中国大陆在新生代既承受着印度板块的楔入作用,同时又受到太平洋板块俯冲的影响。在两大地球动力系统的控制下,中国大陆东部和西部的构造变形样式呈现出完全不同的面貌。青藏高原和华北地块是中国大陆东、西部构造的典型代表,研究二者在构造变形方面的相互关系,是大陆动力学的一个重要课题。宁夏地区位于青藏高原东北缘和华北西缘,是研究上述课题的极佳窗口。在青藏、阿拉善、鄂尔多斯3大地块的相互作用下,宁夏断裂活动性质多样,在其南部和北部形成了两类性质截然不同的构造:南部是数条左旋走滑断裂与端部逆冲断裂组合而成的弧形构造带,属于青藏高原构造域;而北部则为由数条正断裂控制的银川断陷盆地和贺兰山,形成了典型的盆山构造,隶属于华北构造域。由3支次级断裂组成的罗山-牛首山-贺兰山西麓右行剪切带分割了宁夏南部和北部的构造。本论文以该断裂带的构造变形为切入点,通过研究晚新生代以来弧形构造带的扩展与银川盆地的演化,明确宁夏南北构造之间的关联,为讨论中国大陆构造变形的动力学提供参考。主要获得以下认识:野外地质调查和断裂带初步地质填图表明,贺兰山西麓断裂、三关口-牛首山断裂以及罗山东麓断裂首尾相接,具有相同的右旋走滑性质,晚第四纪以来活动强烈,共同组成了一条特殊的右旋剪切带。与一般意义的断裂构造不同,这条断裂带在几何上不连续,产状上有变化,各个次级断裂又有着不同的边界意义,分割了不同的地质构造单元,表现出不同性质的垂直运动。在断裂带内,贺兰山西麓断裂是阿拉善地块和贺兰山断块的分界,向东倾斜,剖面上为逆断层;三关口断裂斜切了贺兰山断块,倾向西南,垂向为逆断层;柳木高断裂是贺兰山南部和银川盆地的分界,倾向北东,垂向为正断层;关马湖断裂是青藏高原东北缘和银川盆地的边界,倾向北北东,剖面上为正断层;罗山东麓断裂则是鄂尔多斯地块和青藏高原东北缘的界线,北段向东倾斜,南段倾向多变。这一复杂的断裂系统构成了宁夏南部青藏高原东北缘弧形构造和北部华北西缘盆山构造的分界线。野外地质调查发现三关口-牛首山断裂具有明显的右旋走滑特征,而非前人认为的左旋走滑。在其北段三关口断裂上表现最为明显,形成于古生代、中生代、新生代的地质界线均被右旋错动,山脊、冲沟均发生了右旋扭动。断裂的最大走滑位移约为961 m,由地貌测量和沉积物测年获得的晚第四纪以来平均水平和垂直滑动速率为0.35 mm/a和0.09mm/a,由古地震研究获得水平和垂直滑动速率为0.34mm/a和0.1mm/a。断裂中段柳木高断裂晚第四纪以来的平均水平和垂直滑动速率为0.59mm/a和0.03mm/a。晚第四纪以来,三关口断裂上发生了3次古地震事件,第I次事件发生在距今25.11~27.63ka之间,第II次事件发生在距今17.34~18.09ka之间,第III次事件发生在距今8.18~8.32ka之间,三次事件间隔分别为8.65ka、9.47ka、8.25ka,平均复发周期为8.8ka,同震水平位移为3m,同震垂直位移为0.9m。三关口断裂的古地震复发模型属于特征地震类型,离逝时间已较接近平均复发周期,该断裂未来的地震危险性值得关注。贺兰山西麓断裂是一条右旋走滑兼逆冲的全新世活动断裂,最大走滑位移不小于800m,第四纪晚期的平均水平滑动速率为0.28mm/a,垂直滑动速率为0.11mm/a。断裂中段的组合探槽揭示了3次古地震事件:第I次事件发生在距今30.54~30.6ka,第II次事件发生在距今10.15~11.24ka,第III次事件发生在距今6.16~4.83ka,古地震复发周期接近5000a,第I次事件和第II次事件之间事件记录不完整,最新一次事件的离逝时间已接近复发周期,该断裂未来的地震危险性值得关注。罗山东麓断裂南段(庙山-西泉)向北并不和牛首山东麓断裂相连接,而是以近南北向继续向北延伸,直抵银川盆地南部的双吉沟一带。罗山东麓断裂北段(孙家滩-双吉沟)同样具有明显的右旋走滑特征,一系列冲沟跨断层发生同步扭动,晚第四纪的水平滑动速率在1.31~1.54mm/a之间,也即1.43±0.11mm/a。重新估算罗山东麓断裂南段(庙山-西泉)晚第四纪的水平滑动速率大于且接近1.4mm/a。罗山东麓断裂南段和北段的水平滑动速率值较接近。银川盆地的沉积和演化受4条主要正断层的控制。贺兰山东麓断裂中北段的晚第四纪垂直滑动速率为1.3mm/a,南段为0.1mm/a,光释光样品测试结果显示贺兰山东麓断裂的最后一次破裂事件发生在距今600-700a以来,对长城夯层分析和错动复原表明修筑于500a前的明长城确实被其错断。芦花台隐伏断裂南段为中更新世末活动断层,北段为全新世活动,其垂直滑动速率为0.18mm/a,于地下5km和贺兰山东麓断裂相交。银川隐伏断裂向北终止于姚伏镇,全新世活动段不超过36km,最后一次地表破裂事件发生在距今3400±78a之前不久,晚第四纪垂直速率为0.22mm/a,槽探、钻探和浅层地震勘探结果显示断裂具有原地复发破裂的特征和显著的生长特性,断裂没有发生断错被松散层吸收而未抵达地表的现象。黄河断裂虽然在深部切割了下地壳,但在浅部活动并不强烈,调查表明其北段的红崖子陡坎并非断层陡坎,钻探显示该断层在距今3625±35a以来没有活动,3万年以来的累计位移仅为0.96m,垂直滑动速率为0.04mm/a,南段活动相对较强,垂直滑动速率为0.24mm/a。因此,贺兰山东麓断裂是银川盆地内活动规模最大的正断层,也是1739年平罗8级地震的发震构造。边界断裂带在晚新生代经历了两个阶段的构造变形过程:早期(上新世末,约2.7ma),以地层褶曲变形为主,表现为次级地块的缩短和区域性的抬升,是青藏高原东北向扩展推挤的结果;后期(第四纪初),则转化为断裂的右旋走滑活动,表现为次级地块的侧向挤出,是高原扩展受阻侧向挤出和鄂尔多斯地块逆时针旋转共同作用的结果。青藏高原东北缘弧形构造带的扩展是以数个次级地块分阶段逐次向外推挤而实现的,高原扩展抵达到海原断裂、天景山断裂以及三关口-牛首山断裂附近的时间分别为10ma、5.4ma、2.7或2.6ma,次级地块的运动状态控制了边界断裂的运动性质,次级地块受阻后侧向挤出是导致边界断裂带性质转变的根本原因。银川盆地在地壳内发生了双层伸展,地壳深部的运动控制了浅部构造活动。在下地壳,两条相向的韧性剪切带将上地幔的水平伸展力转化为向下的垂直运动。韧性剪切带所挟持下地壳的垂直运动使得上下地壳解耦,并在c面上发生剪切滑脱。通过c面滑脱和贺兰山断裂面的共同调节,下地壳的大部分垂向运动在上地壳底部转化为共轭的水平拉张力,引起银川断裂和贺兰山断裂之间块体的垂向运动,导致了上地壳数条脆性正断层的活动。贺兰山在晚新生代以来经历3个阶段的隆升,分别是10-12ma向西南的快速掀斜隆升、上新世末中南段的区域性抬升、第四纪以来断块式的差异隆升。贺兰山东侧的掀斜隆升可能受控于下地壳韧性断裂活动产生的抬升力,而贺兰山西侧则受到阿拉善地块的上地壳斜向楔入的抬升力,在两种构造力的作用下贺兰山整体发生断块式的差异性抬升。宁夏南、北部的构造是两个相对独立的构造体系,南部的构造活动受控于青藏高原的推挤作用,而北部受控于华北岩石圈的伸展运动,二者有着独立的构造演化过程,但在重要的构造变形事件上却趋于同步。在10-12ma,银川盆地的断陷收缩及贺兰山快速掀斜隆升和高原扩展到海原断裂的时间同步;在5.4ma,银川盆地的扩展和高原扩展抵达天景山断裂的时间同步;第四纪初(2.6Ma),银川盆地的再次收缩和高原扩展抵达边界断裂带同步。北部构造的形成要早于南部,南部的构造变形又对北部施以影响。这种影响在早期可能是通过对鄂尔多斯地块深部的作用间接实现,而在后期,则通过浅层的构造变形直接扩展和抵达北部构造区域,并在局部予以改造和影响。第四纪以来,宁夏及邻区的构造变形以地块运动为主要特征,青藏、鄂尔多斯、阿拉善3大地块的差异运动引起了不同构造部位不同性质的断裂活动,以实现对各块体间的构造转换平衡。在宁夏南部,以左旋走滑断裂和逆冲断裂的组合来协调青藏高原相对阿拉善的左旋剪切和相对鄂尔多斯地块挤压推挤运动,在宁夏北部,以右旋走滑断裂和正断裂的组合来协调鄂尔多斯地块相对阿拉善地块的右旋剪切运动。对宁夏南、北部晚新生代构造变形的研究结果表明,从浅表构造变形的角度,青藏高原的扩展对华北地块的影响有限,二者的现今边界仍位于华北的西缘地带。华北西缘断陷盆地的形成和演化主要受太平洋板块俯冲动力系统的控制,青藏高原扩展抵达华北西缘后才对其施加局部影响,早期可能通过地壳深部作用间接实现,而后期则通过浅表构造变形直接完成。