青藏高原东南缘金沙江下游新生代构造与地貌演化

青藏高原东南缘发育数十万平方千米的广阔地貌过渡带与大面积低起伏地貌面,独特的地貌提供了解读高原构造拓展与地表隆升时间、过程以及机制的理想窗口。为揭示青藏高原东南缘新生代构造变形响应和地貌演化过程,通过构造解析、构造地貌以及低温热年代学数据分析对金沙江下游流域进行综合研究。结果表明青藏高原东南缘早在始新世即已处于北西向为主的区域性挤压条件下而发生广泛褶皱变形。尽管始新世存在区域性变形响应,但青藏高原东南缘金沙江下游地区在古近纪为低海拔丘陵地貌,地表隆升幅度极为有限。晚渐新世—早中新世研究区总体处于长期的低剥蚀速率环境,促进了低海拔平缓地貌的形成。晚新近纪以来,青藏高原东南缘发生区域性缩短变形与显著地表隆升,大型水系同步下蚀,共同塑造形成现今较高海拔的低起伏地貌面与深切峡谷并存的特征性地貌。研究结果支持青藏高原东南缘晚新近纪以来的隆升与地壳构造缩短及增厚密切相关,而中下地壳塑性流动增厚机制并非必不可少。     

羌塘盆地中央隆起带的抬升演化:构造-热年代学约束

本文综合磷灰石裂变径迹年龄(113~43 Ma)、锆石裂变径迹年龄(169~103 Ma)、锆石U-Pb年龄(215~206 Ma)、黑云母K-Ar年龄(186~178 Ma),通过磷灰石热史模拟,TASC图谱分析和矿物封闭温度年龄等手段,获得了中央隆起晚三叠世至今较为完整的冷却抬升历史。中央隆起主要经历了早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-中新世早期和中新世晚期至今四期冷却事件,与南北羌塘板块后碰撞伸展、拉萨羌塘板块碰撞、新特提斯洋板片俯冲、印度欧亚板块碰撞以及中新世南北向走滑伸展存在动力学联系,造成11.4 km、2.85 km、4.3~5 km和0.85 km的抬升量。中央隆起在侏罗纪相对两侧盆地抬升,随着两侧盆地经历了侏罗纪的沉积增厚,与两侧盆地高差减小,在早白垩世早期可能位于海平面附近,随后快速抬升至2~2.5 km,统一接受晚白垩世红层沉积,并经历长期持续的逆冲推覆构造活动,进一步抬升至5 km,随后受到中新世古大湖夷平和南北向伸展作用影响,中央隆起相对盆地发生差异抬升。     

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.     

磷灰石低温热年代学技术及在塔里木盆地演化研究中的应用

随着磷灰石低温热年代学技术理论研究的不断完善和发展,它已被广泛用于地质体定年、构造-热演化、地形地貌演化等研究领域。该文首先对磷灰石裂变径迹和(U-Th)/He热定年技术近几年的研究进展进行了综述,在此基础上阐述了低温热年代学方法在塔里木盆地构造-热历史和物源分析领域的应用效果。多组分动力学退火模型的建立、激光剥蚀ICP-MS方法的提出及裂变径迹自动测试仪的开发极大地推动了磷灰石裂变径迹技术的发展。对于磷灰石(U-Th)/He热定年技术,FT-等效圆校正模型极大地降低了He年龄校正过程中产生的误差;辐射损伤捕获扩散模型首次揭示了晶格缺陷对4 He扩散的影响模式;辐射损伤积累和退火模型有效地解释了克拉通盆地部分磷灰石样品裂变径迹年龄小于He年龄的现象。塔里木盆地巴楚隆起的低温热年代学数据和热史模拟结果揭示出巴楚隆起自中生代以来曾经历过185~140Ma、140~100Ma、75~50 Ma等三期快速隆升事件,主要是由羌塘地体、拉萨地体、印度板块与欧亚板块南缘碰撞引起的。塔北隆起钻孔内浅部样品的磷灰石裂变径迹年龄和(U-Th)/He年龄都大于相应的地层年龄,记录的是物源区南天山的热信息;其热史模拟结果揭示出南天山曾经历过晚中新世—早上新世(15~5 Ma)一期快速隆升事件,并以此构建了塔里木盆地北部与南天山晚中新世—上新世构造-沉积耦合演化模式。     

构造地貌与低温热年代学若干问题探讨

构造地貌主要是结合地球深部构造活动与地表过程来研究地质地貌塑造和演化过程,探究地球各圈层的相互作用关系。本文简述了构造地貌研究中的几个关键问题:如地幔对流的动力地形效应,定量研究古高程方法,气候、侵蚀和构造之间的相互反馈作用,侵蚀作用与岩石强度、地应力等定量研究问题等。同时,介绍构造地貌演化研究中主要测年方法之一的低温热年代学方法原理和进展,讨论了低温热年代学方法在构造地貌应用中的地形效应和热冷却对侵蚀速率的影响以及低温热年代学数据限定下的构造地貌演化数值模拟。     

黄山花岗岩节理及对地貌发育的控制

黄山在印支-早燕山陆内造山之后,由于岩石圈的加厚,重力失稳,燕山晚期(早白垩世中晚期)发生岩石圈拆沉、岩石圈减薄,软流圈上涌,后造山伸展发育,地表浅部伸展、断陷盆地发育。早白垩世中期主要发育中酸性的岩浆活动;规模较小,多呈近东西向展布;早白垩世晚期,由于拆沉作用的加强,大规模的岩浆活动发育,以酸性花岗岩为主,规模大,多为岩基状,同时地表浅部断陷盆地内火山喷溢活动发育。区域构造应力场研究成果表明:发育于燕山晚期-早喜马拉雅期的伸展作用所计算的应力场特征则明显的表现为NW-SE的伸展,应力场主要表现为σ1NW-SE的伸展,σ2和σ3近于水平,为典型的伸展应力场;喜马拉雅运动使黄山不断抬升,同时经受风化剥蚀,在第四纪期间,新构造运动使黄山地区发生三次幅度不等的抬升,尤其是距今约200万年的更新世初期,影响了黄山山体更为急剧的上升和沿节理或断裂发育的沟谷强烈侵蚀下切,形成了高逾千米、翘首云天的花岗岩峰林。     

利用磷灰石裂变径迹研究鄂尔多斯盆地西缘热历史

磷灰石裂变径迹在地质时期对60～150℃范围内温度变化的热敏感性 ,不仅使其成为研究盆地构造热演化史和区域构造运动的重要手段 ,而且对指导油气勘探有很大的实践意义。本文根据AFTA① 的有关原理 ,退火特性 ,对鄂尔多斯盆地西缘奥陶、二叠、三叠、侏罗、白垩、第三纪等不同时代地层样品开展了较为系统的AFT测试 ,获得了一批可靠的AFTA数据 ,论述了鄂尔多斯盆地西缘的主要构造热事件的次数 ,及该区中生代以来的构造热演化史。研究表明 :自中生代以来 ,该盆地西缘至少经历了四次构造热事件(峰值年龄分别为170Ma±、130Ma±、和75Ma±和17Ma±)。     

裂变径迹法对兰坪盆地构造热演化与成矿作用的初步研究

兰坪盆地位于澜沧江断裂带与衰牢册推覆体之间内有丰富的钨矿床与盐类矿床,大部分是新生代形成的,且大多为低温热液矿床。裂变径迹法对兰坪盆地构造热演化与成矿作用的研究结果表明：盆地自中生代以来,至少经历了三次构造热事件,出现了三次成矿作用过程,成矿作用是由盆地西缘向中央地带逐渐发展的。     

裂变径迹定年技术在构造演化研究中的应用

裂变径迹技术是一种以磷灰石和锆石等矿物为定年对象的低温热年代学方法,特别适用于研究上地壳岩石冷却剥露的时间和过程。该技术在地学中的应用早期以定年为主,随着对裂变径迹长度分布特征与裂变径迹退火特性的深入研究,这种方法得到更广泛的应用,在此基础上综述了裂变径迹技术在下列构造演化问题中的应用和进展,包括：（1）造山带隆升时代及隆升速率的研究;（2）造山带热演化历史的研究;（3）快速蚀顶或冷却事件的年代确定;（4）盆地反转时代的确认;（5）盆地基底岩系构造热历史的研究;（6）盆山耦合过程的研究。     

淮南煤田的构造热演化特征与煤层气资源的初步研究

本文应用磷灰石裂变迹法研究淮南煤田的构造热演化特征,探讨其煤层气资源潜力。结果表明：研究区自晚古生代以来,至少发生过三次明显的构造热事件,分别在240,140和80Ma左右;古地温梯度比现地温梯度低,估计本区整个剥蚀厚度大于2000m。从该区的构造热演化特征可以得出以下初步结论: 该区煤化作用主要发生在240－140Ma之间,即中生代以来的第一、二次构造事件使晚古生代煤逐渐变质为气煤级,少部分达肥煤级。煤层主要气量不是太高,白垩纪晚期的构造热运动导致热成因煤层气逸失,构造发育的地区逸失较多,煤层气资源潜力可能不大;构造发育的地区逸夫较少,可能是煤层气开发较为有利的地区。     

青藏高原腹地典型岩体热历史与构造—地貌演化过程的热年代学分析

通过对青藏高原腹地不同构造部位的班戈、雄梅、羊八井、拉萨花岗岩和甲岗、曲水花岗闪长岩的热年代学分析，剖析了青藏高原腹地构造－热事件与构造－地貌演化过程。结果表明，青藏高原腹地自中生代中、晚期以来发生4期重大区域性构造－热事件，包括121－116Ma沿班公－怒江缝合带发生的强烈中酸性岩浆侵位事件、93－45Ma沿雅鲁藏布江缝合带北缘发生的强烈中酸性岩浆侵位事件和随后发生于78－40Ma的快速隆升事件、25－15Ma沿冈底斯构造－岩浆带发生的强烈构造隆升事件及8－6．5Ma以来在拉萨地块中部发生的区域性伸展裂陷－差异隆升事件。区域性剥蚀夷平事件主要发生于40－25Ma与15－8Ma，区域性整体隆升主要发生在中新世早、中期即25－8Ma，区域性伸展裂陷与差异升降事件的开发时代约为8－6．5Ma。     

燕山及邻区晚白垩世以来山脉隆升历史的低温热年代学证据

本文根据以裂变径迹测年为主的低温热年代学方法，认为燕山及邻区在晚白垩世进入区域性伸展构造环境以来经历了造山带伸展裂解引发的6次强烈差异升降运动，分别发生在120～105Ma、95～85Ma、60～50Ma、38Ma左右、25～20Ma和10～5Ma，造成燕山及邻区约7～8km的剥蚀量。而在相邻两次强烈差异升降运动期之间的相对构造稳定期，则形成了燕山—太行山地5期夷平面以及周缘盆地多期沉积间断。燕山与邻区盆地之间晚中新世以来的快速差异升降运动导致燕山及邻区现今盆—山构造—地貌格局。     

柴达木盆地西部新生代的构造-热演化研究

利用磷灰石裂变径迹(AFTA)参数和镜质体反射率动力学模型对柴达木盆地西部地区的构造-热演化进行系统分析,通过对10个构造部位16口井的单井热历史模拟分析了该区新生代的热演化状况.研究表明柴达木盆地西部地区的地温梯度在第三纪以来随着盆地的演化逐渐减小,但在第四纪以来变化不大或有增加的趋势;热流的变化与地温梯度的变化不同,随地史的演化逐渐增加.该区热流的这种变化与构造演化密切相关,盆地第三纪末(N32)以后发生的新构造运动(有人称喜马拉雅运动第三幕)是造成现今地温分布状况的根本原因.本研究得到的地温数据可为盆地新一轮的资源评价提供基础数据和理论依据.     

准噶尔盆地构造—热演化特征

根据镜质体反射率动力学模型结合磷灰石裂变径迹参数,对准噶尔盆地各构造单元进行热演化模拟,结果表明:该盆地随地质历史的演化地温梯度逐渐减小,且各构造单元的地温演化不同.古生代时地温梯度较高,石炭纪时地温梯度达43.3～50℃/km,二叠纪末减小为36.3℃/km;中生代地温梯度减小,到三叠纪末为33.8℃/km,侏罗纪末为28.4℃/km,白垩纪末为24.8℃/km;第三纪以后地温梯度已接近于现今状况.盆地的这种地温演化与盆地3期大的构造运动密切相关.     

柴达木盆地东部古生代以来构造-热演化

柴达木盆地是我国西部三大含油气盆地之一,经历了多期叠加与改造。盆地构造-热演化史研究一方面对分析柴达木盆地的构造成因,揭示青藏高原的形成机制和隆升历史有重要的意义,另一方面为盆地进行油气资源评价提供科学依据。采用平衡剖面技术、磷灰石裂变径迹年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合的方法,分析了柴达木盆地东部古生代以来的构造演化过程,研究表明:柴达木盆地东部在侏罗纪早期构造活动强烈,导致了石炭系抬升、剥蚀;白垩纪末期构造运动相对较弱,表现为早期的弱伸展与晚期北东-南西向的挤压;喜山运动在该区域多期发育,主要为喜山运动早期(41.1~33.6Ma)、喜山运动晚期(9.6~7.1 Ma,2.9~1.8 Ma),其中晚喜山运动造成了先存断裂的再次活化。在埋藏史重建的基础上,对柴达木盆地东部热历史进行了恢复,结果表明柴达木盆地东部热历史总体变现为缓慢降低的特征,古生代末期柴达木盆地东部古地温梯度为38~41.5℃/km,地温梯度平均值为39℃/km;古近纪早期地温梯度降为29~35.2℃/km,平均值为约33.0℃/km,古近纪末地温梯度有所变大,新近纪末趋于现今的热状态。柴达木盆地东部古生代以来构造-热演化特征主要受控于研究区岩浆热事件发育与构造活动的特征。     

基于Pecube模型重建青藏高原东南缘临沧花岗岩地区新生代阶段性地貌演化

基于三维热-动力学数值模拟(Pecube),本研究分别采用稳定地形、高原-稳定地形以及高原-动态地形3种模型重建了青藏高原东南缘临沧花岗岩地区晚始新世以及中中新世时期的地貌演化过程。反演结果揭示了在新生代早期(晚始新世),只有高原-稳定地形模拟的结果能够约束研究区冷却-剥露过程,并论证了该时期发生强烈构造抬升的事件,正是因为此次抬升事件,使得高原东南缘地区古高度接近或达到现今状态;中中新世时期,澜沧江侵蚀下切约1 km,对原有的高原地貌进行了进一步改造,从而形成现今的地貌格局。该模型结果验证了青藏高原东南部的构造隆升主要发生在新生代早期,这与侧向挤出模型的预测相一致。

     

大兴安岭东南坡新生代隆升及地貌演化的裂变径迹研究

通过磷灰石裂变径迹热年代学研究,揭示了新生代时期大兴安岭东南坡平均隆升速率为29.68m/Ma,大约隆升了1 944 m,平均降温103.50℃,平均地温梯度为53.24℃/km。在时间上,其隆升剥蚀具有明显的幕式特点,5次低速和4次高速隆升相间分布。其中,4个高速隆升期分别是距今56.44~49.65Ma、40.40~31.80 Ma2、5.00~17.91 Ma1、1.72~4.45 Ma。在空间上,隆升存在差异,根据其隆升剥蚀情况,可将新生代大兴安岭东南坡的地貌演化分为4个阶段:(1)距今65.50~56.44 Ma为以FT4为分隔点的定点分隔型地貌;(2)56.44~40.40 Ma为挠曲下降型地貌;(3)40.40~8.00 Ma为以FT1为分隔点的定点分隔型地貌;(4)8.00~0.00 Ma为以FT7为分隔点的定点分隔型地貌。在总体隆升的高速期,地貌类型发生转换。     

东昆仑山小南川岩体裂变径迹年代与中新世晚期以来的构造地貌演化

对昆仑垭口地区小南川岩体7件样品进行磷灰石裂变径迹年代学测试, 分析了岩体的冷却过程及岩体的剥露与构造地貌演化的关系.结果表明东昆仑山区中新世晚期视剥蚀速率极为缓慢, 为0.020~0.035mm/a, 反映的是构造隆升作用微弱、地貌缓和的地质环境, 因而构造隆升速率与低的视剥蚀速率相当.上新世以来小南川岩体突发性快速隆升冷却, 造成超过3km的物质揭顶, 这不是由单纯的剥蚀过程导致, 而是反映了昆仑山上新世以来的强烈构造隆升驱动下的成山作用过程.岩体上新世的裂变径迹年龄与近东西向的昆仑河-野牛沟谷地断裂断陷、昆仑垭口盆地断陷以及后期西大滩谷地断陷的综合构造地貌演化有密切的成因联系.此外裂变径迹年龄的空间分布格局反映了区域性的差异隆升作用, 由南向北、由西向东, 隆升和剥蚀作用逐渐衰减, 这与东昆仑山南北向以及东、西昆仑山之间地貌发育的差异性以及新生代火山作用分布是吻合的.      

磷灰石低温热年代学在地学中的应用

磷灰石裂变径迹(AFT)和(U-Th)/He(AHe)是目前研究地壳表层(<5 km)中构造演化与气候驱动相互作用且记录超过1 Ma热历史最有效的手段之一。AFT和AHe这两种方法对低温(40 ℃~120 ℃)敏感, 能够较精确地获得地下1~4 km处的构造-热演化信息, 可用于解决地质体定年、盆地热历史、造山带演化、热液矿床及含油气盆地中生排烃与运移时限等诸多地质问题。本文系统归纳了这两种方法的原理、定年影响因素、年龄-高程法及应用中容易混淆的概念等内容, 并以北美西部大盆地卡林型金矿床、美国阿第伦达克山脉东部马西山、塔里木盆地早古生代的热历史演化为例, 详细阐述了它们的应用过程。为有效、合理地将磷灰石低温年代学应用于地学, 在具体的应用过程须注意以下问题: 充分把握研究区的构造背景, 根据研究目的合理设计采用剖面, 综合使用多种测年方法, 以及采用合理的数据处理、分析方法解释磷灰石低温年代学年龄数据。     

东昆仑五龙沟金矿床成矿热历史的裂变径迹热年代学证据

本文将取自五龙沟地区3个金矿体(区)的锆石和磷灰石进行裂变径迹热年代学分析,实测锆石裂变径迹年龄为197.4～235.0Ma,实测磷灰石年龄为200.5Ma,磷灰石校正年龄为244Ma,这与已有的RbSr和KAr同位素年龄范围207.1～252.9Ma基本一致,代表了相应温度时的成矿时代。热历史模拟结果显示,矿区主要经历了2次升温和降温过程,不仅体现了成矿作用的长期性,而且体现了成矿作用多期次的特征,各矿体矿石中锆石的裂变径迹年龄相差较大亦是佐证,并且符合多期次成矿的地质特征。