裂变径迹法在研究造山带隆升过程中的应用介绍

介绍了４种类型的造山带隆升－冷却模式,不同模式对应不同的磷灰石裂变径年龄－－高程图特征;了不同构造造背景下的热历史特征一裂变径迹年龄序列。裂变径变宅遮挡同统计分布型式对应于不同的热历史,具有不同的年代学意义。     

利用磷灰石裂变径迹计算隆升速率的一些问题

主要讨论了利用磷灰石理解变径迹年龄－－地形高差法计算隆升速率存在的一些问题，介绍了近年来国外在磷灰石裂变径迹退火方面取得的新进展及其在研究隆升速率问题上的应用，并分析了利用磷灰石裂变径迹研究隆升速率应当注意的问题，强调了加强径迹长度分析的研究。     

安徽绩溪伏岭岩体隆升时代的磷灰石裂变径迹证据

安徽绩溪伏岭岩体位于安徽省南部、黄山花岗岩体的东部。伏岭岩体裂变径迹（AFT）热年代分布于51±5～68±7 Ma之间,围限径迹长度为11.9～12.9μm。岩体形成之后,所在山系经历了速率波动较大的隆升过程,至55 Ma期间为一加速隆升过程,到55 Ma时速度达到最大的73 mm/ka;随后速度减缓,54 Ma左右时的平均抬升速率为60 mm/ka;54～51 Ma间又是一个快速加速隆升时期,到51 Ma时,速度达到70 mm/ka。研究区具有三个主要的冷却剥露阶段：130～116 Ma左右,冷却速率约为1.34℃/Ma;70～60 Ma左右,进入第二个较为快速冷却阶段,冷却速率约为25℃/Ma;在7～8 Ma左右发生突然加剧冷却事件,持续至今,速率达到8℃/km。总体来说,伏岭岩体经历了速率逐渐增加的冷却过程。由于黄山山体与伏岭岩体在大地构造位置、岩性特征及侵入时间上具有很大的相似性,二者的隆升时代、速率以及抬升剥蚀量是大致相当的。     

相山铀矿田成矿后隆升剥露的磷灰石裂变径迹分析

相山铀矿田现今的地貌以典型的低山侵蚀区为特征,侵蚀区的分布规律清楚地表明相山矿田目前仍处于地表侵蚀阶段。7个碎斑熔岩样品的磷灰石裂变径迹年龄为（78.7±7.1）～（34.5±4.1）Ma,高程加权平均年龄61.1Ma,碎斑熔岩在140.3～61.1Ma间,冷却速率7.6℃/Ma;从61.1Ma至现代,冷却速率为1.2℃/Ma,隆升速率为54m/Ma,即新生代以来相山矿田剥蚀了的厚度约3.3km。     

新疆阿尔泰造山带构造活动的磷灰石裂变径迹证据

从对新疆阿尔泰造山带西部构造活动的研究中获得一批较为系统的磷灰石裂变径迹分析结果。 32个磷灰石裂变径迹年龄为 (16 3.0± 6 .4 )～ (4 6 .9± 7.2 )Ma ,平均径迹长度为 (14 .5± 0 .1)～(11.3± 0 .4 ) μm ,长度标准差为 1.4～ 2 .7μm。区内具有 3阶段热历史 :约 110Ma之前处于约 10 0～12 0℃较高温稳定阶段 ,然后在约 110～ 4 0Ma期间发生快速冷却与隆升事件 ,从约 4 0Ma开始发生另一较为缓慢的冷却事件。总体上自北而南 ,剥蚀速率和冷却速率均逐渐变小。文中裂变径迹资料表明 ,阿尔泰山西段主要断裂带现在向南倾斜 ,区内构造演化亦主要受Tesbahan、Kulti和Basei三条断裂带逆冲热事件的控制。     

天山东段隆升过程的裂变径迹年龄证据及构造意义

东天山基底隆升过程主要发生在新生代之前，白垩纪后该地区没有发生过快速隆升。东天山隆起带构造面貌基本继承了中生代的特征，这与天山西段主要是新生代陆内造山形成的构造地貌明显不同。其原因可能与古生代南天山洋盆自东向西的剪刀状闭合和塔里木板块的斜向碰撞有关。     

青藏高原西北缘祁漫塔格山中新世快速抬升的磷灰石裂变径迹证据

对祁漫塔格山体不同海拔高度所取的9个磷灰石样品的裂变径迹分析结果表明,东昆仑西段中新世早中期为主要的隆升期且隆升速率较高,早期隆升速率为111m／Ma,晚期隆升速率为98m／Ma,总体隆升速率为100m／Ma。样品显示出磷灰石裂变径迹长度大致分2类,一类磷灰石裂变径迹长度为（12．21±10．20）-（13．75±0．30）μm,径迹长度分布图基本上为窄而对称的正态分布,反映具有快的剥露冷却速率,未受到后期热事件的干扰。另一类磷灰石裂变径迹长度为（11．88±0．33）～（13．32±0．27）μm,较前一类具有稍慢的剥露冷却速率,并且受到了后期热事件的干扰。     

青藏高原西北缘祁漫塔格山中新世快速抬升的磷灰石裂变径迹证据

对祁漫塔格山体不同海拔高度所取的9个磷灰石样品的裂变径迹分析结果表明,东昆仑西段中新世早中期为主要的隆升期且隆升速率较高,早期隆升速率为111m/Ma,晚期隆升速率为98m/Ma,总体隆升速率为100m/Ma。样品显示出磷灰石裂变径迹长度大致分2类,一类磷灰石裂变径迹长度为（12.21±0.20）～(13.75±0.30）μm,径迹长度分布图基本上为窄而对称的正态分布,反映具有快的剥露冷却速率,未受到后期热事件的干扰。另一类磷灰石裂变径迹长度为（11.88±0.33）～(13.32±0.27）μm,较前一类具有稍慢的剥露冷却速率,并且受到了后期热事件的干扰。     

西藏冈底斯带南木林地区构造活动的磷灰石裂变径迹分析

南木林地区属于冈底斯地块的南带,研究样品取自不同时代的火山岩地层,本文报道应用磷灰石裂变径迹热年代学研究构造活动的新成果.总计获得5个样品的磷灰石裂变径迹分析结果,其中3个样品属于同组年龄,分别为5.9±0.7Ma,5.2±0.6 Ma和8.7±1.0Ma,平均径迹长度为13.0～13.2±2.2μm,并呈单峰分布,表明它们是最近一次构造热事件的体现.另2个样品属于混合年龄,系由7.1Ma、30Ma、9.6Ma、51Ma和100Ma等5组年龄组成.所有这些年龄值.先后与区内_碰撞前、同碰撞、碰撞后和陆内快速隆升作用有关.自印度-亚洲大陆强烈碰撞以来,总体上具有2阶段热演化历史,其中6～0Ma期间冷却速率为11.3℃～16.7℃/Ma,隆升速率为0.85～0.99mm/a,总计隆升幅度达5100～5940m.是本区冷却隆升的主要时期.     

吕梁山新生代隆升的裂变径迹证据及其隆升机制探讨

从中生代大沉积盆地的一部分到现今南北向巨型山系且不同时代地质体平面上共存是吕梁山差异隆升、剥蚀的结果。为研究吕梁山隆升过程,在山体北、中、南地貌及地层突变部位进行了详细野外调查和基于磷灰石裂变径迹的热年代学研究。区域剥蚀厚度差异及"径迹年龄-高程"关系都表明地壳均衡隆升并非吕梁山隆升主导机制,受控于逆冲断裂的东-西向差异剥蚀及裂变径迹退火的空间变化规律共同证实南北向断裂的双向逆冲才是吕梁山差异隆升的动因。依据山体不同部位的裂变径迹年龄,可将吕梁山新生代隆升过程细分为(58±3)Ma、(40±3)Ma、(30±3)Ma、(23±3)Ma和(10±3)Ma五个阶段:吕梁山新生代隆升起始于(58±3)Ma;此后,宁武断裂于(40±3)Ma启动,开启了差异隆升的序幕并奠定了吕梁山北段东部之主体格局;西部晋西挠褶带与吕梁断隆的差异剥蚀形成时间各不相同,北部不晚于(30±3)Ma,中段主要为(23±3)Ma,南段于(10±3)Ma得到进一步加强并形成明显的地势差。     

Apatite Fission Track Evidence of Uplift Cooling in the Qiangtang Basin and Constraints on the Tibetan Plateau Uplift

The Qiangtang basin is located in the central Tibetan Plateau. This basin has an important structural position,and further study of its tectonic and thermal histories has great significance for understanding the evolution of the Tibetan Plateau and the hydrocarbon potential of marine carbonates in the basin. This study focuses on low temperature thermochronology and in particular conducted apatite fission track analysis. Under constraints provided by the geological background,the thermal history in different tectonic units is characterized by the degree of annealing of samples,and the timing of major(uplift-erosion related) cooling episodes is inferred. The cooling history in the Qiangtang basin can be divided into two distinct episodes. The first stage is mainly from the late Early Cretaceous to the Late Cretaceous(69.8 Ma to 108.7 Ma),while the second is mainly from the MiddleLate Eocene to the late Miocene(10.3 Ma to 44.4 Ma). The first cooling episode records the uplift of strata in the central Qiangtang basin caused by continued convergent extrusion after the BangongNujiang ocean closed. The second episode can be further divided into three periods,which are respectively 10.3 Ma,22.6–26.1 Ma and 30.8–44.4 Ma. The late Oligocene-early Miocene(22.6–26.1 Ma) is the main cooling period. The distribution and times of the earlier uplift-related cooling show that the effect of extrusion after the collision between Eurasian plate and India plate obviously influenced the Qiangtang basin at 44.4 Ma. The Qiangtang basin underwent compression and started to be uplifted from the middle-late Eocene to the early Oligocene(45.0–30.8 Ma). Subsequently,a large-scale and intensive uplift process occurred during the late Oligocene to early Miocene(26.1–22.6 Ma) and the basin continued to undergo compression and uplift up to the late Miocene(10.3 Ma). Thus,uplift-erosion in the Qiangtang basin was intensive from 44.5 Ma to about 10 Ma. The timing of cooling in the second episode shows that the uplift of the Qiangtang basin was caused by the strong compression after the collision of the Indian plate and Eurasian plate. On the whole,the new apatite fission-track data from the Qiangtang basin show that the Tibetan Plateau started to extrude and uplift during 45–30.8 Ma. The main period of uplift and formation of the Tibetan Plateau took place about 22.6–26.1 Ma,and uplift and extrusion continued until the late Miocene(10.3 Ma).     

Fission Track Thermochronology Evidence for the Cretaceous and Paleogene Tectonic Event of Nyainrong Microcontinent, Tibet

Fission track dating was applied to analyze the 20 samples from Nyainrong microcontinent, and we obtained 20 apatite and 15 zircon fission track ages. The results show single population grain ages with a single mean age and associated central ages mainly ranging from 108±7Ma to 35±4Ma.Their mean track lengths are 12.2–13.9 μm with a single peak. Zircon fission track age range from 78±3 Ma to 117±4 Ma. The results represented the two tectonic uplift events in the study area, namely the Cretaceous and Paleogene periods. According to thermal history modeling results, uplifting rates of two tectonic events is 0.31–0.1 mm/a and 0.07–0.04 mm/a respectively. Combined with field condition and study results, it is suggested that the Cretaceous tectonic uplift event was related to the closure ocean basin caused by Qaingtang–Lhasa collision, and the Paleogene tectonic uplift event was related to the south to thrust system caused by Indo–Asian collision.     

新生代阿尔金山脉隆升历史的裂变径迹证据

10个片麻岩和花岗岩的磷灰石裂变径迹年龄值位于35.6~13.6 Ma之间,表明了阿尔金山脉的隆升开始于渐新世,并一直延续至中新世.山脉早期的隆升速率较低,后期可能存在一个快速的隆升时期;阿尔金山脉并非整体的均匀隆升,其内分布的NEE走向的断裂也局部控制了山体的隆升;如果山脉的隆升是阿尔金断裂左行走滑的结果,那么可推测阿尔金断裂大型左行走滑的起始时间应为渐新世.区域资料分析表明,青藏高原北缘在渐新世至中新世期间发生了大规模的、区域性的抬升.     

新疆阿尔泰铁热克提岩体热历史的磷灰石裂变径迹法研究

通过对新疆阿尔泰铁热克提岩体4个磷灰石裂变径迹样品分析研究表明,具有3个阶段的热演化模式:①大约 120 Ma之前,温度为105~130 ℃或90~120 ℃,属于较高温稳定期;②60~120 Ma,温度为90~120 ℃或20~65 ℃,系快速冷却与隆升期;③60 Ma以来为20~65 ℃或12~18 ℃,属低温稳定期.第2阶段(60~90 Ma期间),冷却速率为2.5~3.23 ℃/Ma,相当于抬升速率为83.3~107.7 m/Ma.60~120 Ma的快速隆升作用以及80.4~91.9 Ma的裂变径迹年龄,证实燕山晚期发生过新的陆内挤压造山活动.     

阿尔金北缘EW向山脉新生代隆升剥露的裂变径迹证据

本文主要利用磷灰石裂变径迹测年技术探讨了阿尔金北缘EW向山脉隆升的时空差异特征。22个岩体分别采自阿尔金北缘EW向山体中的卓尔布拉克、大平沟和喀腊大湾地区。裂变径迹测试结果显示,样品的径迹年龄介于(62.6±3.5)~(28.3±1.7)Ma,平均径迹长度均介于(13.25±0.15)~(14.29±0.1)μm之间。进一步根据裂变径迹长度和温度数据,开展了磷灰石温度-时间的反演模拟。结果表明,阿尔金北缘山体的隆升呈现一定的规律:在南北方向上,南部率先隆升并向北部扩展,东西方向上,山脉中段大平沟样品径迹年龄较其他样品年龄大且时间局限在古新世和始新世,呈现中间向两侧隆升趋势。所有样品热史模拟曲线形态相对一致,径迹长度分布呈单峰式,表明阿尔金北缘地区可能仅仅新生代经历了古新世—渐新世(65—28 Ma)的快速隆升-剥露事件,中新世及后期的构造隆升-剥露事件在本区不发育。对比分析阿尔金地区的隆升剥露热事件可知,阿尔金山脉新生代的隆升-剥露整体性和差异性共存:古近纪阿尔金山脉隆升具有普遍性和区域性,而中新世至今的隆升和剥露仅仅存在于NEE走向阿尔金主断裂带旁侧的山体和NE向的山体,推测中新世以来阿尔金主断裂带的快速走滑并没有影响阿尔金北缘EW向山体的隆升和剥露。     

嘉黎断裂带两侧晚新生代差异隆升的磷灰石裂变径迹纪录

对嘉黎断裂带两侧的磷灰石裂变径迹年代学测试表明,断裂带北侧的磷灰石裂变径迹年龄在5.6~11.7Ma之间,属中新世晚期;断裂带南侧的磷灰石裂变径迹年龄明显较小,6个样品中有5个样品的磷灰石裂变径迹年龄在4.0~5.9Ma之间,属上新世早期.嘉黎断裂带北侧5.6~11.7Ma期间的隆升速率为0.07~0.09mm/a.5.8Ma以来平均剥露速率为0.50mm/a,平均隆升速率1.33mm/a.断裂带南侧4.7Ma以来平均剥露速率为0.62mm/a,平均隆升速率1.68mm/a.两侧样品都反映上新世以来有较强烈的隆升作用,并且南侧比北侧隆升作用更强烈.     

喜马拉雅造山带晚新生代构造隆升的裂变径迹证据

喜马拉雅造山带的隆升,在地质学研究中是一个非常让人感兴趣的问题,为了对其进行定量研究,揭示隆升历史及幅度等相关问题,运用磷灰石、锆石裂变径迹法对研究区淡色花岗岩进行了分析,所取样品的裂变径迹年龄位于17.0~5.7 Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄(40~17 Ma),表明研究区喜马拉雅造山带的强烈隆升开始于晚新生代.用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知,研究区内花岗岩5.7 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为18.421 ℃/Ma和0.526 mm/a.5.7~9.2 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.229 mm/a,9.2~17.0 Ma间的相对抬升与剥蚀速率为0.032 mm/a.用锆石裂变径迹年龄来计算知,研究区内花岗岩16.2 Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为12.963 ℃/Ma和0.370 mm/a,冷却速率和剥蚀速率均小于用磷灰石计算的结果.因此说喜马拉雅造山带从9.2 Ma到现在隆升和剥蚀的速率是处于加快的状态.      

阿齐山—雅满苏地区中-新生代构造隆升裂变径迹 证据:兼论构造活动对核废选址场的意义

构造活动性是核废处置场评价的一项基本判别要素。文中通过对东天山阿齐山—雅满苏地区磷灰石裂变径迹测年及 构造隆升剥蚀过程的模拟来评价核废处置场的构造活动性。结果表明阿齐山—雅满苏地区样品磷灰石裂变径迹年龄集中分 布在81.7~51.4 Ma之间,反映出东天山地区晚白垩世—始新世存在一次明显的构造冷却事件,这与天山地区晚白垩世的抬 升剥露事件相一致。磷灰石裂变径迹长度介于13.60±0.11~14.36±0.10 μm之间,其长度标准差为0.98~1.22 μm,显示该区 磷灰石径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到晚白垩世—始新世东天山阿齐山—雅满苏地区隆升 剥蚀速率为270~580 m/Ma。现有地质资料及热史模拟结果表明,东天山阿齐山—雅满苏地区在晚白垩世—始新世(84~49 Ma)期间经历了强烈的构造隆升—剥露事件,自始新世以后50 Ma以来,地壳处于稳定状态,新生代构造活动不明显,其 活动强度明显有别于天山其他地段。东天山阿齐山—雅满苏地区现在的构造地貌基本继承了晚白垩世的特征,处于构造活 动平稳期,符合核废处置场选址的构造要求。