前陆盆地陆源沉积序列的特征与成因机制

前陆盆地接受的来自毗邻造山带的陆源碎屑沉积是盆山耦合关系研究的主要对象之一.这套沉积通常具有以下3个方面的特征:①在地层剖面中,前陆盆地陆源沉积序列呈向上变粗的趋势,其成因有多种可能,包括源区构造隆升、侵蚀卸栽导致的盆地基底均衡回弹、气候变化、岩性变化等;②构造抬升导致的粗粒相沉积事件与构造事件之间存在时滞,其大小取决于源区基岩剥露速率、侵蚀与搬运条件、沉积区距造山带构造变形前缘之间的距离等因素;③粗粒相沉积在前陆盆地内的分布具有穿时性.重视这些方面的研究,有助于得出有关前陆盆地及毗邻造山带演化的合理结论.     

河流阶地演化与构造抬升速率——以天山北麓晚第四纪河流作用为例

构造地貌学重点关注构造和地表过程对于地形地貌演化的差异化作用,构造活动速率则是评估这种影响的一个重要指标。利用河流阶地数据计算河流下切速率从而约束构造抬升速率是常用的方法,但由于阶地成因复杂,这一方法具有不确定性。对于山前河流地貌序列,基于背斜段与未变形段的阶地拔河高度差以及阶地面形成年龄,计算得到的河流下切速率可在一定程度上消除气候等因素的影响,因此可用于估算背斜自阶地形成以来的平均抬升速率。基于该方法,本文通过研究天山北麓乌鲁木齐河、塔西河、玛纳斯河、金钩河、安集海河及奎屯河等河流在背斜段发育的主要阶地,分析了背斜抬升速率及其时空特征。天山北麓发育3排逆断裂-背斜带,结果表明位于第Ⅱ排逆断裂-背斜带的吐谷鲁背斜自约13ka以来的抬升速率为3.52mm/a,同时期霍尔果斯背斜构造抬升速率为4.8mm/a,玛纳斯背斜东端的抬升速率相对较小,为<2mm/a; 第Ⅲ排构造带中的独山子背斜全新世抬升速率仅为1.2~1.9mm/a。这可能表明,自山前向盆地方向晚第四纪背斜抬升速率大致呈减小趋势,与背斜地壳缩短量的空间分布规律基本一致。更多的阶地年龄数据有助于更好地揭示天山北麓晚第四纪背斜构造活动特征。     

天山北麓乌鲁木齐河阶地晚更新世黄土磁学特征及古气候意义

天山地区黄土磁学特征及古气候意义受到广泛关注。本文以天山北麓乌鲁木齐河T7阶地上覆黄土为研究对象,基于光释光测年建立的时间标尺,通过岩石磁学、沉积学与地球化学等方面的分析,探讨该地区晚更新世古气候特征。光释光测年结果表明,天山北麓乌鲁木齐河T7阶地上覆黄土底界6.8m处的年龄为约41ka,顶部年龄为约14ka;稀土元素分析结果显示该时期黄土物源可能没有发生明显变化;黄土沉积粒度与岩石磁学参数分析结果显示,黄土磁化率、磁颗粒参数（χARM/χlf和χARM/SIRM）等磁学参数与砂粒组分（>63μm）、中值粒径等粒度参数呈正相关关系,这表明研究区晚更新世黄土磁学性质主要受沉积粒度的控制,符合西北地区黄土磁学增强机制的风动力模式;黄土砂粒组分的变化揭示约41~14ka期间,研究区晚更新世气候呈逐渐干旱化的趋势,但具有不稳定的特点。     

天山北麓河流阶地序列及形成年代

天山北麓河流阶地序列及其年代一直是悬而未决的问题。根据详细的野外工作, 确定天山北麓发育7 级河流阶地, 其中T₇、T₆、T₅ 及T₂ 等主要阶地为河流切割先期冲积扇而形 成, 与4 级阶地对应的4 期冲积扇分别为F₁、F₂、F₃ 与F₄。由于天山北麓构造隆升向盆地方 向迁移, 冲积扇呈串珠状发育, 背斜带间发育的冲积扇平面形态则由于南北背斜的限制而变 得不规则。基于黄土-古土壤序列对比分析、ESR 与OSL 测年以及前人研究成果, 确定天山 北麓河流下切形成T₇、T₆、T₅ 及T₂ 等阶地的时间分别为约0.54 Ma BP、0.3~0.2 Ma BP、 28~8 ka BP 和全新世早期。阶地年代表明, 天山北麓3 级主要阶地T₇、T₆、T₅ 及对应冲积扇 发育与天山更新世3 个冰期间冰期旋回基本对应。     

天山中新世早期快速剥露：磷灰石裂变径迹与（U-Th）／He低温热年代学证据

天山造山带新生代剥露过程与构造演化历史一直是国内外地学界关注的热点．本文联合运用磷灰石裂变径迹（AFT）和（u—Th）／He（AHe）低温热年代学技术,重建了新疆天山巴仑台剖面基岩山体的热演化历史,分析了剥露速率的变化特征,结合前人研究成果进一步探讨了新生代天山地区剥露作用过程的基本特点．结果表明,巴仑台剖面磷灰石样品的裂变径迹年龄集中在40～60Ma,（U—Th）／He年龄为10～40Ma;裂变径迹时间一温度史模拟结果表明巴仑台地区中新世早期以来剥露作用明显增速,剥露速率由之前的〈30mMa-1增大为〉1001TIMa-1;基于AFT与AHe年龄,利用年龄～封闭温度法以及矿物对法计算得到的剥露速率也表明该地区新生代剥露作用自中新世早期开始加速,并且在晚中新世剥露作用进一步增强．本文所揭示的快速剥露过程也存在于天山造山带其他地区．从整个天山造山带来看,开始于中新世早期的快速剥露是新生代天山地区一次重要的剥露作用过程．     

面积高度积分的面积依赖与空间分布特征

面积高度积分作为揭示区域构造相对活动性的指标,其面积依赖和空间分布两大特性会影响到它对构造活动的解释。以北天山10条河流流域作为研究区域,研究表明,在不同集流面积阈值下,天山北麓流域次集水盆地的平均面积高度积分与平均面积、平均高差都具有负相关关系。受北天山褶皱逆断裂构造带的影响,流域面积高度积分值的分布与构造带走向相一致,上游山地型次集水盆地面积高度积分值大于中游山麓丘陵型次集水盆地面积高度积分,揭示了面积高度积分存在空间分布依赖的特性。在大小不同观测尺度下,构造活动和基岩岩性差异对面积高度积分有着不同的影响。在玛纳斯河流域中,以不同集流阈值提取的不同面积大小的次集水盆地与各年代地层以及活动构造做GIS叠加分析,可以发现当集流阈值小于9km²时,面积高度积分值受到岩性与构造的双重影响,而当集流阈值大于20km²时,面积高度积分值主要反映构造活动的影响。