阿尔金北缘EW向山脉新生代隆升剥露的裂变径迹证据

本文主要利用磷灰石裂变径迹测年技术探讨了阿尔金北缘EW向山脉隆升的时空差异特征。22个岩体分别采自阿尔金北缘EW向山体中的卓尔布拉克、大平沟和喀腊大湾地区。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于(62.6±3.5)~(28.3±1.7)Ma,平均径迹长度均介于(13.25±0.15)~(14.29±0.1)μm之间。进一步根据裂变径迹长度和温度数据,开展了磷灰石温度-时间的反演模拟。结果表明,阿尔金北缘山体的隆升呈现一定的规律:在南北方向上,南部率先隆升并向北部扩展,东西方向上,山脉中段大平沟样品径迹年龄较其他样品年龄大且时间局限在古新世和始新世,呈现中间向两侧隆升趋势。所有样品热史模拟曲线形态相对一致,径迹长度分布呈单峰式,表明阿尔金北缘地区可能仅仅新生代经历了古新世—渐新世(65—28 Ma)的快速隆升-剥露事件,中新世及后期的构造隆升-剥露事件在本区不发育。对比分析阿尔金地区的隆升剥露热事件可知,阿尔金山脉新生代的隆升-剥露整体性和差异性共存:古近纪阿尔金山脉隆升具有普遍性和区域性,而中新世至今的隆升和剥露仅仅存在于NEE走向阿尔金主断裂带旁侧的山体和NE向的山体,推测中新世以来阿尔金主断裂带的快速走滑并没有影响阿尔金北缘EW向山体的隆升和剥露。     

大兴安岭北段中新生代隆升与剥露历史的磷灰石裂变径迹证据

对采自大兴安岭北段漠河盆地及盆地西南缘10个中酸性侵入岩样品进行了磷灰石裂变径迹年代学测试。测试结果显示,样品的径迹年龄介于72±7~99±5Ma之间,平均径迹长度介于12.5±1.5~13.7±1.8μm之间。利用热史模拟软件AFTSovle对样品进行热史模拟,结果表明,大兴安岭北段中新生代主要经历了2个重要的构造运动阶段,分别为白垩纪(120~90Ma)快速隆升剥蚀阶段及古新世(约60Ma)以来快速隆升剥蚀阶段。由此推测,这2个构造运动事件的形成分别主要受中生代末古太平洋俯冲及新生代太平洋俯冲的影响。     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中-新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期(约200 Ma)、早白垩世末(约100 Ma)、早新生代(65～30 Ma)以及晚中新世(15～9 Ma)等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的0.1 mm/a增加到0.15～0.3 mm/a左右,局部可达0.9 mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中 新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期（约200 Ma）、早白垩世末（约100 Ma）、早新生代（65～30 Ma）以及晚中新世（15～9 Ma）等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的<0.1mm/a增加到0.15～0.3mm/a左右,局部可达0.9mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

新生代阿尔金山脉隆升历史的裂变径迹证据

10个片麻岩和花岗岩的磷灰石裂变径迹年龄值位于35.6~13.6 Ma之间,表明了阿尔金山脉的隆升开始于渐新世,并一直延续至中新世.山脉早期的隆升速率较低,后期可能存在一个快速的隆升时期;阿尔金山脉并非整体的均匀隆升,其内分布的NEE走向的断裂也局部控制了山体的隆升;如果山脉的隆升是阿尔金断裂左行走滑的结果,那么可推测阿尔金断裂大型左行走滑的起始时间应为渐新世.区域资料分析表明,青藏高原北缘在渐新世至中新世期间发生了大规模的、区域性的抬升.     

西天山白垩纪隆升-剥露的裂变径迹证据

白垩纪的隆升-剥露事件在新疆不同构造单元广泛发育。本文主要是通过磷灰石裂变径迹测年技术,结合温度-时间热模拟反演的研究,探讨西天山北段和中段白垩纪的隆升-剥露过程。17个样品分别采自西天山北段的博罗科鲁山、依连哈比尔尕山以及西天山中段的独库公路附近的花岗岩体。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于45.4±3.2~81.6±4.9 Ma,平均径迹长度介于12.62±0.17~13.53±0.14μm之间。进一步根据温度-时间的模拟结果推断,西天山北段和中段在晚白垩世都经历了快速隆升-剥露过程。在时间上,西天山北段样品记录的快速隆升的时间主要集中在50~70 Ma之间,西天山中段样品记录的快速隆升时间集中在70~90Ma之间。结合相应的地质证据,认为从晚白垩世开始,西天山地区开始出现差异性的隆升剥露过程,伊犁盆地从早中白垩世隆升剥蚀状态转变为晚白垩世接受沉积,其两侧山脉继续处于快速隆升剥蚀的状态。导致这种隆升-剥露事件的动力学机制是受多因素综合控制的,印亚碰撞的远程效应可能是该期事件的主要动力来源,但天山不同地段的热-流变性质的差异性及不同块体之间的相互作用是导致差异性隆升-剥蚀的主要因素。     

阿尔金断裂带中段中新生代隆升历史分析: 裂变径迹年龄制约

本文利用裂变径迹方法探讨阿尔金断裂中段吐拉-肃北之间隆升和剥露过程。古生代花岗岩和侏罗系沉积岩的磷灰石裂变径迹年龄介于107.2±9.0Ma 到14.1±1.3Ma之间,明显小于其侵位年龄或者沉积年龄。自西部的吐拉到东端的肃北,磷灰石裂变径迹年龄逐渐升高,从14.1±1.3Ma增加到107.2±9.0Ma。花岗岩和侏罗系砂岩的磷灰石裂变径迹模拟结果表明,阿尔金断裂南侧地质体经历了两阶段的快速冷却过程,早期为33Ma左右,晚期为8Ma左右; 阿尔金断裂北侧经历了晚白垩世开始的相对缓慢的冷却过程以及8Ma以来快速冷却事件。阿尔金断裂南北两侧的地质体的裂变径迹年龄和热历史略有差异,可能反映阿尔金断裂的影响。33Ma左右的快速冷却事件可能是阿尔金断裂活动引起的快速去顶作用的开始,这一事件对应了印度和欧亚板块碰撞。8Ma左右的冷却事件,与阿尔金山地区盆地内的快速沉积过程相一致,同时可能是青藏高原抬升与侧向生长在本区的响应。     

新疆阿尔泰青河-富蕴地区晚新生代隆升-剥露过程——来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对阿尔泰造山带中—新生代的陆内造山作用进行了大量的研究工作,但对中国境内阿尔泰山的隆升过程特别是晚新生代以来的隆升研究程度较弱。阿尔泰山现今的构造面貌究竟是何时定格的,目前仍没有确切的认识。对阿尔泰青河—富蕴地区花岗岩与片麻岩5件样品进行了磷灰石裂变径迹研究,获得了该区晚新生代以来的隆升—剥露信息,并探讨了该区的热史演化过程与阿尔泰山现代地貌的形成。样品的磷灰石裂变径迹年龄为18.7±1.6~22.7±2.2Ma,封闭径迹长度分布在11.6±1.2~13.1±1.4μm之间。热史模拟表明,阿尔泰青河—富蕴地区具有四阶段演化模式:28Ma以前的稳定阶段、28~18Ma的快速冷却阶段、18~8Ma的稳定阶段、8~6Ma以来的快速冷却阶段。8~6Ma以来是本区剥露的最快时期,这一阶段的隆升造就了现代阿尔泰山的地貌,而且也存在于中国西部的其他造山带。2期主要的快速隆升—剥露事件均与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系,应该是对印度—欧亚板块碰撞的响应。     

东天山地区中—新生代隆升-剥露过程:来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对西天山及邻区以及阿尔金断裂带进行了大量中—新生代隆升-剥露的研究工作,但对东天山地区的研究工作很少。天山造山带中—新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东天山地区中生代以来的隆升-剥露信息,对吐哈盆地东南缘雅满苏地区磷灰石裂变径迹进行了研究。研究表明,在不同构造位置采集的花岗岩、砂岩、火山岩样品年龄集中分布在81~53Ma,样品年龄记录了东天山地区晚白垩世—古新世发生的冷却事件。磷灰石裂变径迹平均长度为13.60~14.36μm,接近于磷灰石初始径迹长度约14.5μm,表明径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到东天山晚白垩世以来的平均隆升速率约为4.31×10-2 mm/a。进一步的热史模拟表明,晚白垩世—古新世(80~50Ma)期间东天山地区经历了一次隆升-剥露事件;始新世以后(50 Ma),东天山地区地壳处于稳定状态,东天山隆起带现在的构造面貌基本继承了中生代的特征。     

大巴山中-新生代隆升的裂变径迹证据

大巴山中-新生代隆升作用的研究不仅对全面认识秦岭造山带的演化具有重要的意义,而且对川东北地区的油气勘探也具有重要的指导意义.对采自大巴山地区的18个样品进行了磷灰石裂变径迹测年及热历史模拟分析.分析结果表明大巴山自白垩世120～110Ma开始隆升,表现为持续的隆升过程,经历了快速隆升→平稳→加速隆升3个阶段,并且随着大巴山由北东向南西构造的扩展变形,隆升年龄表现出阶段性递进年轻的特点.大巴山120～110Ma的快速隆升冷却事件是秦岭造山带白垩世区域性隆升剥露作用的体现.随后大巴山进入了一个构造相对稳定的阶段,样品滞留在部分退火带中.10～6Ma以来大巴山加速隆升,这一构造事件是青藏高原东部边界向东扩展的响应.     

Cenozoic Exhumation of Larsemann Hills,East Antarctica: Evidence from Apatite Fission-track Thermochronology

<正>Does Cenozoic exhumation occur in the Larsemann Hills,East Antarctica? In the present paper,we conducted an apatite fission-track thermochronologic study across the Larsemann Hills of East Antarctica.Our work reveals a Cenozoic exhumation event at 49.8±12 Ma,which we interpret to be a result of exhumation caused by crustal extension.Within the uncertainty of our age determination, the timing of extension in East Antarctica determined by our study is coeval with the onset time of rifting in West Antarctica at c.55 Ma.The apatite fission-track cooling ages vary systematically in space, indicating a coherent block rotation of the Larsemann Hills region from c.50 Ma to c.10 Ma.This pattern of block tilting was locally disrupted by normal faulting along the Larsemann Hills detachment fault at c.5.4 Ma.The regional extension in the Larsemann Hills,East Antarctica was the result of tectonic evolution in this area,and may be related to the global extension.Through the discussion of Pan-Gondwanaland movement,and Mesozoic and Cenozoic extensions in West and East Antarctica and adjacent areas,we suggest that the protracted Cenozoic cooling over the Larsemann Hills area was caused by extensional tectonics related to separation and formation of the India Ocean at the time of Gondwanaland breakup.     

阿尔金山脉新生代隆升-剥露过程

阿尔金山脉位于青藏高原北缘。文中主要是利用磷灰石裂变径迹测年分析,探讨阿尔金山脉的隆升和剥露过程。来自阿尔金山脉34个花岗岩、花岗闪长岩和片麻岩样品中磷灰石的裂变径迹测试结果表明,阿尔金山脉存在至少5个阶段的剥露作用,反演出阿尔金山脉具有多期次、阶段性的隆升特征,并存在差异性:EW向的阿尔金北缘拉配泉—红柳沟山体隆升-剥露时间早(61~34Ma);NE向且末—茫崖山脉的主要隆升时间位于始新世晚期—中新世(42~11Ma);沿阿尔金(主)断裂山体的隆升-剥露最为年轻,存在三期主要的剥露作用:10·2~7·3、5·5~4·5和2·1~1·8Ma。结合区域磷灰石测年数据、区域变形事件及其阿尔金断裂走滑历史分析,推测阿尔金山脉在晚白垩世曾有过初期隆升和剥露,古近纪的剥露局限于阿尔金山脉北缘EW向的山脉,始新世晚期—中新世、上新世晚期和早更新世的山脉剥露作用遍及了青藏高原北缘山脉,8Ma是青藏高原抬升和变形的一期重要构造事件发生时间;前陆盆地和阿尔金山间盆地的沉积作用研究也显示了阿尔金山脉的隆升剥露过程与阿尔金断裂的走滑及其相关盆地沉积构造-演化具有很好的耦合关系。     

Accelerated Exhumation During the Cenozoic in the Dabie Mountains: Evidence from Fission-Track Ages

Zircon and apatite fission-track dating indicates that the exhumation of the Dabie Mountains tended to be accelerated in the Cenozoic and that the exhumation of the eastern Dabie Mountains was more and more intense from south to north, which is in accordance with the more and more intense dissection from south to north, as is reflected by the modern geomorphologic features of the Dabie Mountains. The accelerated exhumation during the Cenozoic was related to the high elevation of the Dabie Mountains resulting from Late Cretaceous-Palaeogene detachment faulting and subsequent fault-block uplift and subsidence. The average elevation at that time was at least about 660 m higher than that at the present. The intense exhumation lagged behind intense uplift.     

西太平洋南段新生代构造单元划分、地层特征及其对喜马拉雅造山运动的指示

系统梳理西太平洋南段（包括华南、日本、菲律宾及东印度尼西亚）部分地区的新生代构造-地层特征,并以区域性角度不整合为主要依据,对喜马拉雅运动期次、时代及其构造背景进行探讨。研究区受白垩纪末期晚燕山运动的影响,古新统乃至下始新统大都缺失,新生界高角度不整合于前新生界之上。根据不同构造单元内地层沉积-火山类型及接触关系对比,研究区新生界可分为3个构造层,即始新统—渐新统、中新统或上渐新统—中新统及上新统以上。上述3个构造层之间为2个穿时的区域性角度不整合分隔,分别对应早喜马拉雅造山运动（33~20 Ma）及晚喜马拉雅造山运动（5.3~2.6 Ma）界面,并以前者最强烈。区域2次构造运动均与岛弧或裂离微地块向欧亚板块边缘的碰撞拼贴有关,指示西太平洋南段喜马拉雅运动是发生于大陆边缘的增生造山过程,受控于太平洋板块和印度洋-澳大利亚板块运动方向与速率变化。在2次构造事件期间,始新世和中新世弧后的强烈伸展,导致华南大陆边缘古老山系的夷平及边缘海的产生,并最终形成现今的地质及地理格局。     

喜马拉雅造山带晚新生代构造隆升的裂变径迹证据

喜马拉雅造山带的隆升,在地质学研究中是一个非常让人感兴趣的问题,为了对其进行定量研究,揭示隆升历史及幅度等相关问题,运用磷灰石、锆石裂变径迹法对研究区淡色花岗岩进行了分析,所取样品的裂变径迹年龄位于17.0~5.7 Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄(40~17 Ma),表明研究区喜马拉雅造山带的强烈隆升开始于晚新生代.用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知,研究区内花岗岩5.7 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为18.421 ℃/Ma和0.526 mm/a.5.7~9.2 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.229 mm/a,9.2~17.0 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.032 mm/a.用锆石裂变径迹年龄来计算知,研究区内花岗岩16.2 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为12.963 ℃/Ma和0.370 mm/a,冷却速率和剥蚀速率均小于用磷灰石计算的结果.因此说喜马拉雅造山带从9.2 Ma到现在隆升和剥蚀的速率是处于加快的状态.      

晚新生代以来青藏高原东缘的剥蚀过程:来自裂变径迹的证据

本文以青藏高原东缘的三级地貌(川西高原、龙门山和四川盆地)单元为基础,利用裂变径迹定年数据分区块研究了该地区的晚新生代以来的剥蚀速率。研究结果表明,晚白垩世以来青藏高原东缘经历了一个由平缓到突然加速的剥蚀过程,其转折点为中新世。在整个时间段内的平均剥蚀速率,川西高原为0.26mm/yr,龙门山为0.72mm/yr,四川盆地为0.20mm/yr。龙门山的剥蚀速率大约是川西高原的2.8倍,间接反映边缘山脉的隆升并不等同于高原内部的隆升,边缘山脉的隆升可能是构造隆升和剥蚀隆升相叠加的结果。     

鄂西黄陵穹隆新生代隆升特征及其环境效应

位于湖北省西缘的黄陵穹隆具有基底加盖层双层结构,其暴露的基底主要以黄陵花岗岩为代表。该穹隆对长江三峡的形成演化、四川－江汉盆地一带构造格局的形成,以及三峡大坝的安全性等方面均具有重要控制和影响作用。本文通过对黄陵花岗岩的裂变径迹特征分析,结合野外实测阶地地貌数据,获得了黄陵穹隆65Ma以来的隆升速率、隆升高度和剥蚀速率等方面的数据：1)65-7Ma,隆升速率为24.6-7.4m/Ma,隆升高度为1426.8-429.2m;2)7Ma至今,平均隆升速率为204.1m/Ma,隆升高度为1428.7m。而0.73-0.01Ma以来隆升速率由0.058m/Ka增加为1.033m/Ka,平均隆升速率为0.134m/Ka,显示出早期隆升较慢,后期加快的趋势。65Ma以来,至少总的剥蚀厚度为2455.5m-1457.9m,其中7Ma以来剥蚀的厚度为1028.7m,剥蚀速率为0.147mm/a。研究结果约束了长江三峡的形成时间和过程,证实了三峡是一年轻的河谷。     

Cenozoic uplift and subsidence in the North Atlantic region: Geological evidence revisited

The topographic evolution of the “passive” margins of the North Atlantic during the last 65 Myr is the subject of extensive debate due to inherent limitations of the geological, geomorphological and geophysical methods used for studies of uplift and subsidence. We have compiled a database of sign, time and amplitude (where possible) of topographic changes in the North Atlantic region during the Cenozoic (65–0 Ma). Our compilation is based on published results from reflection seismic studies, AFT (apatite fission track) studies, VR (vitrinite reflectance) trends, maximum burial, sediment supply studies, mass balance calculations and extrapolation of seismic profiles to onshore geomorphological features. The integration of about 200 published results reveal a clear pattern of topographic changes in the North Atlantic region during the Cenozoic: (1) The first major phase of Cenozoic regional uplift occurred in the late Palaeocene–early Eocene (ca 60–50 Ma), probably related to the break-up of the North Atlantic between Europe and Greenland, as indicated by the northward propagation of uplift. It was preceded by middle Palaeocene uplift and over-deepening of some basins of the North Sea and the surrounding areas. (2) A regional increase in subsidence in the offshore marginal areas of Norway, the northern North Sea, the northern British Isles and west Greenland took place in the Eocene (ca 57–35 Ma). (3) The Oligocene and Miocene (35–5 Ma) were characterized by regional tectonic quiescence, with only localised uplift, probably related to changes in plate dynamics. (4) The second major phase of regional uplift that affected all marginal areas of the North Atlantic occurred in the Plio-Pleistocene (5–0 Ma). Its amplitude was enhanced by erosion-driven glacio-isostatic compensation. Despite inconclusive evidence, this phase is likely to be ongoing at present.     

东、西昆仑山晚新生代以来构造隆升作用对比

东、西昆仑晚新生代以来隆升过程和程度存在明显差异。东昆仑山现代地貌格局主要是在第四纪以来经过早中更新世之交的昆黄运动和中更新世晚期的共和运动形成的,山系的崛起在时空演化上呈现出由北向南的迁移趋势,而西昆仑山在第三纪已有明显的地貌反差,第四纪地貌反差加剧。东昆仑地区在昆黄运动后尽管形成了近东西向的东流水系,但向南的强烈溯源侵蚀并奠定现代河流水系格局主要发生于中更新世晚期,与共和运动大体同时,而西昆仑地区向南的强烈溯源侵蚀主要发生于早更新世晚期,与东昆仑的昆—黄运动大体同时。在剥蚀程度上,东昆仑最上部3km的去顶至少延续了45Ma,而西昆仑公格尔—塔什库尔干地貌单元只延续了2~5Ma。控制东、西昆仑晚新生代构造隆升的动力背景可能取决于强烈加厚及强烈隆升的青藏高原岩石圈边缘的重力伸展垮塌与来自南部的挤压应力之间的动态平衡。考察青藏高原隆升过程与机制,不仅要注意隆升作用的共性,更要强调不同部位隆升过程及动力学的差异性。