祁连山北缘老君庙背斜晚新生代磁性地层与高原北部隆升

河西走廊新生代沉积敏感地记录了青藏高原北部的构造隆升过程. 酒泉盆地玉门老君庙剖面高分辨率磁性地层研究表明, 疏勒河组胳塘沟段和牛胳套段的年龄分别为>13~8.3 Ma和8.3~<4.9 Ma, 玉门砾岩、酒泉砾石层和戈壁砾石层的年龄分别为3.66~0.93, 0.84~0.14和0.14~0 Ma. 岩性和岩相变化表明祁连山自约8 Ma起, 6.6 Ma略有加速, 由较低的高度开始逐步隆起, 盆地沉积从细粒的湖相砂岩-泥岩逐步转变成粗粒的洪积扇沉积, 至约3.66 Ma后, 祁连山开始急剧地整体快速隆升, 并经约<2.94~2.58, <1.8~1.23, 0.93~0.84和0.14 Ma多次阶段性快速隆升, 祁连山最终被抬升到今天的高度.     

酒西盆地晚新生代地层的ESR年代

采用ESR(电子自旋共振)方法, 对酒西盆地老君庙剖面晚新生代地层进行了系统测年.结果表明,玉门砾岩开始沉积的年代为3.45 Ma ,结束时间为0.94 Ma;酒泉砾石层自0.84 Ma堆积.玉门砾岩开始堆积的时间大约是祁连山和青藏高原北部强烈隆升开始时.     

酒西盆地晚第三纪-第四纪早期植被与气候变化

青藏高原正北缘河西走廊山前凹陷带玉门老君庙剖面13.0~2.21 Ma期间的孢粉记录研究揭示出: 早在13.0~11.15 Ma, 该研究区生态环境已为草原植被和半湿润的气候; 11.16~8.60 Ma, 植被类型可能是以柏科为建群种的森林, 气候较温暖湿润; 从8.60 Ma干旱气候和草原植被开始发育, 虽然干旱化曾在8.40~6.93(森林草原, 温暖半湿润)、6.64~5.67(疏林草原, 较温暖半湿润)和5.42~4.96 Ma(草原, 半干旱)几度缓解, 但经过6.93~6.64, 5.67~5.42和3.66~3.30 Ma几次干旱事件的频繁发生使该区气候越来越干旱, 特别是在3.66~3.30和2.56 Ma两次显著增强后, 植被最终演化为干旱型的荒漠.     

青藏高原更新世黄土磁化率和磁性地层与高原重大气候变化事件

对甘孜详细的黄土磁性地层学研究表明, 甘孜黄土底部的年龄大约在1.13 Ma, 在0.95~0.92和0.65~0.5 Ma期间有两次显著的气候事件. 它们共同说明青藏高原大气环流在约1.13 Ma产生了显著的变化, 青藏高原进入冰冻圈; 在0.65~0.5 Ma左右青藏高原冰川作用可能达到最盛.     

青藏高原新生代构造隆升阶段的时空格局

青藏高原不同部位低温热年代学记录、沉积记录和构造变形记录揭示出存在60~35,25~17,12~8Ma（藏南17~12Ma）和大约5Ma以来4个主要强构造隆升剥露阶段.除了藏南地区在17~12Ma发生藏南拆离系的活动及其所控制的高喜马拉雅结晶基底岩系的快速抬升剥露这一特殊情况外,青藏高原不同地区主要强构造隆升剥露阶段具有准同时性.几个强隆升剥露阶段对应于几个强构造变形活动时期,反映隆升剥露主要受构造动力控制.新生代以砾岩为代表的粗碎屑物的分布、前陆盆地或走滑拉分盆地的分布及其沉积充填、角度不整合的发育和地层间断缺失,以及受断裂控制的盆山地貌变迁和高原扩展与青藏高原几个强构造抬升剥露阶段也具有良好的匹配关系.本文还讨论了青藏高原作为地表隆升的高原形成过程,揭示高原的形成是随时间演变不断扩展的过程.     

祁连盆地第三纪沉积物磁性地层和岩石磁组构初步研究

祁连山山间盆地内的新生代沉积物是研究新生代以来祁连山构造演化的重要材料.本文以位于祁连山中部祁连盆地内的新生代沉积物为研究对象,利用磁性地层学方法结合碎屑颗粒裂变径迹定年方法获取其沉积时代框架,在此基础上,结合岩性变化与沉积环境变迁分析祁连山构造演化历史.野外实测剖面显示该盆地内的第三系可划分为下部砾岩组和上部砂岩组两大岩性单元.古地磁结果显示砾岩组的沉积时代约为10—14.3Ma.砾岩组沉积大约在14.3 Ma开始形成,指示祁连山14.3 Ma以来构造活动变强烈.磁组构结果显示砾石组顶部沉积形成时的受力方向与现今祁连盆地周缘断层分布所指示的应力方向一致,表明这些断层大约在10 Ma附近开始活动.我们的结果揭示祁连山中部山脉14.3 Ma以来尤其在10 Ma附近构造活动较强烈.这与过去低温热年代学所获得的祁连山山体的快速冷却年龄及祁连山两端大型盆地内的第三系所记录的构造事件发生的时间基本吻合.而砂岩组的古地磁结果并未通过褶皱检验,其古地磁记录发生了后期重磁化,无法获得地层的准确沉积年龄.     

晚新生代黄河上游地貌演化与青藏高原隆起

黄河上游地貌和新生代地层研究表明,30～3.4Ma是一个构造长期稳定、气候炎热和红色盆地广泛发育的时期,形成分布很广的夷平面,即青藏高原的主夷平面,上有风化壳及古岩溶残留。3.4Ma开始,青藏高原整体抬升,主夷平面被分割、解体,盆地中红色碎屑建造强烈变形,开始以扇砾岩为主的内陆磨拉石沉积。其后,在2.5Ma和1.7～1.66Ma相继发生强烈隆升,青藏高原地貌总轮廓形成,黄河现代水系格局出现,总称之为青藏运动(A,B,C三幕)。随后,黄河及其支流发育一系列阶地,记录了青藏高原阶段性隆升及黄河溯源侵蚀的全过程。     

天水-秦安地区新生代构造和地貌演化的碎屑锆石证据

天水-秦安地区保存有多种成因类型的新生代沉积物,其物质来源及其变化对于研究青藏高原东北部的隆升剥蚀历史、构造变形方式以及与之相关的地貌演化过程具有重要意义.本文通过碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪方法,对该区的古近纪洪积砾岩、新近纪河流和湖相沉积进行了分析,并与中新世以来的风尘堆积进行了对比.结果显示:1)古近纪洪积砾岩中包含大量亲扬子地块的560~1100Ma的锆石颗粒,但这一年龄的锆石颗粒在早中新世河流相沉积中显著减少,同时出现了大量200~360Ma的锆石颗粒,指示着古近纪洪积砾岩主要来自西秦岭的中部和/或南部,而早中新世河流相沉积主要来自西秦岭北部;2)约11.5Ma以来,该区河流相沉积以380~450Ma的锆石颗粒占主导,与六盘山南部岩体的年龄一致,指示着六盘山南部的初始隆升;3)该区晚中新世湖相沉积的锆石年龄分布明显不同于同时期的河流沉积物,但与秦安中新世风成红土、晚中新世-上新世三趾马红土及第四纪黄土十分相似,指示着该区中新世的细颗粒水成沉积物很可能主要为风尘物质.本文的研究揭示出天水-秦安地区新生代沉积物的物源转变和地貌演化均与青藏高原东北部的阶段性隆升密切相关,特别是晚渐新世-早中新世青藏高原北部的隆升,可能既为中新世风成红土的出现创造了物源和风动力条件,也为其堆积创造了地貌条件.     

祁连山区中西段沉积物粒径和青藏高原隆升关系模型

通过对祁连山中西段河流沉积物粒径的测量统计, 探寻其与青藏高原北缘主峰和高原高度的相关关系, 建立相应的关系模型, 并将模型应用到老君庙剖面, 最后得出青藏高原北缘自8.35 Ma以来高原隆升过程曲线. 据此认为青藏高原北部自8.35MaBP隆升以来, 从平均海拔约900 m隆升到现在的约3700 m, 其中8.35~3.1 MaBP隆升较慢, 幅度较小, 总抬升了420 m, 3.1 MaBP至今, 隆升加剧, 表现为明显的后期加速过程, 共抬升了约2400 m. 0.9 Ma左右, 青藏高原北部抬升到平均海拔约3000 m, 进入冰冻圈; 主峰达到4000 m以上, 指示主峰发育冰川.     

青藏高原古近纪-新近纪地层分区与序列及其对隆升的响应

在系统查阅1996～2008年中国地质调查局在青藏高原完成的177幅1:25万地质填图和前人已发表的新生代地层资料的基础上,划分出青藏高原及邻区古近纪-新近纪残留盆地共98个,归属为南疆-西昆仑、柴达木-祁连-西秦岭、羌塘-川西、扬子西缘、冈底斯-喜马拉雅-恒河共5个地层区,进一步细分为13个地层分区.通过对各个地层分区的残留盆地类型、形成构造背景、各分区内的岩石地层序列及其沉积特征、地层接触关系、时代确定依据与沉积演化过程的描述,将青藏高原新生代的隆升及其沉积响应划分为3大阶段、8个亚阶段:一是俯冲碰撞隆升阶段(65～34Ma),含3个亚阶段:(1)65～56Ma:印度与欧亚板块初始碰撞,恒河前陆盆地和成都、塔里木压陷盆地形成.(2)56～45Ma:印度与欧亚板块碰撞高峰期,高原北部柴达木-可可西里-羌塘压陷盆地和东北缘的兰州-西宁压陷盆地形成.(3)45～34Ma:约40Ma左右藏南新特提斯残留海消亡,印度与欧亚板块全面完成碰撞;高原东缘走滑拉分盆地初始发育.约40Ma以来喜马拉雅沉积缺失,标志喜马拉雅初始隆升;约36Ma以来冈底斯带区域不整合面发育,标志冈底斯初始隆升.二是陆内汇聚挤压隆升阶段(34～13Ma),含3个亚阶段:(1)34～25Ma:沿冈底斯分布日贡拉砾岩,是冈底斯持续隆升的产物.高原东北缘出现临夏-循化新的压陷盆地.(2)25～20Ma:沿冈底斯带南缘广布大竹卡组砾岩.可可西里-沱沱河地区角度不整合面发育和盆地内的古近纪地层抬升变形,指示可可西里-沱沱河发生较大幅度隆升.约23Ma时塔里木海相沉积结束,高原及周边不整合面广布,标志高原整体隆升.(3)20～13Ma:高原内及周边大型盆地全面发展,盆内发育持续湖侵充填序列,高原及周边出现最大湖泊扩张期;高原东缘走滑拉分盆地发育进入鼎盛期.三是陆内均衡调整隆升阶段(13Ma以来),含2个亚阶段:(1)13～5Ma:喜马拉雅-冈底斯隆升到相当高度,使该带因东西向伸展而导致南-北向断陷盆地形成;约8Ma左右出现强的构造抬升剥露,8Ma之后高原及邻区大型湖泊进入湖退期.(2)5Ma以来:高原整体隆升;高原内和周缘盆地沉积萎缩.约3.5Ma高原周缘堆积巨砾岩.     

兰州地区晚第三纪磁性地层与古环境意义

兰州地区位于黄土高原和青藏高原的过渡带,其第三纪地层对研究风尘沉积发育和青藏高原隆升都有着特殊的意义.本研究以0.5 m间距对兰州盆地皋兰山剖面240 m的晚第三纪地层进行古地磁样品采集,古地磁样品共计422个;以50 ℃为间隔从室温至500 ℃用热退磁仪和超导磁力仪完成了皋兰山剖面样品的系统热退磁和剩磁测量.结果表明皋兰山剖面上部地层的实测极性柱出现2个负极性大段中间夹着4个正极性小段,其特点与Gilbert时的典型特征完全一致,并且两端未完全出露的正极性分别与Chron2A.3n和Chron3An.1n相对应,最终确定皋兰山剖面的年代为6～3.5 Ma.由此推断,皋兰山剖面顶部的五泉砾岩形成大约开始于3.5 Ma,五泉砾岩底界年代的确定,为青藏高原的A幕运动提供了地质证据.皋兰山剖面深度602 m处出现由河湖相砂岩向以风成红粘土为主常夹有薄层砂岩的地层转变,通过岩性地层及年代的推断,兰州地区的风尘序列堆积发育的年代至少为7 Ma,与黄土高原风尘序列堆积底界8～7 Ma基本一致,说明了兰州地区与黄土高原在风尘序列堆积过程中具有统一性.     

论青藏运动主幕

依据近30年来取得的地质、地貌、地层、古生物等方面的资料,对"青藏运动主幕"进行讨论.青藏高原目前的主体是中新世-上新世漫长的侵蚀作用形成的、被抬升的主夷平面,这个主夷平面在高原内部切过以中生界和古近系为主的变形岩系,向高原周边展布.3.6 Ma前后,高原内外发生强烈的构造运动开始隆升,形成大幅度的地形反差,启动了一个旺盛的磨拉石堆积时期,主夷平面开始解体.至今高原内部仍保持着完整的准平原状态,山顶面和主夷平面之间的物质传输仍为主要的陆面过程.在高原边缘地带,河流强劲侵蚀,但目前尚未切入到腹地,各大江河最老阶地砾石层的年龄集中于1.7~1.9 Ma.按照源于高原的各条江河现在的侵蚀能力估算,假使高原不再抬升,大约需要8.6 Ma高原就将被再次夷平.但考虑地貌循环后期阶段侵蚀会大幅减缓,8.6 Ma则足以使主夷平面消失殆尽,而进入老年、至少壮年期.表明高原面不可能于14 Ma甚至35 Ma前已达到目前的高度并维持至今.古生物资料表明,上新世早期柴达木盆地还生活着大象、长颈鹿、犀牛动物群和红土风化壳、植物群落一致显示湿热低地环境.亚洲中部变干、黄土堆积也与青藏高原上新世晚期以来隆起密切相关.     

长江三角洲晚新生代地层独居石年龄谱与长江贯通时间研究

PD-99孔位于长江三角洲南翼, 揭示的晚新生代地层厚313 m. 独居石年龄谱表明, 上新统以350~500 Ma的颗粒为主, 第四系则以100~275 Ma的颗粒为主, 反映二者母源区发生了变化. 晚于25 Ma的独居石颗粒初现层位于高斯正极性带与松山负极性带界线之上(约在2.58 Ma), 这是青藏高原隆升对东中国海沉积产生直接影响的开端. 长江河口地层中晚于25 Ma独居石含量变化分为两大阶段, 分别对应于早、中更新世青藏高原的快速隆升和晚更新世以来的最强烈隆升.     

临夏盆地新生代沉积物粒度记录与亚洲内陆干旱化

临夏盆地毛沟剖面高分辨率粒度记录研究表明,29-7.4Ma间,临夏盆地的古气候一直保持相对稳定,而其中短暂的沉积相的改变是盆地对该期间青藏高原构造隆升事件的响应;从7.4Ma开始,流域外的风尘物质开始逐步被带人盆地,并经过了6.4Ma和5.3Ma的两次加速过程,揭示了我国西北内陆干旱气候可能从7.4Ma左右开始,且在6.4Ma和5.3Ma左右经过两次加强.通过与青藏高原构造隆升事件记录和全球气候记录对比。揭示高原在9-7Ma开始的逐步隆升和期后的阶段性加速隆升以及同期开始的全球变冷,尤其北极冰盖的形成和扩张可能是亚洲内陆干旱化的重要驱动机制.     

蓟县元古界碳酸盐岩的碳同位素变化

天津蓟县元古界剖面长城系碳酸盐岩的δ~(13)C值基本为负值,蓟县系大体在(0±1)‰的范围内,进入青白口系井儿峪组一般在(2±2)‰的正值.从串岭沟组到大红峪组(约1700～1600 Ma)碳酸盐岩的δ~(13)C值大约由-3‰变化到0‰,但大红峪组δ~(13)C值大幅度振荡.蓟县系地层碳同位素组成发生两次较大的变化,分别在杨庄组和雾迷山第三亚组之后.相当完整和连续的碳同位素记录反映了约 1700～800 Ma全球海水的δ~(13)C值长期变化趋势.发生在约1700～1600 Ma和<约 1300 Ma海水的δ~(13)C值升高及大幅度振荡可能是两次全球性构造事件的响应.     

晚新生代黄土高原风尘堆积序列的磁性地层年代与古气候记录

对黄土高原较完整的晚新生代风尘堆积序列的磁性地层研究表明 ,风尘堆积成壤序列开始发育的时代约为 7.2Ma,如果认为亚洲季风气候的起源与青藏高原的高度密切相关的话 ,风尘堆积在 7.2Ma的出现则可能意味着青藏高原在此时达到了有意义的高度 ,东亚古季风环流基本建立 .黄土高原的红粘土序列由 7个显著的红色黄土层以及与其相间的 7个古土壤组合组成 ,它们记录了 7.2～ 2 .6Ma的晚第三纪东亚古季风演变的历史 .     

青藏高原北部砾石粒径变化对气候和构造演化的响应

青藏高原周边广泛分布的晚新生代砾岩是高原强烈隆升的产物, 但也可能仅仅是气候变化造成. 通过对青藏高原北部代表性砾岩, 酒西盆地老君庙剖面上部酒泉砾石层和戈壁砾石层进行详细的砾石粒径变化研究, 发现约0.8 Ma以来酒泉、戈壁砾石层砾石粒径不仅具有明显的变粗趋势, 而且还发育了9个显著的粗细变化旋回, 并且可与黄土-古土壤和深海氧同位素气候旋回进行良好对比, 粗、细砾石层分别对应于季风气候的暖湿和干冷时期, 具有显著的大约10万年和4.1万年周期. 由于我国西北第四纪晚期的气候是持续变干, 因此, 初步认为酒泉-戈壁砾石层中砾石粒径的持续变粗反映了高原第四纪晚期持续强烈的构造隆升, 而其中的旋回是对第四纪冰期-间冰期气候旋回变化的响应, 后者叠加于前者之上, 从而为高原周边砾岩层主要是高原强烈隆升的产物提供了重要的证据.     

祁连山北缘玉门断裂晚更新世以来的活动速率及古地震

玉门断裂位于青藏高原东北缘的祁连山造山带西段,与阿尔金断裂相邻,构造位置特殊,是青藏高原北缘向外扩展的最新活动证据。近20a越来越多的研究使得对其认识逐渐从弱活动向强活动转变。因此,玉门断裂作为1条青藏高原北缘祁连山造山带中新生的活动断裂和褶皱带,确定它晚更新世至全新世的活动性和古地震复发周期具有重要的意义。文中通过对玉门断裂山前冲积扇面和北大河阶地的影像解译与断层陡坎的测量,以及对2条不同断层陡坎的探槽开挖工作,获得了以下几点认识:1)玉门断裂全新世以来的垂直活动速率为0.41~0.48mm/a,晚更新世晚期以来的垂直活动速率为0.24~0.30mm/a。2)玉门断裂全新世以来共发生4次古地震事件,这4次古地震分别发生在6.12~10.53kaBP、3.6~5.38kaBP、1.64~1.93kaBP和0.63~1.64kaBP。总体上表现出复发间隔逐渐缩短,活动性增强的趋势,并且每次古地震都可能造成多支断层同时破裂,形成陡坎。     

五台地区滹沱群砾岩物质源区及新太古代地壳生长:花岗岩和石英岩砾石锆石U-Pb年龄与Hf同位素制约

对五台地区滹沱群底部四集庄组砾岩进行了详细研究,并选择其中花岗岩和石英岩砾石进行了锆石U-Pb和Hf同位素分析.2个花岗岩砾石中锆石207Pb/206Pb年龄分别为(2513±8)和(2527±8)Ma,与五台地区王家会灰色相花岗岩和光明寺/石佛花岗岩的侵位时代一致;2个石英岩砾石中锆石207Pb/206Pb年龄主要集中于2550~2490Ma,峰值为~2.5Ga,与五台群高凡亚群石英岩锆石年龄谱特征相似.砾石特征及年龄结果表明,滹沱群底部砾岩的沉积物源区为五台群和五台地区新太古代花岗岩.结合滹沱群底部玄武安山岩的时代((2140±14)Ma),限定滹沱群初始沉积时代为早元古代中期.豆村-东冶亚群中变质玄武岩(2200~2100Ma)具有裂谷火山岩地球化学特征,同时豆村-东冶亚群中碎屑岩和碳酸盐岩沉积于伸展构造环境中.因此,滹沱群豆村-东冶亚群火山沉积岩系与华北克拉通中部早元古代中-晚期(2200~2100Ma)裂谷活动有关,而郭家寨群沉积于裂谷闭合过程或之后.四集庄组砾岩中,花岗岩和石英岩砾石的锆石大多具有正的Hf(t)值,少量锆石的Hf(t)值与同期亏损地幔值相近,多数锆石的亏损地幔模式年龄与锆石U-Pb年龄相差200~100Ma.花岗岩和石英岩的源区为滞留时间较短的地壳(~2.7Ga)部分熔融形成的,同时存在新生地壳或亏损地幔物质的添加.研究进一步表明,华北克拉通经历了多期地壳生长并在新太古代末期初步完成克拉通化.     

0.5 Ma以来的青藏高原隆升过程——来自冈底斯带热水活动的证据

根据泉华的电子自旋共振(ESR)年龄分布, 推断热水活动的时代及其规模. ESR年龄表明0.5 Ma以来热水活动主要发生于4个时期: 0.5~0.47, 0.4~0.35, 0.27~0.2和0.1 Ma以来. 分析结果得到了地球物理资料、高原内部及周边地区的沉积响应. 通过分析热水活动的深部制约机制和高原的隆升张裂作用的约束, 探讨了青藏高原0.5 Ma以来的隆升过程.