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新构造运动与新构造:概览

时间:2026-01-27 理论教育 可欣 版权反馈
【摘要】:第一节新构造运动的基础知识一、新构造运动的概念及其特征1.新构造运动的概念新构造运动是指在最新构造幕中所发生的构造运动、地质变形及其相关的各种构造地貌演化过程。凡是形成现代地貌基本特征的构造运动,统称为新构造运动。新构造运动和老构造运动既有共性也有差别,表现为普遍的断块运动、褶皱变形弱,以及明显的继承性和新生性。

第十五章 新构造运动与新构造

“新构造”术语是1948年由前苏联奥勃鲁契夫引进到地质学和地貌学中,指新近纪末到第四纪前半期地球上最年轻的地壳运动(Embleton,1987)。新构造运动改变了前期的地表形态,并产生了相应的堆积物。因此,可以通过对地貌与第四纪堆积物的研究,推断新构造运动的形成演化机制。

我国的新构造运动研究始于20世纪50年代初期,1956年中国科学院组织了第一次新构造运动座谈会,1957年中国第四纪研究委员会第一届学术会议,专门讨论了新构造运动及编制中国新构造运动图的问题。

围绕“人口·资源·环境”这一社会可持续发展主题,新构造运动与环境变迁(环境恶化和自然灾害)、气候变化、海面上升以及与环境改造工程等研究都是非常重要的地学研究领域。

第一节 新构造运动的基础知识

一、新构造运动的概念及其特征

1.新构造运动的概念

新构造运动是指在最新构造幕中所发生的构造运动、地质变形及其相关的各种构造地貌演化过程。新构造运动研究涵盖了山脉隆升、盆地裂陷、河流变迁等构造地貌演化过程以及火山爆发、活动褶皱、活动盆地和地块变形等方面(田婷婷等,2013)。

关于新构造运动发生的时限尚存在着不同的看法,大致有以下几种意见:

(1)新近纪到现在。

(2)新近纪末期直到现在。

(3)第三纪至更新世。

(4)凡是形成现代地貌基本特征的构造运动,统称为新构造运动。

目前大多数地学工作者认为,新构造运动是从新近纪到现在所出现的地壳构造运动,运动最剧烈的时期是在新近纪末期到第四纪初期,其中发生在有人类历史记载时期以来的构造运动称为现代构造运动;现在还在活动的构造称为活动构造,常用于地震和工程领域;由新构造运动所造成的地层、地貌和构造变形或变位称为新构造(即新地质构造)。

在时间上和空间上,我国新构造运动是喜马拉雅造山运动的继续与发展。关于中国新构造运动的起始时间,李祥根建议要从改造(变)中国大陆上新世准平原的构造运动时开始,它是地史发展过程中最近的一次强烈构造变动,距今约3.40Ma(李祥根,2003);徐杰等从动力条件的角度,认为中国的新构造运动始于中新世中期,距今15~10Ma(徐杰,2012)。

2.新构造运动的特征

新构造运动的发展趋势、性质及强度等,各地区不完全一样,有的地区表现相对的宁静,有的地区在不断下降中发生断续上升,而且新构造运动既有垂直升降运动又有水平运动。

新构造运动和老构造运动既有共性也有差别,表现为普遍的断块运动、褶皱变形弱,以及明显的继承性和新生性。其中断块活动具有活跃性和普遍性;新构造运动发生的褶皱变形,规模比老构造运动小得多,并局限在一定地带;新构造运动的继承性和新生性,可分3种类型:叠加(叠置)的新构造运动——与老构造运动的波及范围、类型、方向等一致;继承的新构造运动——既有老构造运动的特点又具有新构造运动的特点;新生的新构造运动——不受老构造运动的控制和影响。

二、新构造运动的类型

新构造运动类型的划分,目前尚无统一的标准。但根据新构造运动的力源及其直接造成的地表效应,地壳垂直升降运动、水平运动和块体旋转运动是新构造运动最基本的类型,其他运动(如褶皱运动、断裂运动、火山运动、地震活动等)是这两种基本地壳运动的具体表现形式和作用的结果。

1.垂直升降运动

地壳的垂直升降运动是新构造运动表现最为明显、最易于观察和研究的形式,如河谷地带的谷中谷现象、多级河流阶地、多级夷平面和多层溶洞等。大面积范围内,地壳的升降运动往往是不均匀的,常见的情况如表15-1所示。

表15-1 垂直升降运动类型

图示

中间抬升幅度大,边缘相对较小,称为大面积拱形抬升运动,如鄂尔多斯地块;某一侧抬升幅度比另一侧大,称为掀斜或翘起运动,如青藏高原;如若存在较大规模的断裂,在隆起的过程中就会沿断裂发生差异升降运动,如太行山、华北平原、东海。

2.水平运动

板块构造学说据古地磁、海底钻探、海底热流及海底地质等成果分析,证实了地球岩石圈板块在作长距离的水平位移,其幅度以数百千米计。现代地壳运动的测量结果也表明,地球表面的最大位移是水平运动,其速度以cm/a计,而垂直运动速度以mm/a计。

水平运动在地貌和第四纪沉积物上的反映一般没有垂直运动明显,容易被忽视,实际上水平运动在新地质构造中的表现是十分普遍的。力的作用是相互的,随着一对应力作用方式的不同,会产生不同形式的水平运动,常见的有3种(表15-2)。

表15-2 水平运动类型

图示

喜马拉雅的褶皱隆升、台湾中央山脉的褶皱抬升、柴达木盆地的东西向新褶皱,以及塔里木、准噶尔等压陷盆地的形成,均为水平运动产生的挤压作用的结果;我国东部广泛发育的地堑系及裂陷盆地,则是水平拉张(伸展)运动的产物;板块或地块之间不均匀的或相对的水平运动,是大型走滑断层形成的主要原因,地球表面规模较大的断裂均属走滑性质,如美国的圣安德烈斯断层,日本的中央构造线,中国的郯-庐断裂和海原断裂等。我国现代6.5级以上地震的地震断层位移表明,水平位移量一般是垂直位移量的2~5倍。据1984—1986年测距的水准测量结果,红果子沟右旋错动8 348mm,而垂直错距仅0.75mm。

3.块体旋转运动

除了水平与垂直运动外,近年来,还发现广泛存在的地块旋转运动,如日本的以相模湾为中心的旋转运动,我国鄂尔多斯地块的旋转等。在运动学上相互制约的块体的转动是地壳中重要的构造运动形式,块体间边界断裂的活动,本质上是这些块体以不同方式转动的结果。

如我国地震地质和构造地质学研究者(徐锡伟等,1994)根据地质构造、地震和古地磁测量等资料,研究了华北及其邻区不同级别块体的转动问题,即华北及其邻区的黑龙江、华北和华南3个近东西向亚板块自古近纪以来相对于新疆地区顺时针转动了1.6°~3.5°;华北亚板块内部北北东向的次级块体自新近纪以来逆时针转动了1.3°~3.7°。

水平运动与垂直运动是两种基本的地壳运动形式。两者既对立又统一,常常共存于同一地质环境中,并可以相互转化。如在板块碰撞带附近,由于相同性质板块的水平碰撞,使地壳横向缩短、厚度加大、地表抬升,产生垂直升降运动,同时又可引起物质的横向扩展,派生出次生的张应力场,从而诱发水平抗张运动,形成裂隙陷造。

在俯冲板块边界上,如环太平洋地区,当洋块与陆块相向水平运动发生碰撞后,洋块俯冲,在海沟处产生下降运动。由于朝向海洋一侧为自由边缘,地壳的抬升必然引起物质向海洋方向扩散,从而形成弧后扩张环境,又是一种新的水平运动。我国东部的盆地、平原、山地、丘陵就是在这种环境下产生的。

旋转运动既可引起水平运动,又可导致垂直运动,也是一种十分重要的地壳运动形式。一般来说,张性断裂区块体作绕水平轴的掀斜运动,剪切断裂区块体则作绕垂直轴的转动,且断裂的右旋剪切活动对应于块体的逆时针转动,左旋剪切活动对应于块体的顺时针转动。

三、新构造运动的强度

新构造运动的强度是由新构造运动的速度(率)和幅度来描述的,两者是统一的。运动幅度是地壳在一定的时期内上升(或下降)的总量;速度即单位时间内的幅度,新构造运动的速度包括似速度和真速度。

1.新构造运动似速度

它是根据新构造运动遗迹所代表的综合幅度而计算出来的速度。往往表示一个较长地质时段内的新构造运动速度。它有如下特性:

(1)似速度是一种平均值。因为在一段长的时期内,构造运动的速度变化常常是很大的。

(2)似速度是一种综合值。由于计算的时期较长,在此期间构造运动的方向是可以变化的(如震荡式的上升和下降运动),而这种方向的变化过程又很难查清。因而计算某一时期的地壳运动值(上升值或下降值),常常是该时期内不同运动方向、运动幅度的代数和。

(3)似速度通常小于真速度。在较长时期段,构造运动的遗迹会遭受一定程度的破坏和改造,这样,一部分构造运动的结果,就会在计算中被遗漏。

用于确定新构造运动似速度的方法很多。从理论上讲就是其运动标志的升降幅度和地质时代或年代学方法的结合。其中,地质-地貌法和历史-考古法是两种最常用的方法。如《中国岩石动力圈图集》以新构造时期前形成的夷平面上升高度作为新构造运动的隆升幅度,以新近纪—第四纪的沉积厚度作为下降总幅度,编制了中国新构造时期升降幅度图。

2.新构造运动真速度

新构造运动真速度是直接观察或测量得到的构造运动速度。它可以观察到构造运动的细节,如构造运动方向和速度的变化情况。真速度的获取,一种是跨活动构造带连续监测,一种是定时观测和重复大地水准测量。显然,真速度的精度是随观察和测定方法的精度与观察时距的长短而不同的。

四、新构造运动的研究意义

新构造运动是地球环境变化的重要因素之一,与重大地质灾害如崩塌、滑坡、泥石流、地震、火山活动等关系密切,它的研究对工程建设、核电站、地震预报、城市规划、环境变化及砂矿研究等具有实用价值。如大型水库和港口的建设、核电站建设,铁路工程和大工厂厂址的选择等,都必须了解一个工区新构造运动性质、量值及发展趋势;新构造活动中蕴含了地热、温泉或矿泉、旅游等资源,在沿海地区,强烈的沉积可造成数千米厚的第四系沉积,在高地热的背景下,这些沉积中的有机质会很快转变成烃类而形成具经济价值的油气资源。

第二节 新构造运动的表现

新构造运动具有与老构造运动相同的表现形式,诸如地层变形、变位、岩浆活动、第四纪沉积物厚度变化和地球物理改变等。但由于新构造运动的时代新,且尚在进行中,因而新构造运动还明显地或隐蔽地反映在地貌上,并可直接进行观察和仪器测量,这也正是新构造运动与地貌和第四纪地质的关系所在。新构造运动的主要表现有地质标志、地貌标志、沉积物标志、地震、火山活动以及大地测量与地球物理异常。

一、地质标志

新构造运动最明显、最直观的表现是新地层(新近系—第四系)的变形和变位,往往是低角度(几度至十几度)的倾斜变形或宽缓的拱形变形(图15-1)。较强烈的褶皱变形仅出现在大型压扭性活断层旁侧,或由地震液化作用造成的局部揉皱;新断裂构造大都为脆性破裂,发育于前新近纪基岩中的新构造断裂的断层带规模较小,一般宽几厘米至几米,断层泥发育,构造岩松散并以角砾岩为主。

图示

图15-1 第四纪地层中的褶皱与断层图

(a)河西走廊中断第四纪地层中的逆掩断层与褶皱(据袁复礼,1959);(b)河南新郑第四纪地层中的宽缓褶皱(据于丕休,1957);(c)河南密县老地层中断裂差异运动(黑色为第四纪沉积物)(据于丕休,1957)

在实际工作中,对新褶皱的识别主要是看岩层的接触关系,而对基岩中新断裂的识别是比较困难的。由于把断裂活动视为一次热事件,近年来采用石英形貌法、电子自旋共振测年法和K-Ar同位素定年法等,来测定断层泥的形成年龄。大型工程都要求了解其有关断裂50ka以来有无活动的情况。

二、地貌标志

1.新构造运动的直接地貌标志

新构造运动的直接地貌标志即新构造地貌,它是新构造运动直接作用的结果,如断层崖、断块山、新近纪以来形成的断陷盆地等。在活动的走滑断层带往往形成特有的地貌组合,如线性谷(或槽地)河流错断或扭曲、断层陡坎、断陷塘、阻塞脊等(图15-2)。根据对断层崖的观察和研究,其形态和坡角的变化,可以反映断层崖形成时代的长短。原始断层崖的崖脊一般是一条直线,随着时间的增长,由于剥蚀作用,逐渐变形成尖菱形、浑圆形,时间越长越圆滑。断层崖地形面的主坡角,最初与断层面倾角(一般是高度角)相同,随着时间的推移而趋于平缓。据Wallace(1977)对美国干旱的内华达州等地大量断层崖倾角变化与时间关系资料统计结果发现,如果断层崖自由面的倾角开始为60°,0.1ka后变成35°,1ka后变成25°,10ka后降为20°,0.1Ma后为15°,1Ma后为10°或低于10°。

图示

图15-2 沿走滑断层发育的地貌形态略图

(据日本活动断层研究会,1980)
B.断层三角面;C.低断层陡坎;D.断层池沼;E.小丘;F.断层鞍部;G.地沟;H.错段河流;I.阻塞脊;J.断头河;K.风口;L.错动山麓线;M.错动阶地

2.新构造运动的间接地貌标志

新构造运动的间接地貌标志,即由主要与水有关地貌的发育过程所体现的新构造运动。如反映新构造间歇性抬升运动的地貌有多级夷平面、多级河流(海、湖)阶地、多层溶洞等,如阿尔泰山的夷平面、黄河黑山峡出口段的河流阶地和北京西山的石花洞系洞层。

阿尔泰山脉阶段性地快速断块隆升,受强烈的新构造断裂活动的影响,形成明显的阶梯状地貌特征,发育5级剥夷面。在垂直分布上,不同级剥夷面所处的海拔不一样;在水平分布上,同级剥夷面具有东北侧高于西南侧,山脉东、中段高于西段的特点(图15-3)。

图示

图15-3 阿尔泰山东部夷平面剖面示意图

(据洪顺英等,2007)
①、②剖面位于阿尔泰山东段,③、④剖面位于阿尔泰山中段,⑤、⑥剖面位于阿尔泰山西段

黄河黑山峡出口地段夜明山—长流水沟一带的7级阶地是伴随第四纪以来青藏高原周期性强烈隆升过程中,河流周期性下切的结果。与7级阶地形成年代对应的7次隆升由早到晚分别是1 300ka、1 100ka、780ka、590ka、140~80ka、30ka和10ka(图15-4)。

图示

图15-4 黄河黑山峡出口段河流阶地剖面图

(据郭进京等,2004)

北京西山石花洞的洞口海拔250m,地下暗河海拔130m,其间发育7层洞道(②~⑧层),洞道的延长方向与地层的走向一致。洞层从地表向下沿着地层倾向南摆,洞系从上游至下游沿着地层走向发育(图15-5)。新近纪以来,随着北京西山间歇性地上升,水平流动带随之间歇性地下降,在不同阶段的地壳相对稳定时期,形成上下不同海拔高度的8层溶洞,可以和北京西山永定河的8级阶地进行对比,对应着Barbour和袁宝印划分的8个华北地文期,代表了与之相互对应的新构造隆升期次。

图示

图15-5 北京西山石花洞系洞层

(据吕金波等,2010)
J.侏罗系;T.三叠系;P.二叠系;C.石炭系;O.奥陶系图示.寒武系。1.碳质页岩;2.玄武岩;3.含砾砂岩;4.砂岩;5.页岩;6.灰岩;7.鲕状灰岩;8.花岗岩;9.平行不整合界线;10.洞层编号

同一地貌形态的变形变位,如洪积扇和阶地的变形变位、水系扭曲与错断等,也是新构造运动的表现,水系的同步转弯、汇流和分叉点的线状分布及洪积扇顶点的线状排列,也常与新构造运动有关(图15-6)。

三、沉积物标志

新近纪以来沉积物的分布、成因类型、岩相及厚度都受到新构造运动的控制。因此,新近纪以来的沉积物在很多方面记录了新构造运动的历史。

1.沉积物的分布与新构造运动

新构造运动决定着现代地形的基本轮廓。新近纪及第四纪堆积物大都分布于现在地形的低洼处,如海盆、湖盆、平原及山间盆地,而这些地区大部分都是新构造运动的下降地区。所以,厚度较大、面积较广的新近系—第四系分布区代表着新构造运动以沉降为主;而与新近系—第四系堆积区相邻的物源剥蚀区,则是新构造运动的相对抬升区。

图示

图15-6 洪积扇迁移示意图

(据曹伯勋,1995)
(a)洪积扇加叠;(b)洪积扇顶向山前位移;(c)串珠状洪积扇;(d)洪积扇偏转;(e)断层通过洪积扇引起的锥顶位移;(f)普遍上升引起的洪积扇嵌入;(g)不断缩小的加叠洪积扇。1、2、3.第四纪不同时代的洪积扇;4.现代洪积扇;5.河谷下切地段;6.洪积扇阶梯;7.断层崖

2.沉积物成因类型和岩相与新构造运动

沉积物的成因类型和岩相受一定的自然地理环境控制,而自然地理环境则主要是由构造运动和气候因素决定的。所以在排除了气候因素对沉积物成因类型和岩相的影响后,才可以用于新构造运动的研究。新构造运动决定着外力过程的性质和强度,如在强烈抬升的高原和山岳地区,地形切割强、坡度大,所以常形成重力堆积物、山岳冰川堆积物和洪积物等;而在沉降运动的平原和盆地区,则以湖沼沉积物和冲积物等最为发育。

新构造运动的特点反映在沉积物的岩相结构上,如在平原河流冲积层中,一个河床相与河漫滩组合,是地壳一段稳定时期的产物,如果出现多个河床相与河漫滩组合的叠加,则反映新构造运动的间歇性沉降;而巨厚的河床相(几十米至几百米)则代表了地壳的连续性下降。又如,在山前洪积物中,如果扇顶相与扇形相的界限不断向平原方向移动,则代表山地上升或盆地相对下降。

3.沉积物的厚度与新构造运动

沉积物的厚度取决于堆积区与其物源区(剥蚀区)的相对高差和两者之间的距离。高差越大,距离越近,其沉积厚度也就越大。地形的高差是受新构造运动控制的,所以新近系—第四系堆积物的沉积速度与厚度,在一定程度上代表新构造运动的速度与幅度。在堆积区与物源区之间由倾向堆积区的正断层分割,且该断层为活断层时,沉积物的堆积速度最快,其厚度也最大,如我国东部的汾渭断陷盆地,新近系以来的沉积物厚度达2 000余米。

四、地震

地震主要是地应力的局部积累和突然释放,岩石在弹性固态下进行的构造运动。地震的分布和发生与新构造时期以来强烈活动的构造带有关。

(一)地震分布带

全球破坏性地震的地理分布大都聚集于一定的狭长地带,在这些地带内大小地震发生的时间、强度和空间分布都有一些共同的表现形式,并与地质构造有某些关系。因此,在研究地震活动性时,不是孤立地研究某一个单独的地震,而是把整个地震带的活动作为一个统一的活动过程。研究表明,全球破坏性地震集中分布于4条地震带上。

1.环太平洋地震带

该带是全球地震活动最强的地区,全世界大约80%的浅源地震和90%的中源地震及几乎所有的深源地震都集中于此带上。所释放的地震能量约占全球地震释放总能量的80%。环太平洋地震带是中、新生代以来地壳活动性较大的地带,现代地形反差强烈。其中,西太平洋的岛弧-海沟地带不同震源深度的地震由海沟朝大陆方向有规律的分布表明,该带本身就是一条深入地下700多千米的超壳断裂带。

2.地中海-喜马拉雅地震带

该带地震所释放的能量占全球地震总能量的15%。除环太平洋地震带外,几乎所有的中源地震和浅源强震都发生在此带内。地中海-喜马拉雅地震带也是典型的中、新生代构造活动带,地形起伏剧烈,地震活动的强烈地段往往集中在构造地貌急剧变化的部位。

3.大洋中脊地震带

沿各大洋中脊中央分布的地震均为浅源地震,释放的能量也较小。海洋地质研究表明,这些地区是最新的大洋地壳,沿其轴部是一条张性大断裂,不断有岩浆的侵入和喷出。

4.大陆裂谷地震带

大陆裂谷系是指由区域性大断裂产生的规模很大的地堑构造带,如东非裂谷、红海地堑、贝加尔湖地堑及我国的汾渭地堑等。它们都是新生代以来因断裂活动而形成的断陷盆地,强烈的差异运动是它们的共同特点,同时表现为负的布格重力异常和高的热流值。

我国破坏性地震的分布同样聚集在新构造运动强烈的地带,如隶属于环太平洋地震带的台湾地区;位于地中海-喜马拉雅地震带上的喜马拉雅山地区;另一个是作为我国大陆地壳厚度、地质构造格架和地貌特征等的重要分界线的南北向构造带;此外,北北东向活断层广泛发育的华北地区,也是强震的分布区。

(二)地震与断层

大量事实表明,地下断层活动引起地震,而地震作用又可产生地表断层,即地震断层。绝大多数的浅源地震与活动断层密切相关(图15-7)。

图示

图15-7 1989年1月—1998年12月中国地震震中分布与分区图

(据徐秀登等,2000)

根据我国大陆地区地震地质研究,两者之间具有如下特点:

(1)绝大多数强震的震中位于活动的大断裂上或其附近。

(2)许多破坏级(性)强震(一般大于6.5级或7级)形成的地震断层与当地主要断裂走向一致,甚至大体重合。如1973年炉霍7.9级地震形成的地震断层带长90km,宽20~150m,总体呈NW305°方向,地震时表现为左旋扭动,与鲜水河断裂的展布和活动方式有很大的一致性,而从一些未形成明显地震断层的地震震源力学分析来看,震源错动面的产状也大部分和地表大断裂带相一致。

(3)曾经发生过多次强烈地震的大断裂,大都为切过震源破裂位置的深大断裂。

(4)我国绝大多数强烈地震的极震区和等震线的延长方向与当地大断裂的走向一致。

地震与断层活动密切相关,但并不是所有的断裂活动都伴有地震发生,这主要取决于断层的运动方式。野外观察和实验研究表明,断层活动方式主要有两种。

1.蠕动

蠕动是一种相对稳定的滑动,如土耳其的安纳托里亚断层,以2cm/a的速度蠕动;我国1974—1976年,在苏、鲁、皖、豫等省先后出现与蠕动有关的大面积“地裂”现象。这种类型的断层活动,一般不伴有破坏性地震。

2.黏滑

断层两盘互相黏住,使滑动受阻,当应力积累到等于或大于摩擦力时,断层两盘便发生突然的相对错动,这种运动方式称为黏滑,这是地震发生的断层运动机制。

这两种断层活动方式,在不同的活断层或同一断层的不同部位或同一断层在不同时间内,可以1种活动方式为主,也可能有两种方式周期性交替。在大地震到来之际,在发震断裂带常常会出现蠕动现象,而实际的发震部位则是蠕动段之间的闭锁段。沿断裂带的温泉活动有助于释放地壳热能,在一定程度上可减缓大地震的发生。

由于上述地震与活动断层之间的对应关系,大量的地震资料(如震中分布、震源深度、地震机制等)已被用来分析现代地壳构造运动的状况及识别正在活动和正在发生着的断裂系统。丁国瑜等根据地震震中的网格状分布,指出现代地壳破裂具有网格状特点(图15-8),强震多沿地应力易于释放的网络线(尤其是网络线交点)发生。

图示

图15-8 滇川一带1970—1977年M≥4级地震震中的网络状分布

(据丁国瑜,1979)
1.震中,震级;2.震中分布的方向

五、火山活动

火山活动也是新构造运动主要表现形式之一,地球上火山活动的时空分布也是不均匀的。新生代以来,世界上的火山带与环太平洋地震带和地中海喜马拉雅地震带的分布一致。与之相关的我国新生代火山活动带主要分布于滨太平洋两岸的中国东部大陆板块内断陷盆地及周围山地和西部的喜马拉雅山地区。火山活动带是确定构造活动带的重要证据之一,被作为板块、亚板块边界划分的主要依据。有的温泉也可能是火山活动的标志。

六、大地测量与地球物理异常

1.重力异常

大量的测量结果表明,地球表面的重力异常随地而异,其变化与地球的运动、地壳物质密度的大小及物质的运移有关。因而重力异常也是地壳新构造运动的反映,重力梯级带、线性重力异常扭曲带、异常过渡带是确定区内断裂构造的重要标志。

如华北地块南部布格重力异常(图15-9)有西低东高的特点,异常方向以北西向、北东向和近东西向为主。区内北东向异常主要表现为重力梯级带,北西向异常主要为线性重力异常扭曲带,近东西异常通常为正负异常过渡带。许立青等(2013)在前人研究的基础上,根据野外观察、测量与分析,特别是综合华北地块南部断裂体系第四纪活动性质的构造和地貌标志,对华北地块南部断裂体系新构造活动特征进行了研究。研究表明,浅表北西西向—北西向、近东西向和北北东—北东向3组断裂将区内基底断块切割为不同的次级隆坳构造格局,构成典型雁列式走滑断层控制的拉分盆地群,控制盆地的断裂一般为北西向与北东向,且倾角高,多倾向盆地或坳陷;该区地震、温泉也多沿北西向断裂分布,且在北西西向断裂和北东向断裂交叉部位相对集中。因此,华北地块南部布格重力异常反映了本区的基本构造格架是北西向、北东向与近东西向构造复合叠加的结果。

图示

图15-9 华北地块南部重力异常

(据许立青等,2013)

重力异常带与活动构造带有着很大程度的相关性。这是因为,沿断裂带往往是断块间差异活动最强烈的地段,具有特殊的地质、地貌特征,同时也是第四纪岩浆活动的通道,因而具有明显的地球物理场异常。我国东部呈北北东向和北东向展布的活动断裂,如太行山山前断裂、沧东断裂、宝坻断裂、郯庐断裂等,都具有明显的重力异常。

2.磁异常

一般较大的断裂构造,多半是岩浆活动的通道或停滞的场所,因此在磁场图上常形成线性、串珠状或雁列状磁异常带。根据国家地震局物探大队的研究,我国华北断块区的磁异常多为北东向和北北东向,与重力异常带的位置和方向基本一致。各主要断裂带均有较明显的磁异常,如著名的郯-庐断裂,就是首先由航磁异常发现的。

3.大地测量

大地测量资料是新构造运动最直观且最精确的反映。大地测量法是根据一些基点和基线,有选择地布置一些测线或测线网而测定现代构造运动的方法。大地测量分为水准测量和三角网测量。前者是研究地壳垂直方向上现代构造运动的表现,后者是测定地壳水平运动的常用方法。一次大地测量资料不能反映出新构造运动的变化,必须经过较长时间间距的重复测量,并将几次测量资料进行比较,才能反映出该时距内现代构造运动的方向与强度。两次重复测量之间的时距越短,重复测量的次数越多和历史越长,对新构造运动的性质、方向、强度的反映也就越精确。由于重复测量的时距越短,构造变形量越小,这就要求测量的精度越高。最宏观的地壳水平运动速度测量,是不间断地利用航天遥感器对地球各部分之间的距离进行测量。

4.地形形变和地壳形变图

地形形变和地壳形变图是大地形变测量研究的重要成果,是新构造运动研究的重要基础资料。近年来,地壳形变连续观测和GPS观测技术已广泛应用于地震的监测中。分析地壳垂直形变与地震活动两者之间的关系表明,地震带的分布大多与形变梯度带相吻合。郭良迁等(2001)在GIS平台上,以1951—1990年中国大陆垂直形变速度图为基础求出了垂直形变速率梯度,高梯度区和高梯度带是地壳断块掀斜活动和断裂垂直差异活动的结果,是断裂倾滑活动、断块沿断层面滑脱裂陷或者挤压逆冲造成的。垂直形变速率梯度是垂直剪应变强弱的反映,是垂直面上的剪切变化,所以它与地震活动有着密切的关系。从1951—1990年中国大陆形变梯度异常与强震活动关系图(图15-10)上看,在水准网覆盖区内共发生46次地震(M≥7),其中30次分布在形变梯度异常区内,占65%。

图示

图15-10 1951—1990年中国大陆形变梯度异常与强震活动关系图

(据郭良迁,2001)

第三节 新构造

新构造运动形成的地质及地貌的构造形态和变位,即新构造。新构造的显示是多方面的。主要有:

(1)像老构造一样由构造面(新近纪—第四纪岩层面、断裂面、节理面等)变形变位显示。

(2)由地形面(夷平面、阶地位相图等)变形变位显示。

(3)下降区由新地层厚度变化显示。

(4)由地貌形态的空间排列、错位、高度变化或扭转等显示。

研究上述各种显示标志在空间上的形态,即可确定新构造特征。到目前为止,尚无一套统一的、严格的新构造形态名词体系。主要的新构造类型有隆起构造、坳陷构造、断块构造、挤压褶皱和断裂构造以及活动断层。

一、隆起构造

大区域长期上升运动所形成的构造,面积可达数百平方千米或更大。隆起构造内部的差异性很小,但通常核部上升幅度最大,边部常有断裂伴生。根据新近纪—第四纪地层面或山地大范围夷平面等的变形和变位分析,这类构造有的在核部有补偿性地堑,有的则呈单斜状隆起等(图15-11)。中国的鄂尔多斯高原(黄土高原)是一个周边有断裂伴生的典型拱形隆起构造的例子(图15-12)。

图示

图15-11 大面积拱形构造示意图(https://www.xing528.com)

(据原北京地质学院,1963)
(a)简单拱形隆起;(b)翘起或单斜断块隆起;(c)拱形隆起边缘伴有断裂;(d)地块隆起;(e)、(f)补偿性地堑;(g)波状隆起

图示

图15-12 鄂尔多斯拱形隆起示意图

(据原北京地质学院,1963)
1.新构造运动幅度;2.新构造期活动的深大断裂及推测部分;3.新构造期活动的断层及其推测部分;4.隆起部分中相对坳陷的盆地;5.强烈地震的震中

二、坳陷构造

大区域长期下降运动所形成的构造,方向与大面积隆起相反,这一类构造主要由分析平原(或盆地)新近纪—第四纪沉积厚度等值线或被上述地层掩埋的古地形面起伏来识别。根据大多数平原(或盆地)沉积物厚度变化,这类构造的边部有时两边伴生断裂,有时一边无断裂,或者被一系列断裂控制,垂直断裂方向上沉积厚度变化大,基底起伏不平,有的沿断裂一侧沉积很厚。根据平原(或盆地)基底断裂及其控制的新沉积物厚度变化,可分出一系列次级凹凸(图15-13)。

图示

图15-13 平原(大盆地)区常见新构造坳陷及沉降中心位置图

(据原北京地质学院,1963)
(a)均匀坳陷;(b)地堑式坳陷;(c)不对称坳陷;(d)复杂坳陷(包括次级凹凸)。其中充填的新近纪—第四纪沉积物厚度变化反映坳陷特征,箭头示N→Q沉降中心,F为断裂,斜线为前新近纪岩层

三、断块构造

断块构造是指新构造运动产生的盆、岭相间的地貌构造形态,与大面积隆起相比,断块构造的两相邻断块具有地形高度和沉积两方面的明显差异。这种构造绝大多数是在老的断块构造基础上发展而成的。根据相邻断块的高度和沉积差异,断块构造有两种基本类型。

1.强烈差异断块

相邻两断块地貌高度和沉积状况差异强烈,断块位移大[图15-14(a)],中国的祁连山是这类构造的典型。在那里山地顶部保存有抬升的不同时期夷平面;或同一时期夷平面被断开后处于不同高度。山间盆地和山前则堆积了较厚或很厚的第四纪沉积物。断层崖或断层线崖地貌随处可见。

图示

图15-14 断块构造示意图

(据原北京地质学院,1963)
(a)差异性断块构造;(b)破裂构造

2.微弱差异断块

相邻两断块的位移不大,运动幅度也小,但沿断裂带常有火山活动、温泉和地震发生[图15-14(b)],显示断块的活动性主要具有“破裂构造”特点。如小兴安岭山麓西南侧从都德到铁力的近北西向断裂带,地貌上表现不明显,但沿断层方向发育了第四纪的沙秃火山群、五大连池火山群、尖山火山群和二光山火山群等。

四、挤压褶皱和断裂构造

在新近纪和第四纪沉积盆地区,因受山地新构造时期的挤压,常沿盆地边部产生一系列挤压小褶皱和逆断层(图15-15)。

图示

图15-15 挤压褶皱构造

(据原北京地质学院,1963)

五、活动断层

1.活动断层的概念和分类

活动断层一词是1908年由劳森(Lawso)提出的。关于他的定义,中外学者提出过不同的看法。劳德巴克(Louder baek,1950)认为,活动断层是指那些现在正经受着运动或在近代地质和历史时期曾有移动,以及在未来有复活倾向运动的断层。肖尔茨和克拉维斯(Schultz and Cleaves)从地震的角度提出,如果地震记录表明某断层发生地震,此断层就是活断层。

美国原子能委员会1973年把“能动断层”这一术语具体规定为:①在30ka和5ka内有过一次或多次活动的断层;②它们和能动的断层有联系;③沿该断裂带仪器记录到小震活动和多次的历史地震事件,或该断裂带发生过蠕动。1975年国际原子能机构在引用美国原子能委员会规定时,又增加了两条规定:①在晚第四纪有过活动;②该断裂有地面破裂的证据。

此外,有的研究者又为活动断层增加了大地测量标准、地球物理和工程标准等。根据多数研究者的意见,活动断层可理解为近代地质时期(第四纪)和历史时期有过活动(位移或古地震),现代正活动或将来有可能活动的断层。一般大型工程要求了解50ka以来断层活动史。在活动断层的各种标准中,地质标准是前提。劳德巴克把地质标准的具体内容规定为:包括新鲜的或年轻的断层陡坎,河流或冲积扇的水平错断,纵向洼地(非侵蚀结果)或下沉池塘的线状排列,以及现代沉积的形变或位移。历史和现代地震活动也是判断活动断层的重要因素。

关于活断层的分类,断层(垂直或水平位移)活动速率(每年或每千年位移)、断层的构造地质和地貌标志的显示程度及近50~5ka重复活动次数、活动速率是分类的重要条件。如1972年国际原子能委员会在地貌的基础上将活断层分为4类:A类——高运动速率,每1ka大于1m;B类——地形上显示清晰的断层证据;C类——地形上显示不清晰的断层证据;D类——在定量评价上没有断层速率或数量证据基础。美国按活动速率把活断层分为5类:AAA——大于10cm/a;AA——1~10cm/a;A——0.1~1cm/a;B——0.01~0.1cm/a;C——0.001~0.01cm/a。

2.中国主要活动断裂

我国活动断裂极为发育,以南北带为界,西部在印度板块向北的推挤和欧亚板块阻抗夹持下,形成一系列以逆冲、逆掩为主的近东西向断裂和北西西—北西向、北东东—北东向逆走滑型的巨大活断裂带,同时发育了规模较小的近南北向的正断层或走滑正断层;西部断层位移速率多在6mm/a以上。东部则以北北东—北东向走滑正断层或正走滑断层和北西西—北西向走滑断层的组合为特征;东部断层位移速率为5mm/a以下。东南沿海大陆边缘活动断裂,自台湾往福建、广东方向由北北东走向逐渐转为北东—北东东向,地震的震级沿这一方向有降低的趋势。断裂以左旋走滑正断裂向为主,而与其共轭的北西向断裂多为正断层或正走滑断层,但规模较小,延伸不远。

第四节 中国的新构造运动及其分区

一、中国新构造运动的特征

(一)中国新构造运动的间歇性

自新近纪以来,中国的新构造运动存在着明显的间歇性特点,即强烈的活动时期与相对宁静时期交替出现。主要表现在以下几个方面。

1.地貌发育的阶段性

由于新构造运动的强烈与相对平静的振荡性交替,从而形成了一系列的多旋回地貌,如多层夷平面、多级洪积台地、多级河流阶地、多层溶洞等。

2.第四纪沉积的间断与韵律性

新构造运动的间歇性,不但造成地层的沉积间断、不整合或侵蚀面,而且还使沉积物呈现韵律性(或旋回性)的特点。沉积物的韵律性,主要表现在粒度和成因类型的有规律更替两个方面。沉积物粒度从下往上粗→细的变化,粗粒沉积反映新构造上升引起地形的切割和起伏增大,细粒沉积则与继之而来的地壳相对宁静阶段地形的夷平阶段一致。我国许多盆地第四纪沉积物具有复式韵律沉积特点,反映了相邻山地的多次上升历史,是研究山地地貌发展重要的相关沉积物。

3.断层的间歇性活动

大量活动断层呈现活动→平静→再活动的历史,是新构造断裂活动的普遍规律。断层活动时常伴有地震。如我国郯-庐断裂的沂沭段,全新世以来有过3次剧烈活动时期,分别为3.5ka B P、7.4ka B P和11ka B P,平均重复间隔约为3 000a。贺兰山东麓山前断裂,全新世以来曾发生过4次快速错动时间,分别发生于211aB P、(2 630±90)a B P、(6 330±80)a B P、(8 420±170)a B P,其平均重复间隔为2 706a。

4.地震活动的韵律性

20世纪以来世界地震台网与我国地震台网和我国地震台网对于我国M≥6.75级地震可以达到全区测定,均由仪器记录。图15-16是中国大陆及其相邻区1900—1980年M≥6.75级浅震的时序图,从图中可以看出,强震活动有明显的活跃阶段和平静阶段交替。

图示

图15-16 中国大陆及其相邻区1900—1980年M≥6.75级浅震时序图

(据马杏垣,1987)
图中1、2、3、4表示不同的地震幕

我国历史地震和世界上其他地区的20世纪地震活动都呈现明显的韵律性。一般将200a左右地震活跃时段称为地震活跃期,而把10~20a的地震活跃时段称为地震活跃幕。自1897—1980年以来我国曾出现过4个地震活跃幕,即1897—1912年、1920—1937年、1946—1957年和1960—1980年。有人认为,1985年新疆乌恰7.4级地震,可能意味着中国大陆已进入第5个地震活跃幕。

5.火山活动的多期性

与地震活动一样,火山活动也具有明显的期次划分。如我国东部新生代火山活动自始新世以来,可划分为3期:

第一期为古近纪的火山活动,活动年代为71.5~28.5Ma(吴利仁,1985),主要为玄武岩浆沿断裂带的裂隙式喷溢。

第二期为新近纪的火山活动,是中国东部火山活动的高潮期,以陆相裂隙式喷溢的宁静流动式为主。主要产物为碱性玄武岩类,伴有拉斑玄武岩类,该期的火山活动年龄为23.8~2.6Ma。

第三期为第四纪的火山活动,其强度和范围远不及前两期,可以说是新生代火山活动的尾声阶段。喷发类型为中心式爆发,多数表现为火山锥地貌,如五大连池火山群、镜泊湖火山群、长白山火山群、山西大同火山群、山东蓬莱火山群等。该期火山活动的年代为1.48Ma。

(二)中国新构造运动的继承性与新生性

1.新构造运动的继承性

新构造运动的继承性是指新构造运动继承了老构造运动的方向和性质等特点。中国新构造运动的继承性主要表现在以下几个方面。

1)构造格局的继承

中生代燕山运动形成的大地构造格架,控制了中国现代地貌的总体格局。新构造运动的构造格局明显地继承了中生代构造格架。因此,研究一个地区的老构造基础,是研究该区新构造运动必要的重要前提。

2)运动方向的继承

从垂直运动来看,中生代构造运动的上升区,新构造运动时期继续上升,如青藏高原;中生代的下降地区新构造时期继续下降,如华北平原。

3)构造类型的继承

在我国西部,较稳定的地块在新构造期仍然为差异性运动较微弱地区,而地槽山地则普遍表现为强烈的差异运动。对我国现代地形起控制作用的断裂,大部分是老断裂在新构造时期的重新活动。

2.新构造运动的新生性

新构造运动的新生性是指新构造运动对老构造的改造或形成新的构造。中国新构造运动的新生性主要表现在以下几个方面。

1)我国东部构造应力场的改变

第三纪以来我国东部处于太平洋西侧弧后扩张的地球动力学环境中,位于内陆的中国东部,中生代燕山运动的挤压构造应力场被引张应力场所取代。在这些地区广泛发育的伸展构造,就是这种引张应力场的产物。

2)部分稳定地区重新活跃

某些一度稳定的地区,如天山、祁连山等,在新构造运动时期又强烈活动。

3)若干下降地区在新近纪以后转为隆起

如柴达木盆地的发育从印支期后开始,大致经历了侏罗纪—始新世的山前坳陷阶段,渐新世—中新世的大型坳陷盆地阶段,到上新世的缓慢抬升和褶皱阶段。

4)一些新的断陷盆地生成

新构造运动时期,在我国东西部有一系列新的断陷盆地。如华北区在经过晚白垩世—古近纪初的隆起剥蚀之后,华北亚板块发生了强烈的裂陷。在翘升的贺兰山、阴山、秦岭山系与整体上隆的鄂尔多斯地块之间,形成了银川、河套与渭河地堑系。往东介于紫荆关-武陵山断裂带和郯-庐断裂带之间发育了包括华北盆地和渤海在内的地堑系。我国西部的地堑系或裂谷主要是第四纪形成的,如西藏第四纪南北向地堑系、阿尔金山地堑系、祁连山带地堑系等。

二、中国东西部新构造运动的差异

新构造运动时期,中国东西部处于不同的构造环境。西部受印度板块和欧亚板块的碰撞,处在强烈的挤压应力环境,开始了一个大陆岩石圈内的俯冲、地壳缩短与加厚的过程。东部引张位于亚洲大陆与太平洋板块俯冲带的后部,处于走滑力的作用下。因此,东、西部新构造运动的表现在许多方面存在差异。

1.升降幅度的差异

西部在强大的板块挤压应力作用下,地壳加厚并迅速隆升,自中、上新世以来喜马拉雅地区的上升幅度一般在4 000m以上,藏北地区一般在3 000~4 000m之间。在整体隆升的基础上,还形成了一些大规模的裂陷,在大型裂陷盆地的边缘,如塔里木盆地南、北两侧,准噶尔盆地南缘,隆起和下沉的相对高差达1 000~12 000m。东部为滨太平洋弧后差异升降区,以大兴安岭—太行山—雪峰山东麓一线为界,以西为上升区,以东为下沉区。上升最强烈的在华北西部,最大幅度为1 000~2 000m;东北上升幅度为700m。沉降的幅度各地不一,东北为200m,华北平原为300~500m。最大的下沉区为鄂尔多斯隆起周围的深断陷,如汾渭断陷、银川断陷、河套断陷等,渭河盆地第四系最大厚度达2 000m,银川盆地也在1 600m以上。

2.活动断裂构造样式与活动速率不同

中国西部活动断裂总的是逆冲-推覆和走滑断裂的相互联系与制约,前者近东西向,后者为北东向和北西向,同时发育次级的近南北向正断层和走滑正断层。而中国东部则以北北东—北东向走滑正断层和北西西—北西向走滑断层的组合为特征。断层两盘相对位移速率,西部为6mm/a以上,东部为5mm/a以下。水平与垂直运动速率之比,东部一般水平运动是垂直运动的2~3倍,西部一般为6~7倍。

3.构造盆地类型差异

中国东部海域及内陆由于处于弧后扩张环境,新生代构造盆地均属裂陷伸展的构造类型。中国西部则由于印度板块与欧亚板块的推挤,受相背逆冲断裂控制的压陷盆地发育,如塔里木、准噶尔等大型压陷盆地。另外,由于南北向推挤使岩石圈物质横向流展,派生出次生的引张应力场,在特定地区造成南北向裂陷伸展构造,如西藏块体南部的近南北向的地堑系和当雄-羊八井等南北向地堑系就是突出的代表。沿一系列大型走滑断层,还发育了各种类型的拉分盆地、楔状盆地等,如阿尔金断裂带的矩形、楔形盆地,昆仑山与阿尔金山之间的苦牙克裂谷,以及滇西北由于北东向的小金河和金汀河走滑断裂的活动,造成两条北西—北北西向拉分地堑带等。

4.沿岩浆岩类型差异

中国东部新生代主要是基性火山岩建造,且钙碱性玄武岩系列、拉斑玄武岩系列和碱性玄武岩系列都存在。玄武岩类的成分受地壳的混染程度小,基本上是地幔部分熔融的产物。在碱性玄武岩类中,含有幔源橄榄岩类的捕虏体,其活动方式以喷溢为主,侵入活动很弱。相反,中国西部以超基性、基性、中酸性和酸性的侵入岩类为主,火山活动次之。在火山岩类中,除基性玄武岩类以外,中性火山岩类也占有一定的地位。西部的酸性侵入岩中,含有较高的挥发组分和水分,酸性较强。这些特点说明,西部地区的酸性侵入岩,主要是地壳重熔的产物。

5.地震活动特征差异

中国西部地震活动频度高,震级也高,震中分布密度也高,复发周期短,强度分布不均匀,8级以上地震多发生在地壳厚度变化大的梯度带附近。东部的地震活动主要集中在华北和东南沿海一带,特点是强度大、复发周期长,与西部区相比地震活动强度相差一个量级。

在震源深度方面,西部震源深度范围绝大部分在10~50km之间,优势分布是10~30km,由南向北深度变浅,如青藏高原南部为15~70km,中部为10~40km,北部为10~30km。东部地区震源深度一般是5~30km。

6.形变特征不同

大量的形变测量资料表明,中国的形变特征也存在着一个以南北构造带为界的东、西部差异。在西部垂直升降等值线轴的方向大体为北西走向;在东部的这种升降长轴则以北东向为主。

三、中国新构造运动区域特征

根据新构造运动的发展、运动强度、运动方式及区域构造、深部构造和地震活动状况等特征,黄汲清、马杏垣等将我国划分为2个构造域、6个构造区和20个构造亚区(图15-17)。

图示

图15-17 中国新构造分区及主要活动断裂分布图

(据马杏垣,1987)
1.断裂及走滑方向;2.拉张型盆地;3.挤压型盆地;4.一级新构造单元界线;5.二级新构造单元界线;6.构造单元代号。Ⅰ.特提斯喜马拉雅新构造区域:Ⅰ1.新疆新构造区,Ⅰ2.青藏新构造区;Ⅱ.滨太平洋新构造域:Ⅱ1.内蒙古-东北新构造区,Ⅱ2.华北新构造区,Ⅱ3.华南新构造区,Ⅱ4.东南沿海和南海海域新构造区

(一)特提斯喜马拉雅新构造域(Ⅰ)

特提斯喜马拉雅新构造域(Ⅰ)位于中国南北构造带(大致在银川—昆明一线)以西。处于印度板块与亚洲大陆板块的碰撞挤压区。新构造时期地壳发生了明显的加厚、缩短与抬升,形成了以逆冲断层、压陷盆地、大型走滑断层和挤压构造等为主的构造型式。大致以帕米尔—昆仑山—祁连山为界,又可分为新疆新构造区(Ⅰ1)和青藏新构造区(Ⅰ2)。

1.新疆新构造区(Ⅰ1

地壳厚度44~56km,在整体抬升的基础上,发育了主要受北东向、北西向两组断裂控制的压陷性断块盆地,如塔里木、准噶尔、伊犁和吐鲁番等盆地,控盆断裂多具逆冲和走滑性质。与压陷盆地相邻的是强烈隆起的断块山(如天山、祁连山等),隆起和下沉幅度相差1 000~12 000m(马杏垣等,1986)。

该构造区自北而南又可分为阿尔泰亚区(图示)、准噶尔亚区(图示)、天山亚区(图示)、塔里木亚区(图示)及阿拉善亚区(Ⅰ图示51)。

2.青藏新构造区(Ⅰ2

地壳厚度52~72km。中、上新世以来整体抬升,上升幅度达2 000~3 000km。局部有差异性断块沉降。新生代晚期岩浆活动甚为活跃,断裂十分发育,多为具走滑性质的压性弧形断裂。在柴达木盆地的更新世地层中,还发育了一系列北西向褶皱。此外由于南北向推挤使岩石圈物质横向流展,派生出次生的横向引张应力场,在藏南形成了一系列近南北向的张性构造盆地。

此区进一步分为祁连-青海亚区(图示)、藏北亚区(图示)、藏南亚区(图示)、川滇亚区(Ⅰ图示42)。

(二)滨太平洋新构造域(Ⅱ)

滨太平洋新构造域(Ⅱ)位于南北构造带以东的大陆地区。根据沉积盆地的分布和构造活动性,可分为内蒙古-东北新构造区(Ⅱ1)、华北新构造区(Ⅱ2)、华南新构造区(Ⅱ3)和东南沿海及南海海域新构造区(Ⅱ4)。

1.内蒙古-东北新构造区(Ⅱ1

本区新构造的最大特点是火山活动强烈,如著名的五大连池、长白山等。地震活动相对较弱,20世纪有少量6级地震和一次7.3级地震。但震源较深,吉林地区是我国唯一的深震活动区,发育有松嫩盆地。上新世以来,山地最大抬升幅度约700m,盆地最大沉降幅度不足200m。区内地壳厚度较稳定,约34km。

本区进一步细分为内蒙古-大兴岭亚区图示)、松嫩盆地亚区图示)、三江盆地-长白山亚区图示)。

2.华北新构造区(Ⅱ2

华北新构造区(Ⅱ2)是中国东部新构造活动最强的地区。发育有汾渭、河套、银川、华北等断陷盆地,新构造时期沉积厚度一般为300~500m,最大达2 000m(如渭河盆地)。地震活动频繁,强度大(至今已知M≥8级地震6次,7~7.9级地震11次,6~6.6级地震43次)。在大同、沧州、海兴、无棣等地见有火山活动。以大青山—燕山一线作为其北界,南界为秦岭—大别山。

本区可进一步分出大青山-燕山(图示)、鄂尔多斯(图示)、黄淮海-下辽河盆地(图示)、辽东-黄海-胶东(图示)等亚区。

3.华南新构造区(Ⅱ3

本区新构造时期以整体缓慢上升为特征,新近纪以来大多数盆地均已结束沉积,仅有江汉-洞庭盆地、南阳盆地及沿海港湾沉积盆地仍有沉积。最大抬升幅度可达1 000m,一般为几百米,最大沉降幅度不过200m。除东南沿海外,本区很少发生M>5级的地震,为少震、弱震区。广东和海南岛等地见有火山活动。

本区又可分为两湖-川贵(Ⅱ图示13)及华南-东南(Ⅱ图示23)两个亚区。

4.东南沿海及南海新构造区(Ⅱ4

该构造区属欧亚板块的边缘海,中国大陆架部分。新生代以来构造活动强烈,广泛发育一系列与岛弧平行的线状褶皱与逆断层。如在台湾岛上可见左旋走滑断层,形成强烈的挤压带。台湾岛是本区最主要的抬升区,自新近纪(蓬莱造山运动)以来,中央山脉的内部隆起幅度超过2 500m;20世纪以来大于6级地震达30次。大致以台湾岛南端的右旋走滑断层为界,分为台湾-东海新构造亚区(图示)和南海新构造亚区(图示)。本区大部分位于水下,许多新构造活动细节尚不清楚,有待进一步研究。

第五节 新构造运动的研究

一、新构造运动的研究方法

由于新构造运动本身的特点,决定了其研究方法的多样性和综合性,除了构造地质学中使用的地质学方法外,地貌学方法、考古学方法及仪器测量法等都是新构造运动研究的常用方法。随着科学技术的不断发展,一些新的方法和手段正在不断地被吸收到新构造的研究中来,使新构造运动的研究方法不断得到充实和丰富。

新构造运动的研究方法虽然种类繁多,但大体上可分为两大类:

(1)定性法。包括地质法、地貌法、历史考古法等,这是研究新构造运动最基本的方法。

(2)定量法。主要是指采用仪器测量的方法,如大地测量、地震学方法等。

在新构造运动研究中,各种方法的侧重点有所不同。其中地质法、地貌法应用最为广泛,它不仅能解决上新世、更新世及全新世的构造运动问题,在活动构造(如地震和活火山等)研究中也不可缺少;历史考古法主要用于解决全新世尤其是有文字记载到开始有仪器记录之间时段的构造运动问题,也可涉及到一部分的更新世;仪器测量则只能解决目前正在活动着的构造运动问题(表15-3)。

表15-3 新构造运动研究方法的应用时限表

图示

常用的研究方法及其主要内容如表15-4所示。这些方法的使用随研究地区新构造运动的表现特征而不同。

在海域地区,由于岩石圈表面被厚层海水覆盖,以构造地形和火山地形为主,首先应采用地球物理方法,以探明水下洋壳的表面形态及岩石圈的各种地球物理性质,再用地质法和地貌法分析新构造运动。

新构造运动研究是一个复杂的课题,仅靠个别方法所获得的资料往往是不全面的,所作的结论很可能具有片面性,因此在工作中应注意各种方法的综合分析(表15-4)。

表15-4 新构造研究的常用方法及研究内容表

图示

二、新构造运动研究的热点区域

青藏高原和沿海地带——新构造学研究的热点区域。

1.对青藏高原的研究

青藏高原是地学界所关注的一个地区,因为青藏高原的隆升是地球历史上,也是新构造时期的一起重大事件,它不仅在亚欧大陆而且在全球的过去和现代环境变化、大陆动力学演化中具有重要的作用和意义。

在过去一个时期内,我国和国外的地学专家已经从多方面、多学科、多手段地进行综合调查研究,对青藏高原内部块体划分、结构及其边界状况和青藏高原隆升的历史、演化阶段、幅度、速率等方面,都取得了极有价值的一系列认识。如我国的刘东升先生,带领考察队利用冰芯钻探研究青藏高原的隆升,开拓和引导青藏高原研究,并推动青藏高原研究的建设;孙鸿烈先生等带领的中国科学院青藏高原综合科学考察队,完成了“青藏高原隆起及其对自然环境与人类活动影响的综合研究”项目;国家地震局合作进行“青藏高原地壳上地幔结构及地球动力学研究”,并开始高原GPS观测和地壳运动研究,对青藏高原第四纪抬升速率进行测定;原地质矿产部与法国国家科研中心合作开展了地质地球物理调查研究,与美国合作在川西、滇中及高原东部开展GPS测量,与美国和加拿大合作开展深反射地震、大地电磁及地质调查研究。

对青藏高原的研究虽与日俱增,但研究程度尚不够均衡,尤其对新构造学的系统研究还不够充分,有些问题在认识上尚有分歧,所有这些都需要开展系统的详细研究。下列问题仍然是今后研究的重点:青藏高原大规模隆升的确切过程、阶段和历史的确认。青藏高原在不同时期、不同阶段隆升的幅度、速率;青藏高原在新构造期内活动块体的划分、块体的结构及各块体运动方式、幅度、期次和时间;青藏高原不同类型地貌的系统划分、展布及其变位、变形。过去对青藏高原内部众多的湖泊系统研究较少,实际上,湖泊的地貌和沉积物往往保留着全面丰富的新构造信息,应予以足够的重视。

2.对沿海地区的研究

沿海地区的新构造研究始终是国外和国内新构造学研究的热点区域,并在海岸构造地貌、海平面变化及海域新构造的研究和探测方面取得了一系列新进展。沿海地区既是大陆和海域交接地带,又是经济发展地区,故不论是从大陆与海洋新构造对比的一系列理论研究,还是从国民经济发展需要出发,都将是新构造研究的重点地区。尤其我国沿海地带正是经济开发的重点地区,一系列新的工业、商业城市正在兴起,滨海石油开发也正在迅速发展,而这一地带又面临各种自然灾害的威胁,如海岸沉降、河口变迁及地震活动等,这些无一不与新构造有关。今后除继续对海岸构造地貌、海平面变化及有关的新构造运动、新构造变形进行重点地区和全面系统相结合的研究之外,通过各种海洋探测手段,加强对滨海地区的新构造探测和研究无疑将是今后研究的重点。目前已取得不少资料证明滨海地区是新构造运动极为活跃而强烈的地带。

思考题

一、名词解释

新构造运动;新构造;新构造运动的继承性和新生性;断块构造;破裂构造,现代构造运动,活动构造;活断层;活褶皱。

二、简述

1.目前对新构造运动的时限有哪几种主要看法?

2.简述新构造运动的地质、地貌标志。

3.新构造运动的继承性主要表现在哪些方面?

4.什么是新构造运动的新生性?

5.新构造的基本类型可分为几种?各种类型的主要特征表现在哪些方面?请结合我国实例说明。

6.如何识别构造阶地和气候阶地?

7.引起第四纪海平面变化的因素有哪些?如何区分构造原因和气候原因?

8.论述新构造运动与地震的关系。

9.结合实例说明,如何根据洪积扇的异常组合与变形研究山前断层的性质?

10.试述我国新构造运动的区域性特点。

11.如何根据水系研究新构造?

12.考古对新构造运动的研究有何意义?

13.试述阶地研究的新构造运动意义?

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