四川盆地南部地区新生代隆升剥露研究——低温热年代学证据

本文通过背斜褶皱变形与低温热年代学年龄(磷灰石和锆石(U-Th)/He、磷灰石裂变径迹)端元模型研究,约束低起伏度、低斜率地貌特征的四川盆地南部地区新生代隆升剥露过程.四川盆地南部沐川和桑木场背斜地区新生代渐新世-中新世发生了相似的快速隆升剥露过程(速率为~0.1 mm/a、现今地表剥蚀厚度1.0~2.0 km),反映出盆地克拉通基底对区域均一性快速抬升冷却过程的控制作用.川南沐川地区磷灰石(U-Th)/He年龄值为~10-28.6 Ma, 样品年龄与古深度具有明显的线性关系,揭示新生代~10-30 Ma以速率为0.12±0.02 mm/a的稳态隆升剥露过程.桑木场背斜地区磷灰石裂变径迹年龄为~36-52 Ma,古深度空间上样品AFT年龄变化不明显(~50 Ma)、且具有相似的径迹长度(~12.0 μm).磷灰石裂变径迹热演化史模拟表明桑木场地区经历三个阶段热演化过程:埋深增温阶段(~80 Ma以前)、缓慢抬升冷却阶段(80-20 Ma)和快速隆升剥露阶段(~20 Ma-现今),新生代隆升剥露速率大致分别为~0.025 mm/a和~0.1 mm/a.新生代青藏高原大规模地壳物质东向运动与四川盆地克拉通基底挤压,受板缘边界主断裂带差异性构造特征控制造就了青藏高原东缘不同的边界地貌特征.     

西南天山隆起时代的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹证据

现代的天山山脉是在古生代造山基础上,于新生代强烈抬升而形成.其新生代造山和隆升过程,造就了现今的天山地貌格局.本文选取西南天山作为研究区域,采用河床砂岩屑裂变径迹测年分析,从统计角度限定西南天山的隆升-剥露过程.样品采集于特克斯河支流阿克雅孜河、夏特河、木扎河以及特克斯河干流的沉积河床.磷灰石裂变径迹测试和统计分析表明,存在代表源区热史演化不同阶段的年龄峰值.尽管不同样品的年龄众数分布有少许差别,颗粒年龄众数的去褶积分析获得了西南天山山体新生代冷却的三个基本一致的阶段：6~8 Ma,12~19 Ma以及32~40 Ma.结合山脉隆起的地质地貌模型,无论是整体抬升或掀斜抬升,以及压扭性背景的花状挤出抬升,根据磷灰石裂变径迹封闭温度推断的抬升量与现今天山高度基本相当的事实,都可以确认西南天山山体是6~8 Ma以来形成的.天山这三期快速抬升冷却事件与青藏高原及其周边的主要隆升时期有较好的对应,证明了天山隆升和印度-欧亚板块碰撞远程效应的关系.另外,6~8 Ma的冷却事件与沉积地层学研究揭示的6 Ma左右的气候显著变化相互印证,显示了研究区域山脉隆升和气候变化之间存在的密切关系.     

鄂尔多斯盆地东南缘白垩纪以来构造演化的裂变径迹证据

鄂尔多斯盆地东南缘处于渭北隆起、晋西挠褶带和东秦岭造山带的转折地带,构造位置独特,演化历史复杂.本文选取东缘韩城地区和南缘东秦岭洛南地区上三叠统延长组为研究对象,采集6件砂岩样品进行锆石、磷灰石裂变径迹分析,对关键构造-热事件提供热年代学约束,恢复盆地东南缘不同构造带的热演化史,深化对盆地东南部油气资源赋存条件的认识,以期实现油气勘探的新突破.研究表明韩城和洛南地区的抬升冷却史存在明显差异.磷灰石裂变径迹年龄表现为从南到北减小的趋势.东缘韩城剖面磷灰石裂变径迹记录51.6~66.3 Ma、33 Ma两次抬升冷却的峰值年龄.南缘洛南剖面锆石裂变径迹年龄和磷灰石裂变径迹年龄分别记录89~106 Ma和59~66 Ma的冷却抬升年龄.洛南地区抬升冷却时间较早,剥蚀速率(106m/Ma)大于韩城地区(68m/Ma),且持续时间长.磷灰石裂变径迹(Apatite Fission Track,AFT)热史模拟显示,晚中生代,受燕山运动的影响,东秦岭地区发生强烈的构造岩浆事件,洛南地区热演化程度明显高于韩城地区.洛南剖面的热演化主要受岩浆活动的控制,韩城剖面为埋藏增温型.鄂尔多斯盆地东南缘的裂变径迹年龄格局基本受控于白垩纪以来的抬升冷却事件.     

秦岭太白山新生代隆升冷却历史的磷灰石裂变径迹分析

伸展正断层下盘的冷却历史记录了主要伸展变形的时间及幅度.太白山位于秦岭北缘,作为伸展正断层的下盘,其新生代伸展隆升冷却历史有助于我们更好地理解渭河盆地的伸展变形时间及其幅度.本文利用磷灰石裂变径迹分析方法对太白山的冷却历史进行了研究.来自太白山总计17个样品的磷灰石裂变径迹数据及热历史模拟揭示出山体经历了始于约48 Ma的小幅度快速抬升冷却阶段,和始于约9.6 Ma的大幅度快速抬升冷却阶段;分别对应平行于秦岭北缘山脉的两阶段伸展变形.始于约48 Ma的伸展变形可能是印度板块与欧亚板块碰撞作用在大陆内部的远场响应,而始于约9.6 Ma的快速伸展变形可能与青藏高原在该时期快速隆升和对外扩展有关.     

青藏高原东北缘中新生代构造演化:来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原东北缘隆升机制和过程一直以来备受争议,本文为了进一步限定北祁连山及其北缘地区山体的隆升历史,在旱峡、白杨河和红山以及酒泉盆地以北的黑山和金塔南山进行了磷灰石和锆石裂变径迹分析.测试结果表明,研究区基岩样品的磷灰石裂变径迹年龄分布在晚白垩世上新世(82～4.2 Ma),径迹长度介于9.6～13.6 μm;锆石裂变径迹年龄分布范围为106.3～480.5 Ma,多数介于106～195 Ma.结合镜质体反射率,热史模拟曲线揭示了中新生代三期主要的冷却降温事件:早白垩世期间(140～100Ma)、始新世期间(55～30Ma)、中新世(10～8 Ma)以来.早白垩世期间的隆升剥露冷却过程可能由于拉萨地块的北向拼贴碰撞引起;始新世期间的隆升剥露冷却事件可能是印度与欧亚板块碰撞远程快速响应的结果;中新世以来的隆升剥露冷却过程与北祁连山逆冲断层的构造活动有关.     

青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~118Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.     

松辽盆地晚期热历史及其构造意义: 磷灰石裂变径迹(AFT)证据

磷灰石裂变径迹(AFT)分析表明松辽盆地晚期构造活动在空间上具有分区性, 在时间上具有幕式性. 空间上的分区性表现在晚期构造活动始于盆地东部, 并逐渐向西部迁移. 盆地东部裂变径迹年龄大, 表明进入抬升剥蚀作用的时间早, 而西部裂变径迹年龄小, 表明进入抬升剥蚀作用的时间晚. 盆地的抬升剥蚀量与主要构造单元关系密切, 但是东部的抬升剥蚀量明显大于中央隆起带和西部斜坡带. 时间的幕式性表现在盆地的热演化历史经历了两幕快速冷却和紧随快速冷却之后的缓慢冷却过程, 磷灰石裂变径迹的蒙特卡罗随机模拟进一步限定不同热演化的转折时间为65, 43.5, 28和15 Ma. 结合盆地所处的区域构造背景认为松辽盆地晚期热事件是对太平洋板块向欧亚板块俯冲的响应. 其中第一幕快速冷却与紧随其后的缓慢冷却过程是对燕山运动主幕构造运动的响应, 抬升剥蚀的时间可能始于嫩江组末期, 并持续到始新世末期. 盆地的抬升剥蚀速率与板块汇聚速率密切相关, 板块汇聚速率高, 抬升剥蚀速率高, 反之抬升剥蚀速率低. 第二幕快速冷却和紧随其后的缓慢冷却是对日本海的拉张与闭合的响应. 日本海的拉张导致地幔热流向日本海汇聚, 使盆地快速冷却, 相反, 日本海的闭合使盆地进入进一步的缓慢沉降阶段, 盆地的冷却速率下降.     

滇西临沧花岗岩基新生代剥蚀冷却的裂变径迹证据

为揭示临沧花岗岩基的剥蚀冷却历史,探讨印藏碰撞对滇西的影响,对6块临沧花岗岩基样品进行锆石和磷灰石裂变径迹测定,并利用模拟退火法对其中5块样品的磷灰石裂变径迹数据进行非线性热史反演,估算了不同时期的剥蚀量和抬升量. 结果表明,岩基自印藏陆陆碰撞以来经历了两期冷却事件,早期冷却速率仅5～10 ℃/Ma,晚期冷却速率明显增高,特别是近3 Ma以来的冷却速率达到16～20 ℃/Ma;两期总剥蚀厚度可达3300～3500 m. 分析表明冷却事件与印藏碰撞关系密切,早期冷却是在印藏碰撞影响下,临沧岩基卷入逆冲推覆运动而遭遇抬升、剥蚀的结果;晚期冷却则是上新世以来,特别是3Ma以来岩基经受整体的强烈抬升、剥蚀的结果,该期构造抬升量约为672～1263 m;裂变径迹资料还揭示印藏碰撞先影响南部岩体,随后才波及到岩基中北段.     

合肥盆地构造热演化的裂变径迹证据

运用裂变径迹分析方法,探讨分析了合肥盆地中新生代的构造热演化特征. 上白垩统和古近系下段样品的磷灰石裂变径迹（AFT）数据主体表现为靠近部分退火带顶部温度(±65℃)有轻度退火,由此估算晚白垩世至古近纪早期合肥盆地断陷阶段的古地温梯度接近38℃/km,高于盆地现今地温梯度(275℃/km).下白垩统、侏罗系及二叠系样品的AFT年龄(975～25Ma)和锆石裂变径迹(ZFT)年龄(118～104Ma)均明显小于其相应的地层年龄,AFT年龄－深度分布呈现冷却型曲线形态,且由古部分退火带、冷却带或前完全退火带及其深部的今部分退火带组成,指示早白垩世的一次构造热事件和其随后的抬升冷却过程. 基于AFT曲线的温度分带模式和流体包裹体测温数据的综合约束,推算合肥盆地早白垩世走滑压陷阶段的古地温梯度接近67℃/km. 径迹年龄分布、AFT曲线拐点年龄和区域抬升剥蚀时间的对比分析结果表明,合肥盆地在早白垩世构造热事件之后的104Ma以来总体处于抬升冷却过程,后期快速抬升冷却事件主要发生在±55Ma.     

新疆土屋-延东斑岩铜矿区成矿时代与构造活动的裂变径迹分析

关于土屋-延东铜矿区成矿时代的看法不仅不同, 而且均属于海西期. 成功获得9个锆石和7个磷灰石的裂变径迹分析结果, 其中锆石年龄为158~289 Ma, 磷灰石年龄为64~140 Ma. 区内成矿作用亦是同期构造作用的反映, 两者相符. 鉴于本矿区成矿温度为120~350℃, 锆石裂变径迹年龄的封闭温度为250℃, 退火带温度为140~300℃, 所以, 认为锆石裂变径迹年龄可以代表本区的成矿时代. 计识别出3个成矿期: 289~276, 232~200和165~158 Ma, 表明印支期和燕山期成矿作用的存在. 与之相对应, 磷灰石裂变径迹年龄为140~132, 109~97和64 Ma, 反映了成矿后100℃左右的时代. 3个成矿期从250℃到100℃的持续时间分别为146, 108和100 Ma左右, 具有从早到晚持续时间变小的趋势. 裂变径迹模拟表明, 具有3阶段地质热历史, 其中在白垩纪期间较为稳定, 白垩纪之前以及20 Ma之后均较快冷却.     

Structural pattern of eastern Himalayan syntaxis in Namjagbarwa and its formation process

The structural pattern of the eastern Himalayan syntaxis in Namjagbarwa consists of two series of structures with different styles. One series compiles the earlier ductile contrac-tional and lateral-slip deformation system, formed by nearly north-south shortening within the syntaxis, left-lateral and right-lateral slipping along its western and eastern boundaries respectively. They were possibly produced by the indentation of the Indian continent into Asian continent after India-Asia collision. The peak deformation-metamorphic ages in these structures are 62-60 Ma, -23 Ma and -13 Ma. The other series is composed of ductile-brittle normal faults distributing concentrically and dipping toward the outsides of Namjagbarwa Peak. They were probably the collapse structures caused by rapid uplift in a later time and the beginning ages for the normal faulting are about 7.3-6.3 Ma.     

江南隆起带幕阜山岩体新生代剥蚀冷却的低温热年代学证据

江南隆起位于扬子与华夏地块的碰撞汇聚带,是研究华南大地构造演化的关键地质单元.本文采用磷灰石裂变径迹及(U-Th-Sm)/He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,主要研究了幕阜山岩体新生代的隆升与剥蚀过程,并在此基础上结合区域构造背景, 对其构造-热演化之间的关系进行了探讨.自晚白垩世持续隆升以来,幕阜山岩体经历的平均剥蚀厚度约4800 m.在不同岩体间,隆升过程及幅度存在差异,空间上具有非均匀性.热史结果显示幕阜山岩体经历了3期剥蚀, 其中两期快速剥蚀分别发生在晚白垩世-古近纪(80~50 Ma)和10 Ma以来,而这之间为一期缓慢剥蚀过程.研究区古近纪的快速剥蚀反映了中-下扬子喜山期大规模伸展断陷作用造成的肩部块体快速剥蚀事件; 约10 Ma以来的快速剥蚀是对太平洋板块向西运动的响应.幕阜山岩体自燕山晚期以来的隆升剥蚀作用具有良好的盆地沉积响应, 三期隆升剥蚀事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.     

北京千家店地区侏罗系后城组磷灰石裂变径迹分析及其地质意义

运用裂变径迹分析方法, 探讨分析了千家店地区侏罗系后城组地层的构造热演化特征. 千家店地区后城组上段三个磷灰石样品,AFT年龄集中在85.7～76.0 Ma,小于其相应的地层年龄;平均封闭径迹长度为9.4～10.8 μm,小于初始径迹长度(16.3±0.9 μm),呈非对称的单峰态分布,标准偏差为2.1～2.5. 后城组下段的三个AFT样品,AFT年龄集中在82.6～62.4 Ma,小于其相应的地层年龄,也小于上段层位的AFT年龄;平均封闭径迹长度仅为7.2～7.7 μm,远小于初始径迹长度(16.3±0.9 μm),其中YQ-07样品的封闭径迹长度呈似双峰态分布,标准偏差达到3.1;显然,侏罗系样品经历了明显的中度退火行为,最大温度可能接近于90℃. AFT年龄和封闭径迹长度的规律性变化主要是由于埋深不同引起的温度差异造成的. 裂变径迹热历史模拟结果表明,沉积物自进入盆地充填埋藏一直到115 Ma左右,盆地沉积物达到最大埋深3000多米,盆地温度达到最大值90℃多,这一过程沉积速率达到66.7 m/Ma. 115 Ma之后盆地处于相对稳定期,没有明显的温度波动,直到6 Ma左右温度以11.7 ℃/Ma的速度突然下降,表明侏罗系地层遭受剥蚀,迅速上升、快速冷却直至地表,剥露速率超过了500 m/Ma.     

中上扬子地区印支期以来抬升剥蚀时限的确定

采用磷灰石裂变径迹年龄空间分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,约束了中上扬子地区的抬升剥蚀时限.江汉盆地在157～97Ma和10 Ma以来发生了两期大规模抬升剥蚀;湘鄂西-武陵地区、黔中隆起自137Ma开始持续抬升剥蚀;鄂西渝东、川东褶皱带从97 Ma开始持续抬升剥蚀;川东北和川中地区于56 Ma才开始遭受抬升剥蚀;川西-滇西地区则自23 Ma以来经历了较大规模的抬升剥蚀.印支期以来,中上扬子不同地区抬升剥蚀开始的时间存在明显差异性,总体上由东往西逐渐变晚.齐岳山断裂带以东,大规模抬升剥蚀始于中燕山期（J₃-K₁）;齐岳山断裂与华蓥山断裂带之间的川东高陡背斜带抬升剥蚀始于晚燕山期（K₂）;华蓥山断裂与龙泉山断裂之间的川中和缓褶皱带晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅早期(E);龙泉山断裂带以西的川西凹陷晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅晚期(N).     

孔雀河斜坡与库鲁克塔格隆起构造事件的裂变径迹证据

文章以塔里木盆地东北缘库鲁克塔格隆起与孔雀河斜坡盆山系统为主要研究对象,在该地区露头和钻井样品开展碎屑磷灰石、锆石裂变径迹研究,对库鲁克塔格构造演化中关键构造事件提供热年代学约束.锫石样品在加里东晚期-早海西期达到最大古地温,之后经历了长期的抬升降温过程,锆石最小峰值年龄记录了371～392 Ma 和328～305.7...     

贡嘎山快速隆升的磷灰石裂变径迹证据及其隆升机制讨论

鲜水河断裂是青藏高原东南缘的一条北西向大型左旋走滑断裂,其南东段逐渐向南偏转,并与近南北向的安宁河断裂相接,在两个断裂相接处西侧耸立着海拔7556 m高的贡嘎山.磷灰石裂变径迹(AFT)测试可知,贡嘎山及其邻区12个样品的年龄分布在0.2±0.1 Ma~2.7±0.7 Ma之间,平均径迹长度在13.64~15.19 μm之间,表明贡嘎山及其邻区第四纪时期一直处于快速剥蚀状态.结合前人在此地区的低温热年代研究成果,揭示出两个现象:(1)贡嘎山岩体及鲜水河断裂与龙门山断裂所夹的三角区域为快速隆升区域,而其西侧、北侧的高原腹地的隆升速率远低于这两个区域;(2)贡嘎山岩体从北向南隆升速率逐渐变大,其最南端1 Ma以来的隆升速率超过3.3±0.8 mm/a.这些现象表明青藏高原在整体横向挤出、缓慢隆升的基础上,还存在着一些特殊的局部快速隆升区域.通过对川滇地块水平运动的矢量分解,我们认为贡嘎山花岗岩体是鲜水河断裂至安宁河断裂间挤压弯曲段吸收、转换川滇地块南东向水平运动导致局部快速隆升的产物,在这一过程中,由于垂直于断裂的挤压分量从北到南逐渐增大,导致了岩体从北往南的隆升速率逐渐增大.     

柴达木盆地现今大地热流与晚古生代以来构造-热演化

依据钻孔系统稳态测温、静井温度资料与实测热导率数据分析了柴达木盆地地温场分布特征,建立了柴达木盆地热导率柱,新增了17个大地热流数据.柴达木盆地现今地温梯度介于17.1~38.6℃·km-1,平均为28.6±4.6℃·km-1,大地热流介于32.9~70.4mW·m-2,平均55.1±7.9mW·m-2.盆地不同构造单元地温场存在差异,昆北逆冲带、一里坪坳陷属于"高温区",祁南逆冲带属于"中温区",三湖坳陷、德令哈坳陷及欧龙布鲁克隆起属于"低温区",盆地现今地温场分布特征受控于地壳深部结构、盆地构造等因素.以现今地温场为基础,采用磷灰石、锆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,研究了柴达木盆地晚古生代以来的沉积埋藏、抬升剥蚀和热演化史,并结合区域构造背景,对柴达木盆地构造演化过程进行了探讨,研究表明柴达木盆地晚古生代以来经历了六期(254.0—199 Ma,177—148.6 Ma,87—62 Ma,41.1—33.6 Ma,9.6—7.1 Ma,2.9—1.8 Ma)构造运动,六期构造事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.其中白垩纪末期(87—62 Ma)的构造事件导致了柴达木盆地东部隆升并遭受剥蚀,欧龙布鲁克隆起形成雏形,柴达木盆地北缘在弱挤压环境下形成坳陷盆地;中新世末的两期构造事件(9.6—7.1 Ma和2.9—1.8 Ma)使柴达木盆地遭受强烈挤压,盆地快速隆升,构造变形强烈,基本形成现今的构造面貌.     

Uplift history and structure of the Transantarctic Mountains: new evidence from fission track dating of basement apatites in the Dry Valleys area, southern Victoria Land

Fission track analysis of apatites from basement rocks of the Wright Valley in southern Victoria Land provides information about the timing, the amount and hence the rate of uplift of the Transantarctic Mountains in this area. Apatite ages increase systematically with elevation, and a pronounced break in the age versus elevation profile has been recognised at about 800 m on Mt. Doorly near the mouth of Wright Valley. The apatite age of about 50 Ma at this point approximates the time at which uplift of the mountain range began. Samples lying above the break in slope lay within the apatite fission track annealing zone prior to uplift, during a Cretaceous to Early Cenozoic period of relative thermal and tectonic stability. At the lower elevations samples had a zero apatite fission track age before the onset of rapid uplift and have track length distributions indicating rapid cooling. Some 4.8–5.3 km of uplift are estimated to have occurred at an average rate of about 100 ± 5m/Ma since uplift began. From the total stratigraphic thickness known above the uplifted apatite annealing zone it can be estimated that the Late Cretaceous/Early Cenozoic thermal gradient in the area was about 25–30°C/km.The occurrence and pattern of differential uplift across the Transantarctic Mountains can be estimated from the vertical offsets of different apatite fission track age profiles sampled across the range. These show the structure of the mountain range to be that of a large tilt block, dipping gently to the west under the polar ice-cap and bounded by a major fault zone on its eastern side. Offset dolerite sills at Mt. Doorly show the mountain front to be step-faulted by 1000 m or more down to the McMurdo Sound coast from an axis of maximum uplift just inland from Mt. Doorly.