(约125和90 Ma),与古太平洋板块的两期俯冲-回撤作用有关.

关键词：中生代基性岩古太平洋构造域古特提斯构造域构造转换华南陆块

利用Sentinel-1卫星数据和地形数据分析法国Le Teil地震与采石活动关系

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第7期 1190-1200页

作者：马升龙周宇沈旭章中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室

2019年11月11日的Mw 4.9 Le Teil地震是法国东南部罗纳河谷地区历史上破坏性最大的地震。基于哨兵1号卫星数据，利用GAMMA软件提取了该地震同震形变场。根据同震形变场，采用贝叶斯算法和最速下降法分别反演了断层几何参数和断层滑动分... 详细信息

2019年11月11日的Mw 4.9 Le Teil地震是法国东南部罗纳河谷地区历史上破坏性最大的地震。基于哨兵1号卫星数据，利用GAMMA软件提取了该地震同震形变场。根据同震形变场，采用贝叶斯算法和最速下降法分别反演了断层几何参数和断层滑动分布。利用2000年和2006—2011年的两期数字高程模型数据估算了断层附近采石场开采量，并根据三维均匀弹性半空间的Boussinesq解求得由采石活动所造成的断层面上的库仑应力变化。结果表明，升降轨卫星视线向最大垂直位移分别为14.9 cm和8.6 cm。Le Teil地震是倾角72°、走向54°、平均滑动角约108°的高角度逆冲型地震；地震破裂到地表，破裂面积约3 413 m×1 358 m，最大破裂深度约为1.472 km；断层最大滑动量0.2 m，主滑动量（> 0.15 m）集中于0～0.75 km深度范围内；反演得到的矩震级为Mw 4.79。断层面上的库仑应力变化显示库仑应力在2000年以后的6～11年内增加了0.024 MPa。Le Teil采石场在1833—2019年被持续开采，且2007年以来，采石速率迅速增大。若考虑整个采石周期，则库仑应力变化可达0.1 MPa，远大于该地区的构造加载速率，表明2019年Le Teil地震与采石活动密切相关。

关键词： Le Teil地震哨兵1号滑动分布反演采石活动库仑应力变化地震触发

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新矿物(U-Th)/He年代学的研究进展

地球科学进展 2024年第4期39卷 357-373页

作者：陈玉柳丁汝鑫孙转卢胜城广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519082 中国石油辽河油田勘探开发研究院辽宁盘锦124010

自20世纪末(U-Th)/He定年技术诞生以来,(U-Th)/He定年在地质学等领域发挥着越来越重要的作用,尤其是磷灰石及锆石的(U-Th)/He定年技术得到了广泛应用,然而这两种矿物在自然界中的分布相对有限,极大地限制了(U-Th)/He年代学的发展。近年... 详细信息

自20世纪末(U-Th)/He定年技术诞生以来,(U-Th)/He定年在地质学等领域发挥着越来越重要的作用,尤其是磷灰石及锆石的(U-Th)/He定年技术得到了广泛应用,然而这两种矿物在自然界中的分布相对有限,极大地限制了(U-Th)/He年代学的发展。近年来,随着He扩散动力学研究的不断深入和分析测试技术的提高,其他矿物的(U-Th)/He定年技术也得到了长足进步,理论与技术方法也日臻完善,为(U-Th)/He年代学开辟了新的应用领域。此外,不同类型的矿物记录了不同的地质信息,通过结合多种矿物的(U-Th)/He定年数据,将增进对地质过程的理解。基于(U-Th)/He定年新理论和新技术的发展,总结了赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、碳酸盐矿物、牙形石、萤石、钙钛矿、尖晶石、金红石以及石榴子石等矿物的(U-Th)/He定年,重点介绍了相对成熟的赤铁矿、针铁矿、磁铁矿、碳酸盐矿物以及牙形石的(U-Th)/He定年的研究进展。目前,这些新矿物的(U-Th)/He定年在矿床学、沉积学、构造地质学、地球动力学和环境科学等领域得到了初步应用,尤其在约束成矿时代、古环境古气候重建、洋壳蚀变和俯冲剥露过程、热液活动、断裂变形以及古地震研究等方面将发挥关键作用。然而,这些新矿物的(U-Th)/He年代学仍存在不少问题,限制了这些方法的广泛推广与应用,比如多扩散域行为、辐射损伤和化学成分对He扩散的影响、加热脱气过程中母体同位素的挥发以及(U-Th)/He体系的开放行为等,这些因素将导致(U-Th)/He年龄数据表现出较大的分散性。因此,未来需要进一步研究He在这些矿物中的扩散行为,改善实验方法并提高仪器测试精度,以确保(U-Th)/He定年数据的准确性,为理解地质过程提供更加可靠的时间框架。

关键词： (U-Th)/He定年赤铁矿针铁矿磁铁矿碳酸盐矿物牙形石

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鄂尔多斯活动地块边界带15000年以来强震活动与现今大地震空区

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科学通报 2024年第18期69卷 2632-2647页

作者：郑文俊彭慧刘兴旺张竹琪张冬丽魏拾其王旭龙中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 甘肃省地震局甘肃兰州地球物理国家野外科学观测研究站中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室

在青藏高原和太平洋构造域的共同作用下,鄂尔多斯活动地块及周缘边界带的断裂构造存在明显的运动性质差异,形成了明确的分区分段特征.本文基于探槽古地震记录和历史地震资料,通过多探槽中揭露的多类证据综合限定各断裂带上的强震事件,... 详细信息

在青藏高原和太平洋构造域的共同作用下,鄂尔多斯活动地块及周缘边界带的断裂构造存在明显的运动性质差异,形成了明确的分区分段特征.本文基于探槽古地震记录和历史地震资料,通过多探槽中揭露的多类证据综合限定各断裂带上的强震事件,获得了鄂尔多斯活动地块周缘边界带主要断裂带上15000年以来180次强震事件,重建了地块边界带不同构造区强震活动的时间序列,将千年尺度的地震记录延长到万年尺度.在此基础上,建立了鄂尔多斯活动地块各不同构造区近15000年以来强震活动时空分布图像.鄂尔多斯活动地块各边界带长时间尺度的强震活动特征显示:地块边界带各分区内存在差异性的活动期和平静期,北、东北、东、西边界均存在不同程度的地震丛集和迁移规律;围绕鄂尔多斯活动地块周缘的边界带内15000年以来强震分布具有较为明显的丛集发生特征,平静期持续时间(约200～500年)不等;近5000年以来,各边界带上强震活动频次有明显增强的趋势,部分区段存在未来发生强震的风险;综合近3000年以来历史地震、最新强震破裂图像等判定鄂尔多斯活动地块边界带仍存在7个明显的大地震空区,即强震危险区.

关键词：鄂尔多斯活动地块边界带强震活动大地震空区