柴达木盆地东北缘晚新生代构造隆升——来自碎屑锆石U- Pb年代学证据

随着印度与欧亚板块在新生代的持续碰撞,柴达木盆地东北缘发生了强烈的地壳缩短变形,形成了一系列北西西走向山脉。由于缺乏系统的沉积学研究,盆地东北缘一系列山脉隆升过程存在不同认识。笔者等选取柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面,对中新统下油砂山组、上油砂山组及中新统—上新统狮子沟组采集碎屑锆石样品,开展碎屑锆石U- Pb年代学测试。结合已有的研究成果,分析了柴达木盆地东北缘山脉隆升过程。研究结果显示,研究区碎屑锆石Th/U值介于0. 03~3. 3之间,以岩浆锆石为主。碎屑锆石年龄具有200~300 Ma、400~500 Ma、750~950 Ma、1. 6~2. 0 Ga以及2. 2~2. 5 Ga共5个年龄段。结合MDS（Multidimensional scaling)图分析表明：上油砂山组沉积中期（14. 8~12. 5 Ma）,研究区发生一次物源转换,指示研究区南边的埃姆尼克山发生隆升,成为研究区物源地。狮子沟组沉积早期（8. 6~7. 0 Ma）,研究区物源再次发生变化,表明南祁连山发生快速隆升,为研究区提供物源。据此,笔者等提出青藏高原北东向生长导致柴达木盆地东北缘构造隆升依次向北东传递。     

柴达木盆地古近系下干柴沟组上段碎屑锆石U- Pb测年及盆山耦合探讨

柴达木盆地被祁连山、阿尔金山及昆仑山所环绕,盆地古近系下干柴沟组(E23)地层独特的岩性和沉积格局指示了复杂盆山体系和源区多样成因。本文选取了盆地内部不同构造带5口钻井下干柴沟组的中粗砂岩样品,利用碎屑锆石U- Pb定年等分析方法对柴达木盆地进行了构造、物源系统分析。研究结果表明,位于祁连山前的XX- 1井样品下干柴沟组锆石年龄介于2692~156 Ma之间,主要峰值年龄为448 Ma和249 Ma,L6- 1井样品锆石年龄介于2693~220 Ma之间,主要峰值年龄为499 Ma和415 Ma;位于盆地西部沉降中心内部的YIT- 1井样品下干柴沟组锆石年龄介于2796~266 Ma之间,主要峰值年龄为423 Ma和255 Ma;阿尔金山前的N- 105井样品下干柴沟组锆石年龄介于2481~242 Ma之间,主要峰值年龄为422 Ma和259 Ma,N- 109井样品锆石年龄介于2638~228 Ma之间,主要峰值年龄为444 Ma和246 Ma。通过与主要源区年龄对比可知,盆地不同构造带下干柴沟组的物源差异较大,靠近祁连山前的XX- 1井、L6- 1井的物源主要来自于祁连山内部;位于阿尔金山前相邻的N- 105、N- 109井物源主体来自于阿尔金山内部,但N- 109井存在祁连山物源贡献;柴西坳陷内部YIT- 1井物源受祁连山及东昆仑共同控制。物源分析结果表明祁连山在古近纪已大规模隆升,并且作为青藏高原北部边界为柴达木盆地持续提供物源;阿尔金山及昆仑山在下干柴沟组沉积时期已经形成雏形,但并未大规模隆升,造成了山前带复杂的物源体系。     

青藏高原东部中新生代差异隆升的热年代学证据

为定量分析青藏高原东北部中新生代以来构造隆升时序及特征,笔者开展了磷灰石和锆石裂变径迹年龄测试。结果表明：研究区磷灰石裂变径迹年龄为(66±9)～(4.3±1) Ma,锆石裂变径迹年龄为(187±11)～(69±4) Ma,东北部及东部裂变径迹年龄值较大;研究区西北缘构造隆升较早(200～160 Ma),东南部隆升相对较晚(140～30 Ma),西(南)部构造隆升最晚(90～10 Ma),新近纪之后则整体进入构造隆升;岩石冷却速率和剥蚀速率广元—江油一带西侧较高,红原—文县一带南侧更高,理县附近最大,分别为23.26℃/Ma和0.78 mm/a,这种分区差异性主要受多条区域性大型断裂带制约。     

青藏高原柴达木盆地新生代沉积充填速率演化 及其对构造隆升的响应

压实作用可能会对地层的真实厚度和沉积速率造成影响,因而需要进行矫正,但在实际研究中很少考虑这些影响。通过对柴达木盆地东北缘大红沟剖面新生代地层古厚度的恢复,原始沉积速率的详细研究及盆地内其它剖面研究资料的对比,发现该区52～13Ma间至少存在3次大规模的构造隆升事件,时间分别在约49.5Ma、45.5～33Ma、25～16Ma,揭示了柴达木盆地北缘沉积演化和南祁连山隆起的过程,发现经矫正后的沉积速率峰值与前人所总结的新生代青藏高原隆升期可以较好地对比,为探讨青藏高原构造隆升过程及沉积速率对其发展的响应提供重要的信息。     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明：>20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造隆升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

中国北部陆架海碎屑锆石U- Pb年龄和钾长石主微量元素物源示踪研究

渤海湾盆地每年沉积大量的河流碎屑物质,但其中的砂级物质能否迁移扩散到胶东半岛海湾内一直不清楚。锆石和钾长石分别是河流沉积物中常见的副矿物和主要造岩矿物之一,由于各自的U- Pb年龄和地球化学元素组成在不同区域内存在显著差异,是进行物源示踪研究的理想矿物。基于此,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪 (LA- ICP- MS) 对渤海湾盆地主要注入河流和胶东半岛的威海湾和银滩湾的海岸砂开展碎屑锆石 (n=438) 和钾长石 (n=160) 微区原位U- Pb年龄、Th/U比值和主微量元素分析,结果表明威海湾和银滩湾内的砂级沉积物的碎屑锆石以具有典型的新元古代峰值年龄 (697~735 Ma),缺乏古元古代和新太古代峰值年龄为特征,Th/U比值和胶东基岩接近,结合Kolmogorov- Smirnov 统计方法的多维判别图 (MDS),说明这些砂级碎屑物质的源区主要是以胶东半岛为源区的近源物质。而黄河口的碎屑钾长石原位(in situ) Na2O、K2O、Al2O3和Rb、Sr、Ba、Pb元素含量变化与刘公岛和银滩的海砂样品截然不同,进一步验证了上述碎屑锆石的研究结果。因而将碎屑锆石和钾长石原位地球化学分析相结合有助于精准判定物源关系,在今后中国北部陆架海物源示踪研究、渤海湾盆地盆山耦合研究中将具有良好的应用前景。     

青藏高原东北部贵德盆地新生代沉积演化与构造隆升

通过对高原东北部贵德盆地新生代地层研究,为恢复高原隆升历史提供依据。贵德盆地形成于渐新世末,其新生代地层可划分出深水砾砂质网状河流、泥石流质网状河流、砾质网状河流、山麓洪积、三角洲、半深湖与浅湖、水下扇三角洲七个沉积相组合体系。根据其沉积相组合和沉积演化揭示出高原隆升过程先后经历了:早期隆升期 (渐新世末 )、较稳定剥蚀夷平期 (早中新世 )、小幅隆升期 (早中新世末 )、稳定剥蚀夷平期 (中中新世至晚中新世 )、持续逐步较快速隆升期 (8.2～ 3.6Ma)、急剧强烈阶段性隆升期 (3.6～ 0Ma) ;其中 3.6Ma±的隆升是新生代构造运动的一个重要分水岭,此前盆地海拔应不超过 10 0 0m,此后构造活动速度明显加速,地形高差显著增大。可见青藏高原的隆升是一个多阶段、不等速和非均变的复杂过程     

青藏高原东南缘新生代的三期构造隆升——来自河流纵剖面分析的证据

青藏高原东南缘新生代期间经历了多阶段隆升过程,但其主要隆升阶段、时代及其在地貌上的响应等仍不清晰。本文针对金沙江上游流域(石鼓以上),对青藏高原东南缘新生代期间构造隆升的响应过程及特征进行研究,利用数字高程模型,提取分析了金沙江上游段的河流纵剖面形态、集水区坡度和陡峭指数(k_sn)等构造地貌指标,发现金沙江上游存在三个主要裂点,将金沙江干流由NW至SE分为曲麻莱、玉树、沙东和奔子栏四个具有不同河道参数的河段。除曲麻莱段外,各段支流河道也可划分为不同的河段,剖面以及河道参数呈现不同的特征,其中上游河段陡峭指数、河道坡度值均为南部大,北部小;中上游与中下游河段,陡峭指数、河道坡度值南北部差异不大;下游河段,地貌上表现为陡峭指数与河道坡度值北部较大,南部较小。此外,在对裂点的成因进行分析后发现,青藏高原东南缘的构造隆升过程是该区河流地貌特征的主控因素。结合前人的热年代学数据,研究认为,金沙江上游的三个区域性裂点的形成可能指示或响应了青藏高原东南缘在新生代以来发生的三期构造隆升事件,且隆升时间从早到晚分别在20～30 Ma、9～15 Ma、3～6 Ma间,这表明构造地貌分...     

全球气候变化——新生代构造隆升的结果

构成地球的各大圈层是相互联系、相互影响的，因此其中一个圈层发生变化必将影响其他圈层的特征和状态。新生代时，岩石圈中出现了物质的重新分配与调整，产生了地史上最为显著的构造隆升。同时，地球其他圈层中也出现了明显的变化；大气圈中有大气环流的改变，大气CO2质量分数的变化；水圈中出现降雨分布的改变、两极冰盖的出现；生物圈表现为植物群落分布的迁移；这些变化的同时出现暗示地表的隆升对其他圈层，特别是大气圈产生了重要的影响。基于此种推断，以Ruddiman等为代表的科学家提出了构造隆升－气候假设。这一假设对解释新生代以来气候变化以及隆升与气候之间的相互影响提供了较为合理的答案。但是，由于许多尚未解决的问题，特别是缺少对新生代以来地壳主要隆升区（特别是青藏高原）构造演化史的清楚认识，关于新生代气候变化的真正原因还缺乏定论。更多的工作还有待于地质学家、气象学家、生物学家、海洋学家等来共同完成。     

科尔沁沙地粗—细组分的碎屑锆石U- Pb年龄特征：对定量物源及区域构造- 岩浆演化事件的指示

追踪干旱—半干旱地区大型沙地的物源和风- 河流相互作用机制对于理解陆地景观格局演变、地表过程与地貌动态以及大气圈和岩石圈之间的联系至关重要。然而,目前科尔沁沙地的物源仍存在较大争议,且缺乏具有统计意义的锆石U- Pb年龄数据库。因此,本研究对科尔沁沙地地表风成沙进行多点取样,根据不同粒级(＜63 μm和＞63 μm)选取1500颗碎屑锆石进行U- Pb测年分析,并利用逆向蒙特卡罗模型对其物源进行定量约束。结果表明,从目视定性的角度看,科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄谱特征非常相似。但定量重建结果显示沙地的物源整体上以中亚造山带的贡献为主(50. 5%~61. 3%),然而东南部体现出华北克拉通的绝对优势(~75. 8%)。科尔沁沙地的物源存在空间异质性,沙地西部和北部的锆石年龄谱极为相似,与南部锆石年龄特征显著不同。科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄特征基本不受粒度分异的影响,但沙地东南部除外。本文认为,风与河流的协同作用及其由此导致的沉积分异和再循环作用解释了科尔沁沙地碎屑锆石的U- Pb年龄特征。结合区域构造演化历史,科尔沁沙地在~2. 5 Ga和~1. 85 Ga的U- Pb年龄峰值分别是前寒武纪华北克拉通的生长、拼合与碰撞过程中的两期构造事件的产物。此外,~1. 7 Ga的锆石年龄可能是对Columbia超大陆聚合与裂解的综合响应。古生代以来的锆石年龄峰值(500~400 Ma、300~250 Ma、130~110 Ma)记录了在古亚洲洋的俯冲闭合、蒙古- 鄂霍次克海俯冲碰撞和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下多期区域构造- 岩浆事件。     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明:20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造降升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

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。     

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。     

华南侏罗纪构造体制转换：碎屑锆石U-Pb年代学证据EI北大核心CSCD

中生代时,华南经历了从古特提斯构造域到古太平洋构造域的转换,但对转折时限的认识还存在一些差异。此外,对粤东地区晚三叠世-早中侏罗世的大地构造属性和沉积背景的工作还很缺乏。对此,本文选取粤东地区出露的早-中侏罗世碎屑岩为研究对象,运用锆石U-Pb定年方法,探究华南中生代构造体制转折的时限和构造背景。碎屑锆石测年结果显示,早侏罗世的样品中普遍出现约250 Ma的主要峰值年龄,而中侏罗世的样品则都显示约180 Ma的主要峰值年龄。研究区早侏罗世的主要物源为印支期岩浆活动产物,可能主要来自华南的南部边缘;而中侏罗世的主要物源则可能来自南岭东段中生代火山岩。研究区碎屑沉积岩的碎屑锆石主要年龄峰值的转变,及其对应的物源区转变可能表明,华南在早侏罗世末期(约180 Ma)即已经完成了从古特提斯构造域向古太平洋构造域的转变。其大地构造背景则相应地从前期总体的挤压转变为伸展作用,粤东盆地从晚三叠世-早侏罗世早期时受挤压叠合走滑作用的类前陆盆地转变为早侏罗世末期的伸展断陷盆地。     

西昆仑及邻区新生代差异隆升的热年代学证据

通过总结和分析有关热年代学的资料, 认为西昆仑及邻区的隆升存在明显的时空差异性.第一, 隆升历史表现出明显的阶段性: 晚渐新世到早中新世(25~16Ma) 的部分隆升阶段、中新世中后期的快速隆升阶段(14~8Ma) 和晚中新世以来的整体强烈隆升阶段(6Ma以来).第二, 隆升在空间上显示出明显的差异性: 塔什库尔干-公格尔山地区的隆升主要集中在9Ma以来, 红其拉甫-库地地区的隆升主要集中在25~16Ma, 康西瓦-普鲁地区的隆升则主要在9Ma以来(集中在9~2Ma) 和25~12Ma.东西方向上表现为东西两端靠近构造结(喜玛拉雅西构造结和西昆仑-阿尔金构造结合部位) 的地方较新(主要在9Ma以来), 中间较老(主要在9Ma以前); 南北方向上, 西昆北地体在20Ma左右发生快速隆升, 西昆南地体在9~5Ma发生快速隆升, 而甜水海地体在5~2Ma发生快速隆升, 由北向南总体上呈现出由老到新的空间差异性.      

柴达木盆地西部新生代砂岩碎屑组分变化记录的沉积转型事件

应用砂岩碎屑成分分析法对柴达木盆地西部干柴沟地区新生代地层进行了系统的物源分析。砂岩组分镜下鉴定和含量统计分析结果表明,研究区内砂岩类型以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主,岩屑类型以沉积岩岩屑为主。镜下识别出一些标志性的矿物和岩屑,它们的出现及其含量在剖面垂向上的变化,指示柴达木盆地西部干柴沟地区上干柴沟组与下油砂山组界线附近的沉积物源发生了明显变化,说明柴达木盆地西部地区在渐新世与中新世之交约20Ma时发生了一次重大的沉积转型事件。这次沉积事件在青藏高原北部其他地区也可以找到一系列踪迹和响应,是探索青藏高原北缘构造隆升历史的一个重要界线。     

库车坳陷中生代成盆构造背景与天山造山带古地貌演变——多剖面碎屑锆石U- Pb年龄限定

库车坳陷位于天山造山带东南缘,其中生代成盆构造背景和古地貌长期存在争议。本文通过系统搜集和分析库车坳陷的拜城、黑英山、库车河等中生界剖面碎屑锆石样品16件、共计1406个U- Pb测年数据,与来自伊犁和准噶尔南缘的中生代盆地的17件碎屑锆石样品的U- Pb年龄进行对比分析,结合区域构造,探讨了库车坳陷中生代成盆构造背景和天山造山带古地貌格局演变。结果表明,库车坳陷的主要物源区为南天山和部分中天山南缘,伊犁盆地中生代沉积物的主要来自于伊犁—中天山和部分南天山区域,而准噶尔盆地南缘则主要接受来自北天山的沉积物。碎屑锆石的物源记录到3期的物源转变,物源转变时期分别位于早三叠世、晚三叠世和晚侏罗世。库车坳陷在中生代经历了两阶段成盆过程,三叠纪挤压构造事件之后,晚三叠世—中侏罗世为伸展裂陷盆地,晚白垩世以来为坳陷盆地,区域上发生由挤压到伸展再到挤压的构造转换。天山造山带中生代早期隆起地貌主要是中天山,白垩纪晚期受挤压,南天山快速隆升,总体上天山造山带古地貌对其两侧中生代盆地构成显著的分割作用。     

青藏高原新生代构造岩相古地理演化及其对构造隆升的响应

在系统分析青藏高原新生代98个残留盆地类型、形成构造背景、岩石地层序列的基础上, 对青藏高原古新世—始新世、渐新世、中新世及上新世构造岩相古地理演化特征进行了讨论: (1)古新世—始新世: 松潘—甘孜和冈底斯带为大面积构造隆起蚀源区.塔里木东部、柴达木、羌塘、可可西里地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆-冲泛平原沉积.高原西部和南部为新特提斯海.(2)渐新世: 冈底斯—喜马拉雅和喀喇昆仑大范围沉积缺失, 指示上述地区大面积隆升.沿雅江自东向西古河形成(大竹卡砾岩).西昆仑和松潘—甘孜地区仍为隆起蚀源区.塔里木、柴达木、羌塘、可可西里地区主体表现为大面积构造压陷湖盆沉积.塔里木西南部为压陷盆地滨浅海沉积.渐新世末塔里木海相沉积结束.(3)中新世: 约23 Ma时高原及周边不整合面广布, 标志高原整体隆升.塔里木、柴达木及西宁—兰州、羌塘、可可西里等地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆沉积; 约18~13 Ma高原及周边出现中新世最大湖泊扩张期.约13~10 Ma期间, 藏南南北向断陷盆地形成, 是高原隆升到足够高度开始垮塌的标志.(4)上新世: 除可可西里—羌塘、塔里木、柴达木等少数大型湖盆外, 大部分地区为隆起剥蚀区.由于上新世的持续隆升和强烈的断裂活动, 使大型盆地的基底抬升被分割为小盆地, 湖相沉积显著萎缩, 进入巨砾岩堆积期, 是高原整体隆升的响应.高原从古近纪的东高西低格局, 经历了新近纪全区的不均衡隆升和坳陷, 最终铸就了西高东低的地貌格局, 青藏作为一个统一的高原发生了重大的地貌反转事件.      

四川盆地东南缘中新生代构造隆升的裂变径迹证据

通过对四川盆地东南缘8件不同层位的磷灰石样品裂变径迹的分析,获得了该区中新生代构造隆升的时限,并分析了其构造和油气地质意义。磷灰石裂变径迹分布形态总体具有单峰特征,部分具有双峰特征,平均径迹长度在10～13μm,标准偏差在1.5～2.5μm,反映了磷灰石在地质历史时期经历过较缓慢的冷却退火过程。样品的热史模拟结果显示,所有样品在进入部分退火带(PAZ)以后没有再经历明显的沉降埋藏,均表现为持续的隆升,但不同地区进入隆升期的先后次序不同。盆地东南缘的隆升起始时间在95～60Ma左右,即晚白垩世—古近纪,向北到达盆地边缘的时间为40～35Ma,为古近纪晚期。几乎所有的样品都具有晚期快速抬升的特点,抬升时限均在10Ma以内,多数小于5Ma,部分小于2Ma。从油气地质的角度看,川东南地区喜山期的强烈隆升一方面可能造成已有的气藏破坏,另一方面也可能有利于形成新的具裂缝性储层的岩性气藏或者水溶气气藏。