大兴安岭东南坡新生代隆升及地貌演化的裂变径迹研究

通过磷灰石裂变径迹热年代学研究,揭示了新生代时期大兴安岭东南坡平均隆升速率为29.68m/Ma,大约隆升了1 944 m,平均降温103.50℃,平均地温梯度为53.24℃/km。在时间上,其隆升剥蚀具有明显的幕式特点,5次低速和4次高速隆升相间分布。其中,4个高速隆升期分别是距今56.44~49.65Ma、40.40~31.80 Ma2、5.00~17.91 Ma1、1.72~4.45 Ma。在空间上,隆升存在差异,根据其隆升剥蚀情况,可将新生代大兴安岭东南坡的地貌演化分为4个阶段:(1)距今65.50~56.44 Ma为以FT4为分隔点的定点分隔型地貌;(2)56.44~40.40 Ma为挠曲下降型地貌;(3)40.40~8.00 Ma为以FT1为分隔点的定点分隔型地貌;(4)8.00~0.00 Ma为以FT7为分隔点的定点分隔型地貌。在总体隆升的高速期,地貌类型发生转换。     

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.      

磷灰石裂变径迹退火影响因素研究进展

磷灰石裂变径迹退火是一个繁杂的化学动力学过程,清楚地了解其退火的影响因素对于该技术的应用十分重要。文章概述了磷灰石裂变径迹退火动力学模型的发展史,并结合以往对其退火影响因素的研究,将磷灰石裂变径迹退火影响因素分为自身和外部环境两方面：自身影响因素包括化学成分、晶体结构、径迹长度与半径、径迹与结晶轴的方位关系,其中化学成分对退火起到主导作用;外部环境影响中,温度是主导因素,压力和蚀刻条件的改变也会影响退火。研究成果有利于完善磷灰石裂变径迹的实验室退火模型,提高其作为热历史记录器的精度。     

库车盆地中新生代构造演化: 磷灰石裂变径迹证据

通过对库车河剖面14个样品磷灰石裂变径迹的测试, 研究了库车盆地及其源区的构造演化.根据表观年龄和地层年龄关系, 将结果分成8个退火样品和6个碎屑样品.退火样品年龄从北向南从136~93.7 Ma, 记录了构造发育自造山带向盆地扩展的运动样式.其中09dk-6, 09dk-7, 09dk-8和09dk-11未通过X2检验, 分析认为与后期构造活动有关, 分解得到最年轻的年龄组记录了库如力向斜, 捷斯德里克背斜和阿合断层分别在74.4 Ma、24.2 Ma和50.8 Ma的最新一期活动.碎屑磷灰石得到了250 Ma、160 Ma和100 Ma3个明显的静态峰.结合热模拟研究表明, 研究区存在250 Ma、160 Ma、100 Ma和20 Ma四期构造隆升, 是对亚洲南缘多期地体碰撞增生的响应.      

班公湖- 怒江缝合带东段八宿地区花岗岩体差异性隆升：来自锆石和磷灰石裂变径迹证据

班公湖- 怒江缝合带为青藏高原内部分隔羌塘和拉萨两地块的构造边界,是研究青藏高原构造演化的重要窗口之一。该缝合带自西向东分为西段（班公湖至改则）、中段（安多至东巧）和东段（丁青至怒江）,其中东段的研究程度较低。本次以东段八宿县郭庆乡一条花岗岩高程剖面为研究对象,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA- ICPMS）法对锆石和磷灰石开展裂变径迹测试。花岗岩锆石U- Pb年龄为~180 Ma,指示其结晶时代为早侏罗世。锆石和磷灰石裂变径迹年龄分别为180～130 Ma、86～61 Ma,对应的年龄- 海拔曲线分别为负斜率和正斜率。QTQt模拟显示花岗岩高程剖面顶部在130～60 Ma时剥蚀冷却速率快,中部在130～40 Ma时剥蚀冷却速率居中,而底部在~130 Ma之后一直保持最低的剥蚀冷却速率。这种差异性隆升源自班公湖- 怒江缝合带东段的南向俯冲板片断离早于北向俯冲板片断离。     

塔北中新生代构造演化与砂岩型铀成矿作用关系——来自磷灰石裂变径迹的证据

塔里木盆地北部萨瓦甫齐及塔里克地区4个样品的磷灰石裂变径迹测年以及热史反演结果显示,两个地区的隆升时代不同,其中萨瓦甫齐地区裂变径迹年龄为3．5～3．9Ma,而塔里克地区的裂变径迹年龄为53～59Ma。热史分析揭示出岩体至少记录了自晚白垩世以来的3个显著冷却阶段。同时,结合前人对塔北中新生代隆升剥蚀研究结果,重点对塔北地区中新生代构造隆升阶段进行了详细研究与划分,结合新疆中新生代砂岩型铀成矿年龄,提出了对塔北地区中新生代构造演化与砂岩型铀成矿作用的新认识。     

磷灰石裂变径迹技术与地学应用综述

天然裂变径迹的形成和演化是一个连续不可逆的过程，经历了漫长地质演化的矿物的所有裂变径迹综合起来就可以看作一个热时钟体系。它不仅反映了矿物冷却到封闭温度(退火温度)的时间，还记录了矿物所经历的低于封闭温度的整个热历史的信息。由此可以建立起用于恢复矿物热史信息的各种模型(包括时间——温度模型)。这些模型的建立对沉积盆地沉降／埋藏历史、造山带浅部壳层冷却／剥露历史的研究以及低温热历史重建等地学方面的应用意义重大。     

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。     

磷灰石裂变径迹年龄“拐点”的地质意义

磷灰石裂变径迹年代学已经被广泛地应用于山体隆升、限定潜在物源区、沉积盆地后期的抬升时间等方面的研究。通常情况下,无论是基岩隆升,还是碎屑沉积地层的后期抬升,磷灰石裂变径迹年龄出现的“拐点”都具有重要的地质意义。本文从磷灰石裂变径迹的年龄形成机制、径迹封闭温度、径迹退火基本概念入手,总结了碎屑和基岩磷灰石裂变径迹年龄出现的拐点的基本意义,并针对每个具体的应用给出了研究实例。在碎屑磷灰石中,未发生强烈退火的径迹年龄形成的两阶段和单阶段移动峰,可限定物源变化的时间以及约束潜在物源区。完全退火后,新形成的径迹年龄拐点,可限定地层的变形时间。岩体经历快速隆升,在一定高程范围内的径迹年龄彼此接近,与部分退火带相接的部位会出现拐点。

     

利用磷灰石裂变径迹法研究金顶铅锌矿成矿时代

矿物的裂变径迹年龄分析可有效地用于热液矿床成矿时代的研究。对金顶超大型铅锌矿床的成矿年龄存在不同的看法,本文以架崖山矿段为代表,采用磷灰石裂变径迹分析方法测定了金顶铅锌矿床的成矿年龄。结果表明：金顶铅锌矿床的成矿期在渐新世,其后遭受了喜马拉雅造山运动的热扰动。     

秦岭-大别-苏鲁造山带白垩纪以来的抬升冷却史——低温年代学数据约束

总计100个新的磷灰石裂变径迹数据提供了从整体上探讨晚中生代以来抬升冷却史的年代学数据。这些切过东秦岭至黄陵背斜、穿过桐柏至扬子前陆冲断带以及大别和苏鲁超高压变质岩带,南秦岭的裂变径迹年龄与扬子内的黄陵背斜相似,而北秦岭则与桐柏-大别-苏鲁相当。从北秦岭到大别,裂变径迹年龄趋于减小,但过郯庐断裂到苏鲁则略有增加。与我国西部造山带裂变径迹年龄格局相较,桐柏-大别-苏鲁带与西部各造山带显然不是处于同一挤压变形体制下。相对于超高压岩石早期快速的阶段性抬升,即岩浆活动期（～120Ma）后的抬升要和缓得多;相对于其它地质单元,扬子前陆冲断带、黄陵背斜和南秦岭在岩浆活动期后即抬升冷却到了磷灰石裂变径迹封闭温度（～110℃）对应的深度。基于裂变径迹数据和相关Ar／Ar和K-Ar数据进行的冷却史模拟结果显示：全区均表现为相似的三阶段冷却过程：（1）白垩纪早期开始快速抬升至磷灰石裂变径迹退火带的冷却阶段;（2）随后的处于部分退火带的缓慢冷却阶段;（3）上新世以来的加速抬升过程。现今的磷灰石裂变径迹年龄格局基本上受控于白垩纪的快速抬升冷却事件,但最后为晚期活动断裂所定格。     

Thermotectonic evolution of the western fold-and-thrust belt, southern Uralides, Russia, as revealed by apatite fission track data

The Uralides, a linear N–S trending Palaeozoic fold belt, reveals an intact, well-preserved orogen with a deep crustal root within a stable continental interior. In the western fold-and-thrust belt of the southern Uralides, Devonian to Carboniferous siliciclastic and carbonate rocks overlay Mesoproterozoic to Neoproterozoic sedimentary rocks. Deformation in the Devonian, Carboniferous and Permian caused thick-skinned tectonic features in the western and central parts of the western fold-and-thrust belt. A stack of several nappes characterizes the deformation in the eastern part. Along the E–W transect AC-TS'96 that crosses the western fold-and-thrust belt, apatite fission track data record various stages of the geodynamic evolution of the Uralide orogeny such as basin evolution during the Palaeozoic, synorogenic movements along major thrusts, synorogenic to postorogenic exhumation and a change in the regional stress field during the Upper Jurassic and Lower Cretaceous. The Palaeozoic sedimentary cover and the Neoproterozoic basement of the Ala-Tau anticlinorium never exceed the upper limit of the PAZ since the Devonian. A temperature gradient similar to the recent one (20 °C/km) would account for the FT data. Reactivation of the Neoproterozoic Zilmerdak thrust was time equivalent to the onset of the Devonian and Carboniferous collision-related deformation in the east. West-directed movement along the Tashli thrust occurred in the Lower Permian. The Devonian and Carboniferous exhumation path of the Neoproterozoic siliciclastic units of the Tirlyan synclinorium mirrors the onset of the Uralian orogeny, the emplacement of the Tirlyan nappe and the continuous west-directed compression. The five main tectonic segments Inzer Synclinorium, Beloretzk Terrane, Ala-Tau anticlinorium, Yamantau anticlinorium and Zilair synclinorium were exhumed one after another to a stable position in the crust between 290 and 230 Ma. Each segment has its own t–T path but the exhumation rate was nearly the same. Final denudation of the western fold-and-thrust belt and exhumation to the present surface probably began in Late Tertiary. In Jurassic and Cretaceous, south-directed movements along W–E trending normal faults indicate a change in the tectonic regime in the southern Uralides.     

滇西瑶山杂岩变形特征与新生代剥露隆升的磷灰石裂变径迹证据

瑶山杂岩是位于哀牢山-红河剪切带(ASRR)上最南端的一个杂岩体,即瑶山-大象山杂岩的中国境内部分。为了揭示杂岩体的低温热演化与浅部剥露历史,并正确理解ASRR变质杂岩的剥露与构造演化,本文开展了杂岩体的宏观构造以及深入的显微构造分析,并在平行杂岩延伸方向上和垂直杂岩延伸方向上进行了磷灰石裂变径迹分析。结果显示,瑶山杂岩作为一个宏观线性穹窿,自渐新世以来经历了多阶段热演化过程。磷灰石的热历史反演结果表明,在约30Ma的时候,瑶山杂岩就已经剥露到距地表4.3km处,继而存在三次抬升过程:30~25Ma,是一个快速的抬升过程,冷却速率为8~8.9℃/Myr;25~12.5Ma,是一个相对缓慢的抬升过程,冷却速率为1.5~1.9℃/Myr;从中新世约13Ma至今,抬升速度又开始加快,但小于第一阶段的速度,冷却速率为3.4~4.1℃/Myr。根据磷灰石裂变径迹年龄的分布,在平行杂岩体的延伸方向上,剥露过程不是整体抬升的,而是一个不均匀的剥露过程;而在垂直杂岩体延伸方向上,是一个整体的均匀的剥露过程。区域尺度上,沿着瑶山-大象山杂岩体延伸方向上,从南东到北西,磷灰石年龄有逐渐变新的趋势,说明剥露具有穿时性;而在瑶山杂岩局部,剥露具有不均匀性,类似于波瓦状剥露特点。     

哀牢山-红河剪切带渐新世的构造体制转换与剥露历史:来自哀牢山南段磷灰石裂变径迹的证据

哀牢山-红河剪切带是东南亚重要的构造边界,其记录了青藏高原东南缘新生代以来的陆内变形和地貌演化。本次研究对该剪切带哀牢山南段开展了基于LA-ICPMS法测试的磷灰石裂变径迹低温年代学分析。磷灰石裂变径迹年龄数据和热史反演模拟揭示哀牢山段存在晚始新世-早中新世（40~20Ma）的快速剥露事件,而早中新世（大约20Ma）之后处于稳定的慢速剥露过程。磷灰石裂变径迹年龄-海拔分布曲线特征暗示：快速剥露机制存在差异,早期阶段（40~26Ma）的剥露过程受控于伸展为主的左旋走滑体制影响;晚阶段（26~20Ma）的快速剥露归因于简单剪切为主的左旋走滑剪切体制,上述结果暗示哀牢山-红河构造带在晚渐新世发生了一次重要的构造体制转换,即从走滑伸展变形转换为简单剪切变形。哀牢山杂岩带北段、中段、南段冷却路径对比,表明北-中段可能存在两阶段快速冷却作用,而南段只发生单一快速冷却作用;结合青藏高原东南缘低温热年代学数据,暗示自中-晚中新世,青藏高原中、下地壳物质可能向东南缘扩展,并已到达哀牢山中段,同时诱发哀牢山杂岩带以北广大地区的抬升和快速冷却。

     

Detrital apatite fission track analyses of the Subei basin: implications for basin-range structure of the northern Tibetan Plateau

The northern Tibetan Plateau has evolved a unique basin-range structure characterized by alternating elongated mountain ranges and basins over a history of multiple tectonic and fault activities. The Subei basin recorded evolution of this basin-range structure. In this study, detailed detrital apatite fission track (AFT) thermochronological studies in conjunction with previously documented data reveal provenance of the Subei basin, important information about the Indo-Eurasia collision, and two Miocene uplift and exhumation events of the northern Tibetan Plateau. Detrital AFT analyses combined with sedimentary evidences demonstrate that the Danghenanshan Mountains is the major provenance of the Subei basin. In addition, very old age peaks indicate that part sediments in the Subei basin are recycling sediments. Age peak populations of 70–44 Ma and 61–45 Ma from the lower and upper Baiyanghe formations record the tectono-thermal response to the Indo-Eurasia collision. Combined detrital AFT thermochronology, magnetostratigraphy and petrography results demonstrate the middle Miocene uplift and exhumation event initiated 14–12 Ma in the Subei basin, which may resulted from the Miocene east-west extension of the Tibetan Plateau. Another stronger uplift and exhumation event occurred in the late Miocene resulted from strengthened tectonic movement and climate. A much younger AFT grain age, breccia of diluvial facies and boulders of root fan subfacies record the late Miocene unroofing in the Danghenanshan Mountains.     

青藏高原隆升过程的磷灰石裂变径迹分析方法

由于青藏高原新生代以来地表高程持续强烈抬升,在利用磷灰石FT年龄进行高原绝对隆升速率计算时应引入古地表高程参数,而通常使用的“径迹年龄-地形高差法”却没有考虑到不同时期的古地表高程问题。为此,笔者试提出高原隆升速率计算的“径迹年龄-海拔高程法”,即以同一参考质点(样品点)在不同时期的海拔高程差作为绝对抬升量,以绝对抬升量除以时间得出隆升速率。本文讨论了改进后方法与传统方法计算结果的差异及合理性。鉴于青藏高原的隆升具有明显的脉动性与幕式作用特征,多数情况下FT年龄可能大致代表构造抬升与剥露事件的年代。     

Late Cretaceous reactivation of major crustal shear zones in northern Namibia: constraints from apatite fission track analysis

Namibia's passive continental margin records a long history of tectonic activity since the Proterozoic. The orogenic belt produced during the collision of the Congo and Kalahari Cratons in the Early Proterozoic led to a zone of crustal weakness, which became the preferred location for tectonism during the Phanerozoic. The Pan-African Damara mobile belt forms this intraplate boundary in Namibia and its tectonostratigraphic zones are defined by ductile shear zones, where the most prominent is described as the Omaruru Lineament–Waterberg Thrust (OML–WT). The prominance of the continental margin escarpment is diminished in the area of the Central and Northern Zone of the Damara belt where the shear zones are located. This area has been targeted with a set of 66 outcrop samples over a 550-km-long, 60-km-broad coast-parallel transect from the top of the escarpment in the south across the Damara sector to the Kamanjab Inlier in the north. Apatite fission track age and length data from all samples reveal a regionally consistent cooling event. Thermal histories derived by forward modelling bracket this phase of accelerated cooling in the Late Cretaceous. Maximum palaeotemperatures immediately prior to the onset of cooling range from ca. 120 to ca. 60 °C with the maximum occurring directly south of the Omaruru Lineament. Because different palaeotemperatures indicate different burial depth at a given time, the amount of denudation can be estimated and used to constrain vertical displacements of the continental crust. We interpret this cooling pattern as the geomorphic response to reactivation of basement structures caused by a change in spreading geometry in the South Atlantic and South West Indian Oceans.