大火成岩省及其在古大陆重建及裂解研究中的应用

大火成岩省是地质历史上与地球深部过程（如地幔柱）密切相关的极端地质事件,以相对较短时期内形成规模宏大的板内幔源基性岩浆活动为主要特征,对研究全球性大气—海洋环境的巨变与生物灭绝、大规模成矿及超大陆的重建和裂解均有重要意义。从潘吉亚超大陆的裂解过程可以看出,尽管不是所有的大火成岩省都与大陆裂解有关,但几乎每一次重要的裂解事件都伴有大火成岩省的出现,因此大火成岩省对于研究前潘吉亚超大陆,特别是对于缺少古生物等重建标志,古地磁数据偏少的前寒武纪超大陆重建及裂解研究有重要价值。近20多年来随着年代学技术的进步及研究工作的不断深入,大火成岩省在古大陆重建及裂解方面取得了一些重要进展,并发挥了越来越重要的作用。前寒武纪大火成岩省由于经历了多次裂解事件改造及后期抬升剥蚀或覆盖的影响,现今保留的是一些分散在不同大陆上的大火成岩省残片或碎片。用大火成岩省开展古大陆重建及裂解的目标就是通过不同陆块大火成岩省或大规模基性岩浆活动的年代学、岩石学及地球化学对比,结合其他证据,恢复大火成岩省形成时的时空分布特征,据此来确定这些陆块在超大陆中的相对或绝对位置。与其他前寒武纪大陆重建标志相似,大火成岩省也有一些局限性及不确定性,因此应用大火成岩省开展古大陆重建及裂解研究中要与前岩浆期沉积地层中的特殊事件层（如冰碛岩、火山灰、黑色页岩、不整合面、古生物等）对比、岩墙几何学产状、基性岩浆事件序列对比、古地磁、大型构造（如造山带）对比及深部地球物理等多学科方法相结合。     

柴达木地块早奥陶世古地理位置的古地磁学约束

柴达木地块早古生代古地理位置和构造归属长期存在争议。前人根据沉积地层和古生物资料认为柴达木地块早奥陶世位于赤道附近的低纬度地区,但是这种定性认识还缺少古地磁学的定量证据。本次研究对柴达木地块欧龙布鲁克地区下奥陶统多泉山组灰岩开展了古地磁学研究,通过系统热退磁获得了8个采点的高温特征剩磁分量,其构造校正后的古地磁平均方向为Ds=345.3°,Is=-14.5°,κs=54.8,α₉₅=7.5°。这一高温特征剩磁分量远离现代地磁场方向,且所有样品的特征剩磁分量均为反极性,其单一反极性特点与全球奥陶纪磁性地层研究确定的早奥陶世反向极性期相吻合,本文认为这一高温特征剩磁分量很可能代表了研究剖面早奥陶世时期的原生剩磁。根据奥陶纪地磁极性特征,确定柴达木地块早奥陶世的古地磁极位置为-43.4°N/116.9°E(dp/dm=3.9°/7.7°),相应的古纬度为7.4°N±5.5°(参考点:37.2°N/96.6°E),表明柴达木地块在早奥陶世位于赤道附近的低纬度位置。综合古生物和沉积学资料,提出柴达木地块早奥陶世可能处于华南地块北部,冈瓦纳古大陆澳大利亚陆块西北的古地理位置。     

大陆构造变形与地震活动——以青藏高原为例

大陆内部构造变形和地震活动往往突显出复杂的、区域性的特征,很难用板块构造理论来解释。青藏高原是大陆构造变形的典型实例,具有不同构造变形的分区特征,不仅表现在物质组成、地形地貌和断裂组合等方面的不同,而且还表现出不同的地震活动特征。东昆仑断裂带以北的青藏高原北部地块,主要发育一系列挤压环境下的盆岭构造,表现为以连续变形为特征的上地壳挤压缩短变形;高原中北部巴颜喀拉地块,具有整体向东运动的特点,变形主要集中在其边缘,表现为刚性块体运动特征。在东部,由于稳定的四川盆地(扬子地块)的阻挡,位于龙日坝和龙门山断裂带之间相对坚硬的龙门山地区受到东西向强烈挤压,西部边界为伸展变形;在高原中央腹地羌塘地块西部,由于上地壳物质在向东挤出的驱动下不断变形,沿一系列小型正断层和走滑断层以伸展变形为主,表现为弥散型变形特征。相比之下,羌塘地块的东部向东-南东方向挤出,在大型走滑断层之间形成一个刚性块体;高原南部地块以东西向伸展的南北向裂谷系为主要变形特征,高原南缘以南北向挤压的大型逆冲断裂系为特征。历史地震和仪器记录的大地震(M≥8)只发生在高原东北和东南部的大型走滑带,以及东部和南部边缘的大型逆冲断裂上,沿...     

青藏高原拉萨地块早白垩纪火山岩古地磁结果及其构造意义

对青藏高原拉萨地块早白垩纪火山岩15个采点的古地磁测定,揭示了一组高温特征剩磁分量.实验结果表明采样剖面获得的早白垩统卧荣沟组的古地磁结果全部为正极性,显示与早白垩纪正极性超静带的极性特征相似.对岩石的显微镜观察表明岩石未受后期热液化学交代作用和风化作用,这表明所获得的高温分量很可能代表岩石形成时的原生剩磁.其特征剩磁方向为:偏角D=18.4°,倾角I=26.5°,α95=8.6°;相应的极位置为:经度ψp=220.3°E,纬度λp=66.4°N,dp=9.3°,dm=6.9°,古纬度plat=14.0°.通过对比拉萨地块以北诸地块早白垩纪古地磁结果,认为拉萨地块在早白垩纪已与芜塘地块碰撞拼合在一起,而自早白垩纪以来相对欧亚大陆发生了1500±600km的构造缩短.结合拉萨地块已有的晚白垩纪和古新纪古地磁数据,认为欧亚大陆的最南缘(拉萨地块)在印度/欧亚大陆发生碰撞前自早白垩纪一始新纪一直处于北纬12.8°～14°N低纬度位置,并未发生明显的纬向运动.     

青藏高原祁漫塔格古生代以来主要岩浆活动及其意义

采用LA-ICP-MS方法对青藏高原祁漫塔格山西部枯草沟地区花岗岩和闪长岩进行锆石U-Pb测年,获得405.7±1.3Ma、420.8±1.6Ma、423.9±1.5Ma和421.0±1.7Ma四个年龄,属于晚志留世—早泥盆世。这些锆石具有高Th/U值,是典型的岩浆锆石,其结晶年龄代表岩石形成年龄。综合统计目前已有锆石U-Pb年龄数据表明,该地区主要存在2期岩浆活动:350~500Ma和200~350Ma,分别对应早古生代和晚古生代—早中生代。祁漫塔格早古生代岩浆活动年龄数量占统计的60%以上,为主要岩浆活动期,主要分布于祁漫塔格北部和西部。东昆仑晚古生代—早中生代的岩浆约占古生代以来岩浆总量的77%以上,为东昆仑主要岩浆活动期。祁漫塔格晚古生代—早中生代岩浆活动主要分布于其东南部,靠近东昆仑山,暗示其可能受东昆仑主要岩浆活动的影响。以上结果暗示,早古生代期间祁漫塔格洋的活动性强于东昆仑洋的活动性,祁漫塔格和东昆仑可能自晚古生代以来才逐步形成统一的造山带。     

柴西红三旱一号地区新生代砂岩成分分析及其区域构造意义

高精度的磁性年代研究表明,柴达木盆地红三旱一号地区下干柴沟组-上干柴沟组年龄为40~26.5 Ma,上、下干柴沟组地层的分界年龄约为35.5 Ma。根据盆地内的沉积物与物源区的相关性,采集了柴达木盆地红三旱一号剖面新生代的砂岩样品,用Dickinson-Gazzi方法进行成分分析统计,反映物源区的变化对沉积区砂岩组分具有明显的影响。对砂岩样品的成分统计模式分析表明,下干柴沟组沉积时期,沉积环境比较稳定,说明此时阿尔金山没有快速隆升,而到了上干柴沟组沉积时期沉积环境变得不稳定。结合区域热年代学资料表明,阿尔金山在渐新世强烈隆升,这可能与阿尔金断裂的快速走滑有关。     

青藏高原西北缘晚新生代构造变形研究

晚新生代,印亚碰撞的远程效应使青藏高原周缘发生了强烈的构造变形和隆升作用,然而不同学者对高原强烈构造变形和隆升时代的认识却大相径庭。本文通过对青藏高原西北缘晚新生代褶皱冲断带的构造变形、沉积作用、岩浆活动与地貌响应等的综合研究,依据古新统至中新统地层的连续沉积和产状的协调一致,提出青藏高原西北缘在古新世—中新世末并未发生区域性强烈的构造变形,并基于褶皱、生长地层、楔顶沉积和冲断带中局部不整合等标定青藏高原西北缘强烈构造变形的时代为上新世—早更新世,其中最强烈的构造变形发生于西域砾岩沉积结束阶段,即约1.1～0.7Ma的昆黄运动最终使中更新世以前地层全面褶皱-抬升,形成区域性的乌苏群与西域砾岩之间的角度不整合,这为青藏高原西北缘晚新生代的构造变形提供了关键的构造地质学证据;同时,根据磷灰石裂变径迹的研究成果提出青藏高原西北缘的主要隆升可能是在上新世—早更新世通过高原边缘的边界断层系以后展式逆冲扩展作用抬升形成的,并就裂变径迹热历史模拟的剥蚀厚度提出西域砾岩很可能主要来自高原边缘地形变化最剧烈的陡坡带,支持西域砾岩属构造成因的认识。     

塔里木盆地腹地玛扎塔格山隆升时限探讨及其环境意义

位于塔里木盆地腹地(N38°40.911', E80°18.484') 的玛扎塔格褶断带东西向延伸约300km,南缘发育出露连续、完全的早更新世地层,岩性主要以灰黄色泥岩、粉砂质泥岩为主。本文以其中出露完全的一段河湖相泥岩、粉砂岩为研究对象,共采集古地磁样品130块16个采点。通过岩石磁学研究,说明主要载磁矿物是磁铁矿,107块样品的磁化率各向异性结果显示地层校正后其最小轴近直立,并且磁面理较磁线理发育,具有沉积组构特征。地层校正后磁化率各向异性最大轴的方向指示了早更新世时研究区域NWW-SEE的古流向。系统热退磁结果揭示出了正反极性,高分辨率的磁性地层学研究限定研究剖面时代约为1.3~0.9Ma。从而推测玛扎塔格剖面中第四纪地层记录的最近一次构造活动时间约为0.8Ma,即早更新世末中更新世初。河湖相泥岩、粉砂质泥岩的岩性特征代表了当时温湿的气候。研究区近东西向的古流向与玛扎塔格山脊近于平行,附合快速隆升构造地貌特征,暗示该套地层沉积时代(1.3~0.9Ma)对应了玛扎塔格山的快速隆升过程。     

帕米尔东北缘-西昆仑的构造地貌及其构造意义

帕米尔东北缘-西昆仑位于青藏高原西北部,受三条大型断裂:康西瓦断裂、主帕米尔-铁克里克断裂和公格尔断裂的制约.通过野外考察、卫星遥感图像解译、ASTER GDEM高程数据的分析,对上述三条断裂及整个区域进行构造地貌研究,并探讨其构造意义.结果表明:康西瓦断裂为左行走滑断裂;主帕米尔-铁克里克断裂为逆冲断裂;公格尔断裂和塔什库尔干断裂分别为右行、左行走滑正断层,连接两者的是塔合曼正断裂.通过ASTER GDEM高程数据的高程分布、局部高程差和坡度分析,表明帕米尔东北缘-西昆仑至塔里木盆地存在三级特征地貌(塔里木盆地、塔里木盆地南缘山前褶皱逆冲带和帕米尔东北缘-西昆仑);西昆仑地区受印度/亚洲板块碰撞而产生垂向物质运动,由于三条大型断裂控制在西侧断裂附近存在水平方向的物质运动,垂直和水平两种运动的存在促使靠近康西瓦和公格尔断裂形成高山地貌.     

青藏高原西北部晚第四纪以来的隆升作用 ——来自西昆仑阿什库勒多级河流阶地的证据

青藏高原的隆升是新生代最壮观的地质事件,关于青藏高原隆升研究一直是地学界的研究焦点.河流阶地的发育记录了丰富的构造运动和气候变化的信息,近年来被广泛应用于构造运动和气候演变的研究,但前人研究的河流阶地基本分布在青藏高原的周缘,阶地的形成可能是气候与构造运动共同作用的结果.本文通过高分辨率卫星影像的解译,在青藏高原内部的西昆仑阿什库勒地区发现了多达七级的河流阶地.对该处河流阶地结构、沉积特征、几何特征的研究表明该阶地是典型的构造成因阶地.野外利用全站仪对河流阶地地貌形态进行了精细的测量,获得了各级阶地的拔河高度分别为4～5m(T1)、9～ 10m(T2)、16 ～ 18m(T3)、28～31m(T4)、45～48m(T5).通过宇宙成因核素10Be测年方法对各级阶地面的暴露年龄进行了测定,获得了各级阶地的形成时代分别为7.7±0.7ka(T1)、32.7±3.lka (T2)、53.6±2.5ka(T3)、115.7±23.2ka(T4)、166.8±10.4ka (T5)、19.5±8.5ka (T6).由此确定了晚第四纪166.8ka以来不同时期的河流下切速率总体介于0.2～0.35mm/yr,该速率代表了青藏高原西北部晚第四纪166.8ka以来的平均隆升速率.