五台山新生代隆升剥露的磷灰石裂变径迹研究

五台山是中国三级地貌重要分界线之一太行山脉海拔最高的山,其隆升历史的研究对中国三级地貌形成时代的确定具有重要意义.沿五台山最高峰北台顶向北自上而下至山根和阜平县境内长城岭地区海拔最高点向东自上而下至山根两条剖面,分别采集一系列岩石样品,最后挑选16个样品进行磷灰石裂变径迹研究.通过对封闭径迹长度分布直方图的分析,表明五台山样品自晚白垩纪末以来一直在单调冷却,即五台山在持续地隆升;通过对样品径迹年龄-高程图的分析,同时结合热史模拟及Excel数据拟合,表明晚白垩纪末以来五台山的隆升为分阶段幕式过程,共经历了三期快速隆升：74～58 Ma、46～31 Ma及15 Ma左右.五台山晚白垩纪末以来的隆升与太行山其他地区及周边张宣隆起、泰山等其他山系的隆升在时间上存在对应关系,所以,五台山新生代隆升为区域性构造演化的一部分.     

贺兰山隆升时限及其演化

贺兰山横亘于鄂尔多斯盆地西北缘,其隆升时限与盆地的构造属性和发展演化密切相关.对其隆起的时间前人有晚三叠世、晚侏罗世等多种认识.对贺兰山现存地层的分布和岩浆及热液活动等资料分析,认为晚三叠世-中侏罗世贺兰山并未隆升,其隆起时间应在中侏罗世之后.通过对与贺兰山相邻的银川地堑沉积地层及沉降速率的研究,指出贺兰山大规模隆升时间为始新世,在上新世以来发生了快速隆升.根据对不同时代样品磷灰石和锆石裂变径迹测试结果的分析,精细刻画了贺兰山的隆升-冷却过程,指出其隆升至少经历了晚侏罗世—早白垩世初、早白垩世中晚期、晚白垩世和始新世以来4个阶段.其中,晚白垩世和始新世以来的隆升最为明显.早白垩世中晚期为区域冷却过程.综合分析和总结各方面研究结果,认为贺兰山隆升的最早时间在晚侏罗世,此时隆升规模较为局限;晚白垩世的隆升与鄂尔多斯盆地整体的抬升相对应;始新世开始发生大规模的隆升,上新世隆升速率进一步加快.     

日喀则弧前盆地的埋藏和剥蚀历史——来自低温热年代学的约束

日喀则弧前盆地紧邻印度板块与欧亚大陆碰撞带,研究其剥蚀历史对理解印度板块与欧亚大陆碰撞对造山带剥蚀的影响具有重要意义。文中利用磷灰石裂变径迹(AFT)及锆石和磷灰石的(U-Th)/He(ZHe和AHe)年龄数据,结合已发表的低温热年代数据探讨日喀则弧前盆地的热演化和剥露历史。日喀则弧前盆地磷灰石裂变径迹年龄存在明显的南北差异,南部磷灰石裂变径迹年龄为74～44Ma,对应的剥蚀速率为0. 03～0. 1km/Ma,剥蚀量≤2km;北部磷灰石裂变径迹年龄为27～15Ma,剥蚀速率为0. 09～0. 29km/Ma,但缺失早新生代的热演化历史。而磷灰石的(U-Th)/He年龄表明15Ma BP之后日喀则弧前盆地整体呈现一致的剥露历史。低温热年代数据表明日喀则弧前盆地南部自新生代以来尽管受到印度板块与欧亚大陆碰撞及后期断层活动的影响,海拔由海平面抬升至4. 2km,但一直保持缓慢的剥蚀,表明高原隆升并未直接促使该地区的岩石剥蚀速率加快,这与快速剥蚀即代表造山带开始隆升的假设不相符。此外,日喀则弧前盆地北部的低温热年代学研究表明晚渐新世—早中新世Kailas盆地仅发育于日喀则弧前盆地与冈底斯造山带之间的狭长地带,并在短期内经历了快速的埋藏和剥露。     

四川盆地南部地区新生代隆升剥露研究——低温热年代学证据

本文通过背斜褶皱变形与低温热年代学年龄(磷灰石和锆石(U-Th)/He、磷灰石裂变径迹)端元模型研究,约束低起伏度、低斜率地貌特征的四川盆地南部地区新生代隆升剥露过程.四川盆地南部沐川和桑木场背斜地区新生代渐新世-中新世发生了相似的快速隆升剥露过程(速率为~0.1 mm/a、现今地表剥蚀厚度1.0~2.0 km),反映出盆地克拉通基底对区域均一性快速抬升冷却过程的控制作用.川南沐川地区磷灰石(U-Th)/He年龄值为~10—28.6 Ma, 样品年龄与古深度具有明显的线性关系,揭示新生代~10—30 Ma以速率为0.12±0.02 mm/a的稳态隆升剥露过程.桑木场背斜地区磷灰石裂变径迹年龄为~36—52 Ma,古深度空间上样品AFT年龄变化不明显(~50 Ma)、且具有相似的径迹长度(~12.0 μm).磷灰石裂变径迹热演化史模拟表明桑木场地区经历三个阶段热演化过程:埋深增温阶段(~80 Ma以前)、缓慢抬升冷却阶段(80—20 Ma)和快速隆升剥露阶段(~20 Ma—现今),新生代隆升剥露速率大致分别为~0.025 mm/a和~0.1 mm/a.新生代青藏高原大规模地壳物质东向运动与四川盆地克拉通基底挤压,受板缘边界主断裂带差异性构造特征控制造就了青藏高原东缘不同的边界地貌特征.     

贡嘎山快速隆升的磷灰石裂变径迹证据及其隆升机制讨论

鲜水河断裂是青藏高原东南缘的一条北西向大型左旋走滑断裂,其南东段逐渐向南偏转,并与近南北向的安宁河断裂相接,在两个断裂相接处西侧耸立着海拔7556 m高的贡嘎山.磷灰石裂变径迹(AFT)测试可知,贡嘎山及其邻区12个样品的年龄分布在0.2±0.1 Ma~2.7±0.7 Ma之间,平均径迹长度在13.64~15.19 μm之间,表明贡嘎山及其邻区第四纪时期一直处于快速剥蚀状态.结合前人在此地区的低温热年代研究成果,揭示出两个现象:(1)贡嘎山岩体及鲜水河断裂与龙门山断裂所夹的三角区域为快速隆升区域,而其西侧、北侧的高原腹地的隆升速率远低于这两个区域;(2)贡嘎山岩体从北向南隆升速率逐渐变大,其最南端1 Ma以来的隆升速率超过3.3±0.8 mm/a.这些现象表明青藏高原在整体横向挤出、缓慢隆升的基础上,还存在着一些特殊的局部快速隆升区域.通过对川滇地块水平运动的矢量分解,我们认为贡嘎山花岗岩体是鲜水河断裂至安宁河断裂间挤压弯曲段吸收、转换川滇地块南东向水平运动导致局部快速隆升的产物,在这一过程中,由于垂直于断裂的挤压分量从北到南逐渐增大,导致了岩体从北往南的隆升速率逐渐增大.     

合肥盆地构造热演化的裂变径迹证据

运用裂变径迹分析方法,探讨分析了合肥盆地中新生代的构造热演化特征. 上白垩统和古近系下段样品的磷灰石裂变径迹（AFT）数据主体表现为靠近部分退火带顶部温度(±65℃)有轻度退火,由此估算晚白垩世至古近纪早期合肥盆地断陷阶段的古地温梯度接近38℃/km,高于盆地现今地温梯度(27.5℃/km).下白垩统、侏罗系及二叠系样品的AFT年龄(97.5～2.5Ma)和锆石裂变径迹(ZFT)年龄(118～104Ma)均明显小于其相应的地层年龄,AFT年龄－深度分布呈现冷却型曲线形态,且由古部分退火带、冷却带或前完全退火带及其深部的今部分退火带组成,指示早白垩世的一次构造热事件和其随后的抬升冷却过程. 基于AFT曲线的温度分带模式和流体包裹体测温数据的综合约束,推算合肥盆地早白垩世走滑压陷阶段的古地温梯度接近67℃/km. 径迹年龄分布、AFT曲线拐点年龄和区域抬升剥蚀时间的对比分析结果表明,合肥盆地在早白垩世构造热事件之后的104Ma以来总体处于抬升冷却过程,后期快速抬升冷却事件主要发生在±55Ma.     

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持"下地壳流假说"强调的"东缘上地壳变形不显著"的认识.     

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持"下地壳流假说"强调的"东缘上地壳变形不显著"的认识.     

江南隆起带幕阜山岩体新生代剥蚀冷却的低温热年代学证据

江南隆起位于扬子与华夏地块的碰撞汇聚带,是研究华南大地构造演化的关键地质单元.本文采用磷灰石裂变径迹及(U-Th-Sm)/He年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,主要研究了幕阜山岩体新生代的隆升与剥蚀过程,并在此基础上结合区域构造背景, 对其构造-热演化之间的关系进行了探讨.自晚白垩世持续隆升以来,幕阜山岩体经历的平均剥蚀厚度约4800 m.在不同岩体间,隆升过程及幅度存在差异,空间上具有非均匀性.热史结果显示幕阜山岩体经历了3期剥蚀, 其中两期快速剥蚀分别发生在晚白垩世-古近纪(80~50 Ma)和10 Ma以来,而这之间为一期缓慢剥蚀过程.研究区古近纪的快速剥蚀反映了中-下扬子喜山期大规模伸展断陷作用造成的肩部块体快速剥蚀事件; 约10 Ma以来的快速剥蚀是对太平洋板块向西运动的响应.幕阜山岩体自燕山晚期以来的隆升剥蚀作用具有良好的盆地沉积响应, 三期隆升剥蚀事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.     

青藏高原的隆起过程及其机制探讨

高原隆升是一个多阶段的(45～38Ma、25～17Ma、13～8Ma、3Ma至今)、不等速的和非均变过程。晚上新世以来,高原整体隆起与局部快速抬升,是两种以上机制联合运作的结果。     

Structural pattern of eastern Himalayan syntaxis in Namjagbarwa and its formation process

The structural pattern of the eastern Himalayan syntaxis in Namjagbarwa consists of two series of structures with different styles. One series compiles the earlier ductile contrac-tional and lateral-slip deformation system, formed by nearly north-south shortening within the syntaxis, left-lateral and right-lateral slipping along its western and eastern boundaries respectively. They were possibly produced by the indentation of the Indian continent into Asian continent after India-Asia collision. The peak deformation-metamorphic ages in these structures are 62-60 Ma, -23 Ma and -13 Ma. The other series is composed of ductile-brittle normal faults distributing concentrically and dipping toward the outsides of Namjagbarwa Peak. They were probably the collapse structures caused by rapid uplift in a later time and the beginning ages for the normal faulting are about 7.3-6.3 Ma.     

中上扬子地区印支期以来抬升剥蚀时限的确定

采用磷灰石裂变径迹年龄空间分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,约束了中上扬子地区的抬升剥蚀时限.江汉盆地在157～97Ma和10 Ma以来发生了两期大规模抬升剥蚀;湘鄂西—武陵地区、黔中隆起自137Ma开始持续抬升剥蚀;鄂西渝东、川东褶皱带从97 Ma开始持续抬升剥蚀;川东北和川中地区于56 Ma才开始遭受抬升剥蚀;川西—滇西地区则自23 Ma以来经历了较大规模的抬升剥蚀.印支期以来,中上扬子不同地区抬升剥蚀开始的时间存在明显差异性,总体上由东往西逐渐变晚.齐岳山断裂带以东,大规模抬升剥蚀始于中燕山期（J3-K1）;齐岳山断裂与华蓥山断裂带之间的川东高陡背斜带抬升剥蚀始于晚燕山期（K2）;华蓥山断裂与龙泉山断裂之间的川中和缓褶皱带晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅早期(E);龙泉山断裂带以西的川西凹陷晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅晚期(N).     

六盘山盆地热历史的裂变径迹证据

研究盆地的热历史将为确定生烃过程和探勘目标提供重要制约因素。磷灰石裂变径迹研究表明，六盘山盆地白垩系地层经历两次埋深加热事件。第一次在白垩经末之前达到最高古地温，第二次在晚新生代约8MaB.P.之前达到最高古地温.第一次最高古地温要高于第二次最高古地温.晚新生代六盘山盆地古地温梯度为16℃/km.从白垩纪到新生代,六盘山盆地可能发生古地温梯度降低事件.三叠纪、中侏罗统烃源岩达到或超过生油高峰温度.白垩纪乃家河组和马东山组虽然进入生油窗温度范围,但未达到生油峰温度.按照古地温资料推断,三叠纪、中侏罗统烃源岩应为六盘山盆地主要生烃源岩,晚白垩纪之前应为六盘山盆地烃源岩的主要生烃阶段.     

Northward younging zircon fission‐track ages from 13 to 2 Ma in the eastern extension of the Kathmandu nappe and underlying Lesser Himalayan sediments distributed to the south of Mt. Everest

This study is concerned with the tectono‐thermal history of the Kathmandu nappe and the underlying Lesser Himalayan sediments (LHS) that are distributed in eastern Nepal. We carried out zircon fission‐track(ZFT) dating and obtained 16 ZFT ages from the eastern extension of the Kathmandu nappe, the Higher Himalayan Crystalline, Kuncha nappe, and the Main Central Thrust (MCT) zone. The ZFT ages of the frontal part of the Kathmandu nappe range from 13.0 ±0.8 Ma to 10.7 ±0.7 Ma and exhibit a northward‐younging tendency. These Middle Miocene ZFT ages indicate that the frontal part of the Kathmandu nappe remained at a temperature above 240 °C until the termination of its southward emplacement at 12–11 Ma. The ZFT ages of the LHS range from 11.1 ±0.9 Ma in the southern part of the Okhaldhunga Window to 2.4 ±0.3 Ma of the augen gneiss in the northern margin and also exhibit a northward‐younging age distribution. The ZFT ages show the northward‐younging linear distribution pattern (?0.16 Ma/km) along the across‐strikesection from the frontal part of the Kathmandu nappe to the root zone, without a significant age gap. This distribution pattern indicates that the Kathmandu nappe, the underlying MCT zone, and the Kuncha nappe cooled from the frontal zone to the root zone as a thermally united geologic body at a temperature below 240 °C. An older ZFT age (456.3 ±24.3 Ma), which was partially reset at the axial part of the Midland anticlinorium in the central part of the Okhaldhunga Window, was explained by downward heating from the “hot” Kathmandu nappe. The above evidence supported a model that southward emplacement of the hot Kathmandu nappe resulted in a thermal imprint on the upper part of the LHS; however, the lower part did not reach 240 °C.     

OSL chronology of Quaternary terraced deposits outcropping between Mt. Etna volcano and the Catania Plain (Sicily,southern Italy)

In this paper we tested the applicability of the Optically Stimulated Luminescence (OSL) technique through Single-Aliquot Regenerative-dose (SAR) protocol, on single grain quartz extracted from alluvial–coastal sediments. Five samples were collected from deposits belonging to a flight of seven orders of coastal–alluvial terraces outcropping in the area between Mt. Etna volcano and the Catania Plain (Sicily, southern Italy), at the front of the Sicilian fold and thrust system. After various performance tests, we obtained OSL ages ranging between 240 ± 12 and 80 ± 4 ka, consistent with the normal evolutionary model of a terraced sequence, moving from the highest to the lowest elevation. Obtained data allowed us to determine a mean uplift rate of 1.2 mm/year during the last 240 ka, mostly related to regional uplift processes coupled with sea-level changes. Moreover, terraces belonging to the two highest orders are folded, forming a large anticline. According to our results, the frontal thrust of the Sicilian chain was active between 236 and 197 ka ago, even though seismological and geodetic data suggest current activity to the back.     

Northward cooling of the Kuncha nappe and downward heating of the Lesser Himalayan autochthon distributed to the south of Mt. Annapurna,western central Nepal

We investigated the tectonothermal history of the Lesser Himalayan sediments (LHS), which are tectonically overlain by the Higher Himalayan Crystalline. Fission‐track dating and the track length measurement of detrital zircons obtained from the Kuncha nappe and the Lesser Himalayan autochthonous sediments in western central Nepal revealed northward cooling of the nappe and possible downward heating of the autochthon by the overlying hot nappe. Nine zircon fission‐track (ZFT) ages of the nappe showed northward‐younging linear distribution from 11.6 Ma in the front at Tamghas, 6 Ma in the central at Naudanda, and 1.6 Ma in the northernmost point at Tatopani. Thermochronological invert calculation of the ZFT length elucidated that the Kuncha nappe gradually cooled down (30 °C/Myr) at the front and rapidly cooled down (120 °C/Myr) at the root zone. In contrast, the ZFT age of the Chappani Formation, located just beneath the Kuncha nappe in the central part, demonstrated a totally reset age of 6.8 Ma, whereas the Virkot Formation, structurally far from the nappe, yielded a partially reset age of 457.3 Ma. This suggests that the LHS underwent downward heating, resulting in a thermal print on the upper part of the LHS; however, the thermal effect was not sufficient to anneal ZFT totally in the deeper part. Presently, the nappe cover is eroded and denuded from this area. Detrital zircons from the Chappani Formation in Tansen area to the south of the Bari Gad Fault did not show any evidence of annealing, suggesting that nappe never covered the LHS distributed to the south of the fault.     

秦岭太白山新生代隆升冷却历史的磷灰石裂变径迹分析

伸展正断层下盘的冷却历史记录了主要伸展变形的时间及幅度.太白山位于秦岭北缘,作为伸展正断层的下盘,其新生代伸展隆升冷却历史有助于我们更好地理解渭河盆地的伸展变形时间及其幅度.本文利用磷灰石裂变径迹分析方法对太白山的冷却历史进行了研究.来自太白山总计17个样品的磷灰石裂变径迹数据及热历史模拟揭示出山体经历了始于约48 Ma的小幅度快速抬升冷却阶段,和始于约9.6 Ma的大幅度快速抬升冷却阶段;分别对应平行于秦岭北缘山脉的两阶段伸展变形.始于约48 Ma的伸展变形可能是印度板块与欧亚板块碰撞作用在大陆内部的远场响应,而始于约9.6 Ma的快速伸展变形可能与青藏高原在该时期快速隆升和对外扩展有关.     

川东弧形带三维构造扩展的AFT记录

对川东弧形褶皱带北段、中段和南段的三条剖面,进行了7件样品的磷灰石裂变径迹(AFT)测试,结合前人已发表的4件样品,分析模拟了主要背斜的隆升－剥露热历史.结果表明川东弧形带主体构造变形时间为135→65 Ma,即早白垩世早期到晚白垩世晚期.进而建立并对比了三条剖面的构造变形时序,揭示出川东弧形带的三维构造扩展历史:(1) 平行于构造线走向,表现为从中心向两翼的构造扩展,弧形带中段的构造变形最早,起始时间为早白垩世早期(约135 Ma),北段和南段的变形较晚,起始时间为早白垩世晚期(约100 Ma);(2) 垂直于构造线走向,在弧形带北段和中段均表现为由东向西的构造扩展,而在弧形带南段,由于受到前缘华蓥山断裂的影响,表现为自西向东的变形时序.川东弧形带的三维构造扩展历史暗示了"弯山构造"的成因模式,以及华蓥山先存断裂对弧形构造的限制作用.