阿尔金山东段地质热年代学与构造演化

文中综合分析了青藏高原北缘阿尔金山东段地质热年代学和构造体系演化。阿尔金山东段从太古宙陆核发育而来,经历了元古宙稳定地台和新元古代大陆裂解阶段,形成了早古生代阿尔金洋和沟 弧 盆构造体系,发育了奥陶纪早期的板块俯冲、碰撞造山作用和奥陶纪-志留纪之交的岛弧岩浆活动(峰期年龄为443 Ma)。石炭纪洋盆闭合之后,该地区进入陆内构造发育阶段。其中,占主导地位的是以拉配泉断裂为代表的中生代伸展构造和新生代阿尔金断裂系的左行走滑断裂活动,它们分别控制了中生代两期热冷却事件和新生代地块快速抬升 冷却事件。地质热年代学年龄数据为阿尔金山东段不同时期形成的不同地块勾画了不同的热冷却历史,由此可区分不同时期不同构造事件对区域热冷却历史的影响。     

阿尔金-祁连山晚新生代隆升-剥露过程——来自岩屑磷灰石裂变径迹热年代学的制约

阿尔金-祁连山位于青藏高原北缘, 其新生代的隆升-剥露过程记录了高原变形和向北扩展的历史, 对探讨高原隆升动力学具有重要意义。本文采用岩屑磷灰石裂变径迹测年分析, 利用岩屑的统计特征限定阿尔金-祁连山新生代的隆升-剥露过程。磷灰石裂变径迹测试结果表明, 阿尔金-祁连山地区存在4个阶段的抬升冷却: 21.1~19.4 Ma、13.5~10.5 Ma、9.0~7.3 Ma、4.3~3.8 Ma。其中, 4.3~3.8 Ma抬升冷却事件仅体现在祁连山地区, 9.0~7.3 Ma抬升冷却事件在区内普遍存在, 且9.0~7.3 Ma隆升-剥露造就了现代阿尔金-祁连山的地貌。区域资料分析表明, 9~7 Ma(或者8~6 Ma)期间, 青藏高原北缘、东缘, 甚至整个中国西部地区发生了大规模、区域性的抬升, 中国现今"西高"的构造地貌形态可能于当时开始形成。阿尔金-祁连山地区4期抬升冷却事件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。     

东昆仑山北缘山前构造带的特征及其对油气 成藏的意义

东昆仑山北缘山前构造带位于柴达木盆地南部,中新生代以来受东昆仑山和阿尔金断裂双重构造作用的影响,其油气成藏赋存规律尚不十分清楚。结合前人的资料,根据最新的地震资料解释成果,对研究区主要断裂的构造特征、活动性质、时代及其对油气成藏的控制作用进行了研究,认为东昆仑山北缘断裂与东昆仑山隆升、阿尔金断裂活动相关,中新世早期和早更新世末期为2期主要的活动期次,控制了该区生烃凹陷、油气成藏和后期的次生油藏。因此,研究东昆仑山北缘山前构造带的演化规律对寻找同类型油气藏具有重要意义。     

阿尔金山脉新生代剥露历史——前陆盆地沉积记录

新疆且末县江尕勒萨依盆地位于阿尔金山脉的北西山前,其内连续沉积了中生代一新生代地层。盆地内古新统一始新统为河流相沉积;渐新统至中新统为山麓河流相灰色砾岩和棕色砂岩;上新统为山麓洪积相砾岩夹泥岩;下更新统全为砾岩层。岩性组合特征及其砂岩碎屑、砾石组分变化规律,反映出阿尔金山脉的新生代剥蚀历史：古近纪早、中期,阿尔金山脉的地形高差小,古生界双峰式火山岩首先被剥蚀;至渐新世末一中新世早期,山脉高差加大,基底元古宇开始出露地表被剥蚀;中新世末期,山脉高差进一步加大,剥蚀速率加快;至第四纪早期西域砾岩开始沉积时,地形高差加剧,中、古元古界开始暴露被剥蚀。区域资料分析表明,阿尔金山脉在新生代具有多期次阶段性隆升的特征,存在3期次快速隆升事件：渐新世末一中新世早期、中新世晚期(大约8Ma)和第四纪早期。     

甘肃石包城盆地新生代沉积特征及与阿尔金断裂的关系研究

阿尔金断裂是由阿尔金主干断层及其它次级断裂组成的巨型走滑断裂系,其分布规律符合左行走滑挤压模式。石包城盆地位于阿尔金断裂带内,为祁连山所围限,面积大约为3 000 km~2。通过对盆地上新统地层、砾岩砾石成份、古流向等沉积特征的综合研究分析表明:盆地南部边缘位于土大坂以南,主要由砾岩和含砾砂岩组成,其中灰岩占砾石成份80%以上;盆地东部边缘在石包城乡地区,砾岩砾石成份以花岗岩、片岩和片麻岩等变质岩居多,夹杂少量硅质岩;盆地的沉降中心位于双泉井子附近,靠近阿尔金断裂一侧;石包城盆地古水流方向为北西和北北西方向,说明该地区地势自南东至北西方向逐渐降低,盆地南东方向应为隆起区;石包城盆地双泉井子以西物源区应为盆地南缘的大雪山等一系列山体,而东北部物源应来自石包城乡附近的山体。石包城盆地是阿尔金断裂带中主干断层与分枝断层联合作用形成的走滑分枝盆地,从上新世以来,盆地至今扩张量约为30～40 km。按相同的位移速率,本文估算了阿尔金主干断层石包城段自渐新世以来的走滑量,大约为218 km。     

阿尔金山地区构造单元划分和前寒武纪重要地质事件

阿尔金山地区构造单元从北至南划分为敦煌地块、阿尔金北缘蛇绿混杂岩带、中阿尔金中—新元古代构造岩片、阿尔金构造杂岩带和阿尔金南缘基性超基性岩带5个构造单元,它们具有不同的岩石组合和变质变形特征。在正确识别地质事件的性质和特征的基础上,根据现有同位素年龄资料甄别出5期重要地质事件。3600～2500Ma的数据表明敦煌地块内存在始太古代、古太古代、中太古代、新太古代古老地壳和多期的岩浆活动;2500～1800Ma的古元古代是敦煌地块遭受强烈改造和中基性侵入岩形成的时代;1000～800Ma存在新元古代碰撞造山和大规模的岩浆活动;530～500Ma是阿尔金北缘蛇绿混杂岩带、高压变质泥质岩和榴辉岩的变质时代,形成的构造杂岩带是古生代早期秦岭-柴达木盆地北缘巨型碰撞带的西延部分;400Ma的柴水沟辉长岩的斜锆石年龄代表了碰撞后的裂解事件。     

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。     

AFT dating constrains the Cenozoic uplift of the Qimen Tagh Mountains,Northeast Tibetan Plateau,comparison with LA-ICPMS Zircon U–Pb ages

The Tibetan Plateau (TP) is the highest plateau in the world, which has been the focus of Cenozoic geological studies. The Northeast Tibetan Plateau (NETP) is a key location to decipher the Cenozoic evolution history of the TP. Understanding the building of the Qimen Tagh Mountains located in NETP will help to constrain the development of the northern boundary of the main TP, test the existence of a Paleo-Qaidam Basin and test the eastward growth model of the TP. In this study, granite samples from the Qimen Tagh Mountains were dated by LA-ICPMS and apatite fission track (AFT). The LA-ICPMS zircon U–Pb ages give two magmatic events around ~ 405 and ~ 255 Ma from two different sites. AFT modeling shows that the initial uplift took place at ~ 40–30 Ma in these mountains, which should be controlled by the Altyn Tagh Fault. Compiling previously low-temperature thermochronometry results, it reveals that the initial Cenozoic uplift of the northern boundary of the TP (Qimen Tagh and East Kunlun mountains), soon after the India–Eurasia collision in the southern TP, has divided the Paleo-Qaidam Basin into several sub-basins. The approximate NE–E growth process occurred along the lithospheric Altyn Tagh and Kunlun faults. The current basin and range morphology of the NETP took place around ~ 8 Ma.     

阿尔金断裂东端破裂生长点的最新构造变形*

阿尔金断裂与祁连山北缘断裂的交汇部位是阿尔金断裂向东扩展的新破裂生长点,两断裂构造与新生的红柳峡断裂构成似三联点构造。破裂生长点附近的最新构造变形表现为:阿尔金断裂的旋转隆升和向北扩展;祁连山北缘断裂的逆冲推覆兼右旋走滑;红柳峡断裂的挤压拖曳弯曲,它们共同受制于青藏高原的强烈隆升和向外扩张作用。推测阿尔金断裂自西而东的破裂扩展就是似三联点构造逐一形成而又被切割贯通的过程。阿尔金断裂以蠕滑活动为主,2002年玉门地震与祁连山北缘逆冲断裂及其伴生的调节断层的活动相关。     

阿尔金山地区铜金矿化富集规律

阿尔金走滑断裂系不同级次构造控制阿尔金山地区铜、金成矿带、矿田及矿床的分布,区域上可以划分为阿尔金北缘金-铜-铁多金属成矿带和阿尔金铁-铜-金多金属成矿带。通过岩石铜、金含量数理统计和40Ar/39Ar热年代学研究结果,将其划分为两个主成矿期,年龄分别为502.3Ma士10.1Ma和207.6Ma±4.2Ma;构造应力场和矿化富集过程分为3期:前中生代——挤压期;中生代——伸展期和新生代——走滑期。相对低应力值区为矿化富集的有利部位。      

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

塔里木盆地东南缘(阿尔金山)"变质基底"记录的多期构造热事件:锆石U-Pb年代学的制约

塔里木盆地东南缘的阿尔金山被认为是塔里木克拉通变质基底的主要出露地区之一。 本文通过阿尔金山北坡不整合在太古代-古元古代变质基底之上的安南坝群中的碎屑岩和中南阿尔金中深变质岩石(原定为阿尔金岩群)的锆石U-Pb年代学研究,来确定塔里木盆地东南缘变质基底的性质及所经历的多期构造热历史。研究结果显示,塔里木盆地东南缘的安南坝群中含砾砂岩的碎屑锆石年龄集中在1.92Ga左右,少量在2.0~2.4Ga,表明其碎屑物质主要来源于下伏的太古代-早元古代米兰岩群和相关的深成侵入体。在中阿尔金地块和南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的深变质岩石中,锆石U-Pb年代学数据表明其记录有新元古代早期(920~940Ma)、新元古代晚期(760Ma左右)和早古生代(450~500Ma)三期构造热事件,新元古代早期的构造热事件与塔里木(或晋宁)造山作用有关,它普遍存在于塔里木盆地周缘的和南中国地块(扬子克拉通)的变质基底岩石中,与Rodinia超级大陆汇聚相关;新元古代晚期的构造热事件也同样广泛存在于塔里木盆地周缘和扬子克拉通之中,被认为与Rodinia超大陆的裂解作用有关。因此,在新元古代时期,阿尔金的地质演化历史与扬子克拉通非常相似,而与华北则有很大的不同,锆石U-Pb测定还表明中南阿尔金的深变质岩石普遍遭受了早古生代的变质作用的改造,显示它们普遍卷入了早古生代的碰撞造山事件之中,成为早古生代碰撞造山带的组成部分。     

阿尔金断裂与周缘新生代盆地关系

通过野外填图工作，在阿尔金断裂附近填绘出一系列的新生代地层，对这些地层目前的展布与阿尔金活动断裂的关系分析认为，始新世以来阿尔金断裂对沉积盆地表现出明显的控制作用，表现为明显的左行走滑，并兼具向北西方向掀斜的逆冲活动。乌尊硝尔盆地(索尔库里盆地西部)中的主体沉积是第四系。盆地的东南边界是阿尔金南缘主断裂；盆地西南缘，第四系沉积受东西向北倾正断层控制；盆地北缘为近东西向北倾右行逆冲脆性断裂。盆地的西部边缘超覆在基岩之上，不受断裂控制。     

新生代阿尔金断裂带的演化:来自沿线盆地沉积记录的启示SCIEI北大核心CSCD

阿尔金断裂带是青藏高原自印度与欧亚大陆碰撞后向北扩展的前缘断裂,其新生代活动性对于研究青藏高原隆升与扩展过程和机制具有重要意义。近些年,运用热年代学、断裂几何学和运动学、沉积学、磁性地层学和地震学等方法对阿尔金断裂带的性质、组成结构、断裂活动时代、走滑断裂运动特征、走滑位移量和走滑速率等进行了细致的研究,而对阿尔金断裂带沿线受其控制的新生代沉积盆地的地层年代、沉积演化特征虽然也有一定研究,但往往仅限于单个盆地,缺乏对沿线盆地整体的对比认识,造成对阿尔金断裂带走滑起始时间及阿尔金山的隆升历史存在不同的认识。本文对近二十年来阿尔金断裂带沿线新生代沉积盆地的磁性地层年代与沉积相演化的研究进展进行综述,建立阿尔金断裂带沿线盆地新生代沉积序列和年代框架;辅助热年代学等资料,提出阿尔金断裂带的三阶段演化模型:始新世-中中新世,阿尔金断裂带以大幅度的走滑运动为主,同时伴随着阿尔金山小范围的隆升;中中新世开始,阿尔金山开始大规模的隆升,伴随着较少量的走滑运动;晚中新世以来,阿尔金断裂带构造活动加强。     

阿尔金山南缘清水泉地区斜长角闪岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及其地质意义

阿尔金群为阿尔金构造带的古老变质基底,由于缺乏精确的同位素测年数据,对其形成时代尚存争议。运用LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年分析方法,对阿尔金山南缘清水泉地区阿尔金群中的斜长角闪岩进行了年代学测定,并初步探讨其地质意义。锆石CL图像具有多晶面面状结构,无岩浆锆石具有的震荡环带和核边结构,Th/U比值大多都较低(<0.1),显示变质锆石的特点。18个锆石颗粒的19个测点给出的207Pb/206Pb年龄介于(1786±16)～(1877±12)Ma之间,加权平均值为(1827±13)Ma(MSWD=4.4,1σ)。区域地质与同位素年代学新资料表明,阿尔金山南缘清水泉地区在古元古代晚期存在一期构造-热事件,本期事件与吕梁运动的时限相吻合,在全球尺度上可能是古元古代哥伦比亚超大陆汇聚-裂解事件在该地区的响应,也证明阿尔金山存在新太古代—古元古代的变质基底,并且为探讨阿尔金构造带前寒武纪构造-热事件和演化历史提供了新证据。     

北阿尔金喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩 SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

喀腊大湾位于北阿尔金中东段,为北东向阿尔金断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持,区内遍布中酸性侵入岩。笔者选取喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩岩体为研究对象来反演喀腊大湾地区构造演化。岩石地球化学数据表明,岩体为高钾钙碱性I型花岗岩,可能是下地壳中钾和高钾变质玄武岩在高压条件下部分熔融形成的。4337高地北花岗闪长岩岩体锆石 SHRIMP U-Pb年龄为(494.4 ± 5.5)Ma,表明其为晚寒武世岩浆活动的产物。结合岩体的地球化学、微量元素构造环境判别图解、年代学和区域地质背景的特征,判定其形成于与俯冲有关的活动陆缘(大陆弧)构造环境。同时,结合前人对喀腊大湾地区岩浆岩的研究,认为该区在早古生代发育一条活动陆缘(大陆弧)岩浆岩带,指示北阿尔金局限洋盆在晚寒武世早中奥陶世向南俯冲在中阿尔金地块之下。通过对比北阿尔金东西段报道的中酸性侵入岩年龄数据,认为北阿尔金局限洋盆西段经历了更长时间的俯冲,整体呈东早西晚的剪刀状闭合。     

新疆南阿尔金木纳布拉克构造混杂岩带物质组成及变形特征

木纳布拉克构造混杂岩带位于南阿尔金与东昆仑衔接部位,是古阿尔金洋岩石圈板块由南向北阶段性俯冲的产物,为南阿尔金蛇绿岩带的重要组成部分。通过1∶10 000大比例尺填图和剖面测量,结合显微尺度的构造解析,对该构造混杂岩带的物质组成和变形特征进行研究,将与构造混杂岩带有关的物质组成划分为弱变形的“岩块”与强变形的“基质”两类,并从中识别出9种不同岩石组合的岩块及2种不同类型的基质。在对“岩块”和“基质”构造几何学和运动学特征研究的基础上,重点分析了地质体的构造变形截切关系及组合特征,在构造混杂岩带中识别出6期变形作用,建立了相对构造变形序列,为木纳布拉克构造混杂岩带演化提供了新的构造证据。     

青藏高原西北缘郭扎错断裂~(40)Ar/~(39)Ar年代学研究——阿尔金断裂西延的新证据

采自阿尔金断裂西南端、沿郭扎错—龙木错—空喀山口一线展布的郭扎错断裂内的糜棱岩样品中同构造黑云母~(40)Ar/~(39)Ar同位素测年的坪年龄分别为105.9Ma±0.5Ma、121.5Ma±0.6Ma、150.4Ma±0.9Ma,表明其早期韧性变形事件发生在晚侏罗世和早白垩世晚期,与阿尔金断裂带主期活动的时期基本一致,为阿尔金断裂带西延提供了新的证据。研究表明,郭扎错断裂与阿尔金断裂带具有一致的变形年代学特征、构造特征等属性,前者是后者的西延部分,二者为同一构造带,均是拉萨地块整体向北运动的动力环境下所产生的脉冲式构造活动的产物。     

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带新生代山体抬升和剥蚀的裂变径迹证据

阿尔金山北段阿克塞—当金山口一带的裂变径迹测年证据表明,该地区于9～7 Ma以来发生过快速抬升和剥蚀,并且一直持续形成了现今所见的阿尔金山。新生代以来至少经历了三次抬升:早期43.6～24.3Ma、中期19.6～13.6 Ma、晚期9～7 Ma。抬升速率先缓慢、后相对快速,9～7 Ma以来的抬升速率为0.94 mm/a。晚期的构造拾升可能与阿尔金断裂带左行走滑活动有关,而与相邻的柴达木盆地北缘地区的构造抬升并不一致。     

阿尔金山新生代隆升历史:来自塔东南若羌凹陷的沉积记录

阿尔金山位于青藏高原北部边缘,在高原隆升和演化过程中扮演着重要的角色。但是,关于它的新生代隆升历史现今仍存在较大的争议。阿尔金山北麓若羌凹陷新生代接受来自山脉的剥蚀物质。因此,凹陷内的沉积特征记录了阿尔金山新生代隆升的重要信息。本文利用石油钻井编录资料及地震剖面,通过对盆地区新生代各个地层之间的接触关系、沉积相组合和沉积速率变化进行研究,结果显示阿尔金山34Ma以来的隆升分为两阶段:第一阶段为34~20.4Ma,持续低速隆升;第二阶段为16Ma至现今,急剧快速隆升。结合前人研究成果,认为渐新世—早中新世,阿尔金断裂作为一个局限在中、下地壳的韧性剪切带造成阿尔金山一带产生大范围的地表隆起,控制了山脉在第一阶段的持续低速隆升;中中新世以来,阿尔金断裂大规模左行走滑,青藏高原北缘主要通过地壳缩短的形式释放应力,控制了山脉在第二阶段的急剧快速隆升。