东构造结那木拉断裂带上新世以来强烈活动的年代学证据

为揭示东喜马拉雅构造结那木拉断裂带上新世以来强烈活动特征,对采集自那木拉断裂带的三件基岩样品进行黑云母40Ar/39Ar、磷灰石裂变径迹两种热年代学方法测年;并利用"Pecube"软件对测得年龄数据及断裂带两侧已发表年龄数据进行定量模拟计算。测试结果显示黑云母40Ar/39Ar年龄范围为4.44±0.71 Ma~3.45±0.24 Ma,磷灰石裂变径迹年龄范围为3.7±0.4 Ma~1.8±0.2 Ma。年龄数据及其模拟计算结果表明,约3 Ma以前那木拉断裂带南侧地壳隆升最快,隆升速率约2.5 km/Ma,断裂带以正断层运动特征为主;约3 Ma以来那木拉断裂带北侧地壳隆升最快,约为1.3 km/Ma,断裂带以逆断层运动特征为主。那木拉断裂带运动特征变化可能与约8 Ma以来东喜马拉雅构造结快速地壳隆升剥露区域由南向北逐渐迁移有关。      

阿尔泰山南缘白垩纪以来的剥露历史和古地形恢复

应用裂变径迹技术研究阿尔泰山南缘中新生代以来的隆升剥露历史,并对古地形进行恢复。对所获得的11个磷灰石样品的裂变径迹年龄分析表明,裂变径迹年龄变化分布于99.1~43.7 Ma之间。该地区晚白垩世以来平均视剥露速率为0.050 mm/a。热史模拟结果表明,阿尔泰山南缘自白垩纪以来经历了多期冷却剥露历史:早白垩世至晚白垩世晚期(约120~75 Ma),剥露速率为0.044 mm/a;晚白垩世晚期至始新世(约75-70~50 Ma),剥露速率为0.070 mm/a;中新世以来(约20-15 Ma~现今),剥露速率为0.081 mm/a。对研究区进行古地形恢复显示,自白垩纪(120 Ma)至今,平均剥露幅度达约5 km,古地形海拔降低约0.8 km。阿尔泰山南缘白垩纪以来古地形海拔仅在17.5~50 Ma期间保持基本稳定,其他阶段均有降低的趋势。早白垩世的构造抬升与蒙古-鄂霍茨克海最后阶段的闭合以及西伯利亚板块和中朝-蒙古板块的最终收敛和碰撞有关;晚白垩世晚期至始新世的构造活动则是受拉萨地块、Kohistan-Dras岛弧增生的远距离影响;中新世以来快速隆升可能与印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应有关。     

东天山地区中—新生代隆升-剥露过程:来自磷灰石裂变径迹的证据

前人已经对西天山及邻区以及阿尔金断裂带进行了大量中—新生代隆升-剥露的研究工作,但对东天山地区的研究工作很少。天山造山带中—新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东天山地区中生代以来的隆升-剥露信息,对吐哈盆地东南缘雅满苏地区磷灰石裂变径迹进行了研究。研究表明,在不同构造位置采集的花岗岩、砂岩、火山岩样品年龄集中分布在81~53Ma,样品年龄记录了东天山地区晚白垩世—古新世发生的冷却事件。磷灰石裂变径迹平均长度为13.60~14.36μm,接近于磷灰石初始径迹长度约14.5μm,表明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东天山晚白垩世以来的平均隆升速率约为4.31×10-2 mm/a。进一步的热史模拟表明,晚白垩世—古新世(80~50Ma)期间东天山地区经历了一次隆升-剥露事件;始新世以后(50 Ma),东天山地区地壳处于稳定状态,东天山隆起带现在的构造面貌基本继承了中生代的特征。     

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.      

青川鹰咀山花岗岩体侵位与山脉隆升

运用磷灰石裂变径迹法对鹰咀山花岗岩进行了分析,所取样品的裂变径迹年龄位于50.6~69.6Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄,表明摩天岭推覆构造带的隆升开始于晚白垩世,用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知:研究区内花岗岩50.6Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为2.08℃/Ma和0.063mm/a,50.6~69.6Ma之间的相对抬升与剥蚀速率为0.013mm/a,因此说明摩天岭推覆构造带从晚白垩世以来一直处于持续隆升冷却的过程。     

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。     

青川鹰咀山花岗岩体侵位与山脉隆升

运用磷灰石裂变径迹法对鹰咀山花岗岩进行了分析,所取样品的裂变径迹年龄位于50.6⁶9.6Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄,表明摩天岭推覆构造带的隆升开始于晚白垩世,用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知:研究区内花岗岩50.6Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为2.08℃/Ma和0.063mm/a,50.669.6Ma之间,小于其地层时代或侵入年龄,表明摩天岭推覆构造带的隆升开始于晚白垩世,用磷灰石裂变径迹年龄来计算可知:研究区内花岗岩50.6Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别为2.08℃/Ma和0.063mm/a,50.6⁶9.6Ma之间的相对抬升与剥蚀速率为0.013mm/a,因此说明摩天岭推覆构造带从晚白垩世以来一直处于持续隆升冷却的过程。     

秦岭造山带东段中新生代的隆升:洛南、山阳盆地碎屑颗粒磷灰石裂变径迹记录

前人已经对秦岭造山带西部、中部、邻区以及东大别地区进行了大量中新生代隆升-剥露的研究工作,但对东秦岭地区的研究工作很少,东秦岭中新生代期间的隆升-剥露过程是否具有均一性,目前仍没有确切的认识。为了获得东秦岭地区中生代以来的隆升-剥露信息,对商丹断裂带两侧的洛南、山阳盆地碎屑颗粒磷灰石进行了裂变径迹的热年代学研究。研究表明,根据地温梯度计算得到洛南盆地的物源区宽坪群、陶湾群在白垩纪(104.4~68 Ma)期间的平均剥露冷却率为4.05℃/Ma,平均剥露速率为0.18km/Ma;山阳盆地的物源区刘岭群在白垩纪到古新世(129.6~64 Ma)期间的平均剥露冷却率为2.95℃/Ma,平均剥露速率为0.12km/Ma,反映出当时南北秦岭的剥蚀-隆升具有不均一性,北秦岭剥露速率要比南秦岭高。     

青藏高原北缘昆仑山中段构造隆升的磷灰石裂变径迹记录

3组磷灰石裂变径迹年龄分别反映出阿尔金地块白垩纪末(69.5±2.9)Ma、昆仑山前山地带和昆仑山后山地带(高原区北缘)上新世晚期(4.2±0.8)Ma和(3.9±0.6)Ma、早更新世中期(1 66±0.31)Ma等3次构造抬升事件.根据磷灰石裂变径迹分析样品的古埋深及据前人有关资料推测的古地表高程,换算出样品的古海拔高程,再由高程差得出绝对构造抬升量,绝对抬升速率为绝对抬升量与时间(裂变径迹年龄)差之比.计算结果阿尔金山北缘69Ma以来总共抬升了 4 940m,平均抬升速率为0.072mm/a.昆仑山前山地带4.15Ma至1.66Ma间总共抬升了1 380m,平均抬升速率为0.55mm/a;1.66Ma以来总共抬升了4140m,平均抬升速率为2.49mm/a.昆仑山后山地带3.85Ma至1.66Ma间总共抬升量约为1 500m,平均抬升速率为0.70mm/a;1 66Ma以来总共抬升量约为5140m,平均抬升速率为3.19mm/a.结合有关阶地特征及年龄,推算出21 ka左右的晚更新世末以来昆仑山后山的抬升速率可能达11mm/a.昆仑山后山地带较前山地带4Ma以来相对抬升了1120m,二者的平均隆升速率比约为1.2.     

龙门山冲断隆升及其走向差异的裂变径迹证据

大量的低温年代学研究用来讨论龙门山晚新生代的隆升,但很少涉及其走向差异和中生代隆升。本文分别沿龙门山北、中、南段3条剖面进行了锆石和磷灰石裂变径迹测试,结合已有的热年代学数据,以期揭示整个中-新生代期间龙门山隆升历史及其时空变化。中生代以来,龙门山主要有印支期(约200 Ma)、早白垩世末(约100 Ma)、早新生代(65～30 Ma)以及晚中新世(15～9 Ma)等或快或慢的冷却事件,总体上经历了中生代至早新生代的缓慢冷却和晚新生代快速冷却2个阶段,快速剥露开始于15～9 Ma,剥蚀速率由早期的0.1 mm/a增加到0.15～0.3 mm/a左右,局部可达0.9 mm/a左右。走向上,龙门山北段相对偏小的锆石裂变径迹年龄和相对偏大的磷灰石裂变径迹年龄反映其在中生代较中、南段隆升更快,而裂变径迹年龄总体上从北段向中、南段减小,表明中、南段在新生代发生了更快的隆升。倾向上,多种热年代学数据显示新生代期间在北川断裂和彭灌断裂两侧存在明显的差异剥露,这种差异在中、南段表现比北段更为突出。龙门山晚新生代快速隆升和剥露是青藏高原区域隆升背景上叠加的冲断活动所致,而非下地壳流动驱动。     

中－新生代龙门山的差异隆升

通过对采自龙门山南段、中段和北段花岗岩与砂岩样品中的磷灰石、锆石的裂变径迹年龄的分析,发现中生代以来龙门山的隆升在走向上存在分段性,在近东西方向上存在分带性。从松潘－甘孜褶皱带→龙门山冲断带→川西前陆盆地：松潘－甘孜褶皱带整体发生区域隆升,裂变径迹年龄与高程呈正相关关系;在龙门山冲断带,裂变径迹年龄与高程呈负相关关系或无关,说明冲断层在隆升过程中起主导作用;在川西前陆盆地,样品随埋深发生部分或全部退火。茂县－汶川断裂两侧锆石裂变径迹年龄差异明显而磷灰石裂变径迹年龄无明显差异,显示茂县－汶川断裂以西地区在38～10 Ma发生过更为快速的隆升;北川断裂两侧磷灰石裂变径迹年龄差异明显,表明北川断裂以西地区在10～0 Ma发生过快速隆升。从走向上看,从龙门山北段向南段,锆石裂变径迹年龄呈逐渐增大的趋势,这可能意味着印支末期或燕山早期,龙门山北段发生了更快的隆升;而磷灰石裂变径迹年龄总体上从龙门山北段向中段和南段呈递减趋势,反映新生代期间龙门山中、南段隆升更快。     

喜马拉雅山脉新生代差异隆升的裂变径迹热年代学证据

裂变径迹年龄资料记录的雅鲁藏布江以南的喜马拉雅山脉的冷却年龄具有明显的时空差异性。在南北方向上,特提斯喜马拉雅的冷却年龄主要在8 Ma以前,局部为5.0~2.6 Ma,而高喜马拉雅的冷却年龄集中在5 Ma以后,大多数在3 Ma以来;在东西方向上体现在喜马拉雅东西构造结之间的高喜马拉雅带上,东喜马拉雅的不丹东部区域的裂变径迹热年代学数据揭示了8.0~3.0 Ma的冷却剥露的历史;东喜马拉雅的不丹西部区域为7.0~1.4 Ma;中喜马拉雅的尼泊尔地区为5.0~0.2 Ma;西喜马拉雅的印度西北部地区为3.0~1.0 Ma。最年轻的裂变径迹年龄显示出由中间向两侧增大,反映了地质晚近时期东西构造结间的高喜马拉雅山脉的剥露幅度由中间向两边减弱的趋势,揭示了以中喜马拉雅为隆升中心向两边拓展的趋势。综合有关裂变径迹年代学资料表明,喜马拉雅山脉的隆升主要发生在中新世以来,其表现为18~11 Ma、9 Ma以来的两个快速隆升期。喜马拉雅山脉隆升的动力体制可能由早期的挤压隆升—中新世的伸展隆升—上新世以来构造隆升为主,局部气候作用和构造作用耦合的山脉隆升机制。     

The Uplift of the Longmenshan Thrust Belt and Subsidence of the West Sichuan Foreland Basin

Based on fission track dating of apatite, and measurement of vitrinite reflectance of rock samples from the Longmenshan (Longmen Mountain)area and the West Sichuan foreland basin and computer modelling it is concluded that (l)the Songpan-Garze fold belt has uplifted at least by 3-4 km with an uplift rate of no less than 0.3-0.4 mm/a since 10 Ma B.P.; (2) the Longmenshan thrust nappe belt has uplifted at least by 5-6 km with an uplift rate of more than 0.5- 0.6 mm /a since 10 Ma B.P.; (3) the Longmenshan detachment belt has uplifted by 1 - 2 km at a rate of 0.016-0.032 mm/a since 60 Ma B.P.; (4) the West Sichuan foreland basin has uplifted by 1.7-3 km at a rate of 0.028-0.05 mm/a since 60 Ma B.P.; (5) the uplift rate of the area on the west side of the Beichuan-Yingxiu-Xiaoguanzi fault for the last 10 Ma is 40 times as much as that on its east side; (6) the uplifting of the the Songpan - Garze fold belt and the subsidence of the West Sichuan foreland basin 60 Ma ago exhibit a mirro-image correlation, i.e     

南天山库车褶皱冲断带构造几何学和运动学

印度板块与欧亚大陆的汇聚作用和持续碰撞使中亚内陆沿天山、昆仑山、阿尔金山发生变形,山脉前沿发育褶皱冲断带。南天山库车褶皱冲断带中段库车河地区发育3～4排东西走向的逆冲(掩)断层和相关褶皱,逆冲(掩)断层由北向南扩展,断层和褶皱的形成时代自北向南逐渐变新,北部山前带的变形发生于前中新世,南部秋立塔克背斜带和亚肯背斜带的变形时代为上新世(5.2±0.2Ma)。通过构造几何学和运动学分析,作者提出了库车褶皱冲断带的构造变形方式和演化模型。     

走滑断裂对超高压变质岩石折返的贡献及青藏高原北部白垩纪隆升之新思考

青藏高原已识别出柴北缘、南阿尔金和高喜马拉雅三条超高压变质带。这些超高压变质带提供了一个不可多得的研究超高压变质岩石形成和折返的机会。柴北缘超高压变质带位于阿尔金断裂的东边,是柴达木—东昆仑地体与祁连—阿尔金微地体和阿拉善—敦煌地体碰撞的产物,由榴辉岩、石榴石橄榄岩和含柯石英片麻岩组成,榴辉岩形成时代500~440Ma,峰期超高压变质年龄440Ma。南阿尔金超高压变质带位于阿尔金断裂带的西边,以产出榴辉岩和石榴石橄榄岩为特征,榴辉岩形成时代为500Ma。南阿尔金超高压变质带被认为是柴北缘超高压变质带的西延,两者被阿尔金断裂左旋位移约400km。阿尔金断裂是巨大的深度>200km的岩石圈走滑断裂,断裂的活动时代至少早到240~220Ma,认为走滑过程中伴随的隆升作用有可能为柴北缘和南阿尔金超高压变质岩石的折返和出露地表做出了贡献,其中阿尔金断裂起到了类似剪刀型断裂的作用。高喜马拉雅超高压变质带在巴基斯坦和印度被发现,以榴辉岩中含柯石英或金刚石为特征,榴辉岩的超高压变质年龄为46Ma,表明超高压变质岩石发生在雅鲁藏布江缝合线关闭后并快速折返。喀喇昆仑断裂走滑过程中伴随的抬升作用则可能对高喜马拉雅地区超高压变质岩石的折返和出露地表做出贡献。在中国东部出露的大别—苏鲁超高压变质带被巨大郯庐断裂左旋走滑位移约500km,可以看作是走滑作用伴随的抬升运动对超高压变质岩石的最后折返和出露地表做出重要贡献的又一例证。青藏高原的隆升通常被认为是印度板块和欧亚大陆新生代以来的碰撞结果。根据高原北部断裂的时代、火山活动和沉积盆地的形成,我们提出高原的隆升是两次俯冲碰撞的结果。第一次发生在中特提斯班公湖-怒江洋盆在白垩纪时期的关闭,其时由于北部来自塔里木盆地和北中国板块及东部来自太平洋板块俯冲产生的抵柱效应,高原北部开始隆升;第二次发生在印度板块的新生代俯冲碰撞作用,造成高原的整体抬升,由此可以解释高原北部平均海拔(5000m)要高于高原南部(平均海拔4000m)。     

青藏高原北缘晚新生代的差异性隆起特征

在青藏高原的研究中,一个涉及高原隆升过程和机理的重要科学问题就是高原差异性隆升问题。文中初步研究了晚新生代以来青藏高原北缘的这种差异性隆升特征。研究表明,高原北缘山系隆升变化的差异性是很明显的。自23.7 Ma以来西昆仑山、阿尔金山和祁连山平均剥蚀率分别有4次阶梯式、谷—峰—谷—峰—谷式和二次阶梯式的变化形式。在3.6 Ma BP以前,青藏高原北缘山系的差异性隆升总体上呈现出东高西低的地貌特征;在3.6～1.7 Ma青藏运动发生期间,高原北缘山系的差异性隆升特征是西强东弱;在0.6 Ma以来,高原北缘山系的隆升差异性呈现出西强—中弱—东次强的特征。自1.7 Ma以来青藏高原北缘西昆仑山褶皱带平均缩短应变为38％,阿尔金山褶皱带平均缩短应变为8％,祁连山褶皱带平均缩短应变为15％。这和它们的高度在此期间的差异特征极为相似。     

郯庐断裂带对鲁西隆升过程的影响:磷灰石裂变径迹证据

郯庐断裂带(TLFZ)是一条贯穿华北的NNE向巨型断裂带。新生代以来,在郯庐断裂带的两侧及其内部发生了显著的伸展构造变形,形成了泰安-莱芜-蒙阴NW向断陷盆地群,并使鲁西块体发生了急剧的陆内伸展隆升。本文在前人研究的基础上,分别在鲁西沂山、徂徕山和蒙山三处进行了大量的样品采集,总计完成了25个样品的测试,获得了一系列新的磷灰石裂变径迹(AFT)年代学结果。结合前人已发表的裂变径迹结果,对鲁西地区新生代与伸展变形有关的剥露-隆升作用的时空分布特征、隆升剥露模式及隆升幅度进行分析,并揭示郯庐断裂带在鲁西新生代热隆升过程中的影响。主要认识有:1)新生代以来,鲁西主要经历了始新世-早渐新世和新近纪以来两期快速剥露-隆升阶段。2)始新世-早渐新世主要表现为幕式差异性快速剥露-隆升,鲁西南受NW向断层控制形成向北、向东的掀斜抬升作用,鲁西北受NE向断裂控制,形成向北、向西的掀斜抬升作用。新近纪以来,进入相对低速区域性剥露-隆升阶段。3)AFT模拟显示,与始新世-早渐新世的幕式快速剥露-隆升相比,中新世以来,鲁西剥露-隆升速率相对减小,但剥蚀量剥露-抬升量较大。故鲁西整体抬升于中新世以来。4)结合前人研究成果,新生代以来,鲁西宏观上受郯庐断裂带伸展活动影响,越靠近郯庐断裂带剥蚀量越大,局部受NW或NE向断裂控制。     

青藏高原东缘地区隆升作用特征－低温年代学证据

通过对比研究青藏高原东缘若尔盖－泸定地区低温年代学样品(ZFT样31件、AFT样56件和 A(U­Th)/He 样37件)各参数(隆升年龄和隆升速率)特征表明,该地区中生代以来的抬升冷却过程具由北向南的递进隆升特征,南部丹巴弧形带与北部茂县弧形带产生了显著的隆升剥露“翘掀式”调整,北部弧形带隆升剥露较早、速率先快后慢,南部弧形带隆升剥露较晚、速率先慢后快; 且在早中新世研究区处于平静期,抬升剥露作用显著减缓。年龄及抬升冷却速率等值线垂向上浅部(70℃等温面)较深部(110℃等温面)弧形展布特征显著; 平面上总体向南具连续弧形变化趋势(年龄变新、隆升速率增大)。抬升冷却(剥露)特征显示出中央造山带和青藏高原的形成对该地区隆升过程的强烈影响,以及弧形构造格架对浅部地表抬升剥露的显著控制作用。