东喜马拉雅构造结气候构造作用下热史演化的40Ar/39Ar年代学记录

以喜马拉雅山系为典型实例,究竟是气候作用还是构造作用引起山体隆升的问题已经成为地球系统科学研究中的重要前沿问题。无论是气候因素还是构造因素引起山体隆升,二者都与一个共同的地表过程——剥蚀作用相关,剥蚀作用对山体中地质体的影响可以用岩石矿物经历的热史演化来描述,所以,在造山作用研究中,山体或山脉的热史演化是揭开地质体经历地质过程、山体隆升研究的重要途径。利用河砂组成矿物来研究流域的地质过程和构造演化已经成为现代地质科学的重要手段。本文采集了雅鲁藏布江下游墨脱县以南约50 km处地东河段内的现代河砂,对其中的角闪石、白云母、黑云母及钾长石等四种矿物进行了高精度单颗粒激光⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学测试,并进行了概率统计。地东河段河砂中富钾矿物⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学统计结果显示,大峡谷流域的热史演化可以确定有多个阶段,分别可以识别出70~69、61~60、43~42、35~34、26~25、25~23、22~20、20~18、17~14、12~11、8~6、5~4及<2Ma等13个热史演化阶段。通过将上述热史信息与印度大陆与欧亚大陆碰撞角度和碰撞速率变化曲线的对比,可以确定70~69、61~60、43~42、35~34、22~20和12~11Ma等6个阶段的年代学信息是两大陆碰撞角度和碰撞速率变化事件在东喜马拉雅构造结热史上的记录;通过与全球深海氧、碳同位素记录曲线的对比,可以认为26~25、25~23、17~14、8~6、5~4和<2Ma等6个阶段的年代学信息是气候变化在东喜马拉雅构造结热史上的记录。东喜马拉雅构造结地质体热史演化是构造与气候相互作用的结果。     

西南天山隆起时代的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹证据

现代的天山山脉是在古生代造山基础上,于新生代强烈抬升而形成.其新生代造山和隆升过程,造就了现今的天山地貌格局.本文选取西南天山作为研究区域,采用河床砂岩屑裂变径迹测年分析,从统计角度限定西南天山的隆升-剥露过程.样品采集于特克斯河支流阿克雅孜河、夏特河、木扎河以及特克斯河干流的沉积河床.磷灰石裂变径迹测试和统计分析表明,存在代表源区热史演化不同阶段的年龄峰值.尽管不同样品的年龄众数分布有少许差别,颗粒年龄众数的去褶积分析获得了西南天山山体新生代冷却的三个基本一致的阶段：6~8 Ma,12~19 Ma以及32~40 Ma.结合山脉隆起的地质地貌模型,无论是整体抬升或掀斜抬升,以及压扭性背景的花状挤出抬升,根据磷灰石裂变径迹封闭温度推断的抬升量与现今天山高度基本相当的事实,都可以确认西南天山山体是6~8 Ma以来形成的.天山这三期快速抬升冷却事件与青藏高原及其周边的主要隆升时期有较好的对应,证明了天山隆升和印度-欧亚板块碰撞远程效应的关系.另外,6~8 Ma的冷却事件与沉积地层学研究揭示的6 Ma左右的气候显著变化相互印证,显示了研究区域山脉隆升和气候变化之间存在的密切关系.     

塔里木盆地巴楚隆起北缘阿恰基底卷入构造

塔里木盆地巴楚隆起为第四系不整合覆盖的古隆起,在其西北缘发育NW走向的阿恰断裂、萨拉姆布拉克背斜、向斜和隐伏的乔来麦提断裂。地震剖面和钻井资料显示,阿恰断裂为倾向南的基底卷入逆冲断裂,向北逆冲,错断层位从前寒武系基底一直到中寒武统膏岩,从西向东逆冲断距减少。乔来麦提断裂则以中寒武统膏岩为滑动面,向南逆冲,并在断层端部发育萨拉姆布拉克断层扩展褶皱。这两种类型构造样式的断裂(基底卷入断裂和盖层滑脱断裂),在剖面上组成典型的楔形构造几何形态,平面上形成三角形构造。遥感影像解译指出阿恰断裂和萨拉姆布拉克向斜向北西方向延伸进入柯坪逆冲带,并在该带有相应方向的地表构造显现,与北东走向的柯坪逆冲带组成叠加构造。生长地层分析确定基底卷入构造形成于始新世—中新世,而柯坪逆冲带形成于第四纪,明显晚于巴楚隆起形成时代。     

川东褶皱带构造发育深度层次与变形样式

地壳上层的结构特征和变形样式在垂直方向上的变化远远大于其在水平维度上的分异。川东褶皱带自晚古生代以来地史演化统一、地层展布稳定,之后新生代盆、山演化分异幅度较大,使得不同深度的地层和基底得以出露,不同地壳深度层次的构造样式得以展示,这为研究应力的垂向分异,提供了很好的条件。本文基于地壳垂直方向上变形几何的不守恒、构造脱耦以及构造层次的概念,通过野外构造现象的详细解析、野外脆性破裂产状统计、断裂之间交切关系以及活动性质观察等综合分析,结合遥感图像研究,对川东褶皱区隔挡式褶皱和隔槽式褶皱形成提出了新的解释模型。以华蓥山与齐岳山为界,川东褶皱带被分为3个呈叠置关系的区域。研究表明华蓥山以西(Ⅰ区)没有发生强烈的构造变形,变形深度最小(<2 km); 华蓥山与齐岳山之间(Ⅱ区)构造样式为在北北东向剪切作用下形成的陡立构造面理,变形深度为2～5 km; 而齐岳山以东(Ⅲ区)的构造样式是发育轴向北东的宽缓褶曲,变形深度为4～6.6 km。研究分析后得出,川东褶皱带在晚古生代以来,没有经历过大幅度的地壳垂向运动和明显的旋转运动,而白垩纪以后,发育了早期北北东向和晚期北东向的两期构造变形。Ⅱ、Ⅲ两区的构造样式发育于同一应力场(北西-南东主应力场),而晚期北东向断裂活动是形成上述3个区域呈现出断块并置的原因。另外,由于后期不同断块抬升和剥露的差异,使3个区域迥异的构造样式呈现在地表。这一认识对研究油气相关的构造圈闭、固体多金属矿产相关的矿床深度问题以及大地构造学等问题都有创新意义。     

新疆北部卡拉麦里晚古生代走滑构造及其叠加变形序次

大型走滑断裂构造是大陆地壳内部基本的构造变形样式,通常是大陆地壳形成的标志.卡拉麦里构造带是新疆东准地区构造演化研究的重要构造单元.前人的研究认为卡拉麦里构造带是板块碰撞形成的缝合带.本文结合野外考察、构造分析和年代学工作认为,该构造带主要反映了走滑构造带的特点.在遥感影像上,卡拉麦里构造带呈断续的线状延伸特征.地震剖面上,卡拉麦里断裂带主断面产状近于直立向下延伸至基底,与一般张性断层、压性逆冲断层所显示的上陡下缓的铲状特征截然不同.野外考察显示,该构造带发育密集而陡立劈理,主断面附近劈理面倾角近于直立,在相对较浅层次的地层上,劈理面成花状散开,体现花状构造的特点.卡拉麦里构造带内的石炭系、泥盆系地层以及蛇绿岩系受到强烈改造,超糜棱岩化、糜棱岩化、千枚岩化现象普遍.糜棱岩中,硅质岩透镜体拖尾指示右旋走滑特征,与同构造岩脉次级张裂面指示的结果相一致.结合前人研究资料以及地层变形证据,可以推断构造带活动时限为270～260Ma.因此,卡拉麦里构造带是一条在晚古生代-早中生代活动的右旋剪切走滑构造带,准东地区与卡拉麦里构造带相关的缝合带确认,必须以卡拉麦里走滑构造带性质的准确厘定为基础.卡拉麦里构造二叠纪时期的走滑活动性质的确定,指示新疆北部二叠纪大陆地壳已经形成,而且,新疆北部后期叠加构造变形序次研究也显示具有大区域上的共性,指示新疆北部二叠纪以来进入基本统一大陆内部构造演化阶段.     

滇南新元古代的岩浆作用：来自瑶山群深变质岩SHRIMP锆石 U-Pb年代学证据

滇南瑶山—哀牢山地区出露一套呈NW—SE向狭长条带状展布的深变质岩系——下元古界瑶山群和哀牢山群,并认为存在前寒武纪的结晶基底。本文选取瑶山群眼球状花岗质糜棱岩和金平阿得博的片麻状花岗岩作为研究对象,进行SHRIMP锆石U-Pb定年。结合阴极发光图像,获得岩浆锆石的结晶年龄为828±6.2Ma(N=11,MSWD=1.8)和748～801Ma。同时,作者在墨江-元江剖面的哀牢山群黑云母花岗闪长质片麻岩中获得SHRIMP锆石核部U-Pb年龄为769～893Ma。研究揭示滇南的瑶山和哀牢山地区存在新元古代岩浆作用。瑶山群中古老残余锆石核部的984Ma年龄和哀牢山群中古老残余锆石核部年龄1104～1353Ma及2655Ma,表明该区存在中元古代或太古代的结晶基底,研究区很可能位于南华裂谷与康滇裂谷的交汇部位,新元古代的岩浆活动可能与Rodinia超大陆聚合——裂解过程有关。这为构筑Rodinia超大陆聚散过程和揭示华南大地构造演化史提供年代学方面证据。     

东营凹陷中央隆起带西段“帚状生长断层系”发育特征及成因机制

通过对东营凹陷中央隆起带西段帚状生长断层系中“帚状分散系”和“主干断层”生长指数的计算,分析了研究区“帚状生长断层”中不同组系断层的发育特征,认为帚状生长断层中“主干断层”和“帚状分散系”具有“非等时性”特点,“帚状分散系”在中始新统沙河街组三段沉积期生长指数最大,“主干断层”在上始新统沙河街组二段沉积期生长指数最大....     

喜马拉雅中东部镜像均衡重力异常的形成研究

青藏高原南缘处于重力不均衡状态,由北向南可依次分为高原近重力均衡区、喜马拉雅山正均衡异常区和山前盆地负均衡异常区,正、负异常呈现壮观的镜像分布。本文选取喜马拉雅中东部的均衡重力异常数据,结合地貌高程、地壳厚度、降雨量、冰川及山前沉积等的分布状况,探讨地貌分异与均衡重力异常分布的相互关系。由上述资料获得3条跨越喜马拉雅山的综合剖面,结果显示喜马拉雅中东部正均衡重力异常的分布与冰川、河流等代表的地表剥蚀作用存在明显的空间耦合关系,而与降雨量无直接联系,山前盆地负均衡重力异常与沉积厚度的分布也存在很好的耦合。利用数值模型计算得到了喜马拉雅地区的均衡调整时间域在1 Ma左右的时间尺度内。通过与地貌响应时间域相对比,以及对地表剥蚀厚度的估计,认为山脉地区的正均衡异常主要由地壳厚度补偿不足引起(侧重Airy假说),而山前盆地的负均衡异常主要由低密度沉积层的分布引起(侧重Pratt假说),由于地貌响应时间快于均衡调整时间,在大约5～2 Ma以来,地壳的均衡调整始终延迟于山脉的持续剥蚀和山前的持续沉积,使得岩石圈朝着"反均衡"方向演变,最终形成了喜马拉雅现今壮观的镜像均衡重力异常分布。     

准噶尔盆地周边硅质岩激光40Ar/39Ar法定年

由于较低的钾元素含量以及过剩氩的存在,长期以来对硅质岩的40Ar/39Ar定年一直存在较大难度。近年来,由于仪器水平的不断提高,新实验技术和方法的应用,特别是激光全熔40Ar/39Ar定年技术的应用,40Ar/39Ar定年方法具有了足够高的测试精度和稳定的低本底水平,可以满足测试极低钾元素含量的硅质岩样品的要求。利用多组矿物颗粒测试数据计算等时线年龄的方法可以很好地去除过剩氩对硅质岩年龄的影响。本文利用激光全熔40Ar/39Ar定年方法对新疆准噶尔盆地边缘的两个硅质岩样品进行了定年研究。采自白碱滩地区的08BJT-3样品的年龄测试结果为294±14Ma,该年龄结果与硅质岩样品所处的晚石炭世地层沉积年代基本一致。采自卡拉麦里地区的KML-2样品的年龄测试结果为266±14Ma,该年龄结果与强烈变形改造硅质岩样品的卡拉麦里构造变形带活动年代十分一致,表明激光全熔40Ar/39Ar定年方法可以准确地对硅质岩进行定年。     

西藏雅鲁藏布江大拐弯地区量化地貌特征及其成因

以数字高程分析、实地地貌调查及沉积物年代学为手段, 开展了西藏雅鲁藏布江大拐弯地区地貌特征及其成因研究, 采用SRTM-DEM数据对地貌进行了量化分析.区域地貌总体特征为高海拔、高起伏、平山顶(北区).在ArcGIS平台中运用条带法获得该区的最大高程-平均高程-最小高程剖面, 剖面特征显示最大高程控制平均高程; 利用最大和最小高程剖面定量计算各地质单元的水系下切深度.实地调查及年代学研究发现该地区河谷沉积物以晚更新世以来的冰碛物和冰湖相沉积物为主.结果表明, 在雅鲁藏布江大拐弯地区地貌演化过程中, 高山冰雪作用是地貌“削高”、“去顶”的重要外动力因素, 也是有助于“修平”山顶并形成齐一峰顶面的参与因素; 流水“切割”和“搬运”作用是形成地表高起伏的重要原因; 外流水系大大削弱了地貌“填低”作用, 也是导致河谷山谷沉积物年轻化的原因.