云南格咱岛弧印支期地壳隆升与剥蚀及其地质意义:来自黑云母矿物压力计的证据

区域的隆升与剥蚀是影响成矿岩体形成后变化与保存的主要因素,矿物压力计能定量获取花岗质岩浆初始结晶时的压力条件,是研究花岗岩体形成深度及隆升剥蚀历史的有效手段之一。应用黑云母的TAl地质压力计,计算了云南格咱岛弧岩浆岩带印支期典型成矿斑岩体侵位的深度,并估算了格咱岛弧地区地壳的隆升与剥蚀速率,探讨了矿床形成后变化及保存的情况,结果表明印支期以来格咱岛弧地区的成矿岩体剥蚀速率较小,平均为0.018 mm/a,这对矿床形成后的保存较为有利。研究结果为探讨滇西高原印支期以来的构造隆升—剥蚀提供了定量参考。     

Denudation intensity and control in the Chinese Tian Shan: new constraints from mass balance on catchment‐alluvial fan systems

Tectonics and climate are usually seen as the main controlling factors of denudation rates, which seem to rise with the tectonic activity and to decrease when the climate becomes drier. However, the low denudation rates observed in semi‐arid to arid contexts are generally measured on orogenic plateaus where the respective influence of the flat relief and the dry climate cannot really be unravelled. The Chinese Tian Shan was chosen as a case study. In the northern piedmont of this mountain range, a series of well‐preserved Quaternary alluvial fans offer the opportunity to perform a mass balance study at the scale of several catchment areas and several hundreds of thousands of years. Based on a geometrical reconstruction of these fans, the volumes of sediments exported out of 10 drainage basins during the Middle–Late Pleistocene (from ～300 to ～12 kyr) and the Holocene (from ～12 kyr to present) have been estimated. From these volumes, an average denudation rate of ～135 m/Myr was determined in the Tian Shan Range for the last 300 kyr. In agreement with other mass balances performed in the same area, the typical denudation intensity of the northern Tian Shan is thus of a few hundred meters per million years at most, regardless of the space and time scales considered. From a comparison with denudation rates in other mountain ranges throughout the world, we suggest that a dry climate can dramatically limit the denudation intensity even in active orogenic systems with a high topographic gradient like the Tian Shan. As a result, the time required to reach equilibrium between denudation and rock uplift in these systems could be extremely long (i.e. of more than several million years). Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

龙门山构造带晚新生代剥蚀作用与均衡隆升的地表过程研究

基于SRTM DEM数据,以青藏高原东缘龙门山地区为研究区域,本文通过条带状剖面分析、古地形面(残余面)恢复以及弹性挠曲模拟等研究手段,计算了青藏高原东缘龙门山地区晚新生代地壳均衡隆升与地表剥蚀之间的定量关系,探讨了龙门山地区表面剥蚀作用与均衡隆升作用之间的地表响应过程,从而为研究青藏高原东缘龙门山地区晚新生代以来的剥蚀—成山作用的隆升机制提供定量依据。研究表明:(1)晚新生代以来龙门山的地表剥蚀量为(0.74～1.14)×105km3;(2)大量的地表剥蚀作用驱动了青藏高原东缘龙门山的地壳均衡反弹,使龙门山隆升了近2 km;(3)龙门山地区地表剥蚀量和均衡隆升量具有空间匹配性,岷山断块及龙门山中、南段的均衡隆升量高于青藏高原东缘其它区域,反映了晚新生代以来龙门山地区在不同分段内差异化的构造地貌形态及与剥蚀—隆升相关的地表过程。(4)龙门山的隆升是多期、多种隆升机制叠加的产物,其隆升过程具有历史性和复合性。均衡隆升和剥蚀作用在相似的时间尺度上和空间尺度上控制着龙门山地貌的形成,约束了青藏高原东缘龙门山的隆升机制。     

Cosmogenic nuclide‐derived rates of diffusive and episodic erosion in the glacially sculpted upper Rhone Valley,Swiss Alps

Denudation rates of small tributary valleys in the upper Rhone valley of the Swiss Central Alps vary by more than an order of magnitude within a very small distance (tens of kilometers). Morphometric data indicate two distinct erosion processes operate in these steep mountain valleys. We determined the rates of these processes using cosmogenic beryllium‐10 (¹⁰Be) in pooled soil and stream sediment samples. Denudation in deep, glacially scoured valleys is characterized by rapid, non‐uniform processes, such as debris flows and rock falls. In these steep valleys denudation rates are 760–2100 mm kyr^?1. In those basins which show minimal previous glacial modification denudation rates are low with 60–560 mm kyr^?1. The denudation rate in each basin represents a binary mixture between the rapid, non‐uniform processes, and soil creep. The soil production rate measured with cosmogenic ¹⁰Be in soil samples averages at 60 mm kyr^?1. Mixing calculations suggest that the debris flows and rock falls are occurring at rates up to 3000–7000 mm kyr^?1. These very high rates occur in the absence of baselevel lowering, since the tributaries drain into the Rhone trunk stream up‐stream of a knickzone. The flux‐weighted spatial average of denudation rates for the upper Rhone valley is 1400 mm kyr^?1, which is similar to rock uplift rates determined in this area from leveling. The pace and location of erosion processes are determined by the oscillation between a glacial and a non‐glacial state, preventing the landscape from reaching equilibrium. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

从浅表花岗岩体中地应力测试深度与应力值间关系分析剥蚀厚度

针对浅表高水平地应力和高侧压系数常出现在岩浆岩和变质岩中的现象,以广泛分布的形成于地下深处的花岗岩为例,指出构造隆升作用下,花岗岩从形成时位于深部到现在处于剥蚀卸荷过程中而常出露地表,无论是采用静水压力还是弹性体假设,都可得出其侧压系数明显变大的结论。对254组花岗岩地应力现场实测结果统计,得到了侧压系数拟合公式更符合花岗岩实测结果分布情况。由广义虎克定律出发,结合垂向卸荷后地下某处水平应变为0的假设,推导出花岗岩体剥蚀厚度计算公式,其结果接近目前为止认识到的剥蚀厚度的上限值。初步工程资料分析对比发现,大亚湾燕山期花岗岩地质分析剥蚀厚度为1 300 m,计算结果介于1 500～3 000 m之间;三峡工程船闸区花岗岩剥蚀厚度为1 700～3 200 m,与裂变径迹法测试结果比较吻合。结果说明,花岗岩体剥蚀厚度相对于现在一般工程埋深是比较大的     

南海北部扩张的地表过程响应：来自海南岛五指山的磷灰石裂变径迹年龄证据

海南岛是南海地块的重要组成部分,其构造演化很大程度上能够反映整个南海的构造活动特征。新生代,海南岛在新构造运动作用下,断块差异升降比较明显,形成了大致以王五 文教断裂为界,北为沉降区,南为断隆区的构造格局。对断隆区隆升过程的研究能够帮助揭示海南岛新构造活动历史,但至今为止,琼中南山地隆升的原因和时限仍存在争议。为了厘清海南岛中部的剥露隆升事件,本文选择琼中南地区海拔最高、高差最大的五指山为研究区,采集8组高程岩石样品,高程范围为203. 55~1153. 52 m。对采集的样品进行了磷灰石裂变径迹测试和热历史模拟分析,结果表明海南岛五指山地区新生代主要经历了两期快速隆升剥露。第一期为渐新世—中新世（32~17 Ma)：隆升速率较快,此时期太平洋板块向欧亚板块俯冲后撤,南海正经历第二次扩张,使得海南岛拉张,活动强烈,造成琼中山地区快速隆升,直到中中新世转为缓慢隆升。第二期为中新世末期（5 Ma)的快速剥蚀隆升阶段：南海扩张已经结束,随着菲律宾板块俯冲亚洲板块,南海北部陆缘整体处于加速热沉降阶段,且全球气候变化加快,造成了海南岛广泛的隆起和加速剥蚀。     

第四纪洞庭盆地安乡凹陷及西缘构造-沉积特征与环境演化

通过地表观察和钻孔资料,对洞庭盆地安乡凹陷及其西缘第四纪构造沉积特征和环境演化进行了研究,为江汉—洞庭盆地第四纪地质研究补充了新的资料。凹陷总体呈南北向,周边为正断裂。凹陷内第四系厚一般为100~220 m,最厚达300 m,自下而上依次为早更新世华田组、汨罗组,中更新世洞庭湖组,晚更新世坡头组和全新世湖冲积。第四系以砾石层、砂层为主,次为(含)粉砂质黏土、黏土,岩性、岩相横向变化大。安乡凹陷西缘(即太阳山隆起东缘),呈自西向东缓倾的丘岗地貌。区内主要发育中更新世白沙井组,其中南部下部以砂、砾石层为主,上部为黏土;北部以粉砂质黏土沉积为主,下部可发育砂层。根据地貌、沉积及控凹断裂特征,重塑安乡凹陷及其西缘第四纪构造活动与环境演化过程:早更新世—中更新世早期,凹陷西边的北北东向周家店断裂伸展活动,安乡凹陷不均匀沉降,总体具河流和过流性湖泊环境并接受沅水沉积;同期凹陷西缘构造抬升,处于剥蚀的山地环境。中更新世中期断陷活动向西扩展,凹陷区为过流性湖泊环境;凹陷西缘地区转为河流(南部)和湖泊(北部)环境并接受沉积。中更新世晚期安乡凹陷及其西缘整体抬升并遭受剥蚀,凹陷西缘同时具有自西向东的掀斜。晚更新世安乡凹陷拗陷沉降,具河流和湖泊环境;同期凹陷西缘遭受剥蚀。晚更新世末受区域海平面下降影响,安乡凹陷遭受剥蚀。全新世安乡凹陷拗陷沉降,具泛滥平原之河流、湖泊环境。     

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。     

大别造山带折返剥露历史:来自合肥盆地南缘中生界变质岩碎屑的证据

在合肥盆地南缘广泛分布的中生界内,砾石主要由变质岩碎屑组成。碎屑在地层中分布及垂向上的变化,为重塑造山带折返剥露历史提供了证据。防虎山组和三尖铺组底部砾岩碎屑组合为:石英片岩+云母片岩+石墨片岩+千枚岩+石英岩+脉石英+片麻岩(局部),表明在早侏罗世晚期Pliensbachian期(距今195Ma)之前,佛子岭群和卢镇关群已经折返到地表并遭受剥露。早白垩世凤凰台组、毛坦厂组和周公山组中砾岩碎屑组合为:片岩+石英岩+片麻岩+混合岩+榴辉岩+角闪岩+斜长岩+花岗岩+大理岩等,榴辉岩以及其它基性岩的微量元素特征表明它们可能是一个在早白垩世以前(距今135Ma)折返到地表并遭受完全剥露,而现在已经从造山带消失的超高压构造地层单元。大别造山带出露的超高压变质带(大别杂岩)在北缘中生代地层中目前尚未发现有可靠的沉积记录,推测它们的大规模折返和剥露可能在新生代,并持续到现在。据此认为大别造山带大规模的折返剥露分为3个阶段:早侏罗世之前、晚侏罗世—早白垩世早期和新生代。     

昆仑山垭口地区"望昆冰期"冰碛宇宙成因核素10Be测年

昆仑山垭口地区是东昆仑山现代冰川作用中心之一,在第四纪冰期间冰期旋回中保留了多套较为完整的冰川沉积.位于垭口盆地西侧山脊上的望昆冰碛,是本区已知最老的冰川沉积.应用宇宙成因核素10Be暴露年龄方法对望昆冰碛进行年代测定,5个样品中有4个介于(56.9±5.6)～(38.2±3.5)ka BP之间,相当于MIS3阶段,明显年轻于前人所测ESR和古地磁年代,且与地貌系列不符.这一结果不能代表望昆冰碛的实际年代,而应为所测漂砾后期暴露的年代,反映了MIS3阶段昆仑山垭口地区曾遭受过强烈地表剥蚀过程.望昆冰碛10Be暴露年龄显著地年轻,表明应用宇宙核素暴露年代测定冰碛物形成时代具有复杂性,应充分考虑后期剥蚀等地表过程,并应使用其他测年方法进行相互验证.