电子自旋共振(ESR)化石测年及其在晚新生代动物群年代学研究中的应用

动物群化石组合通常被用来限定地层的相对年代,但很难给出地质事件的精确时间.电子自旋共振(ESR)方法能够对化石样品本身直接测年,测年范围可以覆盖更新世和上新世.ESR化石测年的难点之一在于化石中铀放射性衰变体系的开放性.通过与铀系分析相结合,可以更精确的重建牙齿化石中铀元素的迁移过程,进而获得更可靠的年龄.本文对ESR化石测年方法进行了介绍,并展示了该方法在国内外动物群年代学研究中的一些应用.通过与生物地层学相结合,ESR化石测年方法为晚新生代地质和动物考古学年代学研究提供了一种更直接的绝对测年手段.     

祁连山新生代古海拔变化的碳氧同位素记录

祁连山构成青藏高原的北东边界,是研究青藏高原的隆升与向内陆扩展的关键区域,利用新生代湖相沉积的碳氧同位素组成估算祁连山古海拔对认识青藏高原的隆升有重要意义。在中祁连陆块不同地点出露的始新统、渐新统、中新统和中晚更新统分别取样并进行碳氧同位素分析,估算相应地质时期的古年均温和古海拔高度。结果表明,祁连山地区古近纪的海拔约为2711 m,中新世早期的海拔为2848 m左右,中新世中晚期祁连山海拔达到约3586 m,中晚更新世祁连山的古海拔约为3790~3890 m。古近纪祁连山的海拔较低,但已经构成了青藏高原的东北边界;中新世中晚期祁连山强烈隆升,形成了盆-山构造地貌格局;第四纪祁连山地壳重新活跃并呈阶段性快速隆升,河流堆积和侵蚀交替进行。根据碳氧同位素估算的祁连山古海拔高度变化为认识青藏高原隆升的过程提供参考。     

新疆阿尔泰青河-富蕴地区晚新生代隆升-剥露过程——来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对阿尔泰造山带中—新生代的陆内造山作用进行了大量的研究工作,但对中国境内阿尔泰山的隆升过程特别是晚新生代以来的隆升研究程度较弱。阿尔泰山现今的构造面貌究竟是何时定格的,目前仍没有确切的认识。对阿尔泰青河—富蕴地区花岗岩与片麻岩5件样品进行了磷灰石裂变径迹研究,获得了该区晚新生代以来的隆升—剥露信息,并探讨了该区的热史演化过程与阿尔泰山现代地貌的形成。样品的磷灰石裂变径迹年龄为18.7±1.6~22.7±2.2Ma,封闭径迹长度分布在11.6±1.2~13.1±1.4μm之间。热史模拟表明,阿尔泰青河—富蕴地区具有四阶段演化模式:28Ma以前的稳定阶段、28~18Ma的快速冷却阶段、18~8Ma的稳定阶段、8~6Ma以来的快速冷却阶段。8~6Ma以来是本区剥露的最快时期,这一阶段的隆升造就了现代阿尔泰山的地貌,而且也存在于中国西部的其他造山带。2期主要的快速隆升—剥露事件均与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系,应该是对印度—欧亚板块碰撞的响应。     

龙门山晚新生代地表剥蚀量的定量估算

龙门山是青藏高原周边山脉中地形梯度变化最大的山脉.利用数字高程模型(digital elevation models, DEM),采用三维残余面法恢复龙门山晚新生代古残余面DEM,并与现代地形面做差值运算,得到研究区域的剥蚀量地形,进而定量估算青衣江、岷江、沱江和涪江主要水系流域晚新生代的地表剥蚀量.结果表明:龙门山晚新生代地表剥蚀总量为80 500~92 800 km3;岷江流域对龙门山地区剥蚀量贡献率约33.9%~37.1%,其次为涪江(33.6%~38.4%)、青衣江(24.1%~31.9%),沱江流域贡献率为0.4%~0.6%;类似2008年“5·12”汶川地震的次生灾害引发的地表快速剥蚀,是青藏高原东缘龙门山造山带晚新生代地表剥蚀的主要原因.      

金湖凹陷铜城断层构造特征与成因分析

依据高精度三维地震资料与前人对金湖凹陷乃至苏北盆地构造的分析成果,在构造理论指导下应用构造解析方法,对铜城断层构造特征与成因进行研究。结果表明:铜城断层近SN延伸,断面具"丝带效应",其东、西两盘诸断层发育规模、活动性和剖面样式有所差异,铜城断层与两盘断层不具成因上的"世代关系",但具有构造分区作用;区域应力和先存构造是影响铜城断层形成与演化的主要因素;古新世—早始新世NW—SE向伸展作用时,铜城断层为具有调节作用的变换断层,并不受郯庐断裂的走滑作用影响,中始新世近SN向伸展作用下,又叠加以主动走滑性质,断层规模扩大,渐新世至早中新世近EW向挤压应力造成南段断面倒转而呈"逆断层"特征;铜城断层形成于伸展环境,在挤压环境中受到局部改造,具有走滑性质、多期活动、逐次发育特征。     

Constraints on the early uplift history of the Tibetan Plateau

The surface uplift history of the Tibetan Plateau and Himalaya is among the most interesting topics in geosciences because of its effect on regional and global climate during Cenozoic time, its influence on monsoon intensity, and its reflection of the dynamics of continental plateaus. Models of plateau growth vary in time, from pre-India-Asia collision (e.g., approximately 100 Ma ago) to gradual uplift after the India-Asia collision (e.g., approximately 55 Ma ago) and to more recent abrupt uplift (<7 Ma ago), and vary in space, from northward stepwise growth of topography to simultaneous surface uplift across the plateau. Here, we improve that understanding by presenting geologic and geophysical data from north-central Tibet, including magnetostratigraphy, sedimentology, paleocurrent measurements, and (40)Ar/(39)Ar and fission-track studies, to show that the central plateau was elevated by 40 Ma ago. Regions south and north of the central plateau gained elevation significantly later. During Eocene time, the northern boundary of the protoplateau was in the region of the Tanggula Shan. Elevation gain started in pre-Eocene time in the Lhasa and Qiangtang terranes and expanded throughout the Neogene toward its present southern and northern margins in the Himalaya and Qilian Shan.     

第四系重新定义的有关建议

当新生界"第三系-第四系"的划分方案被"古近系-新近系"(Gradstein等,2004)所取代后,有关第四系的定义问题在国际学术界产生很大的争议.本文汇集部分国际组织和个人对第四系重新定义的有关建议,以期引起我国地层工作者和第四纪学者对此关注.     

The tectonic uplift of the Hua Shan in the Cenozoic

Six granite samples were collected from six difference elevation locations at the Hua Shan in a main ridge of the Qinling Mountain. Apatite and zircon separated from these six samples were dated by the fission track technique. An assessment of the Cenozoic uplift or exhumation rate was obtained from the altitude difference of sampling samples dated by fission track, and from the difference of fission track dates of both apatite and zircon for a sample. The preliminary results suggest that the beginning of uplift of the Hua Shan was as early as 68.2 MaBP and the uplift rates for different periods are 0.02–0.19 mm/a (from the elevation difference) or 0.12–0.16 mm/a (from two mineral fission track dates). The average uplift rate is 0.12 mm/a (from the elevation difference) or 0.14 mm/a (from two mineral fission track dates). The uplift of the Hua Shan might accelerate since (17.8±2.0) MaBP, and the average uplift rate is about 0.19 mm/a.     

海南岛新生代玄武质熔岩源区中再循环物质及其年龄的限定:来自Hf-Sr-Nd-Pb同位素的制约

再循环洋壳和沉积物在壳.幔循环过程中扮演着重要的角色。前人研究指出板片俯冲与海南地幔柱形成关系密切,然而地幔柱源区中是否存在再循环沉积物仍然不得而知。本文将首次报导海南岛新生代玄武质熔岩的Hf同位素,并将新的Sr-Nd-Pb同位素与前人数据相结合,限定再循环物质的组成及其年龄。与同位素地幔趋势相比,给定εNd时,海南岛玄武质熔岩的εHf值更低;而且Eu/Eu*>1、Sr/Sr*>1,与Al2O3、MgO都不存在相关性,说明Eu和Sr的正异常是继承了源区的特征,指示源区中存在再循环洋壳物质的参与。海南岛玄武质熔岩的Ce/Pb与εNd、εHf呈正相关关系,Nd/Pb与87Sr/86Sr呈负相关关系,它们都指向了沉积物端元。根据εHf-εNd模型和Pb同位素演化模型,推断源区中再循环洋壳和沉积物相对年轻,其年龄应小于1.0Ga。这些再循环洋壳和沉积物将进入深部地幔,并与地幔中的橄榄岩反应形成二阶段辉石岩,随着海南地幔柱不断上升而发生熔融,最终熔体喷发至地表形成海南岛玄武质熔岩。     

新生代增温情景下自然火历史的研究

自然火是地球系统的重要组成部分,与气候、植被关系紧密。全球增温情景下,自然火的演化规律和控制因素已经成为学术界的研究热点,通过整理分析自然火实际监测记录、模型模拟结果以及古记录反映的自然火历史,发现还存在一些亟待解决的问题:全球不同增温情景下自然火增多还是减少?其控制因素如何改变?本文选取距今最近的地质历史时期新生代中的典型增温期"中中新世气候适宜期"和"全新世大暖期",对其自然火研究进行分析总结,归纳得出温度是增温情景下自然火的重要控制因素,但是不同地区自然火控制因素有所不同,雨热条件的季节分配、植被类型的演替、雷电和火山活动等因素也对自然火有重要影响。季风区气候变幅大、植被类型丰富,其自然火演化及控制因素具有复杂性,是自然火研究的重要区域,建议在今后研究中,在东亚季风区选择涵盖未来百年可能增温幅度的理想沉积记录,对其记录的自然火历史、增温幅度、植被演替进行系统研究,进而探讨未来增温情景下自然火的演化规律和控制因素。