伊犁盆地南缘隆升剥蚀及其盆地南部的沉积响应——利用磷灰石裂变径迹分析

分析了伊犁盆地南缘蚀源区14件磷灰石样品,其中南缘中西部10件,东部4件。磷灰石裂变径迹表观年龄及其与高程的关系、单颗粒年龄、封闭径迹分布特征表明,伊犁盆地南缘样品均遭受了不同程度的退火,但没有发生明显的区域性热事件。通过封闭径迹正演热史模拟得出,伊犁盆地南缘中新生代构造演化经历了三叠纪-侏罗纪晚期快速隆升,白垩纪-古近纪相对稳定和新构造快速隆升三个阶段。东西两段略有不同,西段隆升时间较早,样品所在地在早三叠世就开始强烈隆升,说明当时该处离原型盆地边界较近,而东段此时样品所在位置还可能接受沉积,直至中侏罗世末期才开始隆升剥蚀。侏罗纪原型盆地南部边界至少跨过大板煤矿,因为在该处出露中侏罗世西山窑组残留地层。相应的稳定阶段东段要滞后一些,稳定时间相对较短,西段该时段长达100Ma,而东段多在50～60Ma。新构造运动强烈活动的时间东段相对较早,局部地段在38Ma就开始隆升。盆地南缘沉积相带的发育特征和新近纪（或第四纪）内给出的电子自旋共振年龄（ESR）均说明,沉积对构造具明显的响应,盆缘快速隆升阶段其盆地内相应的沉积物较粗,相对稳定阶段对应的沉积较细或缺失。     

焉耆盆地磷灰石裂变径迹分析

通过裂变径迹分析，研究沉积盆地的古地温，再造沉积盆地的地热史，是近些年来迅速发展的新的研究领域之一。为了深入焉耆盆地古地温场和地质发展史的研究，在焉耆盆地共测试磷灰石裂变径迹分析样品21块，研究焉耆盆地博湖坳陷的古地温场特征，并确定冷却事件发生的时间，利用磷灰石裂变径迹资料计算出地层剥失厚度，对油气的生成运移时期进行分析。     

利用磷灰石裂变径迹研究鄂尔多斯盆地西缘热历史

磷灰石裂变径迹在地质时期对60～150℃范围内温度变化的热敏感性 ,不仅使其成为研究盆地构造热演化史和区域构造运动的重要手段 ,而且对指导油气勘探有很大的实践意义。本文根据AFTA① 的有关原理 ,退火特性 ,对鄂尔多斯盆地西缘奥陶、二叠、三叠、侏罗、白垩、第三纪等不同时代地层样品开展了较为系统的AFT测试 ,获得了一批可靠的AFTA数据 ,论述了鄂尔多斯盆地西缘的主要构造热事件的次数 ,及该区中生代以来的构造热演化史。研究表明 :自中生代以来 ,该盆地西缘至少经历了四次构造热事件(峰值年龄分别为170Ma±、130Ma±、和75Ma±和17Ma±)。     

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.     

库车盆地中新生代构造演化: 磷灰石裂变径迹证据

通过对库车河剖面14个样品磷灰石裂变径迹的测试, 研究了库车盆地及其源区的构造演化.根据表观年龄和地层年龄关系, 将结果分成8个退火样品和6个碎屑样品.退火样品年龄从北向南从136~93.7 Ma, 记录了构造发育自造山带向盆地扩展的运动样式.其中09dk-6, 09dk-7, 09dk-8和09dk-11未通过X2检验, 分析认为与后期构造活动有关, 分解得到最年轻的年龄组记录了库如力向斜, 捷斯德里克背斜和阿合断层分别在74.4 Ma、24.2 Ma和50.8 Ma的最新一期活动.碎屑磷灰石得到了250 Ma、160 Ma和100 Ma3个明显的静态峰.结合热模拟研究表明, 研究区存在250 Ma、160 Ma、100 Ma和20 Ma四期构造隆升, 是对亚洲南缘多期地体碰撞增生的响应.      

伊犁盆地南缘构造活动及对砂岩型铀矿的制约:来自磷灰石裂变径与U-Pb定年的证据

为了探讨伊犁盆地南缘构造活动与铀成矿关系,通过采取砂岩型铀矿含矿层砂岩样品,利用磷灰石裂变径迹热年代学与U-Pb等时线定年的方法,对伊犁盆地南缘构造活动与砂岩型铀矿成矿年龄进行了研究。研究结果表明：①伊犁盆地南缘自中生代以来经历了三期强烈的隆升—剥蚀事件,三叠纪末—中侏罗世、晚侏罗世—早白垩世、中新世—现今,对应印支末期、燕山期与喜马拉雅期三期构造活动;②盆地南缘中—西段砂岩型铀矿成矿年龄可分为158~153 Ma、108~60.5 Ma、55~15 Ma,12~0.3 Ma四期,盆地东段铀成矿年龄比较新,为7.8~5.5 Ma之间;③盆地南缘构造活动时间与铀成矿年龄具有非常好的对应性,将伊犁盆地南缘铀成矿作用过程划分为三个阶段,物源区快速抬升—含矿建造形成期及铀的预富集阶段、主成矿阶段、后生叠加改造阶段。     

青藏高原隆升过程的磷灰石裂变径迹分析方法

由于青藏高原新生代以来地表高程持续强烈抬升,在利用磷灰石FT年龄进行高原绝对隆升速率计算时应引入古地表高程参数,而通常使用的“径迹年龄-地形高差法”却没有考虑到不同时期的古地表高程问题。为此,笔者试提出高原隆升速率计算的“径迹年龄-海拔高程法”,即以同一参考质点(样品点)在不同时期的海拔高程差作为绝对抬升量,以绝对抬升量除以时间得出隆升速率。本文讨论了改进后方法与传统方法计算结果的差异及合理性。鉴于青藏高原的隆升具有明显的脉动性与幕式作用特征,多数情况下FT年龄可能大致代表构造抬升与剥露事件的年代。     

磷灰石裂变径迹技术与地学应用综述

天然裂变径迹的形成和演化是一个连续不可逆的过程，经历了漫长地质演化的矿物的所有裂变径迹综合起来就可以看作一个热时钟体系。它不仅反映了矿物冷却到封闭温度(退火温度)的时间，还记录了矿物所经历的低于封闭温度的整个热历史的信息。由此可以建立起用于恢复矿物热史信息的各种模型(包括时间——温度模型)。这些模型的建立对沉积盆地沉降／埋藏历史、造山带浅部壳层冷却／剥露历史的研究以及低温热历史重建等地学方面的应用意义重大。     

四川盆地东南缘中新生代构造隆升的裂变径迹证据

通过对四川盆地东南缘8件不同层位的磷灰石样品裂变径迹的分析,获得了该区中新生代构造隆升的时限,并分析了其构造和油气地质意义。磷灰石裂变径迹分布形态总体具有单峰特征,部分具有双峰特征,平均径迹长度在10～13μm,标准偏差在1.5～2.5μm,反映了磷灰石在地质历史时期经历过较缓慢的冷却退火过程。样品的热史模拟结果显示,所有样品在进入部分退火带(PAZ)以后没有再经历明显的沉降埋藏,均表现为持续的隆升,但不同地区进入隆升期的先后次序不同。盆地东南缘的隆升起始时间在95～60Ma左右,即晚白垩世—古近纪,向北到达盆地边缘的时间为40～35Ma,为古近纪晚期。几乎所有的样品都具有晚期快速抬升的特点,抬升时限均在10Ma以内,多数小于5Ma,部分小于2Ma。从油气地质的角度看,川东南地区喜山期的强烈隆升一方面可能造成已有的气藏破坏,另一方面也可能有利于形成新的具裂缝性储层的岩性气藏或者水溶气气藏。     

磷灰石裂变径迹分析在焉耆盆地油气勘探中的应用

研究了博南１井和焉参１井侏罗系碎屑岩６个样品的磷灰石裂变径迹测试结果,得出北部凹陷中生界埋深普遍〉２０００ｍ,属新生代补偿型地温场分区,最大古地温发生在新生代以来的挽近时期,中下侏罗统经历的最大古地温约为７０～１１０℃;南部凹陷中生界埋深普遍〈１５００ｍ,属新生代欠补偿型地温场分区,最大古地温发生在侏罗系沉积末,下侏罗统一中侏罗统下部经因的在古地温大约为８０～１１０℃,中侏罗统上部经历的最大古地温     

鄂尔多斯盆地东北部差异隆升过程裂变径迹分析

基于磷灰石裂变径迹(AFT)的分析方法,探讨鄂尔多斯盆地东北缘差异隆升过程及其隆升强度,为鄂尔多斯盆地东北缘(晋西挠摺带府谷—吴堡区段)构造演化历史及其与多种能源矿产耦合关系提供新的认识。不同构造单元及其不同层系样品的AFT分析表明:研究区北段府谷—兴县地区构造抬升相对较早,且经历了白垩纪晚期(86~56Ma)和古近纪(44~37 Ma)两次隆升过程,平均隆升速率分别为24.5 m/Ma和41.8 m/Ma;研究区中段紫金山地区抬升相对较晚,主控构造事件发生在晚白垩世末期—古近纪早期(68~56 Ma)和古近纪中晚期(35 Ma),平均隆升速率分别为48.8 m/Ma和49.2 m/Ma;研究区南段临县—吴堡地区抬升最晚(35~21 Ma),平均隆升速率为73.9 m/Ma。因此,鄂尔多斯盆地东北缘晚白垩世以来的差异隆升过程具有北段抬升早、中段抬升相对较晚和南段抬升更晚的特点,南北区段统一的强烈构造抬升活动主要发生在古近纪以来的晚近时期,且构造隆升强度由南向北逐渐减弱。结合已有的成矿(藏)年代学资料分析表明,鄂尔多斯盆地东北缘关键构造事件及其隆升强度与多种矿产耦合成矿(藏)事件关系密切,构造事件与成藏(矿)事件呈现出显著的协同耦合特点。     

哀牢山-红河剪切带渐新世的构造体制转换与剥露历史:来自哀牢山南段磷灰石裂变径迹的证据

哀牢山-红河剪切带是东南亚重要的构造边界,其记录了青藏高原东南缘新生代以来的陆内变形和地貌演化。本次研究对该剪切带哀牢山南段开展了基于LA-ICPMS法测试的磷灰石裂变径迹低温年代学分析。磷灰石裂变径迹年龄数据和热史反演模拟揭示哀牢山段存在晚始新世-早中新世（40~20Ma）的快速剥露事件,而早中新世（大约20Ma）之后处于稳定的慢速剥露过程。磷灰石裂变径迹年龄-海拔分布曲线特征暗示：快速剥露机制存在差异,早期阶段（40~26Ma）的剥露过程受控于伸展为主的左旋走滑体制影响;晚阶段（26~20Ma）的快速剥露归因于简单剪切为主的左旋走滑剪切体制,上述结果暗示哀牢山-红河构造带在晚渐新世发生了一次重要的构造体制转换,即从走滑伸展变形转换为简单剪切变形。哀牢山杂岩带北段、中段、南段冷却路径对比,表明北-中段可能存在两阶段快速冷却作用,而南段只发生单一快速冷却作用;结合青藏高原东南缘低温热年代学数据,暗示自中-晚中新世,青藏高原中、下地壳物质可能向东南缘扩展,并已到达哀牢山中段,同时诱发哀牢山杂岩带以北广大地区的抬升和快速冷却。

     

华南东部陆缘新生代隆升历史及其动力学机制

华南陆缘在新生代期间经历了千米量级的上覆盖层剥蚀和山脉隆升;同时,其东侧的东海陆架盆地经历多次构造应力场的反转并发育多期反转构造。东海陆架盆地内的构造反转与华南陆缘隆升的发生时间和触发机制是否一致有待研究。为此,本文对浙江地区的岩石样品进行磷灰石裂变径迹测试和热演化史反演分析其隆升历史,并通过地震剖面分析东海陆架盆地的反转时间及其反转所导致的地层剥蚀量;最后,将二者进行对比分析并研究其动力学机制。结果发现,华南东部陆缘地区至少存在晚始新世（34.5~33.5Ma）、中中新世（16~11.5Ma）、上新世以来（5~0Ma）三期明显的快速隆升事件,三期隆升导致的地层剥蚀量分别为227m、593m和865m;东海陆架盆地经历了古新世末-始新世初（~56Ma）、始新世末-渐新世初（~32Ma）和晚中新世（~10Ma）三期构造反转,三期反转导致的局部地层最大剥蚀量分别可达1200m、1300m和2000m。在时间上,东海陆架盆地的始新世末-渐新世初（~32Ma）和晚中新世（~10Ma）的构造反转分别滞后于浙江的晚始新世（34.5~33.5Ma）和中中新世（16~11.5Ma）的隆升时间,说明这两期挤压-剥蚀事件分别具有自西向东的迁移性,即印度-欧亚板块碰撞的远程效应可能是导致该迁移特征的原因;在强度上,东海陆架盆地的反转剥蚀量大于浙江境内的地层隆升量、挤压强度东强西弱,中新世晚期菲律宾海板块向西俯冲导致冲绳海槽弧后伸展产生向西的挤压力、这种挤压应力向陆内传递且强度变弱可能是导致该特征的原因。

     

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。     

伊犁盆地南缘侏罗系地下水演化及铀源分析

文章根据铀储集层及其地下水地质演化历史,推断控矿的层间氧化带发育程度,分析铀矿床仅在3条较大河流两侧形成的原因,总结了与铀成矿配套的水文地质条件,为类似地区铀矿找矿工作提供了理论依据。     

怒江河砂岩屑磷灰石裂变径迹结果与流域地貌演化

河流搬运沉积的河砂作为流域内地质体的平均产物,可以有效地揭示整个流域内区域性的地质体热史演化。对同一河流进行分段采样能够揭示更为详实的热史演化差异。本文对滇西境内怒江上游至下游采集了7个河砂样品进行磷灰石裂变径迹定年,主要年龄峰值依次为: 12.2 Ma和12.8 Ma, 7.7 Ma, 5.3 Ma、4.4 Ma和4.9 Ma, 7.3 Ma,总体上呈现出上游老、中游年轻、下游老的年龄格局。怒江中游河段相对年轻的流域热史经历说明中游河段较其他区域经受了构造地貌的快速演化。由于这一位置对应三江并流,而且气候作用与现代西南季风的水汽通道吻合,降雨量与上、下游流域截然不同。可以推断,气候因素导致了其快而新的构造地貌演化,促成代表年轻冷却历史信息的地质体被迅速剥露造就了怒江河道不同位置流域热史演化的差异。测得的7个样品所有年龄峰值可分为5个区段: 5.3～4.4 Ma、7.7～7.3 Ma、12.8～10.7 Ma、26.8～22.2.3 Ma、48.7～30.1 Ma,基本反映了流域范围新生代以来主要的热史演化阶段。此外,怒江不同河段河砂样品的分段性特征,证实河砂岩屑磷灰石裂变径迹分析方法在解释流域区域热史演化方面具有独特的优点。     

新疆伊犁盆地南缘层间氧化带发育特征及其与铀矿化的关系

在伊犁盆地南缘产出一条距山前2－5km、自东向西延伸近百公里的铀及伴生元素成矿带。本文从已知铀矿床的成矿环境和特征出发，阐述了伊犁盆地南缘层间氧化带的空间分布和层间氧化带的控矿规律。通过不同层位的层间氧化带含矿性对比及同一层位不同地段的层间氧化带含矿性对比，总结出伊犁盆地南缘层间氧化带发育特征及其与铀矿化关系，为 在盆地内寻找层间氧化带砂岩型铀矿床提供了依据。     

青藏高原西北缘盆山过渡带陡坡地貌的形成时代与成因

平均海拔大于4500 m的青藏高原,是通过高原边缘的陡坡地貌与海拔低于1500 m的周缘盆地或平原相连接的,这些围绕高原的陡坡地貌是何时、如何形成的呢？本文通过对西昆仑山中段北缘主逆冲断层上盘陡坡地貌区9件磷灰石样品的裂变径迹年龄与长度分析表明：在海拔3900～4635 m的陡坡地貌中的裂变径迹样品年龄为6.2±1.4 Ma～0.9±0.3 Ma,呈现“上新下老”的反序分布特征; 而通过热历史模拟显示约5 Ma,约3～2 Ma,约2～1 Ma 和约1 Ma该地区出现多阶段的隆升与剥露。结合前人研究成果和野外地质的观察认为,现今青藏高原西北缘陡坡地貌的形成是中新世晚期以来高原边界叠瓦状断裂系经历了约8 Ma、约5 Ma、约3～2 Ma、约2～1 Ma和约1 Ma多阶段后展式逆冲运动的结果,这为青藏高原周缘陡坡地貌的形成和青藏高原的隆升时代与型式提供了关键的热年代学约束。