辽南晚中生代以来的剥露冷却历史

古太平洋/太平洋板块与欧亚大陆的持续相互作用不仅引发了中国东部强烈的构造变形及岩浆活动,而且使古老而稳定的华北克拉通东部陆块岩石圈在中生代发生减薄、去克拉通化和破坏,并诱发克拉通地壳的持续拉张与减薄.为了更好地理解华北克拉通破坏后地壳持续拉张减薄过程及机制,本文利用锆石/磷灰石(U-Th)/He及裂变径迹等多种低温热年...     

造山进程与高压剥露模型综述

受地表侵蚀与地下(热)构造过程联合制约,造山带剥露作用随造山类型/阶段不同表现出不同的变形样式和岩浆特点.挤压逆冲与侵蚀共同作用可将地壳岩石抬升剥露至地表,而伸展作用则可驱动地幔深处高压单元向地表折返剥露,大规模伸展剥露与造山带根部热软化、边界层拆沉以及板块断离作用有关.浮力作用只能驱使高压岩块剥露至壳幔边界处,但它无法解释这些岩块如何在地壳内部运移剥露.此外,楔角回流作用可驱使包裹在泥质/蛇纹岩楔中榴辉岩块向地表折返剥露,而且俯冲带迁移对于造山带剥露过程的驱动作用也不容忽视.(超)高压变质带大规模折返剥露过程往往与造山进程不同阶段多种机制的联合驱动有关.     

新疆西准噶尔苏云河斑岩型钼矿的剥露和保存条件:来自裂变径迹和(U-Th)/He热年代学的约束

斑岩型矿床多形成于汇聚型板块边界.由于其较浅的就位深度,大部分古老的斑岩型矿床很容易受到后期的剥蚀而消失殆尽.研究斑岩型矿床成矿后的埋藏和去顶过程对于深入理解矿床的保存条件和区域找矿前景至关重要.新疆西准噶尔西部的苏云河斑岩型钼矿床形成于晚石炭世,是一处保存良好的斑岩型矿床,为我们研究前中生代斑岩成矿系统的保存条件提供...     

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。     

新疆天山造山带新生代多期次剥露作用过程

天山造山带新生代剥露过程一直受到普遍关注。对沿横穿天山的乌鲁木齐-库尔勒公路胜利达坂以南段采集的基岩样品进行了详细的磷灰石裂变径迹分析。热史模拟结果显示,该段天山的新生代剥露历史分为两个阶段,即古近纪期间的缓慢剥露阶段和中新世以来的快速剥露阶段,其剥露速率分别为<30m/Ma和70~160m/Ma。综合分析前人在东天山、北天山以及南天山等天山不同区域取得的低温热年代学数据,我们认为,新生代天山造山带可能经历了4次快速剥露过程,分别开始于新生代早期(67~65Ma)、始新世中期(约 40±5Ma)、渐新世末-中新世中期(约 20±5Ma)以及中新世中晚期(约 10±2Ma)。这4次快速剥露过程分别发生于造山带的某一或某些区域,表明新生代天山地区的剥露过程存在明显的空间差异性。从整个天山造山带来看,渐新世末-中新世中期开始的快速剥露影响范围可能最广,是新生代天山地区一次重要的剥露作用过程。     

低温热年代学方法及其在矿床学研究中的应用

低温热年代学方法主要包括裂变径迹法和(U-Th)/He法,二者分别利用矿物中238U裂变产生径迹的积累和矿物中U、Th衰变产生4He的积累对矿物进行定年.由于低温热年代学方法的封闭温度低且对温度变化敏感,可用于定量确定地壳浅部所经历热事件和侵蚀事件的时间、幅度、速率及空间分布特征.目前低温热年代学方法在矿床学研究中的应...     

造山带挤出构造与高压-超高压岩石剥露机制:以大别山为例

造山带挤出构造阐述了被边界断裂所围限的造山带深变质块体,在造山带内部垂向和(或)侧向应力的作用下折返变形的过程。研究主要集中在挤出块体的几何形态及其内部变形样式、边界断裂特征、挤出路径以及挤出动力来源等4个方面,其研究目的主要是为了解决造山带深变质岩石折返剥露的机制问题。依据挤出块体的挤出方向与造山带主体走向之间的关系,在三维球形坐标系Lx-Ly-Lz中,将造山带挤出构造大致分为7个端员类型(Ⅰ型～Ⅶ型)。其中Lx为造山带或俯冲带的主体走向;Ly呈水平方向并与Lx相垂直;Lz垂直于Lx和Ly所构成的平面。这些基本端员类型的组合及其之间的过渡类型可以详尽地诠释大别山印支期高压-超高压岩石的挤出过程。其中榴辉岩相挤出阶段介于Ⅳ型与Ⅶ型挤出构造之间,角闪岩相挤出阶段介于Ⅱ型与Ⅵ型挤出构造之间并可能具有渠道流挤出模式,而绿片岩相挤出阶段类似于Ⅴ型挤出构造。     

东昆仑东段哈拉郭勒-哈图一带中生代的岩石隆升剥露--锆石和磷灰石裂变径迹年代学证据

根据对东昆仑地区东段哈拉郭勒—哈图一带不同高度基岩的系列锆石裂变径迹年龄分析，结合磷灰石裂变径迹年龄分析和中酸性侵入岩角闪石压力计分析揭示了东昆仑东段中生代的岩石隆升剥露冷却历史．巴隆哈图一带中酸性侵入岩角闪石压力计分析结果反映晚海西—印支期以来的总体剥露幅度约8～9km，早二叠世至晚三叠世初剥蚀作用极为缓慢，大约为20～40m／Ma．不同高程样品的锆石裂变径迹年龄分析结果揭示了东昆仑地区东段在中晚侏罗世处于缓慢的岩石隆升剥露阶段，其中中侏罗世相对较快，抬升速率77～88m／Ma，晚侏罗世相对较慢，抬升速率小于37m／Ma，且呈减慢趋势，这种减慢趋势反映了早中侏罗世之交强构造抬升期后的逐渐衰退．锆石裂变径迹—磷灰石裂变径迹年龄分析结果反映了中侏罗世以来的剥蚀速率一般不超过55m／Ma，岩石的剥蚀速率与岩石的抬升速率基本为同一量级，中侏罗世—白垩纪剥蚀作用与岩石抬升作用基本处于平衡状态。     

碎屑颗粒裂变径迹热年代学在沉积物源区剥露历史分析中的应用

沉积盆地中未遭受热重置的碎屑颗粒裂变径迹(FT)热年代学正成为山前冲断带蚀源区抬升-剥露过程及其与相邻盆地沉积作用关系研究的重要方法.对于未热重置碎屑岩样品的磷灰石(或锆石)单矿物颗粒裂变径迹年龄(FTGA)数据,采用高斯或二项式拟合方法可以获得样品中不同组分碎屑颗粒矿物的FT峰值年龄或称蚀源区抬升一剥露事件的FT封闭(冷却)年龄.已有的统计分析结果表明,抬升冷却矿物的FT封闭年龄(tc)与其剥露搬运至相邻盆地的沉积年龄(td)之间具有较好的线性关系(tc=A+Btd),二者的滞后时间(△t=tc-td≈tc-te,te为抬升冷却的碎屑颗粒矿物剥露到近地表的剥露年龄)构筑了蚀源区抬升冷却矿物FT封闭深度(Zc)与抬升剥露速率(E)之间的定量关系(E=Zc/△t)和不同碎屑颗粒的滞后时间与其沉积年龄之间相关变化的统计预测模型△t=A+(B-1)td.显然,滞后时间越短,造山带蚀源区的抬升剥露速率越大、物源供应越充分,山前带沉积一沉降作用趋于增强,反之亦然.     

拉斯曼丘陵新生代剥露作用的裂变径迹证据

在西南极和横贯南极山脉地区,新生代裂谷和剥露作用非常普遍。但是,文献中很少记录东南极地区的新生代剥露作用。文中根据东南极普里兹湾拉斯曼丘陵地质样品的磷灰石裂变径迹年龄和热历史的模拟,认为在东南极海岸边缘存在新生代的隆升和伸展作用,其年龄为始于(49.8±12)Ma。该年龄略晚于西南极裂谷系的启动年龄(约60~50Ma)。由于差异隆升作用,在拉斯曼丘陵地区发育了更新的正断层作用——拉斯曼丘陵拆离断层的新活动,其年龄为约5.4Ma。东南极周缘新生代裂谷和伸展作用的普遍存在,是冈瓦纳裂解以来大陆分离和印度洋形成的结果。     

大别山造山带高压-超高压变质岩的折返过程

高压-超高压变质岩的形成与折返是地球动力学过程,虽人眼不能见及,但在岩石中留下种种记录。本文以大别山为例对高压-超高压变质岩的折返过程进行了探讨。文中(1) 综合构造地质学和地球物理学观测资料,剖析了大别山造山带的结构构造,指出了作为高压-超高压变质岩折返通道的莫霍面断口和折返形成的挤压穹隆地壳结构;(2) 综合变质岩石学P-T-t轨迹研究资料,追踪高压-超高压变质岩在地下的运动轨迹,揭示了其在俯冲-折返过程不同时段经过的深度和运动速率,并指出其向南的折返极性;(3) 结合沉积岩石学研究资料,利用合肥盆地中砾岩成分和碎屑白云母Si含量记录,限定了高压-超高压变质岩折返至地表的时间为中侏罗世前。基于上述资料,本文重建了大别山高压-超高压变质岩的三阶段折返过程,指出大别山包含三个岩片,于230Ma左右分别从不同深度快速折返,折返速率为3~10km/Ma,于210Ma左右进入中地壳,并于180Ma左右快速折返(折返速率为3km/Ma左右) 至上地壳,白垩纪折返速率极慢(0.1km/Ma左右)。

     

Exhumation history and faulting activity of the southern segment of the Longmen Shan,eastern Tibet

The Longmen Shan (LMS), which constitutes the eastern border of the Tibetan Plateau, is about 400 km in length and characterized by a steep topographic transition from the Sichuan Basin to the plateau. The 2008 M_w7.9 Wenchuan earthquake and 2013 M_w6.6 Lushan earthquake were associated with the central to northern segments and southern segment of the LMS fault belt, respectively. In this paper, zircon and apatite fission track (ZFT and AFT, respectively) dating in combination with previously published low temperature thermochronology studies are used to constrain both the exhumation history and fault activity along the LMS, with a special focus on the southern segment. In the southern segment of the LMS, the ZFT ages in the hanging wall of the Wulong-Yanjing fault 10–14 Ma, increasing to ca. 30 Ma to the northwest of the faults and to 100–200 Ma in the plateau region. The AFT ages are 3–5 Ma at the mountain front and increase to 8–26 Ma in the plateau. We show that these age distributions are controlled by fault geometry. Two stages of rapid exhumation were identified using apatite fission track length modeling and the age distributions in the southern segment of the LMS. The first stage is from ca. 30 Ma and the second stage is from 3–5 Ma to present. In contrast with the middle segment of the LMS, the Cenozoic exhumation rate is higher in the southern segment of the LMS, which may be due to the influence of the collision between the India and Eurasia plates and/or different faulting mechanisms in the different segments.     

阿尔泰造山带富蕴基性麻粒岩折返过程:来自裂变径迹热年代学的限定

论文在阿尔泰造山带富蕴县乌恰沟基性麻粒岩的锆石SHRIMP年代学、地球化学、变质温压条件和形成的大地构造背景研究基础上,利用麻粒岩、围岩片麻岩和侵入到麻粒岩的辉绿岩岩墙的裂变径迹热年代学探讨了麻粒岩从深部折返至地表的过程。裂变径迹年代学研究发现基性麻粒岩的锆石裂变径迹年龄为三叠纪,而麻粒岩、围岩片麻岩和侵入到麻粒岩的辉绿岩岩墙的磷灰石裂变径迹年龄均显示为晚白垩世至新生代早期。对磷灰石裂变径迹测试所得到的径迹长度和单颗粒年龄数据进行热史模拟表明,三叠纪时,基性麻粒岩抬升至约地表以下7.8km的上地壳,温度冷却至锆石裂变径迹的封闭温度;晚白垩世至新生代早期(约100～50Ma),麻粒岩、围岩片麻岩和辉绿岩抬升至约地表以下3.5km,温度冷却至磷灰石裂变径迹的封闭温度;约50～15Ma,三者滞留在约地表以下1.7km的磷灰石部分退火带;约15Ma以来,喜马拉雅运动使得它们被抬升剥蚀至地表。     

Exhumation history of the Peake and Denison Inliers: insights from low-temperature thermochronology

Multi-method thermochronology applied to the Peake and Denison Inliers (northern South Australia) reveals multiple low-temperature thermal events. Apatite fission track (AFT) data suggest two main time periods of basement cooling and/or reheating into AFT closure temperatures (～60–120°C); at ca 470–440 Ma and ca 340–300 Ma. We interpret the Ordovician pulse of rapid basement cooling as a result of post-orogenic cooling after the Delamerian Orogeny, followed by deformation related to the start of the Alice Springs Orogeny and orocline formation relating to the Benambran Orogeny. This is supported by a titanite U/Pb age of 479 ± 7 Ma. Our thermal history models indicate that subsequent denudation and sedimentary burial during the Devonian brought the basement rocks back to zircon U–Th–Sm/He (ZHe) closure temperatures (～200–150°C). This period was followed by a renewal of rapid cooling during the Carboniferous, likely as the result of the final pulses of the Alice Springs Orogeny, which exhumed the inlier to ambient surface temperatures. This thermal event is supported by the presence of the Mount Margaret erosion surface, which indicates that the inlier was exposed at the surface during the early Permian. During the Late Triassic–Early Jurassic, the inlier was subjected to minor reheating to AFT closure temperatures; however, the exact timing cannot be deduced from our dataset. Cretaceous apatite U–Th–Sm/He (AHe) ages coupled with the presence of contemporaneous coarse-grained terrigenous rocks suggest a temporally thermal perturbation related with shallow burial during this time, before late Cretaceous exhumation cooled the inliers back to ambient surface temperatures.     

东昆仑及相邻地区中生代-新生代早期构造过程的热年代学记录

针对东昆仑及相邻地区研究较薄弱的中生代—新生代早期时段的构造过程提供了系列新的热年代学资料.不同热年代学方法综合揭示了东昆仑及相邻地区在中生代—新生代早期至少存在3次明显的热事件记录.第一次大约启动于200Ma的晚三叠世晚期,并可能一直延续到早中侏罗世之交,是一次具有广泛影响并奠定造山带区域构造格架的构造热事件.区域动力背景可能和南部羌塘地块与昆仑地块的碰撞、松潘—甘孜—巴颜喀拉浊积盆地闭合相关.第二次发生在大约130~150Ma的早白垩世,并可能延续到早白垩世末,主要表现为系列区域性NWW-SEE向的挤压性断裂活动,可对应于白垩纪时期拉萨地块沿班公湖—怒江缝合带与欧亚大陆的增生拼贴事件.第三次为大约56~45Ma的古新世,表现为一期伸展抬升.热年代学记录与零星保存的地质记录具有良好的匹配性,并对构造过程提供了更确切的时间限定.     

川东北地区埋藏–剥露历史分析——来自盆地模拟和热年代的制约

构造热演化是沉积盆地基础地质研究的重要内容,更是油气勘探中不可或缺的部分,多种古地温方法的综合对比研究是目前热史研究主要发展趋势。本文将裂变径迹(FT)和(U-Th)/He热年代学、镜质体反射率法(Ro)和盆地模拟等技术相结合,运用正演和反演的方法重建了川东北地区埋藏–剥露热演化历史。研究表明川东北地区自晚白垩世埋深达到最大后进入剥蚀阶段,大约从92 Ma开始隆升,经历了快速隆升–缓慢隆升–加速隆升三个阶段,整个过程的剥蚀量大约3~4 km,且两次大的剥露过程分别受控于雪峰山的隆起造山以及大巴山的推覆和青藏高原的隆升作用。研究还建立了综合热年代学、Ro和盆地模拟技术恢复复杂构造–热演化历史的方法,这对于复杂环境下的构造热演化历史的恢复以及海相油气勘探具有重要的意义。     

中国大陆造山带地壳密度结构特征

本文探讨中国大陆造山带地壳介质密度的变化特征和不同类型,并用大陆动力学机制解释这些特征产生的原因。根据重力场小波变换的尺度—源深度转换律,进行地面重力异常场多尺度分解,取得了反映中国地壳不同埋藏深度的小波细节,揭示了造山带地壳的密度结构。和克拉通地体不同,中国大陆的造山带下地壳密度都偏低,只有古生代块体弱碰撞形成的摺皱山脉是例外。这些造山带大都与古大洋封闭和俯冲碰撞作用有关。古大洋封闭后在地壳中留下的裂隙和海水,会造成地壳密度降低。中国大陆造山带地壳密度结构大致可以分四类。上中下地壳密度都偏低的属于第一类造山带。第二类造山带上中地壳密度偏低,而下地壳密度偏高。第三类造山带上中地壳密度偏高,而下地壳密度偏低。第四类造山带上中下地壳密度都偏高。通过板块构造原理和岩石物理规律对青藏高原造山带地壳密度结构分类的解释可见,青藏高原南部,中部和北部地壳密度结构分属三类不同的造山带,体现印度次大陆和欧亚板块碰撞不同阶段作用造成的结果。根据地壳密度变低和厚度是否加大,还可以识别板沿和板内造山带。     

柴达木盆地及相邻造山带区域断裂系统

根据对祁连山、昆仑山、阿尔金山和柴达木周缘露头的野外地质调查和盆地地震反射剖面的解释，分析了柴达木盆地及相邻造山带区域断裂系统及其对盆地演化的控制作用，提出5个区域断裂系统对柴达木盆地的形成和发展演化起着重要控制作用：（1）祁连山－柴达木盆地北缘断裂系统；（2）东昆仑山－柴达木盆地南缘断裂系统；（3）阿尔金走滑断裂系统；（4）鄂拉山走滑断裂系统；（5）甘森－小柴旦断裂系统。这些断裂系统控制了柴达木盆地的展布方向、盆地内次级断裂的形成和分布、沉积中心的迁移及油气聚集带的分布。     

Regional Fault Systems of Qaidam Basin and Adjacent Orogenic Belts

The purpose of this paper is to analyze the regional fault systems of Qaidam basin and ad-jacent orogenic belts. Field investigation and seismic interpretation indicate that five regional fault sys-tans occurred in the Qaidam and adjacent nment.qin belts, controlling the development and evolution of the Qaidam basin. These fault systems are: (1)north Qaidam-Qilian Mountain fault system; (2) south Qaidam-East Kunhm Mountain fault system;（3）Altun strike-slip fault system; (4) Elashan strike-slip fault system, and (5) Gansen-Xiaochaidan fault system. It is indicated that the fault systems controlled the orientation of the Qaidam basin, the formation and distribution of secondary faults within the basin,the migration of depocenters and the distribution of hydrocarbon accmnulation belt.     

造山带区1/25万区域地质调查方法

提出我国造山带1／25万填图要以活动论和探索大陆动力学为学术指导思想，采用多学科相结合的地质填图调查方法，以构造为纲，研究总结出造山带大地构造演化各阶段中主要构造单元名岩类区（沉积岩区，岩浆岩区，变质岩区，混杂岩区）岩石建造组合及序列。旨在重点表现造山带的结构，形成，演化及其大地构造基本特点，尤其侧重其造山过程和现今造山带的三维结构。通过填图实践和造山带填图方法研究，提出针对造山带不同岩类区特点采用不同的地质填图调查方法，并分别总结了造山带非史密斯地层，造山带沉积盆地，造山带蛇绿岩，造山带中酸性侵入岩，造山带变质岩，造山带三维结构与大地构造演化模式等造山带区典型岩类区和造山带结构地质填图的若干理论与方法，其目的是为我国正在大规模开展的“新一轮国土资源大调查”青藏高原空白区1／25万区域地质调查，提供一套可供借鉴的系统的造山带区地质填图新理论，新方法，提高新一轮国土资源大调查造山带区基础地质调查研究程度。