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    摘要:揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境,在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩,桐柏志留纪超高温变质作用可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,并在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点。同时,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分。

    1.项目概况

    “重大构造事件与成矿制约”项目隶属于“关键地质问题综合调查”工程,包括5个子项目:“秦岭一大别造山带构造事件调查及1:5万填图试点”、“兴蒙造山带关键地区构造格架及廊带地质调查”、 “秦祁昆结合部构造事件调查及增生杂岩专题填图试点”、“华南造山带基底地质调查及1:5万填图试点”和“东天山沙泉子幅和狼山儿驼庙幅1:5万填图试点”。

    2.成果简介

    2014年取得的研究成果与进展如下:

    (1)揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境。研究表明,结合部二叠系自北 向南表现为一套潮间一潮下带、陆缘斜坡相沉积组合,自东向西表现为三角洲、滨海相和陆缘斜坡相沉积组合。三叠系具有自北向南水体逐渐加深且沉积中心向南迁移的特征。古水流分析表明,研究区内三叠系碎屑物主要来自于北侧。 揭示出秦祁昆结合部蛇绿混杂岩的岩石组合特征,天峻南山蛇绿混杂岩主要是由橄榄岩、枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、灰岩、泥岩、粉砂岩共同构成,与上覆二叠系碎屑流沉积为不整合接触; 拉脊山六台水库一带蛇绿混杂岩主要由枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、蛇纹岩共同组成,与上覆志留系河流三角洲相沉积之间为不整合接触。提出泥盆纪一三叠纪秦祁昆结合部火山-岩浆-沉积作用形成于活动大陆边缘,是特提斯洋向北持续发生俯冲-增生造山作用的结果 (图1)。

    (1)在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩。由泥质麻粒岩与大理岩、钙硅酸盐岩和片麻岩组成的变质表壳岩,以透镜体的形式产于经历了三叠纪超高压变质的新元古代正片麻岩中。泥质麻粒岩由石榴子石、矽线石、斜长石、钾长石、反条纹长石、石英、黑云母、白云母和金红石组成,麻粒岩峰期变质的温度和压力条件约为940°C和1.2GPa。锆石U-Pb定年结果给出了1845Ma的207Pb/206Pb年龄加权平均值。结合其他研究结果推 测,扬子板块北缘经历了古元古代的增生造山作用。在桐柏造山带中发现含假蓝宝石的基性麻粒岩(图2),通过锆 石U-Pb年龄、岩石学和相平衡模拟研究,确定桐柏麻粒岩经历了志留纪超高温变质作用,峰期温压条件为大于20C和8~10kbar。具有逆时针的P-T演化轨迹,变质时代为440~415Ma。桐柏志留纪超高温变质作用,可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。

    (3)完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,发现桐柏杂岩体中的早期南北向拉伸线理和深熔作用,提出桐柏变 质-深熔地体的三维结构,在高压榴辉岩带与蓝片岩带之间韧性剪切带的糜棱岩中获得3组锆石年龄,分别为2400Ma、 2000Ma和1800Ma。

    (2)在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点(图3 ),重新厘定了叠布斯格组岩石组成,填制出系列新生代大型逆冲断层、右行断裂和正断裂,揭示出白垩纪低角度拆离断层及上盘白垩纪拆离红盆,华北板块与阿拉善地块的边 界断裂。在叠布斯格杂岩中识别出3期褶皱,分别对应早古生代华北与阿拉善地块的拼贴、晚古生代古亚洲洋关闭和三叠纪左行走滑3个阶段。

    (3)兴蒙造山带关键地区构造格架与廊带地质调查取得重要进展,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分,提出 了新的构造单元划分方案。在西拉木伦河附近识别出三叠纪与碰撞相关的花岗岩,进一步限定西伯利亚和中朝古陆的 碰撞造山过程。

    (4)在东天山和北山发现一系列前寒武纪岩石(0.9 Ga和1.4 Ga),揭示出中亚造山带中古老地壳的形成和演化历
    史。在敦煌地块发现约440 Ma的高压基性麻粒岩,表明北山与塔里木板块在早古生代发生了碰撞造山。在塔里木板块 北缘(博斯腾湖南)发现约800Ma的高压麻粒岩,其很可能形成在塔里木板块与Rodinia超大陆的碰撞造山过程中。

    (5)研究表明,华夏地块古元古代基底曾经遭受麻粒岩相变质改造,具有顺时针样式P-T轨迹,经历1.93Ga和 1.87Ga两期构造热事件,存在古元古代末期的紫苏花岗岩。

    3.成果意义

    (1 )西秦岭楔晚古生代一中三叠世 活动大陆边缘的确定为中国南、北两大板块构造体质转换和秦岭、祁连、昆仑 造山带相互耦合过程研究提供了直接证据,同时将指导该区的地质找矿工作。

    (2)在苏鲁超高压变质带识别出古元古代超高温泥质麻粒岩,为苏鲁造山带及扬子板块北缘古元古代的构造演化 历史提供了制约。桐柏造山带秦岭群中含假蓝宝石基性麻粒岩的发现确定其经历了志留纪超高温变质作用,为秦岭-大别造山带早古生代的构造演化提供了制约。同时,也表明超高温变质作用可能比传统认识中的更为普遍。

    (3)桐柏变质-深熔地体三维结构的研究,将该造山带的岩浆和变质事件从早中生代碰撞造山到晚中生代伸展隆升 的演化连接起来,使人们更深人认识地壳深熔作用在造山带演化过程中的作用和重要性。

    (4)狼山地区古生代以来多期构造事件是阿拉善地块和华北板块之间受不同构造域影响的直接结果,同时也反映 了阿拉善和华北边界的位置和性质。

    (5)东天山-北山一系列前寒武纪岩石和敦煌地块约440Ma的高压基性麻粒岩的发现表明,东天山-北山造山带中的古老微陆块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通,这为揭示中亚造山带南部的构造演化和古老微陆块的起源提供了重要制约。

    (6 )华夏地块古元古代岩浆及变质事件的识别,为理解华夏地块基底生长与再造过程提供了地质依据。基底韧性 剪切带的几何学和运动学,是理解华南中生代陆内变形样式的关键,并为建立华南中生代陆内造山与南北陆缘板块碰 撞或古太平洋板块俯冲的动力学关系提供了约束。(中国地质科学院地质研究所 张泽明 张进 闫臻 周喜文 贺振宇 刘建峰 李建华 梁凤华 向华供稿)


    华南、中央和北方造山带研究取得重要成果

    近日,环境监测院依托“美姑河流域灾害地质调查”项目成果,编写出版了《美姑河流域地质灾害与防灾减灾研究》图书。该书对美姑河流域的地质灾害成生机制、成灾模式、防灾减灾以及重点场镇、典型小流域灾害地质调查评价进行了系统研究。提出了美姑河流域地质灾害的主控因素和综合成灾模式,绘制了流域地质灾害综合成灾模式分布图,揭示了断层、褶皱、节理的几何学、运动学、变形学差异控制滑坡时空分布特征及其活动性,指出顺构造地貌控制下的砂泥岩互层区为流域地质灾害的高易发部位,建立了高原隆升区构造—地貌—滑坡演化过程、孕灾模式及成生机制研究方法,总结了大比例尺的场镇和小流域灾害地质调查评价模式。

     
    《美姑河流域地质灾害与防灾减灾研究》出版

    近日,作为《中国地质环境图系》的重要部分,新编完成的《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》(附说明书)(中英文版)已正式出版发行。该图在充分吸收国内外前人成果资料的基础上,利用多源遥感等新数据,综合“中国地质大调查”近15年来在新构造与活动构造领域的调查研究资料编制而成。

    新编图件突出展示了中国及毗邻海区已知主要活动断裂的类型及其活动强弱程度。同时,表达了M≥5.0地震、已知的地震地表破裂带、第四纪盆地及第四系等厚线、第四纪火山岩及火山口、震源机制解数据所反映的现今地壳应力状态和现今地壳运动的GPS水平速度场等与活动断裂关系密切的其他相关要素。结果共梳理出2705条活动断裂,获得了中国及毗邻海区活动断裂分布的更精细图像,表明中国是全球已知陆内活动断裂数量最多的国家。同时,地质力学研究所的新构造与活动构造研究团队在编图过程中,还进一步归纳总结了中国及毗邻海区75条主要活动断裂带/系或构造带及其活动特征,从而基本查明和掌握了整个中国大陆及毗邻海区的主要活动断裂的空间分布、几何学与运动学特征及第四纪与晚第四纪活动性等,并在地质力学构造体系理论方法指导下,利用新的活动断裂研究成果,在中国大陆的活断层强度分类、活动构造区带划分和活动构造体系综合研究等方面进行了创新,获得了许多新认识。

    自1966年邢台地震以来,我国出于服务国家经济建设需要,以及指导全国地震地质研究和活动断裂普查工作等需求,一直非常重视1:300万至1:600万尺度全国性的新构造与活动断裂及其与强震活动关系方面的图件编制工作。原国家地震局和地质矿产部等曾先后组织编制过《中国活动性断裂和强震震中分布图》(1:300万)(1976年)、《中国主要构造体系新活动和强震震中分布图》(1:600万)(1978年)、《中华人民共和国地震构造图》(1:400万)(1979年)、《中国及邻近海域岩石圈动力学图》(1:400万)(1987年)、《中国及毗邻海区新构造图》(1:500万)(1996年)、《中国活动构造图》(1:400万)(2007年)和《中国及邻近地区地震构造图》(1:400万)(2016年)等相关图件。前人在活动断裂编图方面做过的大量卓越工作,为全面认识中国大陆及其邻区的活动断裂起到了重要作用,也为新的编图工作提供了很好的经验及数据积累。但由于编图的目的或用途不同,已有图件不同程度地存在活动断裂数据准确性不足和对一些断裂活动性的认识不统一等问题。同时,近十多年来,伴随地质大调查工作的开展,在青藏高原及其周边区域又涌现出许多新的资料,而且国内外对活动断裂的认识也在不断加深。因此,非常有必要集成新的资料和数据,并应用新的活动断裂鉴别标准与分级方法来编制新一代的活动断裂图件,这不仅有助于更全面地认识中国大陆及毗邻海区主要活动断裂的空间分布及其活动性特征,而且可为部署全国性的活动断裂相关的地质调查工作提供指导性图件,也可为认识国家主要城镇规划区和重大工程规划建设区可能存在的活动断裂级相关地质灾害风险与地壳稳定性等提供重要的基础地质支撑。为此,原国土资源部地质环境司和中国地质调查局于2013年启动的“全国地质环境图系编制”工程将编制新一代的“中国及毗邻海区活动断裂分布图(1:500万)”列入其中一项重要工作内容,并由中国地质科学院地质力学研究所的新构造与活动构造研究团队负责编制,这也是首次由中国地质调查局组织编制活动断裂类专题图件。

    这次新编《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》及说明书的正式出版发行出版,也是我国首次以中英文版公开出版发行1:500万比例尺全国性的活动断裂分布图。目前,这一成果的数字版已共享到地质云2.0系统,初步实现了对相关领域的科研人员和社会公众的共享使用。

     

     

    背景介绍:

    活动断裂是强震的主要危险源,也是引起地表变形及伴生多种类型次生灾害的主要地质构造因素。中国大陆因为在地质历史上由多个微板块经多期造山旋回拼合而成,岩石圈性质差异大且结构复杂。新生代期间,在西太平洋板块和印度板块两大全球最活跃的板块持续快速俯冲和碰撞作用下,许多古老造山带纷纷复活,发育了众多规模、性质和活动性等都不尽相同的板内活动断裂,造就了极为复杂的活动构造体系和陆内强震活动极为频繁的特征。因此,是世界上板内大陆强震最频繁和遭受地震地质灾害影响最严重的国家,20世纪全球因地震死亡的120万人中,中国占近50%。因此,准确了解和掌握全国范围内活动断裂的空间分布、活动性质和活动性等,既是防范活动断裂及相关地质灾害风险的重要前提,也是国土空间规划利用、城镇化发展,以及铁路、水电站和核电站等重大工程的规划建设等所必需的重要基础地质资料和决策依据。

     
     
    《中国及比邻海区活动断裂分布图(1:500万)》(中英...

     

    2000年1月,和台湾老师一起考察受集集大地震破坏的断桥(中)。

    许志琴:构造地质学家(1941年8月13日生于上海市)

    1964年毕业于北京大学地质地理系。1987年获法国蒙贝利埃大学构造地质博士学位。1995年当选为中国科学院学部委员(院士)。中国地质科学院地质研究所研究员。

    首先将构造地质学的几何学、运动学、动力学及定量分析运用在青藏高原和中国造山带的研究中,厘定了我国502大型韧性剪切带,奠定了西部若干造山带变形构造体制的研究基础,1987年首次发现大别山超高压柯石英矿物,在青藏高原碰撞动力学及造山机制等方面提出了一系列的重要思想和理论。最早在中国实施“大陆动力学”计划。中国大陆科学钻探工程已于2005年竣工,在国内外产生重要影响,作为首席科学家为中国大陆科学钻探工程做出了重要贡献。

    附件《院士传记》之许志琴

     

     

    许志琴

    1022日,中国地质调查局青岛海洋地质研究所“中国东部海区及邻近海域1250万基岩地质图编制及大地构造研究”课题组赴山东胶南灵山岛、郯庐断裂带山东段及中楼-石场盆地等地野外调查顺利结束。

    此次野外工作历时7天,野外观察点22处,样品采集近100千克。课题组首先考察了灵山岛早白垩世早期类复理石建造及相关的大型同沉积变形构造(滑塌岩块、滑塌褶皱、布丁构造、生长断层等),以及早白垩世晚期的火山集块岩、火山角砾熔岩、火山碎屑岩等地质现象,并现场就构造-沉积特征可能指示的构造背景进行了探讨。随后课题组考察了郯城附近郯庐断裂带露头区地层变形的几何学、运动学特征,以及中楼-石场盆地的岩浆岩侵入与各种尺度的地层变形现象,并进行了详细测量。

    此次考察对厘清中国东部海区及邻区晚中生代以来的大地构造演化特征具有重要的意义

    野外工作现场1

    野外工作现场2

    野外工作现场3

    野外工作现场4

    中国东部海区及邻近海域1:250万地质图编制项目组完...

    青藏高原内部分布的南北向裂谷是现今高原内部最为显著的活动构造,关于裂谷的形成时间、形成机制等问题一直存在巨大争议。通过研究裂谷晚第四纪活动速率不但可以对高原内部变形进行定量化分析,还可以反映高原内部变形的时间及形成机制,同时也可对裂谷周围区域的地震灾害评估提供基础数据支撑。为确定裂谷晚第四纪活动速率,自然资源部中国地质调查局地质研究所首位外籍“黄汲清青年人才”、自然资源部深地动力学重点实验室Marie-Luce Chevalier(马晓丽)研究员及其团队,以藏南发育规模最大的亚东-谷露裂谷为研究对象,对该裂谷进行了系统的晚第四纪活动速率研究,并对青藏高原内部现今的变形特征及裂谷周缘地震活动进行了探讨。

     

    图1 (A)青藏高原内部南北向裂谷分布及亚东-谷露裂谷位置示意图(Wang et al., 2020);

    (B)亚东-古露裂谷南段断裂特征及采样位置分布(黄色五角星;Wang et al., 2020);

    (C) 亚东-古露裂谷北段断裂特征及采样位置分布(蓝色五角星; Chevalier et al., 2020)

    青藏高原内部至少分布有七条主要的南北向裂谷,其中亚东-谷露裂谷发育规模最大、地震活动性最强,自有历史记录以来,亚东-谷露裂谷共发生了14次M6级以上的地震,其中2次为M7级以上地震(图1)。为定量化分析该裂谷的晚第四纪活动速率,本研究对亚东-谷露裂谷进行了详细的活动断裂大比例尺填图和大量的野外基础地质调查,在此基础上共选取了9个研究点,其中北段5个、南段4个(图1B和C),采集了89个宇宙成因核素(10Be和26Al)、2个U系以及1个光释光测年样品,结合三维激光扫描仪(LiDAR)的地形数据,精确限定了裂谷的晚第四纪垂直活动速率和东西向伸展速率。

    图2 亚东-谷露裂谷不同时间尺度及区域活动速率变化图(Chevalier et al., 2020)

    研究结果表明,亚东-谷露裂谷南段自亚东至当雄晚第四纪以来伸展速率为0.8-1.3 mm/y,北段因受崩错走滑断裂的影响,伸展速率自南向北由3.1±0.6 mm/yr陡增至6.0±1.8mm/y(图2),结合藏南其它裂谷的几何学和运动学特征,进一步确定了藏南晚第四纪以来的东西向伸展速率为9±2 mm/yr。现今GPS数据显示印度板块在喜马拉雅弧的汇聚量为15-20 mm/yr, 藏南东西向伸展速率则为8-9 mm/yr,与本研究结果基本一致。结合裂谷1411年M8级地震和1952年M7.4级地震的发震特征,以及区域内的强震复发周期,认为亚东-谷露北段短时间内发生M7级以上地震的可能性较小,但仍需对上述两次地震事件的地表破裂和发震机制进行研究,以进一步评估区域内的地震危险性。

    对位于班公湖-怒江缝合带以南的藏南地区和以北的羌塘地区进行地壳变形分析,认为藏南地区的构造特征主要以东西向伸展为主(图3),即主要受南北向裂谷所控制,这些裂谷的形成与印度板块向喜马拉雅弧正交方向的俯冲,或印度板块与欧亚板块的斜向碰撞有关;而羌塘地区的发震机制表明其主要受走滑断裂所控制,整体表现出羌塘地体向东构造挤出的特征(图3)。因此藏南和羌塘地区现今构造变形的形成机制是不同的,这也解释了班公湖-怒江缝合带南北两侧走滑断裂的总位移量相差较大的原因。

     

    图3 青藏高原地形坡度及变形特征示意图(Chevalier et al., 2020)

    亚东-谷露裂谷北段晚第四纪活动速率的确定,对于定量化分析高原变形,理解高原现今变形机制,及评估区域内地震危险性等具有重要意义。上述研究受到中国地质调查局项目(项目号DD20190057,DD20190059),科技部第二次青藏高原考察项目(项目号2019QZKK0901),科技部国家重点研发计划深地项目(项目号2016YFC0600310),国家自然科学基金项目(项目号41672211、41672210),中国地质科学院基本科研业务费项目(项目号JYYWF201810、JYYWF201821)),以及European Marie Sklodowska-Curie Outgoing International Fellowship FP6 项目(040070)等的联合资助。成果发分别表于知名地学期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》和《Tectonophysics》:

    Marie-Luce Chevalier, Paul Tapponnier, J. van der Woerd, Phillipe Herve Leloup, Shiguang Wang, Jiawei Pan, Mingkun Bai, E. Kali, X. Liu and Haibing Li. 2020. Late Quaternary Extension Rates Across the Northern Half of the Yadong-Gulu Rift – Implication for East-West Extension in Southern Tibet. JGR, 2169-9313.

    链接https://doi.org/10.1029/2019JB019106

    Shiguang Wang, Marie-Luce Chevalier, Jiawei Pan, Mingkun Bai, Kaiyu Li, Haibing Li, Genhou Wang. 2020. Quantification of the late Quaternary activity of the Yadong rift, southern Tibet. Tectonophysics, 790 (2020) 228545.

    链接https://doi.org/10.1016/j.tecto.2020.228545

     
     
    青藏高原亚东-谷露裂谷研究获新进展

     

    2000年1月,和台湾老师一起考察受集集大地震破坏的断桥(中)。

    许志琴:构造地质学家(1941年8月13日生于上海市)

    1964年毕业于北京大学地质地理系。1987年获法国蒙贝利埃大学构造地质博士学位。1995年当选为中国科学院学部委员(院士)。中国地质科学院地质研究所研究员。

    首先将构造地质学的几何学、运动学、动力学及定量分析运用在青藏高原和中国造山带的研究中,厘定了我国502大型韧性剪切带,奠定了西部若干造山带变形构造体制的研究基础,1987年首次发现大别山超高压柯石英矿物,在青藏高原碰撞动力学及造山机制等方面提出了一系列的重要思想和理论。最早在中国实施“大陆动力学”计划。中国大陆科学钻探工程已于2005年竣工,在国内外产生重要影响,作为首席科学家为中国大陆科学钻探工程做出了重要贡献。

    附件《院士传记》之许志琴

     

     

    许志琴

    地调局地质力学所“长江经济带活动构造与地壳稳定性调查”项目组与中文核心期刊《地质力学学报》合作出版《长江经济带活动构造与地质环境研究专辑》。项目组突出多学科参与、多方法应用和不同学术思想的碰撞,重点关注地质调查新数据、新认识以及新技术方法的应用,聚焦“新构造与活动构造、地质灾害与环境、技术方法与应用”3大主题,收集遴选了30篇论文专辑出版。

    2014年,国务院正式提出打造长江经济带的重大经济发展战略决策。长江经济带面积约205万平方公里,人口和生产总值均超过全国的40%。其中规划了10个重要城市群和经济区带,以及与之紧密配套的过江通道、高铁、机场、内陆核电站、大型水电站和港口等众多基础设施与能源基地等重大工程。但由于该区自西向东横跨我国三大地貌阶梯以及特提斯造山带、扬子地块和华南造山带等地质演化历史与构造格局都显著不同的三大地质构造单元,活动断裂发育且构造体系复杂,地质环境类型及问题多样,包括:活动断裂与地震、水土流失与崩塌滑坡泥石流灾害、地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷及海岸侵蚀等等,都会不同程度地成为影响或限制城市群发展、新型城镇化建设和重大工程规划与设计的重要因素。因此,中国地质调查局精心部署了地质环境综合调查以及活动构造与区域地壳稳定性调查等多项地质工作,以期为长江经济带健康、可持续发展提供有效支撑。

    地质力学所承担“长江经济带活动构造与地壳稳定性调查”项目,重点任务是查明该区主要活动断裂的空间分布、几何学与运动学特征及其最新活动性、分析评价区域活动断裂对主要城市群发展和重大工程规划建设的影响,完成长江经济带及其中重要城市群的地壳稳定性综合评价,从而为服务长江经济带发展提供基础地质支撑。项目组经过长期大量的野外工作,分析总结了长江经济带地区在活动断裂与区域地壳稳定性方面的主要特征、规律性认识以及仍存在的问题,并对前期在新构造与活动构造、地质灾害与地质环境等方面已取得的一些成果进行及时梳理和总结,积极推动地质调查成果向应用的转化,相关内容已在《地质力学学报》第3期出版发行。

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    宜昌三峡机场附近第四纪地层与下伏红层间疑似地震楔        南京六合区瓜埠山错动晚白垩地层的地震断层 

     

    安徽明光市大横山红石谷晚白垩地层中的古地震断层    江苏茅山东麓韭菜山西侧上新世地层中的古地震断层楔 

    长江经济带活动构造与地质环境研究专辑出版