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2025年  第31卷  第3期

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封面
2025 年 3 期封面
2025, 31(3).
摘要 (181) PDF (1560KB)(24)
摘要:
目次
2025 年 3 期目次
2025, 31(3): 1-2.
摘要 (149) HTML (89) PDF (427KB)(28)
摘要:
创刊30周年纪念专栏
基于小南海地震地质灾害的历史地震参数分析
龚丽文, 张怀, 陈丽娟, 王赞军, 张秉诺, 孙益星, 柏昌云
2025, 31(3): 345-360. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025001
摘要 (803) HTML (190) PDF (23192KB)(61)
摘要:
小南海地震作为重庆地区震级最大的历史地震事件，其地震学参数解析对区域地震危险性评价及抗震设防标准制定具有重要科学意义。针对历史地震研究受限于观测资料缺失的瓶颈问题，文章提出了一种通过典型地震遗迹反演地震参数的方法，系统重建了小南海历史地震参数。对地震地质灾害遗迹高精度遥感解译与现场调查的结果显示小南海地震触发的滑坡群具有显著近南北向优势展布特征，与历史记载的有感范围椭圆长轴方向近似一致，这指示该地震的发震构造可能为北北西向仰头山断层。通过地质灾害体的高精度遥感解译，获得滑坡朝向、堆积物的滑动方向和展布特征，研究发现多个滑坡体的堆积物都具有向南东方向运动特征，据此推断地震动力学过程以南东向错动为主。结合鲁甸地震的地质灾害分布特征与发震构造之间的关系，以及渝东南地震成因机理，研究成果论证了地震学参数的合理性。研究创新性揭示该地震具有“岩溶−构造”复合致灾机制：在北西—南东向构造应力持续作用下，沿断裂带或优势节理方向发育的串珠状岩溶洞穴形成天然弱化带，导致应力集中，发生左旋走滑兼逆冲性质的错动，最终引发兼具构造地震与岩溶塌陷特征的特殊震例。该成果为历史地震参数重建提供了 “地质遗迹−动力学反演”新方法，对岩溶地区地震危险性评估具有重要指导价值。
青藏高原东北缘弧形构造生长：来自三维有限元数值模拟的启示
赵一霖, 孙玉军, 侯贵廷, 施炜
2025, 31(3): 361-385. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025037
摘要 (636) HTML (176) PDF (7137KB)(88)
摘要:
青藏高原东北缘弧形构造带是青藏高原侧向生长的独特边界，以垂直于高原扩展方向的盆−山相间的弧形地貌为特征，代表了青藏高原扩展的独特生长方式。此次研究旨在运用三维有限元黏−塑性大变形数值模拟方法再现青藏高原东北缘弧形构造带的形成和演化过程，提出弧形构造生长的新构造样式和变形机制。此次模拟基于大量地质与地球物理资料，测试了银川盆地阻挡和弱的下地壳对弧形构造带内断裂发育的控制作用。结果表明，在青藏高原向东北扩展的过程中，地壳缩短增厚变形由高原向东北传播，受北东—南西向挤压作用，地块围限的中—新生代盆地区（弧形构造带）的深部物质向东北迁移，在受到刚性的鄂尔多斯地块和阿拉善地块阻挡后，向强度相对较弱的银川盆地有限挤入。银川盆地的阻挡是弧形构造带断裂在浅部地壳形成和发育的重要条件。黏度为2.5×1022 Pa·s 、黏聚力为2 MPa的弱下地壳对弧形构造带内断裂发育有促进作用，但不是断裂形成的必要条件。进一步分析青藏高原东北缘弧形构造带地表和3条剖面最大剪应变率分布特征及其随时间演化的规律发现，弧形构造带在深部总体上表现为“对冲”构造样式，指示深−浅变形机制存在解耦现象。弧形构造带的变形解耦深度在20 km和40 km发生，形成了3个构造层。其中的中—上地壳构造层以逆冲−褶皱构造变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚；而弱的下地壳作为弧形构造发育的滑脱层，以韧−塑性变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚；岩石圈地幔由于莫霍面的调节作用，也存在一定程度的缩短增厚。综合分析认为，青藏高原东北缘弧形构造带是在先存断裂和拆离带的控制下，主控断裂在9.5~2.5 Ma同步发育，并向深部扩展，最终切入中—下地壳。新的模拟研究结果为深化对青藏高原东北缘隆升和横向生长过程的认识提供了参考。
南秦岭佛坪穹隆南缘韧性剪切带构造变形及其年代学研究
余坷成, 孙圣思, 董云鹏, 惠博, 程超, 张彬, 张一宁, 李欣雨
2025, 31(3): 386-410. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025008
摘要 (705) HTML (132) PDF (6565KB)(82)
摘要:
秦岭造山带中段佛坪地区集中发育麻粒岩−混合岩−片麻岩穹隆，是研究大陆地壳变质变形和秦岭中生代构造演化的关键地区。秧田坝−十亩地韧性剪切带位于佛坪穹隆南部，记录了晚三叠世末挤压伸展转换阶段中的中—深构造层次变质变形的信息，能够为探讨佛坪穹隆隆升机制提供依据。文章通过构造解析、矿物地球化学、矿物晶格优选方位以及年代学等手段对剪切带典型变质变形岩石样品展开研究。野外观测以及运动学涡度分析指示剪切带发育受控于纯剪切作用的右行韧性剪切变形。长英质糜棱岩中石英主要发育柱面<a>滑移系与柱面<c>滑移系，表明变形发生在约550~650 ℃的角闪岩相条件下。变质矿物组合特征以及石榴子石−黑云母−斜长石温压计的计算结果指示顺时针的P−T路径，峰期变质条件为568~611 ℃/5.2~5.3 kbar，630~654 ℃/7.1~7.9 kbar，等温降压阶段M2的温压条件为590~616 ℃/3.5~4.5 kbar。剪切带中混合岩化浅色体锆石U-Pb测年结果为 180.8 ± 3.8 Ma，代表韧性剪切变形的下限。结合区域地质资料，研究认为南秦岭佛坪地区经历的变质变形作用如下：~210 Ma以前该区处于碰撞造山阶段，强烈地壳增厚形成递进变质事件（M1）；210~200 Ma期间佛坪地区进入由碰撞造山向碰撞后伸展的构造体制转换阶段，水平缩短与垂向垮塌的双向应力导致佛坪南缘秧田坝−十亩地地区发育韧性剪切变形（D1），并开始发生等温降压变质事件M2；到~180 Ma，该区进入碰撞后伸展阶段，在区域北段发生减压部分熔融；随后在韧性剪切带折返过程中，糜棱面理进一步受到晚期褶皱变形（D2）的改造。研究成果可为探讨佛坪穹隆南部在晚三叠世—早侏罗世构造转换过程中变质变形响应细节过程提供参考。
构造体系与构造地质
拉脊山北缘断裂第四纪晚期分段活动的构造地貌证据
张梨君, 袁道阳, 李红强, 苏琦, 苏瑞欢, 陈艳文, 文亚猛
2025, 31(3): 411-426. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024125
摘要 (573) HTML (143) PDF (7626KB)(102)
摘要:
拉脊山−积石山造山带是青藏高原东北缘向北东方向挤压扩展的重要弧形构造带，由拉脊山南缘断裂和拉脊山北缘断裂2条挤压逆冲断裂带共同控制。晚新生代以来，拉脊山地区构造活动强烈，形成了显著的盆−山耦合构造地貌格局，是利用构造地貌学方法研究其地貌发育演化规律和构造活动的理想地区。文章基于30 m分辨率的数字高程模型（DEM）数据，使用ArcGIS和MatLab平台以及插件工具和开源代码包，提取了拉脊山北缘（包含积石山东缘）断裂上盘105条中、小河道的河流陡峭指数（Ksn），同时提取断裂沿线54个流域的面积−高程积分（HI）。从河道的Ksn分布结果来看，整个拉脊山北缘断裂隆升速率呈自西向东总体升高的趋势，但在拉脊山北缘断裂中段出现低值，推测与日月山右旋走滑断裂的向东推挤作用在该段减弱有关，这也揭示出该区域构造活动的复杂性、差异性和分段性。通过对Ksn统计分析得到明显的分段结果，认为拉脊山北缘东段−积石山段隆升速率最快，构造活动性最强。根据拉脊山北缘流域HI空间分布特征显示，拉脊山北缘断裂山前盆地内部存在多处高值区。结合地质调查和石油勘探剖面综合解释结果，表明拉脊山北缘断裂第四纪晚期除了自身继续活动之外，已向北东延展到西宁−民和盆地和临夏盆地内部，表现为逆断裂−褶皱变形特征，这与西宁−民和盆地内部10余次中—强地震的发生有密切关联，这种构造活动的迁移特征及其地震活动值得关注。
断裂影响带及其无人机识别技术
陈泽邦, 云龙, 王驹, 田霄
2025, 31(3): 427-443. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024089
摘要 (370) HTML (135) PDF (3126KB)(59)
摘要:
断裂及其影响带作为构造地质学中基本的构造单元之一，在揭示区域构造演化规律、探究断裂构造演化特征、指示地下流体运移路径、评价重大工程岩体稳定性等方面具有重要的研究和工程意义。然而，传统研究方法多依赖人工编录获取断裂及周边的节理构造信息，存在着效率低下、易受复杂地形限制等问题。近年新兴起的无人机航测技术很好地弥补了传统方法中的不足，该方法集数据采集、地形测绘和动态监测为一体，其生成的高分辨率数字模型和影像能更有效地减少野外工作量、更直观地展现地貌特征、更方便地提取构造信息。为了更好地将该方法推广至构造地质和地质工程等领域，尤其是断裂及影响带这一研究方向，在大量文献调研的基础上，针对不同的应用场景对现有研究进行了分类和比较。详细论述了无人机航测技术的基本原理、断裂影响带的定义及伴生构造，列举了目前应用较多的关于断裂影响带范围、构造特征的识别方法，归纳整理了部分无人机航测技术在断裂影响带研究中的应用场景。总的来说，目前无人机航测技术在断裂及其影响带的研究中已经有了广泛的应用，且能够满足不同的研究需求，但其在前端（构造信息拾取）和后端(构造信息解译）中还存在尚未解决的问题，在未来仍然拥有广阔的应用和发展空间。
地应力与构造应力场
软弱层对逆冲构造变形的影响：有限元数值模拟研究
马佳, 何登发, 鲁国, 张伟康, 黄涵宇, 刘驰悦
2025, 31(3): 444-457. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126
摘要 (438) HTML (124) PDF (3772KB)(49)
摘要:
软弱层作为沉积盆地中普遍存在的关键构造单元，以低剪切强度、低杨氏模量及显著的塑性流变行为为特征，在构造变形中扮演应力调节与应变分异的角色。四川盆地东南（川东南）地区良村、焦石坝及长宁等地的地震反射剖面显示，在深部逆冲断裂系统上覆层序普遍发育区域性软弱层。为揭示软弱层对逆冲构造变形的动力学控制机制，选取典型的转折断层作为先存断裂构造，设计有/无软弱层的对照试验，采用有限元方法在侧向挤压的条件下进行数值模拟。通过对比分析2组模型的模拟结果，系统研究软弱层在构造运动过程中对构造变形的控制机制，并重点探讨软弱层厚度对上/下构造变形的影响。研究结果表明：软弱层是引发构造分层变形的重要因素，在侧向挤压条件下，软弱层发生塑性流动并伴随局部的增厚与减薄，其对下伏构造变形与应力应变具有显著的吸收作用，从而以软弱层为界产生上/下构造分层差异变形与应力应变解耦的现象；软弱层厚度是控制变形样式的关键参数，软弱层越厚，其上覆褶皱半波波长越长，两翼倾角越平缓，隆升幅度越小，下伏褶皱半波波长越短，两翼倾角越陡倾，隆升幅度越大，分层变形的特征越明显；软弱层越薄，其上/下构造变形越一致。研究成果可为与川东南地区良村、焦石坝以及长宁等具有相同地层特征的地区的构造变形解析与动力学分析提供较好的参考依据。
川藏铁路高地应力评价与灾变案例分析研究
代向前, 王成虎, 高桂云, 杨鑫帅, 刘冀昆
2025, 31(3): 458-474. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025021
摘要 (964) HTML (157) PDF (1752KB)(64)
摘要:
川藏铁路沿线高地应力问题突出，导致硬岩岩爆和软岩大变形等灾变现象频发，严重影响川藏铁路隧道建设。搜集川藏铁路雅林段沿线地应力实测数据366组以及川藏铁路沿线区域内28座隧道灾变案例，从应力分区角度刻画沿线地应力特征，梳理总结高地应力灾变案例，并对川藏铁路廊道沿线区域的高地应力特征进行评价。研究结果表明，川藏铁路雅林段所经过的B218、B219和B222应力分区，最大水平主应力（SH）和最小水平主应力（ Sh）随埋深（Z）增加而增大，埋深1000 m的SH和Sh范围分别为30.80~37.50 MPa和21.40~23.56 MPa，埋深2500 m的 SH和 Sh范围分别为69.80~90.00 MPa和48.40~56.56 MPa；其SH优势方向分别为北西西向、北西向和北东向，并与震源机制解结果基本一致，局部有所偏转。侧压力系数（kH/kh）普遍大于1，表明川藏铁路沿线主要受SH影响。各应力分区应力值在埋深小于500 m时，主要深部范围表现为SH>垂直应力（SV）>Sh，表明该沿线地应力状态主要为走滑型；最大剪应力与平均应力的比值（μm）均集中在0.3附近，表明该沿线地应力积累水平较低。28个隧道灾变案例中（12个为硬岩岩爆、16个为软岩大变形），发生岩爆的隧道最小埋深为700 m，发生大变形的隧道最小埋深为275 m；其中有9座隧道地应力评价等级为高，19座隧道地应力等级评价为极高，表明高地应力是灾变频发的根本原因。通过对比各类隧道灾变判据与实际隧道灾变等级，得出相对适用于川藏铁路隧道岩爆预测和大变形预测的判据，为后续川藏铁路隧道建设提供了案例依据。研究结果为川藏铁路沿线区域的地应力状态分析与高地应力灾变防控提供了关键依据，对提升隧道工程安全性和施工效率具有重要工程指导意义。
类岩材料力学特性非弹性变形模型构建综合研究
特里莫诺娃·玛丽亚, 斯特凡诺夫·尤里, 杜宾亚·尼基塔, 巴克耶夫·鲁斯塔姆
2025, 31(3): 475-490. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024094
摘要 (492) HTML (161) PDF (1670KB)(48)
摘要:
文章旨在通过一系列标准化试验研究人造材料样品的不可逆变形行为，探究其力学特性。研究的主要思路在于制备具有既定本构行为模型的人造材料样品。借助该材料特性明确的优势，未来有望利用其对类岩石材料开展各类机械过程的可控试验，为岩石力学领域理论模型的进一步发展与验证提供有力支撑。研究制备了1组人工样品，对其进行加载试验和细致评估，以确定三轴压缩试验和单轴拉伸条件下样品的流变特性。对其中9 个样品进行了不同径向应力水平（0~5 MPa）的三轴加载试验，在控制径向应变和体积应变的情况下，将样品加载至屈服点。基于Drucker-Prager屈服面理论，系统分析了轴向−径向应力应变关系实验数据，并采用非关联塑性流动规律和盖帽模型考虑材料硬化效应。利用有限差分法对样品加载进行数值建模，为确定模型参数设置了一系列试验，通过调整数学模型参数，尽量减少模拟结果与试验数据之间的差异。试验结果显示，所建数学模型能够可靠复现所研究材料的非弹性行为，并可用于解决连续介质力学中的各类实际问题，特别是弹塑性介质中水力裂缝扩展的数值模拟。研究结果表明，在0~5 MPa的侧向荷载作用下，材料弹性极限为2~4 MPa，超出此范围即进入塑性变形阶段；当侧向荷载≥3 MPa时，材料在屈服点后会出现压密现象。从1.4 MPa侧向荷载作用的体积应变变化规律可以推断，材料在3 MPa以下的侧向荷载作用下即应开始产生压密效应。因此，在对此类材料的水力压裂过程进行建模时，必须考虑其塑性行为特征。由此得出的模型材料塑性参数可用于模拟研究岩体的弹塑性变形，包括多孔弹塑性介质中的水力裂缝扩展等过程。 文章提出的试验数据解释方法，可用于开展岩体非弹性应变累积过程的数值模拟研究。该技术途径将有效提升油气田开发优化中所用地质力学模型的可靠性。
能源地质
准噶尔盆地西北缘哈山地区超浅层油气成藏期次研究
王千军, 周健, 张发强, 于洪洲, 吴倩倩, 鲁红利, 刘庆新, 周瑜, 程明, 闫建钊, 吕延防
2025, 31(3): 491-505. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024075
摘要 (507) HTML (151) PDF (3273KB)(48)
摘要:
准噶尔盆地西北缘哈山山前超剥带油气资源丰富，具有多层系含油、源−藏关系复杂的特点。超浅层是目前哈山地区油气勘探的重点层系，明确其油气藏充注时期和调整过程等成藏机理问题，对于研究哈山油藏富集规律具有重要的理论和实际意义。通过对哈山山前地区油气藏样品进行流体包裹体均一温度、盐水包裹体盐度特征以及定量颗粒荧光、方解石U-Pb定年等分析，开展油气包裹体特征、地层古温度和古油藏流体界面的研究，标定热事件时间，探讨该区超浅层油藏成藏机制、特征及成藏期次和聚集规律。研究结果表明，流体包裹体类型多样，其荧光颜色和强度变化表明发育多期不同成熟度的烃类流体，且流体包裹体均一温度主要集中在70~90 ℃和100~130 ℃区间。定量颗粒荧光技术显示，油气运移具有明显的动态过程，主要表现为从南向北的多次调整和聚集，侏罗系和白垩系分别以持续充注型和晚期充注型颗粒荧光特征为主，反映了不同地层的油气充注特征。方解石的U-Pb同位素测年结果表明，在研究区分别于133 Ma和73 Ma发生过至少2次热事件。结合流体包裹体盐水均一温度测量和定量颗粒荧光分析，揭示研究区经历了2期油气充注和调整过程，油气成藏时间为早白垩世和晚白垩世。应用流体包裹体、定量颗粒荧光和方解石U-Pb定年耦合技术为复杂构造带油气成藏提供了重要的方法手段，为厘定成藏期次提供了精确方法。
安塞油田延长组7段夹层型页岩油储层孔隙结构特征及优质储层成因机制研究
刘雨航, 强微, 党鑫, 刘波, 文志刚, 田伟超, 樊云鹏
2025, 31(3): 506-521. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025011
摘要 (516) HTML (166) PDF (5691KB)(53)
摘要:
鄂尔多斯盆地安塞油田面临常规油气资源潜力匮乏、储量接替难度大的难题，目前增储的主要目标为页岩油储层。延长组7段（长7段）作为安塞油田的关键开发层系，其孔隙结构直接控制着储层质量，进而对页岩油开发产生显著影响。以安塞油田长7段夹层型页岩油储层为研究对象，通过开展扫描电镜、铸体薄片、低温氮气吸附、高压压汞和核磁共振等实验，明确不同尺寸孔隙对于储层品质的影响，并从沉积环境与成岩作用的角度揭示储层成因。研究结果表明，储层孔隙类型主要有长石溶孔、残余粒间孔、粒间溶孔、黏土晶间孔以及少量的微裂缝；其中长石溶孔主要发育微米级孔隙，而黏土晶间孔以纳米级孔隙为主。储层整体排驱压力较高，进汞饱和度较低，孔喉半径以纳米级为主，孔径在500 μm以下的孔隙多呈开放型的平行板状和狭缝形，同时发育少量的墨水瓶型孔隙。储层孔径主要小于300 μm，且随着物性变好，储层内较大尺寸的孔隙占比也在逐渐增大。优质储层的成因主要划分为2类：东北方向靠近物源，水动力强，岩石颗粒分选性好，储层内容易发育绿泥石膜，而绿泥石膜可以保护颗粒间的原生粒间孔，压实作用后可保留较多的残余粒间孔而形成优质储层；西南方向远离物源方向，水体深度增加，水动力变弱，因靠近烃源岩发育区，储层容易被烃源岩产生的有机酸溶蚀改造，发育较多溶蚀孔隙，从而形成优质储层。研究成果可为安塞油田页岩油藏的高效勘探开发提供支持。
矿田构造及成矿
胶莱盆地东北缘郭城金矿床控矿构造解析和成矿预测
曹鹏, 杨亚琦, 郑朝阳, 王伟, 陈原林, 刘建中, 赵兴华
2025, 31(3): 522-538. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025015
摘要 (507) HTML (157) PDF (8475KB)(71)
摘要:
胶东半岛是中国最大的金矿矿集区，也是全球第三大金矿富集区。区内绝大部分金矿床形成于早白垩世，受北东—北北东走向正断层控制，然而，该区大型金矿床主要分布于胶西北，胶东东部金矿探明储量相对较少。郭城金矿是位于胶莱盆地东北缘的一个中型金矿床，矿区内构造复杂且以断裂构造为主，矿体主要产于断层内，但分布规律性较差，控矿规律有待深入研究。文章通过详细的地表和井下构造调查发现，矿体受控于逆冲断裂系统，主要赋存于荆山群大理岩和牧牛山花岗岩内。精细构造解析表明，矿区经历了多期次的缩短和伸展变形：第一期北西—南东向挤压作用形成了矿区北东向主断层及一系列次级断层；第二期北西—南东向伸展作用导致北东向中基性岩墙群侵位、以土堆断裂为代表的正断层发育，以及北东向先存断层的伸展活化；第三期为北东—南西向缩短变形，形成了一系列破矿断层和先存断层的再活动。该研究厘定了北东向断层为主要控矿断层，建立了含矿断层与郭城断裂、后夼东断裂间的耦合关系，提出了容矿构造属于北东向主断裂下盘的张剪性次级构造。该结论也预测了后夼东断裂下盘的工程空白区存在潜在矿体，并得到钻探工程的成功验证。结合前期研究成果发现，郭城金矿床尽管也形成于早白垩世，但其控矿构造特征与胶西北金矿床具有明显的差异，指示胶东半岛金成矿期的伸展变形具有明显的不均一性。因此，成矿前北西—南东向挤压作用形成的逆冲断裂系统在胶东东部地区也是一种重要的控矿构造。
基础地质与区域地质
粤北澜河片麻状黑云母花岗岩的成因：锆石U-Pb年代学、Hf同位素和地球化学约束
王海洋, 钟福军, 潘家永, 夏菲, 陈正乐, 李文丽, 刘军港, 孙岳, 严杰, 祁家明
2025, 31(3): 539-556. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024137
摘要 (682) HTML (134) PDF (2278KB)(44)
摘要:
粤北澜河岩体位于诸广山岩体东南缘，主要岩石类型为片麻状黑云母花岗岩，其岩石成因尚未厘定。因此，对澜河片麻状黑云母花岗岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Hf同位素研究。U-Pb定年结果显示澜河片麻状黑云母花岗岩的侵位年龄为427±2 Ma，为加里东期岩浆活动的产物。岩石地球化学特征显示其SiO2含量为71.53%～75.41%，具有较高的全碱含量（K2O+Na2O=7.57%～8.23%）和A/CNK值（1.00~1.06），富集Rb、Th、U、K，亏损Ba、Y、Nb、Ta、Sr、Yb等元素，LREE/HREE为9.49～28.15，Eu负异常明显（δEu=0.21～0.76）。样品的锆石εHf(t)均为负值（−11.8～−5.2），对应二阶段Hf模式年龄（tDM2）值为2129～1806 Ma。该结果表明澜河片麻状黑云母花岗岩为高分异I型花岗岩，主要由地壳变质砂岩和变质泥岩部分熔融形成，可能是古元古代基底在新元古代—早古生代多期改造后的产物。综合研究认为澜河片麻状黑云母花岗岩形成于华南早古生代的同碰撞构造环境。结合区域地质资料，澜河岩体可能是华南加里东期造山运动从挤压增厚向后碰撞伸展的转变的产物，这一转变可能与华南内部的构造重组或外部板块的俯冲碰撞有关。

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