中、新生代天山隆升过程及其与准噶尔、阿尔泰山比较研究

根据穿越天山地质剖面观察、系统裂变径迹(FT)测年年龄与热演化模拟结果分析,并综合前人研究结果,天山陆内造山带中、新生代主要经历2次明显的隆升事件,分别为晚侏罗世—早白垩世和中新世以来(25~0Ma)。从天山地区磷灰石FT年龄结果来看,主要记录了早期隆升年龄,但热演化模拟结果显示普遍经历了中新世以来的快速隆升。在天山北缘从盆山边缘的近25Ma开始隆升到前缘带的现今活动,表明天山陆内造山带在隆升的同时还逐渐“增生”扩展。系统研究和分析表明,东西准噶尔和阿尔泰地区则主要记录了晚中生代以来的持续隆升过程,新生代构造活动不明显或强度相对天山要弱。上述事实表明,天山及其中亚地区新生代的陆内活动是受喜马拉雅碰撞与青藏高原隆升的影响,具有向北渐弱的特征。     

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。     

新生代晚期天山北缘沉积记录、环境变化和构造隆升的关系研究

天山是中亚造山带的重要组成部分,受欧亚板块和印度板块碰撞远程效应的影响,新生代晚期发生了显著隆升[1～9].新生代晚期天山隆升的沉积响应和环境效应的研究,对于认识天山陆内造山过程和构造、环境、沉积记录相互耦合关系具有重要意义.通过新生代晚期天山北缘3000 m厚的塔西河剖面系统的沉积环境和相、层序地层学、沉积岩石学、稳定同位素记录、孢粉组合等分析,厘定了天山北缘新生代晚期的5次主要环境事件.     

天山东段晚中生代—新生代隆升沉积响应、年代学与演化研究

天山晚白垩世—新生代沉积序列中发育K2／K1、N1／E3以及Q2／Q1 3个重要不整合面，它们作为重要的界面并结合沉积相序组合的发育，共划分出TC-0至TC-7等8个向上变粗、变浅的巨型沉积层序；砂岩碎屑模型分析表明，南、北天山物源构造属性有别，分别来自南北侧再旋回造山带或切割—未切割岩浆弧；砂岩组分和重矿物组合显示渐新世—早中新世间物源区曾发生过明显的改变，耦合于天山造山带沉积-构造演化；造山带内批量磷灰石裂变径迹年龄呈现出频率较高的几个年龄组段，即频率48．84％的24．74Ma、频率27．91％的15．98Ma和频率11．63％的45．22Ma，从而确定了天山初始隆升及其后的几个主要隆升阶段的时限，即白垩纪末期—始新世(65．6～45．22～32．60Ma)的初始隆升以及24．74～15．98Ma、小于6．7Ma大于0．73Ma和小于0．73Ma等至少4个隆升时期；造山带隆升的年龄数据除部分和地层中磨拉石建造发育的年代基本吻合外，大多磨拉石建造年代增新约8～1Ma，反应了天山造山带边缘盆地内沉积层序发育和造山带形成演化间的耦合—滞后关系；天山最初的隆升时限为晚白垩世，渐新世末期北缘较南缘先期发育，同时北缘西段较东段表现强烈，上新世—早更新世时期隆升才向土哈盆地和天山南缘迁移发展。     

天山艾维尔沟地区侏罗系热历史演化及其地质意义

研究东天山和西天山过渡区域艾维尔沟地区的隆升剥露历史对于分析中新生代天山及其邻区的构造格局以及区域构造演化历史具有重要意义.本次研究通过对研究区出露的煤层(线)进行了镜质体反射率分析以及对应的顶板或底板的砂岩层进行了磷灰石裂变径迹系统分析,测试结果显示,研究区侏罗纪煤层镜质体反射率主要分布在0.79％～1.19％之间,相应的磷灰石裂变径迹年龄集中在79～129 Ma之间;热历史模拟表明,侏罗纪地层在早白垩世(130～100 Ma)达到最大埋深,并发生一次快速冷却事件,之后处于相对稳定期,新生代最终剥露到达地表.相比于西天山,艾维尔沟地区和东天山在早白垩世的隆升幅度大,使得天山东部发生强烈的构造运动,标志着早白垩世是东天山构造地貌形成关键时期.     

依连哈比尔尕山和博格达山中新生代隆升的时空分异:裂变径迹热年代学的证据

依连哈比尔尕山和博格达山同属于北天山构造带,它们的裂变径迹测年证据表明,依连哈比尔尕山于134 Ma～118 Ma开始隆升,中生代以来经历了5期隆升过程:134.1 Ma～118.6 Ma,68.2 Ma～65.5 Ma,37.1 Ma～36.2 Ma,23.8 Ma和9.8 Ma;博格达山于152 Ma～106 Ma开始隆升,中生代以来经历了4期隆升过程:152.3 Ma～106.3Ma.65 Ma.43.9 Ma～42.6 Ma和25 Ma.博格达山磷灰石裂变径迹年龄与样品高程具正相关性,依连哈比尔尕山磷灰石裂变径迹年龄与样品高程具负相关性.中新生代隆升年代学及隆升机制在区域小尺度上具有明显的差异.对比北天山中尺度以及整个天山大尺度上中新生代、特别是65 Ma以来的隆升和演化在时间和空间上同样具有明显的分异性.导致这种时空分异的原因一方面是印度板块与欧亚板块碰撞的远程挤压效应的动力诱导,更主要的原因可能与天山造山带不同区域深部(地幔和地壳)特定条件下的差异性活动、热一流变学性质的差异性以及不同构造边界活动的差异性有关.     

中新生代天山地区隆升历史的裂变径迹证据

本文对天山及其两侧盆地的8条典型地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试,重点分析了天山地区不同区域的抬升历史的差异。结果表明天山主要经历4次构造抬升过程,每次抬升的范围并不相同,且存在东西差异:①早白垩世抬升,在天山南北两侧都有发生,且南边抬升早,北边抬升晚。本次抬升导致早中侏罗世天山地区准平原化状态开始解体,盆山分异开始出现;②晚白垩世抬升,从约96Ma开始,天山南侧为盆山同升的区域性隆升,天山北侧的抬升主要发生在东部地区;③古近纪抬升,从约46Ma开始,主要发生在中天山和南天山,造成天山两侧盆地物源区的重大变化,本次抬升为印度-亚洲碰撞在天山地区产生的最早的远程效应;④中新世以来的抬升,从约25Ma开始,主要发生在库车盆地北缘和北天山—准噶尔南缘。从抬升剥蚀量来看,从东向西逐渐变大。     

西天山山脉多期次隆升-剥露的裂变径迹证据

磷灰石的裂变径迹法已经广泛地应用于限定山脉的隆升剥露历史研究。天山山脉的隆升历史一直存在争议,西天山山脉的构造隆升研究则相对更为缺乏。野外系统采集三个横穿西天山察汗乌苏山剖面的花岗岩、火山岩等样品,挑选磷灰石开展了裂变径迹测试分析工作。测试结果表明,西天山可能存在多期次的构造隆升事件;进一步利用实测的磷灰石裂变径迹年龄数据和径迹长度,开展了磷灰石的温度时间反演模拟研究。模拟结果结合区域性的地质资料分析推断,西天山山脉自中生代以来存在4个阶段构造隆升剥露事件,分别为:三叠纪末—早侏罗纪(220～180Ma)、侏罗纪中期(170～140Ma)、白垩纪中期(110～80Ma)和晚新生代(24Ma以来)。     

造山带中、新生代隆升作用构造年代学研究新进展

造山带中,新生代降 作用构造年代学研究在内容上强调隆升的细致过程和机制的研究,在方法上有４点值得重视：利用财核素测定年龄;利用ＭＤＤ模式定量研究山体隆升过程;利用磷灰石裂变径迹定年方法研究山脉的隆升与剥露;复地貌有关参数判断抬升机制。对大别造山带中,新生代隆升作用的构造年代学进行剖析后,得到一些规律性认识;隆升构造复杂多亲,可划分４类６型隆升构造;隆升作用在时间上显示缓慢和强烈或相间的节律性;空间     

阿齐山—雅满苏地区中-新生代构造隆升裂变径迹 证据:兼论构造活动对核废选址场的意义

构造活动性是核废处置场评价的一项基本判别要素。文中通过对东天山阿齐山—雅满苏地区磷灰石裂变径迹测年及 构造隆升剥蚀过程的模拟来评价核废处置场的构造活动性。结果表明阿齐山—雅满苏地区样品磷灰石裂变径迹年龄集中分 布在81.7~51.4 Ma之间,反映出东天山地区晚白垩世—始新世存在一次明显的构造冷却事件,这与天山地区晚白垩世的抬 升剥露事件相一致。磷灰石裂变径迹长度介于13.60±0.11~14.36±0.10 μm之间,其长度标准差为0.98~1.22 μm,显示该区 磷灰石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晚白垩世—始新世东天山阿齐山—雅满苏地区隆升 剥蚀速率为270~580 m/Ma。现有地质资料及热史模拟结果表明,东天山阿齐山—雅满苏地区在晚白垩世—始新世(84~49 Ma)期间经历了强烈的构造隆升—剥露事件,自始新世以后50 Ma以来,地壳处于稳定状态,新生代构造活动不明显,其 活动强度明显有别于天山其他地段。东天山阿齐山—雅满苏地区现在的构造地貌基本继承了晚白垩世的特征,处于构造活 动平稳期,符合核废处置场选址的构造要求。     

东天山晚古生代以来大地构造与矿产勘查

大地构造研究一直被认为是地球科学中的纯基础性理论研究，实际上它与矿产勘查工作关系也很密切，其结论可为资源评价特别是含矿潜力的确定，提供科学依据。通过近年研究东天山地区构造格架取得的新资料和新认识，对该区部分矿产的含矿潜力及找矿方向提出了初步建议。     

Three-dimensional thermo-mechanical modeling of the Cenozoic uplift of the Tianshan mountains driven tectonically by the Pamir and Tarim

We develop a three-dimensional thermo-mechanical model as an approximate representation of the lithosphere of the Tianshan orogenic belt and adjacent geological units for simulating the uplift mechanism of the Tianshan mountains in the Cenozoic. We apply a velocity boundary condition approximating the northward push of the Pamir and Tarim against the Tianshan block to derive lithospheric deformation of the model. In particular, we investigate systematically the influence of gravity-induced creep deformation on mountain uplift. Our modeling results indicate that: (1) the modeled topographic pattern coincides well with the actual topography, implying that the tectonic push of the Pamir and Tarim can cause significant uplift of the Tianshan mountains; (2) the lithosphere of the Tianshan mountains is mechanically weaker than that of the platforms to the south and north of the Tianshan orogenic belt; and (3) the gravity-induced creep deformation has a significant influence on the process and elevation of mountain uplift. Therefore, when subjected to the tectonic compression resulting from the northward push of the Pamir and Tarim, the relatively weak lithosphere of the Tianshan mountains would deform easily and hence absorb more shortening, resulting in lithospheric thickening and consequent mountain uplift.     

天山山脉剥露程度与矿产保存关系初探

成矿后含矿地质体的剥露程度与矿体的保存关系是矿床学研究的疑难问题之一.利用中酸性侵入岩体的出露程度, 结合磷灰石裂变径迹测试结果及现今发现的矿产展布特征, 探讨天山山脉剥露程度与内生金属矿产保存之间的关系, 进而为区域找矿提供理论指导.统计结果表明, 北天山西段的依连哈比尕尔山、中段的博格达山和西南天山山脉皆缺乏大面积分布的深成侵入岩, 已经发现的内生金属矿产较少, 且以中低温的矿床为主; 北天山南部的觉罗塔格地区、中天山和南天山东段都大面积出露中酸性岩体, 已经发现了大量大型-超大型规模内生金属矿床, 以中高温成矿为特征; 综合分析已有的磷灰石裂变径迹测年结果统计显示, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山中生代晚期开始隆升, 新生代25 Ma以来隆升强烈; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉从侏罗纪早期就已经开始隆升而接受剥蚀, 新生代隆升较弱.结合现今山脉的地质背景、内生金属矿产展布特征、山脉隆升时间及其现今地貌特征推测, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山山脉由于剥蚀时间短, 因而其剥蚀程度相对较低, 地表仍出露表壳的沉积-火山岩系, 以中酸性侵入岩体为代表的深成岩体由于剥蚀量不够而还没有出露于地表, 地表出露低温的内生金属矿产; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉开始隆升时间早, 新生代隆升弱, 因而总体上剥蚀量、剥蚀程度大, 表壳岩系已经剥蚀殆尽, 广泛出露深成侵入岩体, 与中酸性岩体侵位有关的中高温矿产广泛展布.为此, 进一步指出了在天山山脉不同构造分区内应该着重寻找不同类型、不同成矿温度的内生金属矿产, 推测西南天山具有较好的找矿远景空间, 并认为山体剥露程度的差异是造成所谓"大矿不过国界"的主要原因之一.      

东天山大地构造及演化--1:50万东天山大地构造图简要说明

以东天山地区古生代沉积建造分析为基础,探讨了该区古生代以来的大地构造格局和演化历程。认为该区震旦－泥盆纪具板块构造格局,石炭纪－早二叠世属碰撞期后的板内裂谷和裂陷槽。提出早古生代早中期该区曾古亚洲洋中的一个古老陆块（隶属准噶尔地块）,随着阿尔曼特洋盆和米什沟－干沟洋盆关闭,拼接到阿尔泰古陆边缘,成为西伯利亚古大陆的增生边缘。志留纪－早泥盆世沿卡拉麦里一带再次裂解,形成了卡拉麦里有限洋盆,将南准噶尔地块从西伯利亚大陆边缘割裂开来。随着卡拉麦里洋盆的向南俯冲,造成了东天山地区大南湖一带的泥盆纪岛弧杂岩带,构成了东天山地区斑岩铜矿的含矿岩系,中泥盆世末卡拉麦里洋盆关闭。早石炭世进入碰撞期后板内伸展阶段,形成一系列裂陷槽和裂谷,晚二叠世开始进入陆内造山阶段。新生代随着印度板块同欧亚大陆的碰撞,开始隆升。     

塔里木盆地东北部新生代介形类与沉积环境

塔里木盆地东北部库车以东地区下第三系化石罕见。该地区主要为红色含膏盐的粗碎屑岩沉积。中新世以来 ,由于喜马拉雅运动的影响 ,天山不断隆升 ,导致本区加速沉降 ,出现滨浅湖沉积环境 ,介形类逐渐繁盛。中新世中晚期半咸水介形类 Cyprideis爆发 ,广泛出现Cyprideis占绝对优势的半咸水浅湖环境含膏砂泥岩沉积 ,与东邻柴达木盆地阿尔金山以南地区相似。上新世以来 ,本区沉降速率猛增 ,堆积速率更快 ,基本上处于超补偿沉积 ,湖泊大规模萎缩 ,介形类数量锐减。由于喜马拉雅运动晚期的影响 ,天山山脉库车—库尔勒一线以北的山峰不断隆升 ,本区第四纪湖区规模比上新世大大扩展 ,湖泊范围比中新世显著向南迁移 ,Cyprideis再度繁盛并占优势 ,早更新世晚期距今大约不足百万年 ,本区尤其是库南 1井地区 ,除继续出现丰富的 Cyprideis外 ,突然出现淡水 -微咸水介形类 ,形成一个属种多样的高分异度介形类动物群 ,与柴达木盆地南部昆仑山北麓的介形类组合类似 ,主要有 Candona torosa,Candoniella lactea,Candona neglecta,Candona arcina,Cypridopsis vidua,Limnocythereinopinata,Cypris subglobosa,Ilyocypris gibba,Ilyocpyrisbiplicata,Eucyprisinflata,Candoniellaalbicans,Darwinula sp.,Stenocypris sp.等。     

西天山两侧前陆盆地晚新生代沉积特征及构造意义

天山两侧前陆盆地晚新生代地层发育,沉积厚度较大。盆地沉积序列的韵律性反映了天山造山带的构造演化历史。晚新生代沉积特征及孢粉组合表明,中新世一上新世一早更新世碎屑岩不稳定组分明显增加,阔叶植物花粉含量减少、耐干地喜早的蒿、藜等显著增加,反映天山活动性增强,上新世晚期天山强烈隆升,天山两侧前陆盆地上新世晚期开始出现磨拉石建造,由于山体隆升造成的大气环流改变,天山两侧盆地封闭性增强,大陆性气候流改变,天     

中天山卡瓦布拉克一带古地壳层圈结构特征

中天山卡瓦布拉克一带，受长期掀斜隆升剥蚀，显示古地壳具层圈结构，盖层为火山岩，由于剥蚀局部残留，上地壳由劈理带和结晶片岩带组成；中地壳为塑性流变层，由板状韧流带和环状重熔岩带构成；下地壳仅见呈热隆上升的环状中基性杂岩性。板状韧流带具大型韧性剪切变形特征，中基性杂岩为下地壳热隆岩浆上升，并使中地壳岩石形成重熔型花岗岩，共同构成环状杂岩体。该地壳层圈结构形成于新疆古大陆震旦－寒武纪裂解及准噶尔洋盆发育过程中。     

中新生代天山隆升及其南北盆地分异与沉积环境演化

明确中生代以来天山隆升的时间顺序、隆升范围,及其与南北两侧盆地的沉积环境演化之间的关系,是天山两侧准噶尔盆地、吐哈盆地与塔里木等盆地原型恢复研究的重要需求。通过分析天山南北主要盆地类型、沉积充填、古气候变化,物源属性、边缘相带迁移反映的物源区远近变化与古水流特征,以及大量磷灰石裂变径迹测年数据认为,中新生代天山主要存在晚三叠世-早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-始新世、中新世-第四纪的四期阶段隆升。在此基础上,编制了早侏罗世早期-第四纪的天山隆升范围及其南北盆地的沉积环境演化图,表明天山的四阶段隆升控制了北疆与南疆盆地由早、中侏罗世统一泛湖盆至晚侏罗-早白垩世盆地开始分异,再到新近纪以来彻底分割成独立盆地的沉积演化过程。同时,明确了天山南北两侧各盆地储层、烃源岩及盖层的重要形成期与天山隆升的关系,对有效拓展油气勘探范围有所启示。     

北天山前陆盆地中段成煤及后期构造演化

早石炭世哈萨克斯坦板与塔里木板块碰撞拼接，古亚洲洋闭合，褶皱隆起形成造山带，与其相邻的地块由于造山带隆升产生的构造负荷作用，引起岩石圈挠曲，在天山造山带南北两侧形成前陆盆地。前陆盆地演化过程中，不仅形成丰富的能源矿产，而且记载了造山发展演化的历史。