中国西部环青藏高原东侧地带具有独特的地域和地质背景,导致形成一系列特殊的地质环境条件,如高地应力、强风化、深卸荷、深厚覆盖层等。实践表明,这一地区重大工程地质问题和灾害性地质过程的产生与上述特殊地质环境条件存在紧密的内在联系。查明这些特殊地质环境条件的发育特征、区域性分布规律以及形成机理,对这一地区灾害性地质过程的评价与预测具有重要的基础意义。
因此,从上个世纪90年代初开始,实验室就致力于这一领域的研究工作,先后承担了一系列国土资源大调查有关区域地质环境评价和重大工程建设有关区域构造稳定性研究的课题;尤其是1996年代中期得到了国土资源部重大基础前沿课题的资助,2001年又得到了国家自然科学基金“西部生态与环境”重大研究计划重点课题的资助。通过大量深入、扎实的野外地质工作和典型实例解剖,结合现代数值和物理模拟技术,基本查明了中国西部,尤其是环青藏高原东侧上述特殊地质环境条件的形成机理和发育分布规律,取得以下重要研究成果:
(1) 基于对新生代构造变动形迹的深入研究和宏观分析,揭示了中国西南部地区挽近构造应力场的基本特征及发展演变过程;研究提出自新生代以来,这一地区构造应力场发展演变存在5个阶段和2个构造活动期和1个应力调整期。
(2) 在前述区域形变—应力场总体背景下,研究揭示区内强震的产生,除大型断块边界断裂水平剪切错动这一基本类型外,还有以下三种特殊模式:岷山隆起带型的强震发生模式,丽江型强震发生模式和安宁河断裂型强震发生模式。
(3) 基于现代地壳形变测量成果,研究建立了高地应力形成的基本概念模型为:高原物质侧向流动方向受断块边界走向和断块内部物质强度控制,从而导致在断块的边界及断块内部规模较大断裂的交汇处及断裂端部产生高应力集中;内部物质强度差异较大的两相邻大断块的汇聚边界也为高应力集中地区。
(4) 编制了环青藏高原东侧高地应力区分布图。表明:高应力区通常分布在一级构造单元的边界及其附近,如北祁连高应力集中区;二级断块收口部位,如渡口、川西北岷山地区;区域性断裂的斜列或交汇处,如鲜水河带;断块内部次级断块的特殊部位,如丽江地区;壳内缺乏低速层地区,如剑川-鹤庆。
(5) 揭示了区域高应力集中的5种模式:即“瓶颈式”应力集中模式;构造楔应力集中模式; “壳内低速层缺失”应力集中模式;“压致-拉裂”(拉)应力集中模式;斜列或交汇集中模式。
(6) 编制了环青藏高原东侧深切河谷地区深厚覆盖层分布图。表明:深厚覆盖层厚度变化在30-260米之间,如金沙江虎跳峡以上河段、乌东德-巧家河段、向家坝河段;雅砻江二滩-锦屏一级河段;岷江白花-松潘河段等;局部河段可达500余米,如川西冶勒地区。
(7) 深厚覆盖层的形成有以下5类主要成因模式:①早更新世断陷盆地基础上形成的深厚覆盖层;②早更新世冰碛盆地基础上形成的深厚覆盖层;③晚更新世冰盛期滑坡、崩塌堰塞堵江形成深厚覆盖层;④晚更新世冰水泥石流堰塞江河形成的深厚覆盖层;⑤推覆体下盘受牵引段凹陷形成的深厚覆盖层,并揭示了堰塞型深厚覆盖层发育的统一模式。
(8) 揭示了青藏高原东侧深切河谷强卸荷发育的6种机理模式(强卸荷主要指发育在坡体内部100m深度以内的卸荷带,通常以“深部拉裂缝”的形式存在):① “水平挤压-应力释放”型;② “垂直挤压-应力释放”型;③反倾边坡的大规模“倾倒-拉裂”型;④软弱基座边坡的“压缩-倾倒-拉裂(错动)”型;⑤块状岩体边坡的“阶梯状蠕滑-拉裂“型;⑥孤立山梁卸荷型。
(9) 揭示了青藏高原东侧深切河谷边坡特殊深风化带的发育模式:即断层破碎带控制型和新生代穹隆构造控制型。
(10) 建立了《中国滑坡堵江事件目录》,该目录包括我国160余起滑坡堵江事件,是我国目前最完整的滑坡堵江数据库。通过对古堰塞湖沉积剖面的地球化学、孢粉研究、频率磁化率、碳、氧同位素研究,揭示了距今30000~15000年川西地区气候环境的变化。
基于本项研究,实验室先后培养博士后2名,博士研究生8名,硕士研究生15名。出版学术专著2部(科学出版社1部);在国际刊物和国内核心期刊发表论文63篇,其中SCI收录3篇,ISTP收录7篇,EI收录22篇。该项成果2002年获国土资源科技成果一等奖。
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