从同位素年代学到构造年代学

从同位素年代学发展到构造年代学,中间必须经历热年代学、构造-热年代学、变形年代学等阶段。同位素年代学只是提供简单的地质事件年龄,热年代学同时赋予了地质事件温度和年龄信息,而构造年代学则强调地质或构造过程中时间-空间的四维演化过程。构造年代学使年龄数据的科学意义除了时间外,还有温度、地壳深度变化、是否有流体参与等多重意义,它涉及到多维空间的变化：时间、温度、水平方向的二维变形、垂直方向的变形等。在现有技术和认知水平的条件下,强调指出了从变形年代学到构造年代学的发展中要注意的一些关键问题,而回归传统地质、以野外变形为基础的变形年代学研究是构造年代学发展的前提。     

从同位素年代学发展到构造年代学

从同位素年代学发展到构造年代学,中间必需经历热年代学、构迼-热年代学和变形年代学等阶段。同位素年代学只是提供简单的地质事件年龄,热年代学使年龄赋予了温度的信息,而构造年代学则强调地质或构造过程时间-空间的四维演化过程。构造年代学使年龄数据的科学意义除了时间,还有温度、地壳深度变化以及流体的是否参与等多重意义,它涉及到多维空间的变化：时间、温度、水平方向的二维变形、垂直方向的变形等。在现有技术和认知水平的条件下,作者强调指出了从变形年代学到构造年代学的发展中要注意的一些关键的问题,而回归传统地质、以野外变形为基础的变形年代学研究是构造年代学发展的前提。     

东秦岭鮸鱼咀韧性剪切带构造变形特征及其年代学约束

东秦岭鮸鱼咀韧性剪切带是秦岭造山带晚古生代构造带武关杂岩和刘岭群的分界线,其变形作用的研究对揭示秦岭造山带晚古生代的构造演化具有重要意义.本文对这条剪切带进行了详细的几何学、运动学、锆石U-Pb和白云母40Ar/39Ar年代学研究.几何学和运动学指示鮸鱼咀韧性剪切带经历了两期主要的构造变形:早期由北向南的逆冲推覆变形和晚期左行走滑剪切变形.锆石U-Pb年代学研究表明构成剪切带主体的长英质糜棱岩中碎屑锆石主要的峰值年龄为448 Ma,最年轻的峰值年龄为390 Ma,其碎屑物质来源为北秦岭构造带,因此其原岩应该为一套沉积岩.眼球状白云母40Ar/39Ar同位素测年获得的坪年龄为(263±2)Ma.结合前人的变质变形年代学数据,认为早期的逆冲推覆与石炭纪大洋俯冲有关,晚期左行走滑是秦岭造山带晚二叠世"软碰撞"的构造响应.     

鲁东榴辉岩的构造年代学研究进展

根据鲁东榴辉岩的产状,与围岩的接触关系、多期变质变形特征及同位素测试资料,对其进行了构造年代学总结,认为鲁东榴辉岩形成于６１３～９００Ｍａ,于２０７～３２９Ｍａ发生强烈抬升作用。     

热年代学与造山带隆升-剥蚀速率--古地温梯度的制约

造山带热年代学研究是近十多年来全球地质学界特别是构造地质学界关注的热点之一,除了能精确测定构造事件或岩浆热事件的年龄外,还可对山体的抬升、剥蚀量进行定量研究,从而在真正意义上探讨造山带或区域构造的非平稳性。定量计算岩体的冷却速率及抬升速率的一个重要参数是古地温梯度,因此有必要对于古地温梯度研究特别是数据的合理使用进行一些探讨,从而为定量研究山体演化提供合理的制约条件。     

藏南仲巴地体中段构造变形特征及构造演化分析

藏南仲巴地体是雅鲁藏布江缝合带西段南北蛇绿(混杂)岩带之间重要的构造单元,其构造变形特征对于研究雅鲁藏布江缝合带西段新特提斯洋构造演化过程具有重要地质意义。本研究对仲巴地体中段(马攸木段)南北向剖面进行露头尺度的构造解析、显微构造分析并结合相关年代学研究,厘定该区域的变形期次、变形条件与演化阶段。研究结果显示,仲巴地体中段由北至南可分为断褶带、复式褶皱带和断块带三个次级构造单元,变形特征具有北强南弱的特点。中部复式褶皱为一大型复式背斜,层间次级构造发育,表明褶皱形成与南北向挤压作用下的层间滑动有关。根据石英c轴组构特征,确定研究区主体变形温度为低温区间,对应绿片岩相。对断褶带南侧的云母石英片岩进行绢云母Ar-Ar定年,获得71.6±2.2Ma的坪年龄,代表仲巴地体北缘的一次强烈向南逆冲事件。根据构造组合特征与构造叠加改造关系,可将仲巴地体中段划分为复式褶皱带形成、叠加与改造等主要变形阶段,这对于研究雅鲁藏布江缝合带西段南北亚带构造演化过程具有重要指示意义。     

东天山康古尔构造带红丘陵段主期构造变形温度及时代约束——来自石英EBSD组构的证据

康古尔构造带位于东天山觉罗塔格造山带北部,是构建中亚造山带晚古生代增生造山过程的关键。系统建立康古尔构造带的变形样式和变形条件,对进一步理解其构造背景和动力学机制具有重要意义。本文基于康古尔构造带红丘陵段构造解析、糜棱岩显微构造和石英c轴组构分析,厘定出2期构造变形：D1期为南北向挤压韧性剪切,变形温度为500~650℃;D2期为右行剪切,变形温度小于350℃。综合已有区域构造热年代学数据分析认为,D1期变形时间为294~280 Ma,形成于康古尔有限洋盆闭合后的中天山地块与吐哈地块南北向碰撞挤压过程,D2期右行剪切发生于276~242 Ma的后碰撞陆内缩短环境。本研究可为康古尔构造带晚古生代构造演化过程提供重要支撑。     

关于构造带变形能的有限元法数学模拟

本文是在同一外力和边界及岩石力学性质条件下,用有限元数学模拟的方法研究不同构造变形带内部变形能的差别和分布问题。形状改变能（或称歪变能）ＵＷ比体积改变能（或称体变能）ＵＴ大将近一个数量级,ＵＷ、ＵＴ和构造变形能ＵＢ在挤压、剪切和引张变形岩带中总体依次逐步变小。ＵＷ和ＵＢ大致呈较大→大→小的变化,而ＵＴ却呈大→较大→小的趋势性变化。利用构造变形能这种规律,结合构造附加静水压力研究,进而探讨构造变形热及其影响流体运移等问题。     

青藏高原中-南部新生代构造演化的热年代学制约

青藏高原新生代以来的隆升过程及特征长期以来广存争议.岩体中不同单矿物所记录的中低温热年代学信息适用于揭示较新年代地质体的隆升过程,可以为之提供有效制约.在青藏高原部分岩浆岩与变质岩露头区原位采集15块样品,利用锆石与磷灰石裂变径迹等热年代学结果为青藏高原中生代末期以来的隆升过程提供约束.其中,所获10块样品的锆石裂变径迹数据年龄范围为182~33 Ma,分别记录了渐新世之前青藏高原内不同块体间相互碰撞及高原内不同地区的构造热事件.特别是沿雅鲁藏布江缝合带分布的3个样品,锆石裂变径迹年龄结果一致显示始新世末期-渐新世早期该带存在一期显著的构造热事件.该构造热事件暗示在约36~33 Ma沿雅江缝合带发生过强烈的陆-陆硬碰撞.所获14块样品的磷灰石裂变径迹年龄范围为70.4~5.0 Ma,综合热史反演结果显示青藏高原南部中新世中晚期以来存在整体性隆升,特别是从上新世开始隆升速率显著加快.磷灰石裂变径迹年龄在空间分布上具有向高原东南部变年轻的趋势,表明青藏高原东南部在上新世以来的构造隆升较其他地区要强烈,暗示印度-亚洲板块碰撞驱动机制对该时期的高原隆升具有控制作用.此外,青藏高原中部在白垩纪末期-始新世可能即已隆升至相当高度,此后至今保持了相当低的剥蚀速率.      

辽吉古裂谷内带顺层构造片岩的变形构造与变形机制

本文从变形构造,尤其是变形显微构造研究入手,探讨了广泛发育于辽吉古裂谷内带的泥质构造片岩的形成与演化。对石榴石、石英和黑云母的变形亚结构及岩石变形构造分析揭示出,构造片岩的形成主要包含了伸展环境下出现的剪切作用、挤压作用以及扩散蠕变过程。同时还应用变形轨迹图展示了构造片岩的形成及形成后的改造过程。     

湘桂交界地区三江断裂带的变形时代及对泛非构造热事件的响应

文章对三江断裂带的湘西通道长界橄榄辉石岩进行年代学研究,讨论了岩体的侵位时代、断裂变形时限及对泛非事件的响应.长界蚀变橄榄辉石岩侵入于丹洲群合桐组,发生强烈的绿泥石化、蛇纹石化和透闪石化蚀变.显微镜下,晚期绿泥石脉穿切早期蚀变矿物,显示多期蚀变的特征,暗示成岩后至少遭受两期构造热事件的影响.锆石U-Pb测年结果集中在4...     

The Ductile Deformation Characteristics of Caledonian Intracontinental Orogeny in the Northeastern Jiangshan-Shaoxing Tectonic Zone: Insights from Magnetic Fabric Study and Its Geodynamic Implication

The Jiangshan-Shaoxing tectonic zone was the northeastern boundary between the Yangtze Block and the Cathaysia Block during the Neoproterozoic and was an intracontinental orogenic belt during late of the early Paleozoic. In this tectonic zone, there develops a lot of mylonite underwent strong ductile deformation and schist, gneiss, and amphibolite with medium and high grade metamorphism which was formed during the late of early Paleozoic. The research of geometry and kinematic of ductile deformation in Jiangshan-Shaoxing tectonic zone is very important to reveal the tectonic process of intracontinental orogeny. This paper uses the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) to determine the ductile deformation geometry and kinematic of Jiangshan-Shaoxing tectonic zone combing with the field survey. In this study, 190 specimens of 19 locations and 221 specimens of 23 locations from Wangjiazhai section and Lipu-Sizhai section were analyzed. The magnetic foliation over magnetic lineation in both Wangjiazhai and Lipu-Sizhai sections together with the field observations indicated a compressional deformation pattern. 3 and 4 strong ductile deformation zones can be established in the Wangjiazhai section and the Lipu-Sizhai section, respectively. According to the magnetic fabric and petro-fabric studies, the Northeastern Jiangshan-Shaoxing tectonic zone suffered two kinds of deformation patterns during the late early Paleozoic, i.e., the thrusting deformation followed by sinistral shear deformation.     

东濮凹陷构造变形的物理模拟研究

东濮凹陷是一个研究程度较高的含油气区,前人在构造变形研究方面多注重于伸展变形的几何学分析而忽略了形成机制中走滑分量的作用。本文在对区域地质背景和东濮凹陷构造特征分析基础上,设计平、剖面砂箱实验对该凹陷的构造变形进行伸展-走滑模拟研究。结果表明:(1)具走滑性质的断裂组合形成的构造样式更加复杂多样,走滑断层弯曲会产生挤压或伸展分量,在相邻的区域内形成局部的凹陷和隆起,主动盘的不同会形成不同的断裂组合;(2)在区域NNW—SSE向伸展变形下,形成了东濮凹陷两洼一凸的近对称格局,基底深断裂的张扭性开裂加速了凹陷的形成,主断层上、下盘均有明显的活动;(3)受基底断裂活动影响,大约Es~2-Ed沉积期凹陷存在一个明显的右旋走滑变形期,在凹陷的中部隆起带上出现了负花状、火焰状等典型走滑构造样式,走滑变形具有阵发性特点。     

黔西北五指山地区叠加构造变形特征对铅锌矿成矿的控制

五指山铅锌矿区位于贵州省普定县与织金县交界区域,大地构造位于扬子板块中部、江南造山带西缘。野外构造研究表明,受早古生代加里东构造运动的控制与影响,矿区内震旦系—下古生界构造变形与上古生界—中生界的构造变形明显不同。震旦系—下古生界构造线近东西向,发育近东西向平缓褶皱、南倾或北倾劈理,显示近南北向的挤压收缩变形。震旦系—下古生界区内发育两组南北、北西向陡倾断层,断层明显受限制而不穿越晚古生代之后的地层。发育在震旦系—下古生界内的层间滑动与断层活动控制着铅锌矿的分布。晚古生代之后区域构造应力场发生转变,由早期近南北向的挤压收缩转为早燕山期SEE向NWW挤压逆冲,由此对震旦纪—早古生代变形进行叠加与改造,宏观上形成以NE走向为特征的区域构造格局。后期形成的褶皱轴面主要向SEE倾斜,断层向NWW逆冲,与早期变形呈斜跨式叠加。燕山期断层活动促进了铅锌矿的迁移与聚集。     

北京房山地区太平山褶皱的变形特征和形成时代:华北克拉通早白垩世挤压构造的意义

北京西山地区广泛发育轴向近E-W向的褶皱,对理解华北克拉通东部构造演化至关重要,但目前对其形成时代和构造动力学背景却没有明确的认识.北京房山地区的太平山褶皱是轴向近E-W向褶皱的典型代表.通过精细的野外构造观察和构造年代学研究,确定太平山褶皱的空间展布特征和构造样式,厘定构造变形的时代,为该区乃至华北克拉通东部的构造演化提供重要依据.通过详细的野外构造观察和系统的β图解研究,表明太平山褶皱由直立倾伏背斜和斜歪倾伏向斜构成.通过对早期卷入褶皱变形的煌斑岩席和晚期切层侵入褶皱的闪长玢岩脉进行锆石U-Pb定年,得到煌斑岩席和闪长玢岩脉的形成时代分别为147.2±2.4Ma和129.0±3.2Ma,表明太平山褶皱的形成时代为燕山运动B幕.另外,北京西山地区还存在NW-SE向的伸展构造样式.代表本区NW-SE向伸展的房山穹窿(约136Ma)晚于N-S向挤压构造,侵入切割太平山褶皱,塑造了研究区现今主体构造格架,进一步限定太平山褶皱的形成时代为147～136 Ma.因此,研究区轴向近E-W向的褶皱为早白垩世近N-S向挤压构造的产物;N-S向挤压和NW-SE向伸展的构造样式,为华北克拉通中生代构造体制的转换和动力学背景提供关键依据.     

Discovering Crustal Deformation Bands by Processing Regional Gravity Field

Objectives: This article presents a new computational procedure to discover scratches buried in the earth's crust. We also validate this new interdisciplinary analysis method with regional gravity data located in a well-known Dabie orogenic zone for test. Methods: Based on the scratch analysis method evolved with mathematical morphology of surfaces, we present a procedure that extracts information of the crustal scratches from regional gravity data. Because the crustal scratches are positively and highly correlated to crustal deformation bands, it can be used for delineation of the crustal deformation belts. The scratches can be quantitatively characterized by calculation of the ridge coefficient function, whose high value traces delineate the deformation bands hidden in the regional gravity field. In addition, because the degree of crustal deformation is an important indicator of tectonic unit divisions, so the crust can be further divided according to the degree of crustal deformation into some tectonic units by using the ridge coefficient data, providing an objective base map for earth scientists to build tectonic models with quantitative evidence. Results: After the ridge coefficients are calculated, we can further enhance the boundary of high ridge-coefficient blocks, resulting in the so-called ridge-edge coefficient function. The high-value ridge-edge coefficients are well correlated with the edge faults of tectonic units underlay, providing accurate positioning of the base map for compilation of regional tectonic maps. In order to validate this new interdisciplinary analysis method, we select the Dabie orogenic zone as a pilot area for test, where rock outcrops are well exposed on the surface and detailed geological and geophysical surveys have been carried out. Tests show that the deformation bands and the tectonic units, which are conformed by tectonic scientists based on surface observations, are clearly displayed on the ridge and ridge-edge coefficient images obtained in this article. Moreover, these computer-generated images provide more accurate locations and geometric details. Conclusions: This work demonstrates that application of modern mathematical tools can promote the quantitative degree in research of modern geosciences, helping to open a door to develop a new branch of mathematical tectonics.     

Mesozoic-Cenozoic Multi-Stage Intraplate Deformation Events in the Langshan Region and their Tectonic Implications

In the Langshan region, northwestern China, marked multi-stage intraplate deformation events have occurred since the Mesozoic, including（1） northeast-striking ductile left-lateral strike slip during the Middle-Late Triassic, which is closely related to the collision between the North China and the Yangtze plates;（2） top-to-the-southeast thrust with northwest-southeast trending maximum compression during the Late Jurassic;（3） nearly eastward detachment during the Early Cretaceous;（4） top-to-the-northwest thrust with northwest-southeast trending maximum compression during the Late Cretaceous and Early Cenozoic;（5） northeast-striking brittle left-lateral strike slip with nearly north-south trending maximum compression; and（6） northwest-southeast extension during the Middle-Late Cenozoic. All these deformation events belong to the intraplate deformation across the entire Central Asian region and respond to the tectonic events along the plate boundaries or deep tectonics. The structures developed in early events in the crust were the most important factors controlling the later deformation styles, and few new structures have later developed. Based on previous research and our results, the paleostress inversion in the Langshan region shows that the Mesozoic intraplate deformations in the study region mainly resulted from the tectonic events from the Paleo-Pacific region and have no or a weak relation to the Tethys region. During the Late Jurassic, the maximum compression from the Mongolia-Okhotsk region cannot be excluded. The Langshan region is the bridge between southern Mongolia and the western Ordos tectonic belt and is thus important to understand the nature and relationship between both regions.     

新疆哈尔里克山口门子韧性剪切带变形期次及年代学研究

新疆哈尔里克山口门子韧性剪切带作为东天山地区重要的构造记录之一,其变形期次及年代学研究对认识博格达?哈尔里克山乃至整个东天山的区域构造演化具有重要意义。本文基于宏观与微观变形特征、变形温压条件、同位素年代学研究,厘定了两期(脆)?韧性变形,分别是早期韧性逆冲变形和晚期左旋脆?韧性走滑变形。卷入早期韧性逆冲变形的花岗岩、火山岩年代学分析表明,该期变形发生于440.1±3.2 Ma之后;未卷入该期变形的花岗闪长岩脉和辉绿岩脉年代学分析表明,早期韧性逆冲变形发生于298.1±1.0 Ma之前。结合泥盆纪?早石炭世哈尔里克山地区呈现为稳定构造环境以及存在早、晚石炭世地层间的角度不整合,推断早期韧性逆冲变形形成于早、晚石炭世之交,与石炭纪陆内裂谷的闭合有关。晚期左旋脆?韧性走滑变形叠加使早期糜棱岩面理发生褶皱,结合前人获得的259±1 Ma的变质绢云母^40Ar-^39Ar年龄,认为该期变形是晚二叠世受西伯利亚板块向南推挤的陆内转换压缩变形产物。     

大巴山弧形构造带中段渔渡地区侏罗纪叠加变形研究

大巴山构造带是秦岭造山带南部发育的一个以逆冲推覆构造为特征的构造带。通过在大巴山弧形构造带中段渔渡地区进行的详细构造解析发现,大巴山构造带在侏罗纪以来经历了至少两期变形叠加,变形地层三叠系嘉陵江组—侏罗系沙溪庙组。早期变形以与滑脱构造相关的轴向北西—北北西向箱状或隔挡状褶皱为主,并在深部发育顺层滑脱构造,变形时代为晚侏罗世到早白垩世。晚期变形与北侧逆冲相关,导致右行走滑变形,主要形成右行走滑断层和北西—北北西向紧闭褶皱,变形时代比第一期稍晚,为晚侏罗世之后到早白垩世。两期变形形成的褶皱延伸方向一致,与区域构造线的方向协调,而且在远离北侧镇巴断裂的地区变形强度有减弱的趋势,两期变形叠加形成共轴或斜交叠加构造。研究表明,变形与大巴山冲断—推覆构造带向南逆冲有关。     

下扬子地区中新生代构造变形单元及构造变形样式

下扬子地区地处扬子板块东部,其构造变形特征研究具有重要意义。综合利用区域地质、地震、钻井和地球物理等多方面资料,对下扬子地区断裂、地层发育特征精细解释,建立了贯穿研究区的两条区域地质剖面,即宿迁绍兴大剖面和连云港苏州大剖面。研究表明:下扬子地区可划分为6个一级构造变形单元,依次为苏北胶南造山带、苏北冲断区、南北对冲带、苏南冲断区、浙北冲断区和江南造山带,并可进一步细分为14个二级构造变形单元,这些明确表现出本区中、新生代对冲构造变形特征;两条区域大剖面表现出了挤压、伸展、反转等3类典型构造变形样式,具体可分为5亚类、10小类。