鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩热演化史与隆升过程分析

运用LA-ICP MS锆石U-Pb定年、角闪石和黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar定年、锆石和磷灰石裂变径迹(FT)分析等构造热年代学研究方法,探讨分析了鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩的热演化历史及其抬升冷却过程.紫金山侵入岩主要由次透辉二长岩和正长岩组成,锆石U-Pb测年给出的岩浆侵位-结晶年龄为136.7 Ma,角闪石和黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar测年获得的岩浆结晶-固结年龄集中在133.1~130.4 Ma,表明紫金山侵入岩主要形成于早白垩世的136.7~130.4 Ma.侵入岩T-t轨迹与磷灰石FT模拟热史路径综合揭示了鄂尔多斯盆地东缘紫金山侵入岩抬升冷却的三个构造热演化阶段:1) 136~120 Ma侵位岩浆结晶-固结阶段,岩体平均冷却速率高达52 ℃/Ma;2) 120~30 Ma岩体相对缓慢抬升冷却阶段,平均抬升冷却速率为2.5 ℃/Ma;3) 30 Ma以来岩体快速抬升冷却阶段,平均抬升冷却速率3.6 ℃/Ma,尤以近10 Ma以来的快速抬升冷却最为显著,抬升冷却速率接近7 ℃/Ma.结合区域构造动力学环境分析认为,鄂尔多斯盆地东缘的紫金山岩浆活动与华北克拉通早白垩世构造体制转换过程的大规模岩浆活动属于相同时期、统一构造作用的产物,早白垩世末期以来由慢到快的差异抬升过程主要受控于华北克拉通东部(古)太平洋体系与其西南部特提斯体系之间相互联合、彼此消长的构造作用.     

渭河陇西段第七级阶地年代的确定及其构造意义

昆黄运动是发生在中更新世时期青藏高原及其邻区一次重要的构造抬升事件,河流阶地及地层记录能够较好地反映这次构造事件。渭河陇西段第七级阶地沉积了104.5m厚的黄土,通过对其上覆黄土剖面的古地磁、粒度研究表明,此级阶地形成年代为距今870ka,阶地拔河高度说明自中更新世以来地面至少抬升了205m,其抬升速率约为0.2m/ka。这次构造事件在时间上与昆黄运动相一致,是对青藏高原强烈抬升的响应。     

大巴山弧形构造带形成与两侧隆起的关系:FT和(U-Th)/He低温热年代约束

FT和(U-Th)/He低温热年代与区域冷却特性表明,南大巴山弧形带在153～100Ma时期以快速冷却抬升(1.44～1.90℃/Ma)为特征,这一构造期既不同于因秦岭晚造山挤压(J1+2)引发的盆地快速沉降,也不同于100～45Ma时期的缓慢冷却与构造抬升.这种快速冷却抬升与弧形带两侧的黄陵隆起(160～126Ma,冷却速率为2.22～3.17℃/Ma)、汉南-米仓山隆起(南部150～125Ma,冷却速率为4.91℃/Ma;北部150～105Ma,冷却速率为2.11℃/Ma)存在很好的区域一致性.综合弧形带与两侧隆起的差异冷却特性以及与北大巴武当地块冷却曲线的对比分析,本文认为南大巴山弧形构造带形成于153～100Ma,主要与扬子板块总体上主动向北西的推挤作用同时遭受汉南、黄陵两个基底隆起的阻挡促使秦岭造山带被动向南西低角度弧形逆冲推覆过程有关.南大巴山弧形带及其两侧隆起在约45Ma还经历了一次较为快速的抬升作用,这一构造抬升在时间上与青藏碰撞造山事件是一致的.     

柴达木盆地现今大地热流与晚古生代以来构造-热演化

依据钻孔系统稳态测温、静井温度资料与实测热导率数据分析了柴达木盆地地温场分布特征,建立了柴达木盆地热导率柱,新增了17个大地热流数据.柴达木盆地现今地温梯度介于17.1~38.6℃·km-1,平均为28.6±4.6℃·km-1,大地热流介于32.9~70.4mW·m-2,平均55.1±7.9mW·m-2.盆地不同构造单元地温场存在差异,昆北逆冲带、一里坪坳陷属于"高温区",祁南逆冲带属于"中温区",三湖坳陷、德令哈坳陷及欧龙布鲁克隆起属于"低温区",盆地现今地温场分布特征受控于地壳深部结构、盆地构造等因素.以现今地温场为基础,采用磷灰石、锆石裂变径迹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,研究了柴达木盆地晚古生代以来的沉积埋藏、抬升剥蚀和热演化史,并结合区域构造背景,对柴达木盆地构造演化过程进行了探讨,研究表明柴达木盆地晚古生代以来经历了六期(254.0—199 Ma,177—148.6 Ma,87—62 Ma,41.1—33.6 Ma,9.6—7.1 Ma,2.9—1.8 Ma)构造运动,六期构造事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.其中白垩纪末期(87—62 Ma)的构造事件导致了柴达木盆地东部隆升并遭受剥蚀,欧龙布鲁克隆起形成雏形,柴达木盆地北缘在弱挤压环境下形成坳陷盆地;中新世末的两期构造事件(9.6—7.1 Ma和2.9—1.8 Ma)使柴达木盆地遭受强烈挤压,盆地快速隆升,构造变形强烈,基本形成现今的构造面貌.     

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).     

最近14 Ma青藏高原东北缘阶段性隆升的地貌证据

对青藏高原东北缘代表性的河流阶地-风成堆积序列进行了沉积学、地貌学和年代学的综合调查研究, 获得了最近14 Ma以来高原东北缘阶段性隆升的新证据和新认识. 湟水流域西宁-互助地区至少发育了11级典型的河流阶地(除第1级阶地T1外, 全部为基座阶地). 测试了阶地上覆风成黄土-红粘土序列的1030块古地磁样品、16块释光样品和4000多个粉末样品, 结合地貌发育和地层结构分析表明, T11, T10, T8, T7, T3, T2和T1分别形成于距今约14, 11.3, 1.55, 1.2, 0.15, 0.07和0.01 Ma. 基于沉积物分析和地貌发育过程的研究证实, 这里的河流阶地以构造抬升驱动为主, 以气候变化对河流阶地发育的影响为辅. 因此, 西宁盆地的阶地序列指示了14 Ma以来高原东北缘的多次阶段性抬升, 其中, 在距今14, 11.3, 1.2和0.15 Ma的构造抬升是明显的. 青藏高原东北缘西宁-互助地区的河流在中新世数百万年时间内(T11到T9)下切不到100 m, 而在更新世1.2 Ma以来(T7以来)下切了432 m, 指示了该地区在晚新生代后期加速隆升的事实. 湟水流域在1.55~1.2 Ma之间有一次大的水系格局调整. 在此之前, 古河流流向是西偏南, 之后流向为东偏南, 这次水系调整与构造活动有关.     

鄂尔多斯盆地东南缘白垩纪以来构造演化的裂变径迹证据

鄂尔多斯盆地东南缘处于渭北隆起、晋西挠褶带和东秦岭造山带的转折地带,构造位置独特,演化历史复杂.本文选取东缘韩城地区和南缘东秦岭洛南地区上三叠统延长组为研究对象,采集6件砂岩样品进行锆石、磷灰石裂变径迹分析,对关键构造-热事件提供热年代学约束,恢复盆地东南缘不同构造带的热演化史,深化对盆地东南部油气资源赋存条件的认识,以期实现油气勘探的新突破.研究表明韩城和洛南地区的抬升冷却史存在明显差异.磷灰石裂变径迹年龄表现为从南到北减小的趋势.东缘韩城剖面磷灰石裂变径迹记录51.6~66.3 Ma、33 Ma两次抬升冷却的峰值年龄.南缘洛南剖面锆石裂变径迹年龄和磷灰石裂变径迹年龄分别记录89~106 Ma和59~66 Ma的冷却抬升年龄.洛南地区抬升冷却时间较早,剥蚀速率(106m/Ma)大于韩城地区(68m/Ma),且持续时间长.磷灰石裂变径迹(Apatite Fission Track,AFT)热史模拟显示,晚中生代,受燕山运动的影响,东秦岭地区发生强烈的构造岩浆事件,洛南地区热演化程度明显高于韩城地区.洛南剖面的热演化主要受岩浆活动的控制,韩城剖面为埋藏增温型.鄂尔多斯盆地东南缘的裂变径迹年龄格局基本受控于白垩纪以来的抬升冷却事件.     

青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~118Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.     

南迦巴瓦峰第四纪隆升期次划分的热年代学证据

喜马拉雅东构造结南迦巴瓦峰核心区附近一个高程剖面上的8个片麻岩样品裂变径迹中值年龄介于0.71~2.07Ma之间,平均封闭径迹长度在14.51~15.87μm之间,标准偏差都小于0.84μm;其冷却年龄和径迹长度所作"香蕉图"显示出三期快速的抬升期,分别发生在距今0.71 Ma、1.23 Ma、2.05 Ma.结合已有磷灰石裂变径迹冷却年龄等值线图显示出南迦巴瓦峰核心区呈复式背斜状快速隆升,而外围拉萨地体和冈底斯构造单元隆升速率慢的空间分布特征等,分析认为这种差异隆升主要受构造作用主导,气候变化造成的均衡抬升起次要作用.     

青藏高原新生代构造隆升阶段的时空格局

青藏高原不同部位低温热年代学记录、沉积记录和构造变形记录揭示出存在60~35,25~17,12~8Ma（藏南17~12Ma）和大约5Ma以来4个主要强构造隆升剥露阶段.除了藏南地区在17~12Ma发生藏南拆离系的活动及其所控制的高喜马拉雅结晶基底岩系的快速抬升剥露这一特殊情况外,青藏高原不同地区主要强构造隆升剥露阶段具有准同时性.几个强隆升剥露阶段对应于几个强构造变形活动时期,反映隆升剥露主要受构造动力控制.新生代以砾岩为代表的粗碎屑物的分布、前陆盆地或走滑拉分盆地的分布及其沉积充填、角度不整合的发育和地层间断缺失,以及受断裂控制的盆山地貌变迁和高原扩展与青藏高原几个强构造抬升剥露阶段也具有良好的匹配关系.本文还讨论了青藏高原作为地表隆升的高原形成过程,揭示高原的形成是随时间演变不断扩展的过程.     

辽河盆地古近纪二期构造演化特征的研究

辽河盆地新的地球物理证据和构造物理模拟实验结果表明，辽河盆地古近纪的构造史由二期组成，即大陆裂谷期和右行走滑构造运动期。大陆裂谷的演化受古近纪古新世至始新世房身泡期至沙河街期（Ef-Es，大约63.0-37.0Ma)地幔上涌派生拉张应力的驱动：右行走滑构造运动发生在古近纪渐新世东营期（Ed，大约36.9-24.5Ma)。二期构造运动导致了辽河盆地复杂断裂体系的形成和演化。裂谷后的右行走滑构造运动使得早期断层再活动和生成新的断层。基于物理模拟实验结果和地球物理资料分析，古近纪东营期右行走滑构造运动引起的水平位移大约为4－8km。辽河盆地复杂的断裂体系不仅受到早期拉张应力的强烈控制，而且，还受到后期右行走滑构造运动的影响。与此同时，二期构造运动导致了该区油气的运移和聚集。     

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.     

三阳川盆地渭河阶地发育与河谷地貌演化

阶地是研究现代河谷形成发育的重要地貌标志,结合年代学研究可以为区域古环境提供丰富的构造、气候和古水文变化信息.通过古地磁、电子自旋共振、光释光及黄土-古土壤地层序列的对比,初步确定渭河上游三阳川盆地1.2Ma以来共发育和保存着13级河流阶地.阶地特征与成因分析表明,阶地是在构造抬升背景下,河流系统对轨道尺度气候变化的响应,侧蚀堆积和深切下蚀作用交替进行.阶地序列的河漫滩顶部大多对应于古土壤层发育,表明河流下切阶地形成主要发生在古土壤开始发育的冰期向间冰期过渡阶段.河流两侧阶地时空展布的差异表明,0.62Ma三阳川盆地发生了构造反转,由过去盆地的整体抬升为主逐渐转变为断陷沉降.综合流域内阶地序列的研究,表明渭河上游现代河谷的形成发育起始于早更新世晚期1.4~1.2Ma.     

忻定盆地晚更新世晚期的一次构造运动

忻定盆地是山西地堑系北部的一个张性断陷盆地,第四纪构造运动活跃。野外调查表明,盆地内晚更新世晚期经历了一次较强的构造运动,它使得断块山地进一步抬升,中止了末次冰期鼎盛期的一次河流加积过程,位于断裂上升盘的洪积扇扇顶部分也被抬升为洪积台地,山前形成了十几米到几十米的断层陡崖;构造运动还导致断层上升盘河流下切,形成了Ⅱ级阶地。黄土-古土壤时间标尺和多种方式的测年结果表明这次构造运动开始于距今2万年左右     

青藏高原构造特征与邻区受力状态

本文利用构造物理模拟实验方法,结合地震与地质资料分析,对青藏高原抬升机制,抬升形式以及由于这一运动过程所引起周围地区的变形规律等进行了研究。通过分析认为前缘呈楔状的印度板块插入青藏高原下部,除使青藏高原挤压抬升外,同时沿先成几条大的北西向断裂产生向东—东南方向走滑,这对研究亚洲区域构造尤其是现代构造运动具有重要意义     

松辽盆地晚期热历史及其构造意义: 磷灰石裂变径迹(AFT)证据

磷灰石裂变径迹(AFT)分析表明松辽盆地晚期构造活动在空间上具有分区性, 在时间上具有幕式性. 空间上的分区性表现在晚期构造活动始于盆地东部, 并逐渐向西部迁移. 盆地东部裂变径迹年龄大, 表明进入抬升剥蚀作用的时间早, 而西部裂变径迹年龄小, 表明进入抬升剥蚀作用的时间晚. 盆地的抬升剥蚀量与主要构造单元关系密切, 但是东部的抬升剥蚀量明显大于中央隆起带和西部斜坡带. 时间的幕式性表现在盆地的热演化历史经历了两幕快速冷却和紧随快速冷却之后的缓慢冷却过程, 磷灰石裂变径迹的蒙特卡罗随机模拟进一步限定不同热演化的转折时间为65, 43.5, 28和15 Ma. 结合盆地所处的区域构造背景认为松辽盆地晚期热事件是对太平洋板块向欧亚板块俯冲的响应. 其中第一幕快速冷却与紧随其后的缓慢冷却过程是对燕山运动主幕构造运动的响应, 抬升剥蚀的时间可能始于嫩江组末期, 并持续到始新世末期. 盆地的抬升剥蚀速率与板块汇聚速率密切相关, 板块汇聚速率高, 抬升剥蚀速率高, 反之抬升剥蚀速率低. 第二幕快速冷却和紧随其后的缓慢冷却是对日本海的拉张与闭合的响应. 日本海的拉张导致地幔热流向日本海汇聚, 使盆地快速冷却, 相反, 日本海的闭合使盆地进入进一步的缓慢沉降阶段, 盆地的冷却速率下降.     

华山岩体中、新生代抬升的裂变径迹证据

对采自华山岩体不同高度的磷灰石样品进行裂变径迹分析 ,所得结果结合相关地质资料认为 :(1)华山岩体抬升至少始于渐新世或始新世 ;(2 )华山主峰及北峰间可能发育一条对应于华山山前断裂的次级正断层 ,断距约 340m ;(3)据华山北峰样品研究 ,其各时段的平均抬升速率依次为2 9 2 6～ 2 5 0 5Ma ,V =0 183mm/a ;2 5 0 5～ 2 3 2 7Ma ,V =0 152mm/a ;2 3 2 7～ 2 0 59Ma ,V =0 0 19mm/a     

辽北法库构造岩系的40Ar/39Ar年代学研究及地质意义

由于缺乏可靠的同位素年代学资料,辽北法库地区的变质岩系一直被看作地台基底型建造,近期研究确认它们属于原岩为深成侵入体和火山-沉积岩系、后经韧性剪切作用而形成的变形变质岩系.它们与遭受同期动力变质作用影响的同构造侵入岩一道构成了规模巨大的法库构造岩系.报道了该套构造岩系中花岗质糜棱岩的40Ar/39Ar同位素测年结果FK53角闪石的256Ma坪年龄和FK51-1黑云母的262 Ma高温坪年龄记录了古生代末洋壳向陆内俯冲或多陆块碰撞背景下发育的花岗岩抬升至浅部地壳层次的冷却年龄,FK51-1黑云母的231 Ma主坪年龄和FK51-2钾长石的227 Ma可能代表了绿片岩相条件下花岗质岩石经历韧性变形作用即法库构造岩系的形成年龄.FK51-2钾长石的年龄梯度197～220 Ma记录了构造岩系形成之后比较平稳的抬升冷却历程,而其180 Ma坪年龄则可能与太平洋板块向华北板块俯冲背景下的构造剥蚀事件有关.同时报道了后期侵入花岗岩的锆石U-Pb和40Ar/39Ar同位素测年结果FK54锆石的U-Pb年龄(159Ma)代表了红土墙子超单元花岗岩的侵入年龄,也界定了法库构造岩系的形成年龄上限,FK54钾长石的125 Ma坪年龄则可能记录了华北板块与西伯利亚板块最终碰撞背景下的构造剥蚀事件.这些同位素年龄记录为重新认识法库断凸之内涵以及华北地台与兴蒙褶皱系的缝合边界提供了重要的年代学约束.     

磷灰石裂变径迹分析在恢复盆地沉降抬升史中的应用──以鄂尔多斯盆地为例

对鄂尔多斯盆地磷灰石裂变径迹资料深入分析表明．最迟２３Ｍａ以来盆地发生了一期由于快速抬升剥蚀引起的冷却事件．盆地东部以９５ｍ／Ｍａ的速率抬升，造成约２０００ｍ的剥蚀量；而盆地西部则以５６ｍ／Ｍａ的速率抬升，导致了约１０００ｍ的剥蚀量．盆地东、西部的差异抬升剥蚀导致了盆地现今微微西倾的构造面貌．这一抬升剥蚀事件是印度板块与欧亚板块碰撞引起亚洲构造运动形式以挤压为主，转换为中新世以来以地壳增厚为主的结果．Ｋ－Ａｒ年龄和镜质体反射率资料分析表明，盆地在１７０－１６０Ｍａ（中侏罗末）曾发生一期热事件，使古地温梯度达５７℃／ｋｍ，古热流值达９６－１０９ｍｗ／ｍ^２．     

青藏高原中部错鄂湖晚新生代以来的沉积环境演变及其构造隆升意义

错鄂湖200m深井岩芯古地磁测年表明,错鄂湖形成于约2．8Ma年前．沉积岩性组合、粒度特征和磁化率变化揭示了约3次大的沉积环境变化过程,反映了至少2次剧烈的青藏高原隆升过程;同时,孢粉组合也揭示了构造隆升导致的植被组合的变化．初步研究认为,大的湖泊沉积环境变化主要是在青藏高原不断隆升的背景上进行的．2．8-2．5Ma和0．8Ma以来的沉积环境演化主要受构造运动的控制,而2．5-0．8Ma环境演化过程更多的受到冰期-间冰期旋回气候变化的影响．