新疆博格达—哈尔里克山晚新生代压扭性变形与隆起成山

压扭性走滑变形是陆内变形的最主要构造样式之一,并且是陆内造山系统得以形成的最基本构造样式。位于天山东部的博格达—哈尔里克山链,横亘在吐哈盆地和准噶尔盆地之间,是研究新生代山脉形成理想的野外实验室。本文结合压扭造山带的研究,通过野外地质填图、遥感解译和DEM分析,裂变径迹测试等研究,确认博格达—哈尔里克山与山脉隆起相关的断裂构造主要为北东东向和北西西向压扭性走滑断裂,认为它是晚新生代压扭造山带(transpressional orogen)。主要证据是:首先博格达—哈尔里克山与山脉隆起相关的构造变形为北东东70°走向和北西西290°走向,山脉两侧呈现向盆地方向的逆冲冲断构造,体现了近南北向为构造主压应力场特点;其次天池河床砂岩屑AFT分析出的年龄峰值集中在42.8 Ma(62.8%)、18.8 Ma(29.0%)、3.2 Ma(8.2%),表明样品所代表的流域地质体在42.8 Ma、18.8Ma、3.2 Ma经历了3次冷却事件。依据裂变径迹等年龄投影圈闭图显示博格达山裂变径迹年龄存在中间新,两边老的特点。基于相同的大地构造背景,压扭造山模式也可以解释整个天山晚新生代山脉强烈隆升。     

龙门山断裂带变形特征

野外构造解析和地震遗址的构造应力分析显示,龙门山断裂带在新生代早期对应于当时的南东-北西主压应力场,发育了北北东向的左旋走滑构造体系,其后才被具有右旋兼具逆冲的龙门山断裂带叠加改造,对应的近东西向构造主压应力场一直延续至今,是区内地震构造的应力场机制。龙门山断裂带河流岩屑磷灰石裂变径迹分析显示,龙门山断裂带在走向上位移量有显著的差别,呈现正态分布的整体趋势。依照龙门山隆起剥蚀单调冷却的热史特征,判定前述两期变形的转换时限是40 Ma前后。结合龙门山断裂带地层厚度和变形时的深度模型,认为现今龙门山断裂带是一个宽达数十千米的大型走滑断裂带,剖面上呈现花状构造特征。近地表的逆冲构造是薄皮构造,并由此建立了龙门山断裂带走滑变形的深度变形样式模型。     

K-Ar和40Ar/39Ar定年数据质量评价与Q值提出

K-Ar和K-Ar/39Ar的定年测试质量的评价是正确运用测试结果的前提.过去的研究,多通过仪器测试的偏差和误差传递来评价测试结果可靠性和精度.MSWD和Probability的提出,给出测试的内外误差概念,因考虑了仪器和样品二者的匹配性而得到广泛应用.这也说明,影响K-Ar和40Ar/39 Ar的定年测试结果的因素可以是来自仪器设备,也可以来自样品自身的特性.本文由K-Ar和40 Ar/39 Ar的定年技术的原理、流程为出发点,通过对各个测试项的误差传递和对结果精度影响的数学方法评估,提出了影响测试精度的Q1和Q2参数,分别代表与样品有关的属性.Q1是样品钾含量、囚禁36 Ar的含量、以及样品40Ar/36Ar的初始比值的综合参数,是决定仪器测试中误差传递系数大小的重要影响因子.Q2是样品钾含量、囚禁36 Ar的含量、以及样品40 Ar/36 Ar的初始比值误差的综合参数,用来评价样品等时线年龄精度.在地质意义上,Q2是评价样品是否满足“同源、同时、封闭”特性的重要量化指标.根据这两个参数,可以判别测试数据质量优劣是源于测试仪器,还是样品属性.由Q1和Q2的分析可知,任何一项K-Ar和40Ar/39 Ar的定年测试都应该充分考虑仪器性能和样品属性,设计合理的测试流程是K-Ar和40 Ar/39 Ar的定年获得较高质量数据的关键.     

喜马拉雅降水势能与剥蚀强度时空对应的定量研究

在活动造山带的研究中,剥蚀作用被认为与大气降水有着密切的关系,并且越来越 多的研究证据发现,气候因子在山脉的演化中承载了重要的影响力,降水被认为是活动造山 带剥蚀作用的动因。研究者用降水量和剥蚀强度的对应来阐释气候对山脉演化的制约。然而 也有学者提出反面例证来否定降水量与山脉剥蚀强度之间的耦合关系,进而否定气候因子在 活动造山带构造演化中的影响。由此而提出的科学问题是：降水究竟与剥蚀强度有没有关 联？降水怎样影响剥蚀强度,遵循怎样的机理？在详细分析活动造山带剥蚀作用过程和机理 的基础上,本文提出了降水势能的概念,在校验和整合TRMM 降水量数据与Etopo1 数字地貌 数据体之后,计算了喜马拉雅造山带的降水势能空间分布。同时,收集整理了喜马拉雅造山 带内已公开发表的磷灰石裂变径迹（AFT）年龄数据,以此为数据库获取了喜马拉雅剥蚀强度 时空分布格局。通过这两个数据体的定量分析,研究发现,喜马拉雅造山带内,剥蚀强度与 降水势能之间有很好的空间耦合性。这说明, 在喜马拉雅构造带, 现今的AFT 年龄空间分 布,是受气候作用主导的。进一步的研究发现,喜马拉雅带大约2.8 Ma 以来的AFT 年龄与现 今的降水势能秩相关性显著,且有局部最优的线性相关性,说明喜马拉雅带的剥蚀空间分布 受第四纪以来很年轻的地质历史时期的地表降水过程所控制。最新的气候样式决定了现今的 降水过程,控制了造山带剥蚀强度的空间分布。     

滇西点苍山-哀牢山变质岩系变质时限研究

点苍山-哀牢山变质带沿红河-哀牢山走滑剪切带呈北西-南东向展布,其主体由下元古界苍山群和哀牢山群深变质岩系组成,是滇西最显著的带状变质带之一。点苍山-哀牢山变质带的变质时限和山脉隆升时限由于缺乏精确年代学数据制约,一直存在不同认识。本文选取点苍山花岗闪长质糜棱岩（DCS-1）,哀牢山墨江-元江段黑云母花岗闪长质片麻岩（SM07-1）和其侵位的同变形花岗岩脉（SM07-3）以及元江县城西北山前花岗质片麻岩（YJ）作为研究对象,并挑选出锆石颗粒（SM07-3）、黑云母（SM07-1-Bi,SM07-3-Bi）、白云母（SM07-1-Ms）、钾长石(DCS-1-Kf, SM07-3-Kf)和斜长石（YJ-Pl）以及基质（YJ-ma）进行精确年代学测试。花岗岩脉颗粒锆石U-Pb SHRIMP 加权平均年龄为30.8±0.3Ma（SM07-3, MSWD=3.27）;其它单矿物激光⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线年龄分别为13.1±1.5Ma (DCS-1-Kf, MSWD=2.9)、22.3±0.9Ma (SM07-1-Ms, MSWD=1.7)、21.9±0.7Ma (SM07-1-Bi, MSWD=1.3)、21.3±0.7Ma (SM07-3-Kf, MSWD=1.2)、22.7±0.8Ma (SM07-3-Bi, MSWD=2.4)、19.8±1.6Ma (YJ-ma, MSWD=19)和21.57±0.38Ma (YJ-Pl, MSWD=1.5)。结合区域地质背景、地质演化、野外观察和年代学资料,本文研究认为点苍山-哀牢山变质带的峰期变质变形时间为30Ma左右,此时山脉已开始隆升,在约20Ma和13Ma山脉分别经历一期构造热事件作用,揭示山脉经历快速隆升和冷却过程。     

大兴安岭地区德尔布干断裂带北段构造年代学研究

德尔布干断裂带是大兴安岭隆起西侧NE向的重要断裂带,处在海拉尔-拉布达林-根河盆地西缘,是著名德尔布干成矿区东南边界断裂带.为了确定德尔布干断裂带运动性质、活动时间,深入探讨该断裂带与中生代海拉尔-拉布达林-根河盆地及大兴安岭盆山格局、认识德尔布干断裂带多金属矿床成因等问题,本文应用锆石SHRIMP和云母40Ar/39Ar定年技术,分别对断裂带内的细粒黑云母花岗岩侵入体、韧性变形的花岗闪长质片麻岩、白云母石英片岩,进行了同位素年代学研究.其中花岗闪长质片麻岩岩浆型锆石SHRIMP谐和年龄300.6±9.3Ma,为花岗闪长质片麻岩海西期的侵位年龄;而花岗闪长质片麻岩中黑云母40Ar/39Ar坪年龄是130.9±1.4Ma,白云母石英片岩的白云母40Ar/39Ar坪年龄是115.6±1.6Ma,代表早白垩世伸展构造变形年龄;细粒黑云母花岗岩侵入体岩浆型锆石SHRIMP谐和年龄130.1±1.4Ma,为同伸展构造变形侵位的岩浆事件.上述地质年代说明德尔布干断裂带是早白垩世(110～130Ma)该区最年轻的重大伸展构造变形产物.控制NE向大兴安岭隆起和中生代海拉尔-拉布达林-根河等火山沉积盆地的发育格局、以及中生代以来的地壳演化与成矿类型.     

东喜马拉雅缺口的地质与地貌成因

东喜马拉雅缺口位于西藏东南部米林地区,平均海拔高度只有4500m,远远低于喜马拉雅山其它地段。我们的研究揭示,它的形成是由一条规模很大的,称之为米林韧性正断层的活动造成的。断层带的宽度至少有20km,大体倾向西,主要由眼球状糜棱岩组成,岩石中的拉伸线理以及眼球旋转的方式表明位于其东西两侧的高喜马拉雅深变质岩系和特提斯喜马拉雅中浅变质岩系之间发生过大规模的拆离运动,导致了东喜马拉雅构造结的最高峰——南迦巴瓦(7756m)的早期抬升以及特提斯喜马拉雅的重力垮塌。该断裂的南西端和藏南拆离系(STDS)相交,因此,它很可能是藏南拆离系的东翼断裂,同样形成于中新世。拆离构造的发生表明喜马拉雅山在中新世发生南北向构造缩短的同时还伴随着近东西向的拉伸。米林断裂的北东端和派区断裂相接。后者在中新世呈左旋剪切,构成东喜马拉雅挤入构造的西边界。米林断裂和上述两个断裂的衔接关系表明该断裂是一个协调高喜马拉雅和特提斯喜马拉雅之间斜向拆离运动的转换断层。     

喜马拉雅中段哲古拉花岗岩中高压麻粒岩包体及其主岩的^40Ar／^39Ar年代学研究

为了深入了解喜马拉雅构造带的地质演化历史,同时为了探讨作为建立高压变质条件下的同位素年代学方法的重要前提的同位素体系特征,对出露于喜马拉雅中段西藏哲古拉地区的高压麻粒岩包体中的峰期矿物和退变质矿物及其主岩花岗岩中的富钾矿物进行了常规~(40)Ar/~(39) Ar 年代学研究。花岗岩中的黑云母坪年龄为11.48±0.18Ma,钾长石坪年龄为12.63±0.19Ma,二者的等时线年龄与之相当,分别为11.63Ma 和12.58Ma。高压麻粒岩峰期矿物黑云母的坪年龄为48.5±0.54Ma,等时线年龄为48.95±0.83Ma,(~(40)Ar/~(36)Ar)_i 为285;退变质矿物角闪石的坪年龄谱呈马鞍形,坪区数据对应的等时线年龄为31.1±5.4Ma,(~(40)Ar/~(36)Ar)_i 为394,显示有过剩~(40)Ar 的存在。结合前人的研究,推定高压麻粒岩经历了一个快速的退变质作用过程,不仅变质作用没有达到平衡,早期与晚期变质矿物之间也没有达成氩同位素交换平衡,在标本尺度上或高压麻粒岩包体与主岩花岗岩之间均是如此。根据~(40)Ar/~(39)Ar 年代学结果也可以了解到,在高压麻粒岩的退变质过程中,早期与晚期变质矿物之间的氩同位素体系有明显不同,这种氩同位素体系在不同变质阶段的不平衡记录为帮助建立不同变质地质事件的年代学序列提供了研究途径。依照获得的~(40)Ar/~(39)Ar 年代学数据,可以建立喜马拉雅中段高压麻粒岩包体形成和演化的动力学过程:推定高压麻粒岩经受了两期变质作用的叠加,峰期变质老于48.5Ma,晚期变质发生在31Ma 前后;大约在17Ma 前后为其主岩花岗岩捕虏,并在11Ma～12Ma 之间被带至地表。文中对前人锆石 U-Pb 年龄进行了再分析,认为在高压变质作用条件下,由于熔体或流体从变质岩石中被抽提出去而限制了变质锆石的生长,因此,高压麻粒岩包体中的锆石 U-Pb 年龄没有能够记录高压变质事件。     

内蒙古大青山基底晚中生代以来的差异隆升- 剥蚀过程及其构造意义——来自磷灰石裂变径迹低温热年代学的约束

地形地貌和沉积学研究表明,在内蒙古大青山地区发生过早白垩世晚期、晚白垩世和新生代三期隆升-剥蚀事件,但在大青山北部前寒武纪基底岩石中,磷灰石裂变径迹研究仅识别出晚白垩世早期和中新世以来等两期隆升-剥蚀事件.为了探讨大青山南部晚中生代以来的隆升-剥蚀过程,本文报道了6件古元古代花岗岩样品的AFT结果.这6件样品的最大高差约700 m,AFT年龄介于119±8～79±5 Ma之间,AFT年龄与高程之间无显著关联.平均封闭径迹长度在13.2±2.2～11.8±1.8μm之间,呈单峰负偏斜的分布特征.热史模拟结果显示,晚中生代以来,大青山南部基底岩石的隆升-剥蚀过程中存在3期重要事件:早白垩世晚期(约120～110 Ma)、晚白垩世早期(约100～90 Ma)和新生代以来(约34～15 Ma以来).结合区域构造、沉积和地形地貌资料,并对比南部和北部基底岩石样品的AFT结果,早白垩世晚期(约120～110 Ma)事件时间上与韧性剪切带的隆升-剥蚀过程相当,很可能具有相同的构造成因;晚白垩世早期(约100～90 Ma)事件很可能是阴山-燕山陆内造山带整体隆升-剥蚀的结果;新生代以来(约34～15 Ma以来)的事件很可能反映了南侧山前正断层的活动,且南部基底新生代以来的隆升-剥蚀事件很可能稍早于北部基底,暗示北侧山前正断层启动时间稍晚于南侧山前正断层.通过对比分析北山、北大山、狼山、内蒙古高原中部、燕山及大兴安岭等地的资料,大青山早白垩世晚期快速隆升-剥蚀事件很可能主要与蒙古-鄂霍茨克洋闭合造山后的垮塌有关;晚白垩世早期快速隆升-剥蚀事件很可能受太平洋板块俯冲的影响所致;而新生代以来的快速隆升-剥蚀事件则是印度-欧亚板块碰撞的远程效应.     

望天鹅火山喷发时限的激光~(40)Ar/~(39)Ar年代学

在中国东北地区,望天鹅火山的覆盖范围仅次于长白山,前人测得的K-Ar年龄主要集中在2～3Ma,但其精确的喷发年代一直没有很好的限定。这是因为第四纪以来的火山岩~(40) Ar/~(39) Ar定年与较老的地质样品有显著的不同,测试过程中极其微小的偏差会呈指数方式放大,带来测年结果的极大误差,难以严格限定火山喷发的年代。本文选用的激光~(40)Ar/~(39) Ar年代学方法具有样品用量小、精度高、自动化测试稳定等优点。通过增加测试次数,在数据处理中引入高斯混合模型进行统计分析,可以更准确地判别火山喷发期次。在此基础上,提出符合等时线计算要求的同位素体系"同源、同时、封闭"的数学表达是表观年龄的正态分布,对构成同一正态分布的数据计算等时线年龄,能够实现对望天鹅火山喷发时代的精细限定。结果显示,在测试精度尺度内,望天鹅火山可以看作是一期喷发的结果,喷发时限为2.73±0.18Ma。这一时限可以帮助解释北太平洋深海钻探中同一时期火山凝灰质沉积层的出现,并由此可以把2.73Ma前后的北半球大冰期事件与望天鹅火山喷发联系起来,为研究火山喷发与气候变冷效应提供一个新的实证案例。