Unravelling a long-term multi-event thermal record in the cratonic interior of southern Finland through apatite fission track thermochronology

Apatite fission track thermochronology (AFTT) has been applied to the Precambrian basement rocks of southern Finland in an attempt to detect within the long-term thermal history, thermal manifestations in the cratonic interior of tectonic events at the craton margin. The likely subtle magnitude of these manifestations means that AFTT is a useful technique for such a study due to its low temperature sensitivity. A total of 10 samples have been analysed, generating AFTT ages, length statistics and thermal models. Ages range from 313 ± 22 to 848 ± 60 Ma and mean track lengths range from 11.0 ± 1.6 to 13.3 ± 1.8 μm. The data suggests the presence of thermal overprinting of an earlier cooling event. Thermal modelling produces similar results for all samples and typically contains the following major events: (1) two phases of Late-Proterozoic cooling, (2) Late-Silurian re-heating, (3) Cenozoic cooling. The first phase of Late-Proterozoic cooling is interpreted to be due to aulacogen inversion as a result of stress propagation from the collisional tectonics of the Sveconorwegian orogeny. The second phase is discussed in relation to passive margin formation and possible asthenospheric diaper induced relief and exhumation. The Late-Silurian re-heating coincides in time with a proposed Caledonian foreland basin. The Cenozoic cooling is interpreted to represent the latest exposure resulting from North Atlantic Margin formation induced uplift and associated denudation.     

渤海湾盆地济阳坳陷碎屑锆石裂变径迹年龄记录的构造抬升事件

对采自渤海湾盆地东南部济阳坳陷的碎屑岩进行测年研究,目的是通过碎屑锆石裂变径迹年龄揭示源区及其抬升剥露史和构造热事件,为华北克拉通构造演化特别是元古宙构造演化提供新的热年代学约束。14件上白垩统-上新统砂岩/粉砂岩岩心样品测年结果显示,锆石裂变径迹年龄分布在308±35Ma~145±19Ma之间,且所有单颗粒锆石径迹年龄均大于其沉积年龄,表明这些锆石为碎屑锆石。除1件样品外,其余13件样品的单颗粒年龄的,可以用来识别源区及其构造抬升。未通过χ2检验的锆石二项式最佳拟合峰值年龄集中分为9组:P1(1187Ma)、P2(720~548Ma)、P3(526Ma)、P4(330~319Ma)、P5(296~274Ma)、P6(213~201Ma)、P7(195~177Ma、162Ma)、P8(134~102Ma)和P9(94Ma),加上通过χ2检验的三叠纪(230Ma),指示源区中元古代-晚白垩世经历的9期构造抬升/岩浆活动。它们分别是发生在中元古代的芹峪运动、新元古代的构造抬升(约720~575Ma)、~548Ma的蓟县运动;古生代~526Ma早寒武世末构造运动、海西期构造抬升;晚三叠世印支期挤压构造抬升、早-中侏罗世印支期弱挤压抬升、早白垩世燕山期强烈岩浆活动及晚白垩世燕山晚期的抬升。华北克拉通北缘、克拉通内部古陆和盆地内部是渤海湾盆地上白垩统-上新统的主要物源区,古生代以来剥露速率逐渐增大,古生代、三叠纪、早-中侏罗世和白垩纪分别为0.020~0.033mm/y,0.033~0.042mm/y,0.034~0.049mm/y和0.041~0.097mm/y,反映源区白垩纪构造/岩浆活动最强烈。锆石裂变径迹年龄记录的中元古代-晚白垩世构造运动对探讨华北克拉通的构造演化特别是元古宙的演化提供了年代学证据,综合分析推断华北克拉通可能参与了Rodinia超大陆的形成与裂解。     

矿床保存变化研究的热年代学技术方法

成矿后矿床的保存与变化是矿床地质研究的重要组成部分,但研究程度不高,至今仍属于薄弱环节。矿床的保存与其隆升剥露密切相关,深入细致研究恢复矿区矿床的隆升和剥露历史,是揭示矿床保存变化的一种重要途径。本文重点论述研究矿床保存变化的技术方法,通过综合应用裂变径迹、（U-Th）/He、40Ar-39Ar年代学以及La-ICP-MS、锆石U-Pb定年等多种技术手段,研究成矿期次、构造活动期次以及二者间的联系,定量计算不同矿区、不同矿体、不同部位、不同时间的冷却隆升速率、隆升幅度、剥蚀速率和剥蚀量,探讨矿床保存深度与剥蚀量间的关系,总结不同时代、不同矿区矿床保存-变化过程,建立新的矿床地质-保存环境模型,完善矿床预测的综合示踪标志,最终预测不同矿区、不同地段隐伏矿床可能的产出深度,给出矿床可能已经被剥蚀殆尽的区段或地段,为深部找矿和区域成矿潜力评价提供依据。本文可为地质工作者的相关应用提供借鉴和手段。     

哀牢山-红河左旋走滑剪切带构造抬升时间序列的裂变径迹证据

对采自红河断裂带元阳—嘎洒段的４个片麻岩和糜棱岩样品中的磷灰石进行裂变径迹（ＦＴ）测年，得到５．６１～１０．６４Ｍａ的年龄范围。结果表明，ＲＲＦＺ段磷灰石ＦＴ年龄有从东南向西北变新的趋势。结合已有的钾长石多重扩散域（ＭＤＤ）模式结果，得到该段１５０℃至１１０℃温度范围的冷却过程（冷却速度为３．４～９．４５℃／Ｍａ）。ＦＴ结果反映的特征与南海盆地得到的１５Ｍａ时断裂带所受力的转换的结果是一致的     

甘孜-理塘金成矿带构造活动的磷灰石裂变径迹年代学制约

甘孜-理塘金矿带形成于三江特提斯巨型造山带中,是三江金矿床的典型代表,具有长期活动的特点,形成了复杂的构造系统。多期构造活动有助于区内深源分散金元素的活化、迁移和富集沉淀,为成矿提供了十分有利的条件。本文介绍了甘孜-理塘金矿带错阿、西冲农、嘎拉、雄龙西和曲开隆洼这5个典型矿区的矿床特征,各矿区共计获得的9个磷灰石裂变径迹年龄值,总体显示为92~88Ma,34~26Ma,17~15Ma和8.1Ma共4个年龄组。4个年龄组均较好的体现了不同地质时期的构造活动及其时限,不仅为该地区提供新的年代学数据,也为该地区的构造演化提供了新证据。通过定量计算,得到本区不同地段的隆升幅度和隆升速率。隆升幅度分为3个量级,即5405m,6023~6272m和6519~6576m。隆升速率变化于0.07~0.81mm/a之间,大致可以分为4个量级,即0.07mm/a,0.18~0.24mm/a,0.32~0.43mm/a和0.81mm/a。两者均具有不同的量级,显示本区差异隆升的特点。     

江西相山铀矿田地貌剥蚀特征及其控矿意义——磷灰石裂变径迹证据

本文以数字高程(DEM)地貌特征分析为基础,采用磷灰石裂变径迹测试和温度-时间反演模拟研究,分析江西相山铀矿田铀成矿后剥蚀程度的差异性,结合已知矿床的成矿特征,探讨地貌剥蚀程度与矿体保存之间的关系,为区域找矿提供指导.通过DEM合成图像和水系分布特征,表明相山铀矿田是一个遭受中等侵蚀的地貌区,相山主峰南北和东西侧地貌侵蚀差异特征明显.统计分析表明,已经发现的铀矿床、点的分布与次级火山机构关系密切,相山南部的次火山机构剥蚀较深,西部次火山机构剥蚀相对弱,而北部和西北部则处于中等剥蚀程度.磷灰石裂变径迹测试结果表明,相山铀矿田的南部和东部开始剥蚀的时间早于西部,但晚于相山主峰的剥蚀.利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数,进一步开展了温度-时间的反演模拟研究,结果显示相山西部快速隆升发生于40~60 Ma之间,相山南部和东部的快速隆升发生于60~75 Ma之间,相山主峰的快速隆升发生于75~100 Ma之间,表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀.结合现今区域地质体出露特征及铀矿化蚀变类型的空间展布规律、成矿深度的估算等,推测相山铀矿田东部和南部剥蚀程度较深,早期可能形成的中低温铀矿体被剥蚀殆尽;北部剥蚀程度中等,地表出露了形成深度稍深的碱交代蚀变矿床;而西部剥蚀程度较低,地表发育浅部低温成矿的酸交代蚀变铀矿床.据此推断,相山铀矿田的西部深部具有很好的找矿潜力.     

Probing fault zone heterogeneity on the Nojima fault: Constraints from zircon fission-track analysis of borehole samples

Fission-track (FT) thermochronologic analysis was performed on zircon separates from rocks in and around the Nojima fault, which was activated during the 1995 Kobe earthquake. Samples were collected from the University Group 500 m (UG-500) borehole and nearby outcrops. FT lengths in zircons from localities > 25 m away from the fault plane as well as one 0.1 m away from the fault in the footwall are characterized by concordant mean values of  10–11 μm and unimodal distributions with negative skewness, which showed no signs of appreciable reduction in FT length. In contrast, those adjacent (< 3 m) to the fault at depths on the hanging wall side showed significantly reduced mean track lengths of  6–8 μm and distributions having a peak around 6–7 μm with rather positive skewness. The former pattern is interpreted to reflect cooling through the zircon partial annealing zone (ZPAZ), without later, partial thermal overprints. The latter indicates substantial track shortening due probably to secondary heating by a thermal event(s) that locally perturbed the geothermal structure. Modeled zircon FT length and age data of partially annealed samples from the UG-500 borehole revealed a cooling episode in the ZPAZ that started at  4 Ma within  3 m from the fault plane, whereas those from the Geological Survey of Japan 750 m borehole record cooling started at  31–38 Ma within  25 m from the fault. On the basis of one-dimensional heat conduction modeling as well as the consistency between the degree of FT annealing and the degree of deformation/alteration of borehole rocks, these cooling ages in both boreholes are interpreted as consequences of ancient thermal overprints by heat transfer or dispersion via fluids in the fault zone. Together with the zircon FT data of a pseudotachylyte layer recently analyzed, it is suggested that the present Nojima fault system was reactivated in the Middle Quaternary from an ancient fault initiated at  56 Ma at mid-crustal depths. Also shown is a temporal/spatial variation in terms of the thermal anomalies recorded in the fault rocks, implying heterogeneity of hot fluid flows in the fault zone.     

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（106 m/Ma）大于韩城地区（68 m/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.     

(U-Th)/He年龄在沉积盆地构造-热演化研究中的应用——以塔里木盆地KQ1井为例

(U-Th)/He热定年技术是近年来用于沉积盆地热史研究的新技术,目前主要是利用磷灰石和锆石的He年龄来揭示地层的构造抬升和热历史.本文依据塔里木盆地钻井样品的实测磷灰石和锆石(U-Th)/He年龄数据,初步得出了该地区磷灰石(U-Th)/He年龄的封闭温度为85℃,并建立了深度/温度－年龄演化模式;锆石则未达到其较高的封闭温度.综合利用本次实测的He年龄数据结合磷灰石裂变径迹和等效镜质组反射率等古温标,模拟计算了塔里木盆地孔雀1井（KQ1）自奥陶纪末期以来的热历史.模拟结果表明,孔雀1井区奥陶纪末期的地温梯度可达35.5℃/km,志留纪—泥盆纪时期的地温梯度为33.3～34.5℃/km,白垩纪末期地温梯度27.6℃/km左右.因此,(U-Th)/He年龄结合其他古温标综合模拟的方法可以很好地揭示沉积盆地的热历史.特别是该技术为缺乏常规古温标的塔里木盆地下古生界碳酸盐岩层系所经受热史的恢复提供了新的方法.     

准噶尔盆地周缘山脉抬升-剥露过程的FT证据

本文主要通过磷灰石裂变径迹测年结果结合温度.时间热模拟反演的研究,探讨准噶尔盆地周缘造山带的抬升.剥露作用过程及其差异性特征.研究结果表明,准噶尔周缘造山带自晚三叠世至新近纪至少经历三次大的抬升-剥露事件,结合样品位置分析,推测准噶尔盆地周缘造山带的抬升-剥露作用具有明显不均一特征.始于晚三叠-早侏罗世的山脉抬升作用范围有限,仅局限于准噶尔东北缘;但是,发生在中-晚白垩世(～115～95Ma)的这期构造抬升作用在盆地周缘的所有山系都有记录;古近纪早期(～60～50Ma)在准噶尔盆地北缘有一期隆升事件,但该事件也仅仅局限于盆地北缘;新近纪～25Ma以来发生在巴里坤(博格达山)的局部抬升冷却事件,仅仅局限于天山北缘,而此时准噶尔盆地的东西两侧山脉可能相对稳定.推测该期抬升事件应是印-亚碰撞的远程效应在天山地区的构造表现.