Palaeontological age and correlations of the Tertiary deposits of the NW Iberian Peninsula: the tectonic evolution of a broken foreland basin

Ages of Cenozoic sedimentary basins yield information that can be used to infer detailed spatial and temporal evolution in the Alpine foreland. The Tertiary deposits of the NW Iberian Peninsula comprise the remains of a broken foreland basin (the West Duero Basin). This work constrains the timing of tectonic fragmentation and the evolution of the western termination of the Alpine Pyrenean–Cantabrian Orogen (NW Iberian Peninsula). The discovery of Issiodoromys cf. minor 1 and Pseudocricetodon in the lower formation of the Tertiary depression of Sarria (the Toral Formation) constrains its age to the late Early Oligocene (MP23–MP25), similar to its age in the El Bierzo depression (MP24–MP25). Sedimentation initiated in the NE of the study area at Oviedo during the Middle Eocene (Bartonian–Early Priabonian MP16–MP17) and migrated towards the west and south during the Early Oligocene. The Toral Formation was deposited in a foreland basin that connected the present day outcrops of the El Bierzo, Sarria and As Pontes Tertiary depressions. The basin was segmented during the westward migration of structural deformation associated with the Orogen, and the subsequent uplift of the Galaico–Leoneses Mountains. The present‐day height above reference level of the base of the Toral Formation has been used to quantify Alpine segmentation that took place after Early Oligocene times. Minimum tectonic uplift assessed is 960 m in the Cantabrian Mountains and 1050 m in the Galaico–Leoneses Mountains. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

中新生代南北天山差异性抬升历史的磷灰石裂变径迹证据

堆积于天山山前坳陷内部的巨厚新生代地层不仅记录所在沉积区的热历史信息,还记录了物源区的信息。本文选择天山南北两侧山前坳陷中3条地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试和部分样品的热历史模拟分析,来揭示上新世以来天山在南北方向上隆升过程的差异性。采样剖面的选取较前人更加靠近前陆盆地方向,样品所在地层年代更新。结果显示,东秋里塔格背斜剖面中的样品记录了中天山、南天山和背斜区分别在55~65Ma、20~25Ma和5Ma经历了构造隆升。玛纳斯背斜剖面中的样品记录了北天山的三次构造隆升事件分别发生于55~65Ma、20~25Ma和5Ma,其中距今5Ma为玛纳斯背斜带起始隆升的时代。结合前人在相同区域的研究成果,分析得出天山的不同部分经历了不同的构造演化历史,自150Ma以来经历了三期差异性隆升。中生代时期(150~125Ma)表现为山体整体抬升,中生代晚期-新生代早期(100~50Ma)北天山明显早于南天山开始构造隆升,新生代以来(~50Ma)的构造运动以向前陆盆地方向扩展为特征,而隆升起始时间南北差异变小。虽然在南北方向上天山山体隆起时间上存在明显的差异,但是中新生代以来山体物源区的剥蚀速率大体相同。因此,隆升起始时间与隆升量之间并不存在必然的定量关系。天山的不同块体具有不同的构造演化历史的事实提示在研究大范围构造隆升作用时,应将构造作用作为一个过程来对待。变形在传递的过程中,在时间和空间上存在一定的滞后现象。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起岐山－麟游地区中新生代构造热演化及地质响应——来自裂变径迹分析的证据

本文通过对渭北隆起西南缘岐山-麟游地区构造变形特征进行研究,结合磷灰石、锆石裂变径迹测试分析及热史模拟,探讨了研究区中新生代构造热演化过程及地质响应。结果表明,燕山运动对研究区影响最大,使得研究区发生大规模构造变形及抬升,研究区中生代以来至少包括三次构造抬升:晚侏罗-早白垩世早期(138~128Ma)、早白垩世末以来,主要是晚白垩世(86~69Ma)和始新世(50~40Ma)。AFT年龄的空间分布暗示了研究区抬升冷却具有南早北晚、后期整体抬升的特点。热史模拟结果表明研究区南部在158Ma达到最大古地温,158~130Ma,样品快速抬升至部分退火带,130~40Ma为缓慢抬升,40Ma以来抬升速率明显加快。研究区中新生代构造热演化过程与相邻构造单元的相互作用具有密切的联系,晚侏罗世构造抬升与秦-祁造山带此时进入强烈多旋回陆内造山过程相对应,早白垩世稳定沉降期是鄂尔多斯盆地油气成熟的关键时期,晚白垩世以来的构造抬升与秦岭造山带抬升具有一致性,始新世以来的快速隆升,与渭河盆地北缘翘倾作用有关。     

From source terrains of the Eastern Alps to the Molasse Basin: Detrital record of non-steady-state exhumation

Fission-track cooling ages of detrital apatite (AFT) in the East Alpine Molasse Basin display age groups corresponding to geodynamic events in the orogen since Jurassic times. These age groups are typical of certain thermotectonic units, which formed a patchwork in the Swiss and Eastern Alps. By a combination of petrographic and thermochronologic data, progressive erosion of source terrains is monitored in different catchments since the Oligocene. The AFT cooling ages show a decrease in lag time until when rapidly cooled debris derived from tectonically exhumed core complexes became exposed. After termination of tectonic exhumation, lag times of debris derived from the core complexes increased. Neither on the scale of the entire Eastern Alps, or on the scale of individual catchments, steady-state exhumation is observed, due to the highly dynamic changes of exhumation rates since Late Eocene collision.     

从生物化石的性质和分布分析秦岭上升的阶段性与幅度

本文从生物化石的性质、分布的与我国南、北方同期生物群的对比，分析了秦岭从中生代晚期以来各个时期上升的幅度。秦岭在三叠纪末期成陆后即开始隆起，但隆起幅度有限。白垩纪与古新世该区地形高低悬殊不大。早第三纪中、后期秦岭有一次强烈的隆起活动，地形起伏，且对动物的迁移起了明显的阻碍作用。相继产生的夷平作用使晚第三纪秦岭区内的动物仍与区外的保持着较好的往来交流。早更新世末期秦岭再次表现出了垂直运动的特点。由于     

构造、气候与砾岩* ——以积石山和临夏盆地为例

探讨构造、气候与砾岩的关系对于研究青藏高原隆升的时间和方式具有重要意义。裂变径迹热年代学表明积石山地区于8MaB.P.开始构造变形,与碎屑颗粒裂变径迹结果和生长地层结果一致,而明显早于积石砾岩出现的时间(3.6MaB.P.)。通过区分岩体隆升与地面隆升之间的差别,文章提出一种新的模型,以解释隆升、气候和砾岩之间的关系。积石山岩体于8MaB.P.开始隆升,隆升初期,尽管岩体隆升1500~2000m,但是由于积石山上覆的新生代地层易于剥蚀,在花岗岩基底被剥露到地表之前,地表只有少量隆升或没有隆升。随着沉积地层被剥蚀殆尽,基岩暴露于地表,地面隆升速率加快。约3.6MaB.P.,积石山隆升约200~900m,造成了地形雨和发源于积石山的横向河流的出现,这些横向河流把积石山的花岗岩搬运到盆地中沉积下来,形成积石砾岩。     

柴西北地区碎屑锆石裂变径迹年龄记录的阿尔金山早新生代隆升事件

阿尔金山新生代隆升历史一直倍受关注,大量热年代学数据显示,渐新世(40~30 Ma)以来发生阶段性隆升,而新生代初期隆升的热年代学记录极少。柴达木盆地西北地区(柴西北地区)新生界碎屑锆石裂变径迹年龄研究表明,其物源区单一且在新生代早期古新世中晚始新世(65~50 Ma)发生快速隆升剥露,为该区提供陆源碎屑。前人通过物源分析发现,柴西北时期的碎屑物主要来源于阿尔金山。同时,该区路乐河组下干柴沟组沉积地层残余厚度及沉积相特征表明,此时(65~50 Ma)阿尔金山存在一次短暂抬升,但幅度较小,与盆地高差不大,使柴西地区地形东高西低、北高南低。结合前人研究成果,本研究锆石裂变径迹热年代学数据以及沉积学指标所记录的阿尔金山东段65~50 Ma构造隆升事件,是对新生代印度欧亚板块碰撞的最初响应,也为青藏高原新生代隆升具有南北同步性提供了新的证据。     

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。     

中祁连木里盆地古近系ESR年龄及地质意义

对中祁连木里盆地新生代红层进行ESR测年,获得了祁连山地区新生代红层沉积时代及构造变形年代学数据.研究表明,中祁连木里盆地内沉积了巨厚的新生代红层,较好地记录了祁连山隆升历史.盆地最老的新生代地层为始新世由湖相沉积组成的火烧沟组,ESR年龄为40.2～35.3 Ma,与上覆沉积时代为32.6～24.3 Ma的渐新世河湖相沉积组成的白杨河组呈角度不整合接触.构造变形特征与沉积环境的变化说明始新世末与渐新世初木里地区发生了构造变形和山脉的隆升,与祁连山地区新生代早期的隆升有很好的对应关系.     

塔里木盆地巴楚隆起的三维地质结构及成因机制

塔里木盆地为中国西部大型克拉通盆地,巴楚隆起是塔里木盆地内部中央隆起带西部的一个重要构造单元,其所发育的边界断裂严格限制了巴楚隆起的范围,边界断裂的发育使得巴楚隆起的形成表现为一个复杂过程,探讨其形成过程及机制可为研究克拉通内变形特征及机制提供依据。文中借助于钻井及地震解释资料,刻画了巴楚隆起所发育的断裂特征及地质结构,并建立了其三维地质结构模型,结合大地构造背景及演化特征剖析了巴楚隆起的形成机制。通过研究,巴楚隆起在纵向上可识别出7个主要不整合面,并以此为界面,结合演化特征,将巴楚隆起自下而上划分为7个构造层;结合断裂带展布特征及地层构造形态,将巴楚隆起在平面上划分为西部断垒带、阿恰-吐木休克断裂带、海米罗斯-玛扎塔格断裂带、东部向斜带等4个次级构造单元;通过研究,巴楚隆起初始形成于晚奥陶世末期,晚二叠世末期强烈隆升,新近纪早期进一步隆升,上新世至第四纪时仍遭受挤压改造形成现今面貌,其形成演化主要受到边界断裂影响。     

松辽盆地新生代构造演化对砂岩型铀矿成矿的控制作用——来自磷灰石裂变径迹的证据

本文针对松辽盆地北部隆起区的4个钻孔13件样品系统展开了磷灰石裂变径迹测试,揭示了松辽盆地新生代构造演化对砂岩型铀矿床的限制作用。13件磷灰石裂变径迹测试结果表明,松辽盆地北部晚白垩世以来的构造演化过程主要经历了3期快速隆升事件：①晚白垩世—始新世(71~48 Ma),期间以8~56 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部整体呈抬升状态;②早渐新世—中新世(36~18 Ma),期间以24~49 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部呈差异性抬升过程,第二期抬升事件隆升强度和持续时间较第一期抬升事件略低;③中新世 至今(18~0 Ma),期间以2~19 m/Ma的平均速率隆升,盆地北部缓慢抬升,构造活动较弱,三期构造抬升事件与太平洋板块俯冲速率和方向转向密切相关。结合前人低温热年代学数据,针对南部地区钱家店铀矿床成矿年代学成果研究发现,新生代以来的构造抬升事件伴生其后均成藏有砂岩型铀矿,砂岩型铀成矿与新生代构造密切相关,尤其与中新世末次隆升事件紧密相关,成矿过程延续至今。     

东昆仑野马泉地区磷灰石裂变径迹热年代学及构造意义

通过对东昆仑西段野马泉地区所获得的5个磷灰石样品的裂变径迹分析, 探讨该地区构造演化特征.磷灰石裂变径迹年龄分为153.8 Ma、106.8~81.0 Ma、48.7~44.4 Ma 3个年龄组, 其中153.8 Ma记录了班公湖-怒江洋闭合事件; 106.8~81.0 Ma是拉萨地块与羌塘地块碰撞拼合事件对东昆仑地区的远程效应; 48.7~44.4 Ma是印度-欧亚大陆碰撞之后伸展事件的体现.野马泉地区热历史分为3个阶段:第1阶段(130~110 Ma)持续隆升, 对应班公湖-怒江洋闭合后拉萨地块与羌塘地块拼合事件; 第2阶段(110~14 Ma)持续隆升, 90 Ma之前隆升速度较快, 与阿尔金断裂走滑及西大滩断裂韧性变形有关, 90 Ma之后进入一个时间较长的平稳抬升期; 第3阶段(14 Ma至今)受青藏高原新近纪以来强烈构造活动的影响, 快速隆升.3个阶段的隆升速率和隆升量分别0.021 mm/a和0.42 km、0.01 mm/a和1.0 km、0.1 mm/a和1.43 km, 平均隆升速率为0.028 mm/a, 总隆升量为2.86 km.      

砂岩碎屑组份变化对库车坳陷和南天山盆山演化的指示

为研究库车坳陷中-新生代物源变化与南天山构造演化的关系,对该坳陷中-新生界砂岩进行了系统取样,应用Dickinson砂岩分析方法详细研究了其沉积背景和物源变化。库车坳陷中-新生代沉积物源始终为再造山旋回带,自老到新砂岩中不稳定岩屑组份的含量有规律地变化:从三叠系到侏罗系,岩屑组份中沉积岩岩屑含量最高;白垩系中变质岩岩屑增多;新生界特别是新近系,碳酸盐岩岩屑所占的比例很大。岩屑组份的这种变化反映了天山地区隆升和剥蚀的一个历史过程。随着山脉隆升幅度和剥蚀强度的加大,古生界变质岩和碳酸盐岩逐步接受剥蚀,并在白垩纪以后成为盆地沉积物的主要物源。根据风化指数半定量计算的结果,结合前人古气候的研究成果,早-中三叠世该区沉积物风化程度低,推测此时地形高差较大;在晚三叠世至晚侏罗世该区风化程度较高,地形起伏较低;白垩纪是一个转折期,沉积物风化程度由强转变为弱,地形高差在该期也有所增大;古近纪延续了这种趋势。新近纪以后地形高差显著加大,沉积物风化程度明显降低,说明此时南天山的隆升速率和库车坳陷的沉积速率都很快,源区与沉积区的距离很近。     

东昆仑山小南川岩体裂变径迹年代与中新世晚期以来的构造地貌演化

对昆仑垭口地区小南川岩体7件样品进行磷灰石裂变径迹年代学测试, 分析了岩体的冷却过程及岩体的剥露与构造地貌演化的关系.结果表明东昆仑山区中新世晚期视剥蚀速率极为缓慢, 为0.020~0.035mm/a, 反映的是构造隆升作用微弱、地貌缓和的地质环境, 因而构造隆升速率与低的视剥蚀速率相当.上新世以来小南川岩体突发性快速隆升冷却, 造成超过3km的物质揭顶, 这不是由单纯的剥蚀过程导致, 而是反映了昆仑山上新世以来的强烈构造隆升驱动下的成山作用过程.岩体上新世的裂变径迹年龄与近东西向的昆仑河-野牛沟谷地断裂断陷、昆仑垭口盆地断陷以及后期西大滩谷地断陷的综合构造地貌演化有密切的成因联系.此外裂变径迹年龄的空间分布格局反映了区域性的差异隆升作用, 由南向北、由西向东, 隆升和剥蚀作用逐渐衰减, 这与东昆仑山南北向以及东、西昆仑山之间地貌发育的差异性以及新生代火山作用分布是吻合的.      

鲁西隆起区晚中生代地层碎屑石榴石分析及物源区构造演化示踪

以鲁西淄博、临朐、平邑、蒙阴盆地为重点研究区,通过盆地中生界砂岩中碎屑石榴石的成分分析,探讨鲁西隆起及周边地区中生代构造演化历史。研究表明,鲁西盆地砂岩中石榴石成分在早中侏罗世和中晚侏罗世期间出现变化,暗示着物源的转变,早中侏罗世时期主要物源是鲁西隆起,中晚侏罗世时期转变为胶东地区和鲁西隆起。侏罗纪时期石榴石的物源转变显示,苏鲁苏鲁造山带可能在中晚侏罗世时期已经抬升至地表。白垩纪鲁西盆地物源主要为胶东地区,鲁西隆起的物源贡献较小,但是青山组中段和王氏组中段物源略有波动。白垩纪鲁西盆地石榴石物源显示,控制鲁西盆地沉积的主要是苏鲁造山带,古地理格架显示东高西低的特征,盆地物源的波动暗示鲁西隆起可能在早白垩世中晚期和晚白垩世中期经历过抬升。     

Neotectonics and intraplate continental topography of the northern Alpine Foreland

Research on neotectonics and related seismicity has hitherto been mostly focused on active plate boundaries that are characterized by generally high levels of earthquake activity. Current seismic hazard estimates for intraplate domains are mainly based on probabilistic analyses of historical and instrumental earthquake catalogues. The accuracy of such hazard estimates is limited by the fact that available catalogues are restricted to a few hundred years, which, on geological time scales, is insignificant and not suitable for the assessment of tectonic processes controlling the observed earthquake activity. More reliable hazard prediction requires access to high quality data sets covering a geologically significant time span in order to obtain a better understanding of processes controlling on-going intraplate deformation.The Alpine Orogen and the intraplate sedimentary basins and rifts in its northern foreland are associated with a much higher level of neotectonic activity than hitherto assumed. Seismicity and stress indicator data, combined with geodetic and geomorphologic observations, demonstrate that deformation of the Northern Alpine foreland is still on-going and will continue in the future. This has major implications for the assessment of natural hazards and the environmental degradation potential of this densely populated area. We examine relationships between deeper lithospheric processes, neotectonics and surface processes in the northern Alpine Foreland, and their implications for tectonically induced topography.For the Environmental Tectonics Project (ENTEC), the Upper and Lower Rhine Graben (URG and LRG) and the Vienna Basin (VB) were selected as natural laboratories. The Vienna Basin developed during the middle Miocene as a sinistral pull-apart structure on top of the East Alpine nappe stack, whereas the Upper and Lower Rhine grabens are typical intracontinental rifts. The Upper Rhine Graben opened during its Late Eocene and Oligocene initial rifting phase by nearly orthogonal crustal extension, whereas its Neogene evolution was controlled by oblique extension. Seismic tomography suggests that during extension the mantle-lithosphere was partially decoupled from the upper crust at the level of the lower crust. However, whole lithospheric folding controlled the mid-Miocene to Pliocene uplift of the Vosges–Black Forest Arch, whereas thermal thinning of the mantle–lithosphere above a mantle plume contributed substantially to the past and present uplift of the Rhenish Massif. By contrast, oblique crustal extension, controlling the late Oligocene initial subsidence stage of the Lower Rhine Graben, gave way to orthogonal extension at the transition to the Neogene.The ENTEC Project integrated geological, geophysical, geomorphologic, geodetic and seismological data and developed dynamic models to quantify the societal impact of neotectonics in areas hosting major urban and industrial activity concentrations. The response of Europe's intraplate lithosphere to Late Neogene compressional stresses depends largely on its thermo-mechanical structure, which, in turn, controls vertical motions, topography evolution and related surface processes.     

宁武盆地及周缘岩体裂变径迹对山西地块中—新生代构造演化的约束

宁武盆地及周缘岩体的抬升剥蚀对于山西地块中—新生代构造演化具有重要的指示意义。本文对宁武盆地及周缘岩体进行裂变径迹分析,磷灰石裂变径迹年龄97～47 Ma,锆石裂变径迹年龄161～141 Ma。裂变径迹记录了早白垩世早期(145～125 Ma)、晚白垩世(85～70 Ma)、古新世晚期—始新世早期(59～53 Ma)和渐新世晚期(28 Ma)的4次抬升剥蚀事件。综合分析山西地块的裂变径迹数据,表明隆起区晚古生代以来发生了多期抬升剥蚀事件。山西地块中—新生代构造演化具有时空差异。周缘岩体样品的裂变径迹年龄大于盆地内沉积地层样品的年龄,指示了周缘山体先于盆地抬升剥蚀。晋东北抬升剥蚀时限早于晋西南。山西裂谷系西南端裂开较早。裂谷系发育具有由南向北扩展的特征,这与地层保留记录相一致。山西地块现今地貌格局是在中生代发育一系列雁行状排列的复背斜和复向斜构造基础上发展而成的。     

西宁和贵德盆地新生代沉积物重矿物变化对构造活动的响应

位于青藏高原东北缘的西宁、贵德盆地的新生代沉积序列较完整的记录了盆地周围物源区构造变形过程。重矿物是碎屑物质的重要组成部分,是最直观、有效揭示源区母岩、构造-沉积过程的重要手段。通过重矿物的系统分析,结合沉积-构造变形,揭示出始新世-上新世末西宁-贵得盆地及其源区经历了几个构造活动阶段:古新世-始新世早期的隆升阶段、始新世中期-渐新世晚期的构造稳定阶段、渐新世末-中新世初的构造隆升阶段、中中新世构造稳定阶段和晚中新世以来的强烈隆升阶段。并结合特征矿物（绿泥石）及古水流分析,推断古近纪西宁-贵德盆地是东昆仑山前一个统一盆地。中新世早期青藏高原的扩张导致了拉脊山开始隆起,使原型盆地解体;约8.5 Ma以来拉脊山强烈隆升,两侧盆地逐渐转变为山间盆地。这为正确理解青藏高原东北缘盆山格局的形成和演化提供了重要依据。     

青藏高原多期次隆升的环境效应

青藏高原隆升对中国西部环境变迁起着决定性影响。通过对柴达木、吐鲁番—哈密、塔里木盆地的演化及其与青藏高原隆升的耦合研究,以柴达木盆地为时空坐标,认为高原隆升可分为三大阶段:(1)古近纪期间青藏高原隆升仅限于冈底斯山一带。当时,受行星纬向气候带控制,中国西北地区为干旱亚热带草原和热带雨林环境,大面积准平原化、泛盆地化,在构造上处于伸展-夷平的拉张环境,与现今亚洲大陆东部相似;(2)青藏高原整体的初次隆升发生在中新世早—中期(23~11·7Ma)。因青藏高原和大兴安岭的阻隔,古近纪的纬向气候带逐渐转变为中亚季候风,古黄土(22Ma)、三趾马动物群的发育,说明高原北缘当时为干旱的荒漠草原环境。同时,这次隆升引起中—晚中新世中国西部广袤地域古地形-构造面貌的变化;(3)形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在0·9~0·8Ma。早更新世晚期,印度洋快速扩张,印度板块向中亚大陆脉冲式(A型)陆内俯冲,使得高原快速挤压隆升。这次隆升不仅使高原本身的环境骤变,出现第四纪以来最大的冰川,形成世界上最大的高寒草原,而且引起了全球气候的变化,促使北极圈冰盖的形成。同时,高原隆升使高原内部和周边出现强烈的挤压构造变形,如柴达木、河西走廊、塔里木、吐鲁番—哈密、准噶尔等诸盆地内几万米厚度中—新生界的构造变形与昆仑山、祁连山、天山、阿尔泰山的挤出式双向推覆隆升,形成了中国西北的盆-山地貌。现今,随着青藏高原的持续隆升,高寒草原开始退化,造成中国西北地区大面积的荒漠化,成为制约我国西部生态环境的重要因素。