阿尔金北缘EW向山脉新生代隆升剥露的裂变径迹证据

本文主要利用磷灰石裂变径迹测年技术探讨了阿尔金北缘EW向山脉隆升的时空差异特征。22个岩体分别采自阿尔金北缘EW向山体中的卓尔布拉克、大平沟和喀腊大湾地区。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于(62.6±3.5)~(28.3±1.7)Ma,平均径迹长度均介于(13.25±0.15)~(14.29±0.1)μm之间。进一步根据裂变径迹长度和温度数据,开展了磷灰石温度-时间的反演模拟。结果表明,阿尔金北缘山体的隆升呈现一定的规律:在南北方向上,南部率先隆升并向北部扩展,东西方向上,山脉中段大平沟样品径迹年龄较其他样品年龄大且时间局限在古新世和始新世,呈现中间向两侧隆升趋势。所有样品热史模拟曲线形态相对一致,径迹长度分布呈单峰式,表明阿尔金北缘地区可能仅仅新生代经历了古新世—渐新世(65—28 Ma)的快速隆升-剥露事件,中新世及后期的构造隆升-剥露事件在本区不发育。对比分析阿尔金地区的隆升剥露热事件可知,阿尔金山脉新生代的隆升-剥露整体性和差异性共存:古近纪阿尔金山脉隆升具有普遍性和区域性,而中新世至今的隆升和剥露仅仅存在于NEE走向阿尔金主断裂带旁侧的山体和NE向的山体,推测中新世以来阿尔金主断裂带的快速走滑并没有影响阿尔金北缘EW向山体的隆升和剥露。     

新生代阿尔金山脉隆升历史的裂变径迹证据

10个片麻岩和花岗岩的磷灰石裂变径迹年龄值位于35．6－13．6Ma之间，表明了阿尔金山脉的隆升开始于渐新世，并一直延续至中新世。山脉早期的隆升速度较低，后期可能存在一个快速的隆升时期；阿尔金山脉并非整体的均匀隆升，其内分布的NEE走向的断裂也局部控制了山体的隆升；如果山脉的隆升是阿尔金断裂左行走滑的结果，那以可推测阿尔金断裂大型左行走滑的起始时间应为渐新世。区域资料分析表明，青藏高原北缘在渐新世至中新世期间发生了大规模的、区域性的抬升。     

阿尔金-祁连山晚新生代隆升-剥露过程——来自岩屑磷灰石裂变径迹热年代学的制约

阿尔金-祁连山位于青藏高原北缘, 其新生代的隆升-剥露过程记录了高原变形和向北扩展的历史, 对探讨高原隆升动力学具有重要意义。本文采用岩屑磷灰石裂变径迹测年分析, 利用岩屑的统计特征限定阿尔金-祁连山新生代的隆升-剥露过程。磷灰石裂变径迹测试结果表明, 阿尔金-祁连山地区存在4个阶段的抬升冷却: 21.1~19.4 Ma、13.5~10.5 Ma、9.0~7.3 Ma、4.3~3.8 Ma。其中, 4.3~3.8 Ma抬升冷却事件仅体现在祁连山地区, 9.0~7.3 Ma抬升冷却事件在区内普遍存在, 且9.0~7.3 Ma隆升-剥露造就了现代阿尔金-祁连山的地貌。区域资料分析表明, 9~7 Ma(或者8~6 Ma)期间, 青藏高原北缘、东缘, 甚至整个中国西部地区发生了大规模、区域性的抬升, 中国现今"西高"的构造地貌形态可能于当时开始形成。阿尔金-祁连山地区4期抬升冷却事件与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系, 应该是对印度-欧亚板块碰撞的响应。     

MESOZOIC AND CENOZOIC UPLIFT-DENUDATION ALONG THE ALTYN TAGH FAULT,NORTHWESTERN CHINA: CONSTRAINTS FROM APATITE FISSION TRACK DATA

本文利用裂变径迹方法探讨阿尔金断裂中段吐拉-肃北之间隆升和剥露过程.古生代花岗岩和侏罗系沉积岩的磷灰石裂变径迹年龄介于107.2 ±9.0Ma到14.1±1.3Ma之间,明显小于其侵位年龄或者沉积年龄.自西部的吐拉到东端的肃北,磷灰石裂变径迹年龄逐渐升高,从14.1±1.3Ma增加到107.2±9.0Ma.花岗岩和侏罗系砂岩的磷灰石裂变径迹模拟结果表明,阿尔金断裂南侧地质体经历了两阶段的快速冷却过程,早期为33Ma左右,晚期为8Ma左右;阿尔金断裂北侧经历了晚白垩世开始的相对缓慢的冷却过程以及8Ma以来快速冷却事件.阿尔金断裂南北两侧的地质体的裂变径迹年龄和热历史略有差异,可能反映阿尔金断裂的影响.33Ma左右的快速冷却事件可能是阿尔金断裂活动引起的快速去顶作用的开始,这一事件对应了印度和欧亚板块碰撞.8Ma左右的冷却事件,与阿尔金山地区盆地内的快速沉积过程相一致,同时可能是青藏高原抬升与侧向生长在本区的响应.     

嘉黎断裂带两侧晚新生代差异隆升的磷灰石裂变径迹纪录

对嘉黎断裂带两侧的磷灰石裂变径迹年代学测试表明,断裂带北侧的磷灰石裂变径迹年龄在5.6~11.7Ma之间,属中新世晚期;断裂带南侧的磷灰石裂变径迹年龄明显较小,6个样品中有5个样品的磷灰石裂变径迹年龄在4.0~5.9Ma之间,属上新世早期.嘉黎断裂带北侧5.6~11.7Ma期间的隆升速率为0.07~0.09mm/a.5.8Ma以来平均剥露速率为0.50mm/a,平均隆升速率1.33mm/a.断裂带南侧4.7Ma以来平均剥露速率为0.62mm/a,平均隆升速率1.68mm/a.两侧样品都反映上新世以来有较强烈的隆升作用,并且南侧比北侧隆升作用更强烈.     

青藏高原西北缘高原面与陡坡地貌形成过程的裂变径迹热年代学约束

对青藏高原西北缘高原内部和陡坡地貌带2个花岗岩体10件磷灰石裂变径迹年龄测定表明,高原内部大红柳滩—郭扎错逆冲断裂上盘磷灰石裂变径迹年龄为24.8±4.9～14.0±1.3Ma,此外,一个玄武岩烘烤的热事件年龄为7.9±0.8Ma;而陡坡地貌带的西昆仑中间逆冲断裂上盘的磷灰石裂变径迹年龄为2.9±0.5～0.9±0.3Ma。进一步的热历史模拟结果显示,高原内部自渐新世以来经历了2期隆升-剥露,分别是渐新世—早中新世(30～16Ma)和上新世以来(≤5Ma),而陡坡带只记录了晚中新世以来(≤8Ma)的隆升-剥露,暗示他们经历了不同的热演化历史。结合前人在该区的磷灰石裂变径迹年龄数据和野外地质现象,认为现今高原边缘陡坡地貌带可能是自晚中新世以来(≤8Ma)高原边界断裂伴有向塔里木盆地后展式叠瓦逆冲产生的构造抬升的结果;现今高原面有可能是由高原边界断裂系于大约5～2Ma以来强烈活动逐渐形成的,其隆升-剥蚀幅度>2000～3000m。这对自晚中新世以来青藏高原西北缘高原面与陡坡地貌形成过程提供了磷灰石裂变径迹热年代的重要约束。     

阿尔泰山南缘白垩纪以来的剥露历史和古地形恢复

应用裂变径迹技术研究阿尔泰山南缘中新生代以来的隆升剥露历史,并对古地形进行恢复。对所获得的11个磷灰石样品的裂变径迹年龄分析表明,裂变径迹年龄变化分布于99.1~43.7 Ma之间。该地区晚白垩世以来平均视剥露速率为0.050 mm/a。热史模拟结果表明,阿尔泰山南缘自白垩纪以来经历了多期冷却剥露历史:早白垩世至晚白垩世晚期(约120~75 Ma),剥露速率为0.044 mm/a;晚白垩世晚期至始新世(约75-70~50 Ma),剥露速率为0.070 mm/a;中新世以来(约20-15 Ma~现今),剥露速率为0.081 mm/a。对研究区进行古地形恢复显示,自白垩纪(120 Ma)至今,平均剥露幅度达约5 km,古地形海拔降低约0.8 km。阿尔泰山南缘白垩纪以来古地形海拔仅在17.5~50 Ma期间保持基本稳定,其他阶段均有降低的趋势。早白垩世的构造抬升与蒙古-鄂霍茨克海最后阶段的闭合以及西伯利亚板块和中朝-蒙古板块的最终收敛和碰撞有关;晚白垩世晚期至始新世的构造活动则是受拉萨地块、Kohistan-Dras岛弧增生的远距离影响;中新世以来快速隆升可能与印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应有关。     

青藏高原西北缘祁漫塔格山中新世快速抬升的磷灰石裂变径迹证据

对祁漫塔格山体不同海拔高度所取的9个磷灰石样品的裂变径迹分析结果表明,东昆仑西段中新世早中期为主要的隆升期且隆升速率较高,早期隆升速率为111m／Ma,晚期隆升速率为98m／Ma,总体隆升速率为100m／Ma。样品显示出磷灰石裂变径迹长度大致分2类,一类磷灰石裂变径迹长度为（12．21±10．20）-（13．75±0．30）μm,径迹长度分布图基本上为窄而对称的正态分布,反映具有快的剥露冷却速率,未受到后期热事件的干扰。另一类磷灰石裂变径迹长度为（11．88±0．33）～（13．32±0．27）μm,较前一类具有稍慢的剥露冷却速率,并且受到了后期热事件的干扰。     

青藏高原西北缘祁漫塔格山中新世快速抬升 的磷灰石裂变径迹证据

对祁漫塔格山体不同海拔高度所取的9个磷灰石样品的裂变径迹分析结果表明,东昆仑西段中新世早中期为主要的隆升期且隆升速率较高,早期隆升速率为111m／Ma,晚期隆升速率为98m／Ma,总体隆升速率为100m／Ma。样品显示出磷灰石裂变径迹长度大致分2类,一类磷灰石裂变径迹长度为（12．21±10．20）-（13．75±0．30）μm,径迹长度分布图基本上为窄而对称的正态分布,反映具有快的剥露冷却速率,未受到后期热事件的干扰。另一类磷灰石裂变径迹长度为（11．88±0．33）～（13．32±0．27）μm,较前一类具有稍慢的剥露冷却速率,并且受到了后期热事件的干扰。     

东天山地区中—新生代隆升-剥露过程:来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对西天山及邻区以及阿尔金断裂带进行了大量中—新生代隆升-剥露的研究工作,但对东天山地区的研究工作很少。天山造山带中—新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东天山地区中生代以来的隆升-剥露信息,对吐哈盆地东南缘雅满苏地区磷灰石裂变径迹进行了研究。研究表明,在不同构造位置采集的花岗岩、砂岩、火山岩样品年龄集中分布在81~53Ma,样品年龄记录了东天山地区晚白垩世—古新世发生的冷却事件。磷灰石裂变径迹平均长度为13.60~14.36μm,接近于磷灰石初始径迹长度约14.5μm,表明径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到东天山晚白垩世以来的平均隆升速率约为4.31×10-2 mm/a。进一步的热史模拟表明,晚白垩世—古新世(80~50Ma)期间东天山地区经历了一次隆升-剥露事件;始新世以后(50 Ma),东天山地区地壳处于稳定状态,东天山隆起带现在的构造面貌基本继承了中生代的特征。     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

走滑断裂对超高压变质岩石折返的贡献及青藏高原北部白垩纪隆升之新思考

青藏高原已识别出柴北缘、南阿尔金和高喜马拉雅三条超高压变质带。这些超高压变质带提供了一个不可多得的研究超高压变质岩石形成和折返的机会。柴北缘超高压变质带位于阿尔金断裂的东边,是柴达木—东昆仑地体与祁连—阿尔金微地体和阿拉善—敦煌地体碰撞的产物,由榴辉岩、石榴石橄榄岩和含柯石英片麻岩组成,榴辉岩形成时代500~440Ma,峰期超高压变质年龄440Ma。南阿尔金超高压变质带位于阿尔金断裂带的西边,以产出榴辉岩和石榴石橄榄岩为特征,榴辉岩形成时代为500Ma。南阿尔金超高压变质带被认为是柴北缘超高压变质带的西延,两者被阿尔金断裂左旋位移约400km。阿尔金断裂是巨大的深度>200km的岩石圈走滑断裂,断裂的活动时代至少早到240~220Ma,认为走滑过程中伴随的隆升作用有可能为柴北缘和南阿尔金超高压变质岩石的折返和出露地表做出了贡献,其中阿尔金断裂起到了类似剪刀型断裂的作用。高喜马拉雅超高压变质带在巴基斯坦和印度被发现,以榴辉岩中含柯石英或金刚石为特征,榴辉岩的超高压变质年龄为46Ma,表明超高压变质岩石发生在雅鲁藏布江缝合线关闭后并快速折返。喀喇昆仑断裂走滑过程中伴随的抬升作用则可能对高喜马拉雅地区超高压变质岩石的折返和出露地表做出贡献。在中国东部出露的大别—苏鲁超高压变质带被巨大郯庐断裂左旋走滑位移约500km,可以看作是走滑作用伴随的抬升运动对超高压变质岩石的最后折返和出露地表做出重要贡献的又一例证。青藏高原的隆升通常被认为是印度板块和欧亚大陆新生代以来的碰撞结果。根据高原北部断裂的时代、火山活动和沉积盆地的形成,我们提出高原的隆升是两次俯冲碰撞的结果。第一次发生在中特提斯班公湖-怒江洋盆在白垩纪时期的关闭,其时由于北部来自塔里木盆地和北中国板块及东部来自太平洋板块俯冲产生的抵柱效应,高原北部开始隆升;第二次发生在印度板块的新生代俯冲碰撞作用,造成高原的整体抬升,由此可以解释高原北部平均海拔(5000m)要高于高原南部(平均海拔4000m)。     

阿尔金断裂带对青藏高原北部生长、隆升的制约

大量的同位素年代学证据表明(古)阿尔金断裂带可能形成于三叠纪,后又经历了侏罗纪、白垩纪的强烈左旋走滑活动,自印度板块与欧亚大陆碰撞后阿尔金断裂再次活动。主要的走滑活动发生在:(1)245~220Ma;(2)180~140Ma;(3)120~100Ma;(4)90~80Ma;(5)60~45Ma;(6)渐新世至中新世;(7)上新世至更新世以及(8)全新世。沿阿尔金断裂带,伴随左旋走滑活动形成一系列的逆冲断裂和正断裂,反映走滑过程中伴随隆升作用的存在,并且形成自北向南包括祁连山、大雪山、党河南山、柴北缘山、祁漫塔格山和昆仑山,表明阿尔金断裂带制约着青藏高原北部的生长和隆升。阿尔金断裂带东、西两端的白垩纪和新生代火山活动是断裂走滑活动的响应。     

阿尔金山新生代隆升历史:来自塔东南若羌凹陷的沉积记录

阿尔金山位于青藏高原北部边缘,在高原隆升和演化过程中扮演着重要的角色。但是,关于它的新生代隆升历史现今仍存在较大的争议。阿尔金山北麓若羌凹陷新生代接受来自山脉的剥蚀物质。因此,凹陷内的沉积特征记录了阿尔金山新生代隆升的重要信息。本文利用石油钻井编录资料及地震剖面,通过对盆地区新生代各个地层之间的接触关系、沉积相组合和沉积速率变化进行研究,结果显示阿尔金山34Ma以来的隆升分为两阶段:第一阶段为34~20.4Ma,持续低速隆升;第二阶段为16Ma至现今,急剧快速隆升。结合前人研究成果,认为渐新世—早中新世,阿尔金断裂作为一个局限在中、下地壳的韧性剪切带造成阿尔金山一带产生大范围的地表隆起,控制了山脉在第一阶段的持续低速隆升;中中新世以来,阿尔金断裂大规模左行走滑,青藏高原北缘主要通过地壳缩短的形式释放应力,控制了山脉在第二阶段的急剧快速隆升。     

新生代阿尔金断裂带的演化:来自沿线盆地沉积记录的启示SCIEI北大核心CSCD

阿尔金断裂带是青藏高原自印度与欧亚大陆碰撞后向北扩展的前缘断裂,其新生代活动性对于研究青藏高原隆升与扩展过程和机制具有重要意义。近些年,运用热年代学、断裂几何学和运动学、沉积学、磁性地层学和地震学等方法对阿尔金断裂带的性质、组成结构、断裂活动时代、走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等进行了细致的研究,而对阿尔金断裂带沿线受其控制的新生代沉积盆地的地层年代、沉积演化特征虽然也有一定研究,但往往仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,造成对阿尔金断裂带走滑起始时间及阿尔金山的隆升历史存在不同的认识。本文对近二十年来阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的磁性地层年代与沉积相演化的研究进展进行综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助热年代学等资料,提出阿尔金断裂带的三阶段演化模型:始新世-中中新世,阿尔金断裂带以大幅度的走滑运动为主,同时伴随着阿尔金山小范围的隆升;中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升,伴随着较少量的走滑运动;晚中新世以来,阿尔金断裂带构造活动加强。     

循化-化隆盆地晚白垩世以来盆山耦合过程: 来自物源与磷灰石裂变径迹年代学分析的证据

循化-化隆盆地新生代沉积及盆地基底和周缘山系磷灰石裂变径迹年代学分析揭示了青藏高原东北缘晚白垩世以来经历过3期隆升剥露事件: (1)盆地基底及拉脊山和西秦岭北缘构造带磷灰石裂变径迹年龄分析普遍记录了晚白垩世-始新世中期相对快速的区域性的隆升剥露事件, 西秦岭北缘快速抬升的起始时间为84Ma, 受控于向北的逆冲抬升; 向北到循化-化隆盆地中部的拉目峡抬升的起始时间为69Ma; 更北的拉脊山一带快速抬升期主要为40~50Ma, 从而反映晚白垩世-始新世中期的快速抬升由南向北逐渐扩展.这一期构造隆升事件导致循化-化隆盆地和临夏盆地缺失了北部西宁-民和盆地古近纪所具有的西宁群沉积.隆升剥露结束于31Ma左右, 此时化隆-循化盆地向东与同时期的临夏盆地相连为一个统一的大型西秦岭山前盆地, 两者具有相同的构造、沉积演化史, 因此循化-化隆盆地他拉组底部地层年龄最老不会超过临夏盆地最老地层的古地磁年龄, 即29Ma.(2)渐新世晚期约26Ma拉脊山开始双向逆冲隆升, 并可能延续到中新世早期约21Ma, 隆升作用使循化-化隆盆地成为挟持于拉脊山逆冲带和西秦岭构造带之间的山前挤压型前陆盆地, 循化-化隆盆地开始大规模沉积巨厚的他拉组冲积扇相粗碎屑岩.(3)通过循化-化隆盆地咸水河组和临夏组的沉积相分析、古流方向和砾石成分分析, 揭示出拉脊山构造带在中新世8Ma左右发生的最大规模的双向逆冲隆升事件, 这次事件直接导致循化-化隆盆地由前陆挤压盆地转变为山间盆地, 形成现今青藏高原东北缘的盆山地貌基本格局.      

阿尔金断裂新生代构造活动的两阶段性——来自地震属性分析的证据

自新生代以来,柴达木盆地西北缘各构造单元受青藏高原持续挤压和阿尔金断裂走滑的影响,构造变形复杂,发育有多种不同性质,不同规模的断裂.地震属性技术是三维(3D)地震资料解释和构造分析的可靠依据,有助于客观、准确的揭示断裂的空间分布情况,是复杂地区地质解释的重要工具.本文利用地震属性技术,对位于阿尔金断裂南侧柴达木盆地西部的小梁山背斜深、浅层进行详细的断裂解译,发现该地区深部发育早期EW向逆冲断层;晚期由于阿尔金断裂大规模走滑的作用,形成由深部引发的NW向“楔形”逆冲断层,深部NW向断层的活动引发浅层的滑脱褶皱.综合分析认为阿尔金断裂新生代的活动分为早期隆升形成EW向斜向逆冲断层,晚期走滑运动发育控制现今背斜形态的NW向断层,具有两阶段活动的特点.     

Late Quaternary Tectonic Deformation of the Eastern End of the Altyn Tagh Fault

The Quaternary activity of the faults at the eastern end of the Altyn Tagh fault, including the Dengdengshan–Chijiaciwo, Kuantanshan and Heishan faults, was studied on the basis of interpretation of satellite images, trenching, geomorphologic offset measurements and dating. The Altyn Tagh fault has extended eastwards to Kuantanshan Mountain. The left–slip rates of the Altyn Tagh fault decreased through the Qilianshan fault and were transformed into thrust and folds deformation of many NW–trending faults within the Jiuxi basin. Meanwhile, under NE–directed compression of the Tibetan plateau, thrust dominated the Dengdengshan–Chijiaciwo fault northeast of the Kuantanshan uplift with a rate lower than that of every fault in the Jiuxi basin south of the uplift, implying that tectonic deformation is mainly confined to the plateau interior and the Hexi Corridor area. From continual northeastward enlargement of the Altyn Tagh fault, the Kuantanshan uplift became a triangular wedge intruding to the east, while the Kuantanshan area at the end of this wedge rose up strongly. In future, the Altyn Tagh fault will continue to spread eastward along the Heishan and Jintananshan faults. The results have implications for understanding the propagation of crustal deformation and the mechanism of the India–Eurasian collision.