燕山山脉隆升过程的热年代学分析

本文就用热年代学方法,测定侵入体的热历史,进而分析燕山山脉的隆升过程。研究结果表明,燕山造山带的隆升过程在时空上具有明显非均匀性,燕山中段南部的盘山岩体约于２２６．４８Ｍａ侵位,在９６～３５Ｍａ期间以３．４５℃／Ｍａ的速度冷却,对应于０．１１５ｍｍ／ａ的快速隆升过程;燕山中段北部的雾灵山岩体约于１３２Ｍａ侵位,在８６～４５Ｍａ期间以５．６１℃／Ｍａ的速度１０３．９５Ｍａ与２０～０．０Ｍａ期间分别以     

燕山南缘盘山岩体的热历史与构造-地貌演化过程

应用热年代学方法,揭示了燕山南缘盘山岩体的热历史与隆升过程。结果表明,盘山岩体的侵位深度约为10km.岩体侵位以后,经历了快速冷却过程,在226.48Ma~204.95Ma期间,岩体温度由520℃冷却至300℃,平均降温速率为10.22℃/Ma.204.95Ma~118Ma期间为盘山岩体的缓缦隆升时期,平均隆升速率约为0.028mm/a,隆升幅度约2.5km.118Ma~96Ma为盘山岩体较快速隆升时期,隆升速率为0.035mm/a,隆升幅度约0.77km.96Ma~35Ma为盘山岩体与盘山山脉的快速隆升时期,隆升速率约为0.115mm/a,隆升总幅度达7km.35Ma以来,盘山岩体的隆升速率很小,仅约0.014mm/a,隆升幅度约为0.5km.盘山周缘环状构造系统的形成时代略早于226.48Ma,盘山南缘边界正断层的活动时代为中生代末~始新世。      

念青唐古拉花岗岩热演化历史和山脉隆升过程的热年代学分析

念青唐古拉山是青藏高原内部的重要山脉,主体由黑云母二长花岗岩组成,岩体内部发育不同类型的变质岩包体如Lgn、Ygn片麻岩和元古代（Pt）变质岩,岩体东西两侧发育伸展型韧性剪切带。对念青唐古拉黑云母二长花岗岩进行矿物对热年代学分析,良好地揭示了岩浆热演化历史和山脉隆升过程。通过单颗粒锆石离子探针测年,发现65．0～55．0Ma发生早期岩浆侵位事件,形成Lgn、Ygn花岗片麻岩包体;在18．3～11．1Ma期间,在约11km深度的Lgn、Ygn下方发生大规模岩浆侵位和结晶成岩事件,形成念青唐古拉黑云母二长花岗岩（NG）。在11．1～9．3Ma期间,念青唐古拉花岗岩发生快速冷却和隆升过程,平均降温速度约222．2℃／Ma,对应的平均差异隆升速率为5．56mm／a;在9．3～8．6Ma期间,念青唐古拉花岗岩继续发生差异隆升和快速降温,平均降温速率为142．8℃／Ma,对应的差异隆升速率为3．57mm／a;在8．0～5．0Ma期间,念青唐古拉山区发生伸展型韧性剪切变形,导致念青唐古拉花岗岩快速隆升,平均差异隆升速率为3．50mm／a;在5．0～3．7Ma期间,念青唐古拉花岗岩继续发生构造隆升,平均降温速率约92．3℃／Ma,对应的平均差异隆升速率为2．31mm／a。自3．7Ma以来念青唐古拉花岗岩平均降温速度达27．0℃／Ma,平均抬升速度达0．68mm／a。念青唐古拉岩浆集聚、NG花岗岩侵位与INDEPTH-Ⅱ地震深反射亮点揭示的地壳局部熔融存在动力学成因联系,导致上地壳伸展构造变形、NG花岗岩缓慢冷却和念青唐古拉山脉快速隆升。     

湘东南地区中、新生代山体隆升过程的热年代学研究

湘东南地区位于南岭中段北缘。本文应用热年代学方法,测定了湘东南地区5个侵入体的热历史,进而分析湘东南中新生代的隆升过程,并结合区域构造背景,对热演化过程与构造发展过程之间的关系进行了探讨。研究结果表明,湘东南地区中新生代山体隆升过程总体上分为由较快速→快速→缓慢→快速的4个阶段,222～146.Ma期间以0.069mm/a的平均速率较快隆升,146.4～94.11Ma期间以0.113～0.186mm/a的平均速率快速隆升,94.11～14.8Ma期间以0.014～0.028mm/a的平均速率缓慢隆升,14.8Ma～0.0Ma以0.143～0.295mm/a的平均速率快速隆升。晚近时期的隆升总体呈加速趋势。隆升过程在空间上具有非均匀性,不同岩体间隆升过程存在差异。地壳隆升过程在时间上具有明显的互补性,早期具较快速或较大幅度隆升的岩体,通常伴随着晚期相对较慢和较小幅度的隆升。根据热年代学分析结果,结合区域构造背景和其它地质资料,推断五峰仙、大义山、骑田岭等地区在中三叠世后期因构造叠置增厚了4100～7700m以上,证明印支运动早期为强烈的陆内挤压造山运动。燕山晚期岩体隆升和降温由早期构造剥蚀和晚期风化剥蚀造成,并具有良好的盆地沉积响应。湘东南地区晚近时期的快速隆升是区域性整体抬升。     

安徽绩溪伏岭岩体隆升时代的磷灰石裂变径迹证据

安徽绩溪伏岭岩体位于安徽省南部、黄山花岗岩体的东部。伏岭岩体裂变径迹（AFT）热年代分布于51±5～68±7 Ma之间,围限径迹长度为11.9～12.9μm。岩体形成之后,所在山系经历了速率波动较大的隆升过程,至55 Ma期间为一加速隆升过程,到55 Ma时速度达到最大的73 mm/ka;随后速度减缓,54 Ma左右时的平均抬升速率为60 mm/ka;54～51 Ma间又是一个快速加速隆升时期,到51 Ma时,速度达到70 mm/ka。研究区具有三个主要的冷却剥露阶段：130～116 Ma左右,冷却速率约为1.34℃/Ma;70～60 Ma左右,进入第二个较为快速冷却阶段,冷却速率约为25℃/Ma;在7～8 Ma左右发生突然加剧冷却事件,持续至今,速率达到8℃/km。总体来说,伏岭岩体经历了速率逐渐增加的冷却过程。由于黄山山体与伏岭岩体在大地构造位置、岩性特征及侵入时间上具有很大的相似性,二者的隆升时代、速率以及抬升剥蚀量是大致相当的。     

大龙山岩体冷却史及其成矿关系的同位素研究

根据全岩Rb-Sr、锆石U-Pb和角闪石、黑云母、钾长石K-Ar同位素年龄综合测定结果,再造了安庐石英正长岩带中大龙山岩体的冷却史。矿物对氧同位素地质测温结果证实,扩散作用是控制同位素体系封闭的主导因素。假定岩体冷却与地温梯度(100℃/Ma)同步降低,以二维热模式为参照,可以推算出大龙山岩体的原始侵位深度约为8km,成岩温度为800±50℃。早阶段石英正长岩体在136Ma侵位结晶后开始快速的冷却上升,冷却速率为27.4℃/Ma,上升速率为0.27mm/a;经过约18Ma后,岩体上升至地下约3km深处,温度为300±50℃,转为缓慢冷却上升,冷却速率为6.3℃/Ma,上升速率为0.06mm/a.晚阶段碱长花岗岩体于117Ma侵位结晶,嗣后开始快速的冷却上升,冷却速率为58.6℃/Ma,上升速率为0.59mm/a;经过约8Ma后,岩体转为缓慢冷却上升,冷却速率为7.2℃/Ma,上升速率为0.07mm/a.结合对国内外其它深成岩体冷却历史的研究,可见这类岩体的侵位上升一般经历了两个阶段:(1)早期高温岩体快速上升至定位,冷却速率显着大于区域地温梯度降低幅度;(2)晚期低温岩体与区域地质体一起缓慢隆起上升,冷却速率与区域地温梯度降低幅度一致。对形成于大龙山岩体接触带的热液铀矿床进行了沥青铀矿U-Pb同位素年龄测定,得到的矿化时间与黑云母K-Ar体系的封闭时间相近。气液包裹体测温结果指示,矿化温度与黑云母的Ar封闭温度相一致;脉石矿物氧同位素组成研究得到,成矿流体为岩浆期后热液。因此,该热液铀矿床的形成与岩浆结晶分异及嗣后的岩体缓慢冷却密切相关。     

房山岩体构造-热演化:来自(U-Th)/He年龄的约束

房山岩体位于华北克拉通北缘,明确其中-新生代的隆升剥露过程及构造演化史可以为华北克拉通的构造演化提供有力证据.运用锆石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He及锆石（U-Th）/He等构造热年代学研究方法,综合房山岩体高、中、低温热年代学资料,重建了房山岩体的构造-热演化历史,并根据不同矿物的封闭温度差（ΔT）和与之对应冷却年龄差（Δt）的关系,计算侵入岩体在不同构造热演化阶段的抬升冷却速率,分析了岩体隆升速率的变化特征,结合前人研究成果进一步探讨了房山岩体隆升过程的基本特点.研究表明,房山侵入岩体构造热演化分为4个阶段:（1）130.0~123.5 Ma,侵位岩浆结晶-固结阶段,岩体平均冷却速率高达88.46 ℃/Ma;（2）123.5~56.0 Ma,岩体相对缓慢冷却阶段,平均冷却速率为0.74 ℃/Ma,平均隆升速率为29.6 m/Ma;（3）56~35 Ma,岩体相对快速冷却阶段,平均冷却速率为6.90 ℃/Ma,隆升速率为276.0 m/Ma;（4）35 Ma以来,岩体相对缓慢冷却阶段,平均冷却速率为1.0 ℃/Ma,隆升速率为40.0 m/Ma,构造趋于稳定.结合区域构造动力学环境的研究,分析了房山岩体构造热演化可能的动力学成因,认为房山岩体阶段性抬升冷却可能与华北克拉通东部太平洋板块的俯冲作用、南北两侧陆内俯冲造山作用和西南部印度-欧亚大陆碰撞、青藏高原隆升等远程构造挤压有关.房山岩体的形成及相对快速抬升冷却阶段分别对应于华北克拉通两期重要的破坏高峰.      

藏南冲巴雍错淡色花岗岩体热年代学及其对藏南拆离系和亚东裂谷构造活动时限的制约

藏南拆离系和亚东裂谷是藏南地区重要的伸展构造,与青藏高原的隆升和生长密切相关,其新生代以来的构造热-年代学研究,对探讨高原的生长过程和大陆变形动力学具有重要意义。本文对西藏南部亚东地区的冲巴雍错花岗岩进行了U-Pb定年和低温热年代学分析,结果表明,岩体自22Ma侵位后经历了5个不同的冷却阶段：18~15.6Ma期间岩体的冷却速率为125℃/Myr;15.6~11Ma期间,平均冷却速率约94℃/Myr;11~7Ma期间,平均冷却速率约24℃/Myr;7~3Ma平均冷却速率约5℃/Myr;3Ma以后平均冷却速率约为14℃/Myr。因岩体位于藏南拆离系内,又被亚东断层切过,认为藏南拆离系的活动时限为22~11Ma,亚东正断层的起始活动时间为11Ma,且热历史模拟结果显示岩体在~3Ma发生了快速冷却,可能指示了亚东裂谷的一次强烈活动。     

昆仑山南部西大滩盆北花岗岩的年龄与热历史

对南昆仑缝合带中段西大滩盆北花岗岩,应用不同的年代学方法,测定岩浆结晶时代和构造热事件年龄,分析构造地貌演化过程。应用离子探针方法,测出西大滩盆北花岗岩的锆石U-Pb同位素年龄为196.4- 212.1 Ma,平均年龄204.1±2.6 Ma,代表岩浆侵位结晶时代。西大滩盆北花岗岩的黑云母K-Ar和Ar-Ar同位素年龄为134.47-145.3 Ma,指示晚期韧性剪切变形时代。应用矿物对热年代学方法,揭示出204.1-134.47 Ma、57. 67-26.0 Ma、26 Ma以来3期构造热事件,降温速率分别为6.46℃/Ma、4.91℃/Ma、3.84℃/Ma,对应的隆升速率分别为0.21 mm/a、0.16 mm/a、0.13 mm/a;说明134.47-57.67 Ma为缓慢降温和剥蚀夷平时期,对应的降温速率为0.64℃/Ma、差异隆升速率为0.02 mm/a。结合磷灰石裂变径迹测年和风火山群、五道梁群挤压缩短时代、区域伸展走滑起始年龄资料,推断昆仑山南部新生代山脉快速隆升发生于渐新世-中新世早期,估算隆升速率达0.26 mm/a。     

华南武功山中生代花岗岩体热史及隆升机制研究

根据全岩Rb－Sr和黑云母、钾长石、全岩K－Ar、磷灰石裂变径迹同位素年龄测定结果,结合地质构造证据,分析了华南武功山花岗岩体的冷却历史。假定岩体冷却和地温梯度降低同步,估算出武功山中生代岩体的原始侵位深度为6km。在岩浆冷却过程中,岩体冷却上升速率逐渐降低。该岩体在180．8Ma。热侵位结晶,以较快的速率冷却上升,冷却速率为10．7C／Ma。,上升速率为0．11mm／a。经过28Ma后,岩体上升至地下约3km深处,转为缓慢冷却,平均冷却速率为1．7C／Ma,平均上升速率为0．02mm／a。最后对武功山地区晚中生代构造演化过程、热演化模式及其大地构造意义进行了讨论。     

华山新生代隆升-剥蚀历史的裂变径迹热年代学分析

综合分析前人的热年代学数据发现华山地区自晚白垩世以来至少经历了三次快速隆升阶段，在120—57Ma间华山经历了缓慢隆升过程，约57Ma以来华山开始相对渭河地堑的快速隆升。其中，57—42Ma间、32—22Ma间和约8Ma以来均为相对快速隆升阶段，视隆升速度约为0．18～0．23mm／a；而42—32Ma问和22～8Ma间则为相对缓慢隆升过程，视隆升速度约为0．01mm／a。约57Ma以来华山的隆升—剥蚀量约为8．5km，平均隆升速度约为0．15mm／a；约32Ma以来的总隆升幅度约为4．5～5．1km，平均视隆升速度约为0．14～0．16mm／a。晚中生代以来华山的隆升过程实际上反映的是东秦岭的隆升过程，与区域地貌结构和周缘断陷盆地的演化过程有密切的成因联系，它表明东秦岭地区的三级等高峰顶面是120—57Ma、42—32Ma和22～8Ma间山脉缓慢隆升—剥蚀的结果，同时反映57—55Ma是渭河盆地开始快速裂陷和秦岭北麓正断层开始强烈活动的时间。     

湘东北望湘岩体的热年代学与幕阜山隆升

应用热年代学方法,测定了湘东北望湘岩体的热历史,分析了九岭-幕阜山岭的隆升过程.望湘岩体约于140.0 Ma侵位,其4个不同高程的样品的锆石裂变径迹年龄范围为85.5～74.3 Ma,磷灰石裂变径迹年龄范围为55.6～45.2 Ma.结果表明,九岭-幕阜山岭自中新生代以来,经历了3期(132.0～120.0,81.1～55.6,47.0～30.0 Ma)较强烈的隆升和剥蚀夷平过程.     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中-新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期(约200 Ma)、早白垩世末(约100 Ma)、早新生代(65～30 Ma)以及晚中新世(15～9 Ma)等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的0.1 mm/a增加到0.15～0.3 mm/a左右,局部可达0.9 mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

黑龙江省东部佳木斯隆起多期隆升剥露历史的热年代学研究

黑龙江省东部佳木斯隆起是佳木斯地块重要组成部分,经历了多期板块碰撞闭合事件的影响,对其隆升剥露历史的热年代学研究有助于加深对东北各地块的碰撞拼贴历史以及古亚洲洋东端构造演化的认识。本文通过对黑龙江省东部佳木斯隆起老平岗花岗岩岩体中的锆石LA-ICP-MS、独居石Th-U-Pb化学法(CHIME)以及(钾长石、黑云母)~(40)Ar-~(39)Ar法同位素年龄的测定,恢复了佳木斯隆起多期隆升剥露的构造热演化历史。研究结果显示佳木斯隆起晚三叠世之前主要存在三个隆升阶段,分别为早古生代早期(511~494Ma)和晚二叠世-中三叠世早期(260~240Ma)的快速隆升阶段以及期间的相对慢速隆升阶段。511~494Ma快速隆升阶段,冷却速率为11.76℃/Myr,隆升速率为0.294mm/a,17Myr隆升总幅度达5.00km,代表了佳木斯地块与松嫩地块的碰撞拼贴事件;494~260Ma相对慢速隆升阶段,冷却速率为1.51℃/Myr,隆升速率为0.038mm/a,234Myr隆升总幅度仅有8.80km;260~240Ma快速隆升阶段,冷却速率平均为8.44℃/Myr,隆升速度平均为0.211mm/a,20Myr隆升幅度平均达4.22km,该事件应与佳木斯地块与华北板块在晚二叠世-中三叠世的碰撞拼接事件有关。     

黔中隆起金沙地区中新生代隆升剥蚀的裂变径迹分析

对贵州金沙地区取样进行了裂变径迹热史模拟,结合地质分析再现了黔中隆起的沉降和隆升剥蚀作用过程。该地区经历了180～70Ma时期的沉降埋藏增温和70Ma之后的剥蚀冷却降温两大阶段。沉降阶段的增温速率为0.909℃/Ma,对应的T3—K的沉积厚度约为4550m。冷却降温曲线分为三段:70～15Ma,样品温度从120℃降低到60℃,冷却速率为1.09℃/Ma;15～5Ma为一个"平台"期,样品温度维持在60℃左右;5Ma至今,样品温度从60℃快速冷却至20℃,冷却速率达8℃/Ma,这与喜马拉雅期云贵高原的整体隆升和晚期快速崛起相对应。计算表明,晚白垩世以来的隆升剥蚀量达2800m左右。     

山东石岛花岗岩复合岩体的侵位深度与苏鲁超高压变质岩的快速折返机制及动力学效应

山东石岛正长岩-花岗岩复合岩体形成于225～205Ma之间,侵入到苏鲁超高压岩石中.通过铝在角闪石的压力计,确定了年龄约为225～215Ma的甲子山岩体的侵位深度,约为15km.结合前人对石岛花岗岩复合岩体的地质年代学和地球化学及本研究结果,表明:(1)石岛正长岩在225～215Ma期间快速侵位小于15km的深度,同时快速冷却结晶;(2)在215Ma或早些时候,苏鲁最东端的超高压岩石已位于小于15km的深度;(3)苏鲁超高压岩石以大于5mm/yr的速率快速折返.俯冲板片前锋的断离所导致的深部动力学效应可能是苏鲁超高压岩石快速折返的主要驱动力.这种深部动力学过程导致软流圈地幔的快速上涌,诱发岩石圈地幔的部分熔融,形成钾质岩浆,可能是华北克拉通在中生代发生大规模伸展作用及减薄的初始驱动力.     

喀喇昆仑断裂带走滑过程中伴随的快速隆升作用:热年代学证据

喀喇昆仑断裂带是青藏高原西部的一条大型右旋走滑断裂带,它是喜马拉雅山脉西段北侧重要的地质边界.本文在岩石学、变形构造的研究基础上,对喀喇昆仑断裂带东南段阿伊拉日居山-噶尔盆地地区的喀喇昆仑韧性剪切带中变质岩石的同构造矿物进行了40Ar/39Ar热年代学研究.显微构造研究表明,剪切带中的矿物记录了从高温(>600℃)到低温(<250℃)条件下的连续变形,表现为近水平的右旋剪切运动转变成斜向的右旋正滑,使绿片岩相的变形作用叠加在中-高温变形之上.暗示出走滑过程中存在隆升作用,热年代学结果显示其连续剪切变形作用从早中新世以来至少持续到4Ma,并且出现三个快速冷却阶段:第一个快速冷却阶段为从25～22Ma到21～18Ma期间,可能代表的是浅部高温剪切过程中变形局部停止或减慢的过程;第二个快速冷却时期为从15Ma到12～10Ma,是喀喇昆仑断裂带走滑过程中,阿伊拉日居山的快速隆升、噶尔盆地开始形成以及主要河流深切过程阶段;9Ma以来是第三个快速冷却过程,使阿伊拉日居山脉进一步快速隆升、噶尔盆地定形过程.根据不同年代地表地貌特征的右旋错位距离以及不同层次变形特征,估算出喀喇昆仑断裂带长期滑移速率为8～10mm/a,伴随的隆升速率为1mm/a.从显微构造和热年代学证据表明,晚第四纪以来该断裂经历了强烈的右旋走滑运动的同时伴随强烈的隆升作用.     

新疆阿尔泰铁热克提岩体热历史的磷灰石裂变径迹法研究

通过对新疆阿尔泰铁热克提岩体4个磷灰石裂变径迹样品分析研究表明,具有3个阶段的热演化模式：①大约120Ma之前,温度为105～130℃或90～120℃,属于较高温稳定期;②60～120Ma,温度为90～120℃或20～65℃,系快速冷却与隆升期;③60Ma以来为20～65℃或12～18℃,属低温稳定期。第2阶段(60～90Ma期间),冷却速率为2．5～3．23℃/Ma,相当于抬升速率为83．3～107．7m/Ma。60～120Ma的快速隆升作用以及80．4～91．9Ma的裂变径迹年龄,证实燕山晚期发生过新的陆内挤压造山活动。     

矿物裂变径迹年龄与青藏高原隆升速率研究

本文通过对青藏高原冈底斯花岗岩带中段花岗闪长岩中不同矿物裂变径迹年龄研究表明,青藏高原南部的隆升是分阶段的,从岩体就位到约30Ma为高原缓慢隆升阶段,30Ma-7Ma期间高原隆升速度加快,7Ma以来高原快速隆升;结合已有的有关青藏高原不同地区隆升速率、时限研究成果认为,青藏高原的隆升具有整体性、阶段性、加速性和区域的不均衡性。      

花岗质岩浆的变压结晶作用及其动力学意义:以北京房山岩体为例

北京房山岩体是华北克拉通东部典型的燕山期中酸性钙碱性侵入岩之一。为了更好地理解房山岩体的侵位机制和隆升-剥蚀历史,选取恰当的角闪石全铝压力计和角闪石-斜长石温度计计算其侵位压力和温度。结果表明,房山岩体的结晶压力为((0.39~0.28)±0.06)GPa,温度为655.9~733.7℃。基于该结果,认为房山岩体在侵位过程中经历了变压结晶作用。结合房山岩体各岩石单元的侵位温度、压力、岩石结构特征以及锆石U-Pb年龄,可知其在早期经历了缓慢的隆升剥蚀过程,而晚期的巨斑状中细粒花岗闪长岩单元遭受了快速的隆升剥蚀。根据本研究估算的侵位温度和压力,房山岩体在持续侵位过程中抬升了7~8 km,平均抬升速率为2.33~2.67 km/Ma。