中新生代南北天山差异性抬升历史的磷灰石裂变径迹证据

堆积于天山山前坳陷内部的巨厚新生代地层不仅记录所在沉积区的热历史信息,还记录了物源区的信息。本文选择天山南北两侧山前坳陷中3条地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试和部分样品的热历史模拟分析,来揭示上新世以来天山在南北方向上隆升过程的差异性。采样剖面的选取较前人更加靠近前陆盆地方向,样品所在地层年代更新。结果显示,东秋里塔格背斜剖面中的样品记录了中天山、南天山和背斜区分别在55~65Ma、20~25Ma和5Ma经历了构造隆升。玛纳斯背斜剖面中的样品记录了北天山的三次构造隆升事件分别发生于55~65Ma、20~25Ma和5Ma,其中距今5Ma为玛纳斯背斜带起始隆升的时代。结合前人在相同区域的研究成果,分析得出天山的不同部分经历了不同的构造演化历史,自150Ma以来经历了三期差异性隆升。中生代时期(150~125Ma)表现为山体整体抬升,中生代晚期-新生代早期(100~50Ma)北天山明显早于南天山开始构造隆升,新生代以来(~50Ma)的构造运动以向前陆盆地方向扩展为特征,而隆升起始时间南北差异变小。虽然在南北方向上天山山体隆起时间上存在明显的差异,但是中新生代以来山体物源区的剥蚀速率大体相同。因此,隆升起始时间与隆升量之间并不存在必然的定量关系。天山的不同块体具有不同的构造演化历史的事实提示在研究大范围构造隆升作用时,应将构造作用作为一个过程来对待。变形在传递的过程中,在时间和空间上存在一定的滞后现象。     

泰山新生代抬升的裂变径迹证据

对采自鲁西隆起泰山的16个样品进行了磷灰石／锆石裂变径迹分析。分析结果表明泰山在前新生代（晚元古代到晚白垩世）抬升缓慢，新生代以来抬升速度明显加快，共经历了48Ma、44～37Ma和23～20Ma三个抬升阶段，其中后两个阶段为快速抬升时期。新生代泰山快速抬升与济阳坳陷构造演化有着良好的隆-坳耦合关系，暗示44Ma之前鲁西隆起与济阳坳陷是一个相连的联合盆地，44～37Ma泰山的抬升将二者分开，抬升事件进而控制了坳陷中烃源岩的形成。新生代泰山抬升与渤海湾盆地及其周边山系的构造演化也存在对应关系。     

西藏羌塘盆地白垩纪中期构造事件的磷灰石裂变径迹证据

拉萨与羌塘地块于白垩纪中期的碰撞造山对羌塘原型盆地的热体制和构造演化有着重要影响.运用磷灰石裂变径迹方法,对羌塘盆地隆鄂尼夏里组和托纳木雪山组砂岩分析表明,裂变径迹年龄集中在120～ 80Ma之间,表明在白垩纪中期,羌塘盆地普遍发生了一次构造抬升事件,该期构造事件的年龄与盆地内早白垩世的岩浆热事件、主要构造变形作用发生在晚白垩世以及雪山组和阿布山组角度不整合的时代(125～75Ma)较一致,是拉萨与羌塘地块碰撞造山事件的记录.热历史模拟表明,白垩纪中期构造事件对羌塘盆地南部和北部的热演化历史有着差异影响,羌塘盆地南部降温速率相对不大,抬升剥蚀厚度约1500m,而北部古地温迅速降温到近地表温度,抬升剥蚀厚度近4000m.这种差异抬升剥蚀可能与班公湖-怒江洋壳向南俯冲使得因拉萨地块构造负载而导致羌塘地块的挠曲有关.     

西藏冈底斯新生代以来的抬升过程——磷灰石裂变径迹热史模拟的证据

西藏冈底斯南缘中酸性侵入岩的磷灰石裂变径迹年龄在37~25Ma之间,热史模拟过程反映冈底斯经历了3个阶段的抬升演化。40~26Ma的快速冷却抬升阶段:受控于印度-欧亚大陆完全碰撞拼合的影响,并在37~26Ma抬升至现今海拔高度;26~8Ma的剥蚀阶段:受夷平和大型逆冲推覆活动的影响,出现剥蚀和抬升交替过程;8~0Ma的缓慢冷却阶段:受南北向裂谷作用影响,出现内部差异抬升。此外,北部墨竹工卡地区和南部泽当、桑耶地区,西部桑耶地区和东部泽当地区,均具有相似的抬升过程和历史,没有明显差异,暗示冈底斯经历了整体性、较均一的阶段性抬升过程。     

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.     

鄂尔多斯盆地东北部构造热演化史的磷灰石裂变径迹分析

运用磷灰石裂变径迹(AFT)分析的构造热年代学研究方法,系统探讨鄂尔多斯盆地东北部不同区段中新生代以来的热演化历史,为盆地东北部石油和天然气等多种沉积能源矿产的勘探预测提供新的约束条件。模拟结果表明:盆地东北部经历了250~150 Ma缓慢埋藏增温过程,平均增温速率为0.9℃/Ma;150~120 Ma为快速增温阶段,平均增温速率高达2.1℃/Ma,地层温度达到最高,且均大于130℃。之后不同区段经历差异降温过程:北缘露头区经历了120~65 Ma快速降温,平均冷却速率约1.3℃/Ma;65~10 Ma缓慢降温,平均冷却速率约为0.4℃/Ma。南缘露头区及盆地沉降区则经历了120~30 Ma缓慢降温,平均冷却速率约为0.9℃/Ma;30~10 Ma快速降温,平均冷却速率约为1.5℃/Ma。10 Ma以来,盆地东北部整体抬升冷却,平均冷却速率约6.5℃/Ma。分析结果认为燕山中期构造热事件之最高热增温作用的关键时刻为(120±10)Ma,促成鄂尔多斯盆地东北部主要烃源岩层系的成熟生烃和大规模油气成藏。在后期的差异抬升冷却过程中,北缘露头区在65 Ma±通过了110℃等温面,南缘露头区及盆地的沉降区在30 Ma±通过了110℃等温面,有利于相邻地区原生油气藏的积聚和保存,古近纪晚期(30 Ma)尤其是新近纪晚期近10 Ma以来的强烈构造抬升作用有可能是引发原生油气藏调整—改造和次生成藏的关键因素。     

南太行山中新生代隆升过程:磷灰石裂变径迹证据

南太行山地区地处华北陆块中部,是研究华北岩石圈减薄、克拉通活化期间山脉隆升与剥露机制的理想场所。本文对太行山南麓的中生代岩浆岩和元古宙变质岩开展了磷灰石裂变径迹低温热年代学研究,获得了相关样品的磷灰石径迹年龄和径迹长度。研究表明,南太行山地区磷灰石裂变径迹表观年龄集中在75~32 Ma之间,峰值径迹长度在11μm以上,为宽带单峰分布。综合考虑裂变径迹反演,南太行山地区初始隆升始于100 Ma前,晚白垩世以来的剥蚀去顶量在3 km以上。100~50 Ma的构造抬升相对平静,50~40 Ma及10 Ma左右以来隆升速度加快,是太行山地区的主要隆升期。南太行山区域上表现为北早南晚的倾伏式差异隆升格局,其新生代隆升与华北东部同期的快速沉降相耦合。以上资料有利于更好认知华北陆块中–新生代冷却史及岩石圈减薄地表响应。     

乌江流域中—新生代以来构造运动的碎屑磷灰石裂变径迹证据

通过对乌江河漫滩现代沉积物中碎屑磷灰石裂变径迹年代学分析,得到3个峰值年龄:P1--5.9Ma;P2--27.6Ma;P3--82.3Ma。分析认为,各峰值年龄分布主要受阶段性的构造活动影响,并与中—新生代以来乌江流域发生的重大构造事件的时限相吻合,指示裂变径迹年龄峰值记录了云贵高原东部中—新生代以来构造演化的重大事件。其中,P3峰值年龄主要受控于晚白垩世隆升作用,P2峰值年龄主要受晚渐新世缓慢隆升和断裂构造作用控制,P1峰值年龄主要受控于中—上新世之交发生的区域性构造抬升作用。P1峰值年龄的颗粒数占总颗粒数比重最大,高达40.7%,指示在5.9Ma发生了大规模的区域性构造隆升事件,在如此大规模的地表抬升运动和气候变化的共同作用下,河流的侵蚀能力得到增强,乌江流域的深切河谷地貌应该形成于5.9Ma以后。     

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。     

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。     

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.     

Cenozoic Exhumation and Thrusting in the Northern Qilian Shan, Northeastern Margin of the Tibetan Plateau: Constraints from Sedimentological and Apatite Fission-Track Data

Abstract: The Qilian Shan lies along the northeastern edge of the Tibetan Plateau. To constrain its deformation history, we conducted integrated research on Mesozoic–Cenozoic stratigraphic sections in the Jiuxi Basin immediately north of the mountain range. Paleocurrent measurements, sandstone compositional data, and facies analysis of Cenozoic stratigraphic sections suggest that the Jiuxi Basin received sediments from the Altyn Tagh Range in the northwest, initially in the Oligocene (~33 Ma), depositing the Huoshaogou Formation in the northern part of the basin. Later, the source area of the Jiuxi Basin changed to the Qilian Shan in the south during Late Oligocene (~27 Ma), which led to the deposition of the Baiyanghe Formation. We suggest that uplift of the northern Qilian Shan induced by thrusting began no later than the Late Oligocene. Fission-track analysis of apatite from the Qilian Shan yields further information about the deformation history of the northern Qilain Shan and the Jiuxi Basin. It shows that a period of rapid cooling, interpreted as exhumation, initiated in the Oligocene. We suggest that this exhumation marked the initial uplift of the Qilian Shan resulting from the India–Asia collision.     

新生代酒西盆地沉积特征及其与祁连山隆升关系的研究

酒西盆地普遍缺失上白垩统-始新统,在渐新世晚期开始接受沉积,并形成厚约3．9km的中下第三系一第四系河流相沉积约,不整合覆盖于下白垩统上。渐新统火烧沟组仅在盆地北部出露,往盆地南部尖灭,古流向向南,其物源区应在北部,可能和阿尔金断裂的活动有关。白杨河组全盆均有分布,北祁连山中也有沉积。山中-盆内沉积相由山麓相转变为河湖相,变化明显;古流向大致向北,说明当时祁连山开始隆升,成为白杨河组的物源区。对酒西盆地中、新生界的重矿物进行了系统分析,白杨河组重矿物绝对含量的脉动增加明显,显示白杨河组沉积物源发生变化,原因可能是北祁连山开始隆升,酒西盆地的沉积物源由北转向南侧的祁连山。重矿物的相对含量以及ATi,GZi和ZTR特征值也指示了白杨河组时期矿物成熟度低,构造活动强烈,可能对应着北祁连山的开始隆升。     

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.     

中新生代天山地区隆升历史的裂变径迹证据

本文对天山及其两侧盆地的8条典型地质剖面进行了大量的磷灰石裂变径迹测试,重点分析了天山地区不同区域的抬升历史的差异。结果表明天山主要经历4次构造抬升过程,每次抬升的范围并不相同,且存在东西差异:①早白垩世抬升,在天山南北两侧都有发生,且南边抬升早,北边抬升晚。本次抬升导致早中侏罗世天山地区准平原化状态开始解体,盆山分异开始出现;②晚白垩世抬升,从约96Ma开始,天山南侧为盆山同升的区域性隆升,天山北侧的抬升主要发生在东部地区;③古近纪抬升,从约46Ma开始,主要发生在中天山和南天山,造成天山两侧盆地物源区的重大变化,本次抬升为印度-亚洲碰撞在天山地区产生的最早的远程效应;④中新世以来的抬升,从约25Ma开始,主要发生在库车盆地北缘和北天山—准噶尔南缘。从抬升剥蚀量来看,从东向西逐渐变大。     

Late Cretaceous‐Cenozoic Multi‐Stage Denudation at the Western Ordos Block: Constraints by the Apatite Fission Track Dating on the Langshan

The apatite fission track dating of samples from the Dabashan(i.e., the Langshan in the northeastern Alxa Block) by the laser ablation method and their thermal history modeling of AFT ages are conducted in this study. The obtained results and lines of geological evidence in the study region indicate that the Langshan has experienced complicated tectonic-thermal events during the the Late Cretaceous-Cenozoic. Firstly, it experienced a tectonic-thermal event in the Late Cretaceous(~90–70 Ma). The event had little relation with the oblique subduction of the Izanagi Plate along the eastern Eurasian Plate, but was related to the Neo-Tethys subduction and compression between the Lhasa Block and Qiangtang Block. Secondly, it underwent the dextral slip faulting in the Eocene(~50–45 Ma). The strike slip fault may develop in the same tectonic setting as sinistral slip faults in southern Mongolia and thrusts in West Qinling to the southwest Ordos Block in the same period, which is the remote far-field response to the India-Eurasia collision. Thirdly, the tectonic thermal event existed in the late Cenozoic(since ~10 Ma), thermal modeling shows that several samples began their denudation from upper region of partial annealing zone(PAZ), and the denudation may have a great relationship with the growth of Qinghai-Tibetan Plateau to the northeast. In addition, the AFT ages of Langshan indicate that the main body of the Langshan may be an upper part of fossil PAZ of the Late Cretaceous(~70 Ma). The fossil PAZ were destroyed and deformed by tectonic events repeatedly in the Cenozoic along with the denudation.     

磷灰石裂变径迹热年代学研究的进展与展望

综述了磷灰石裂变径迹热年代学研究在退火模型及模拟方法、造山带及造山后剥露历史、构造热成像及地形演变和成矿作用等方面的一些理论和应用成果,分析了目前在磷灰石裂变径迹退火机理、数据解释和应用等方面研究中存在的主要问题,指出了磷灰石裂变径迹热年代学研究今后会朝着深层次退火机理、新的应用领域、自动化技术和可操作性等方向发展.     

Late Mesozoic-Cenozoic Exhumation of the Northern Hexi Corridor: Constrained by Apatite Fission Track Ages of the Longshoushan

The apatite fission track (AFT) ages and thermal modeling of the Longshoushan and deformation along the northern Hexi Corridor on the northern side of the Qinghai-Tibetan Plateau show that the Longshoushan along the northern corridor had experienced important multi-stage exhumations during the Late Mesozoic and Cenozoic. The AFT ages of 7 samples range from 31.9 Ma to 111.8 Ma. Thermal modeling of the AFT ages of the samples shows that the Longshoushan experienced significant exhumation during the Late Cretaceous to the Early Cenozoic (~130–25 Ma). The Late Cretaceous exhumation of the Longshoushan may have resulted from the continuous compression between the Lhasa and Qiangtang blocks and the flat slab subduction of the Neo-Tethys oceanic plate, which affected wide regions across the Qinghai-Tibetan Plateau. During the Early Cenozoic, the Longshoushan still experienced exhumation, but this process was caused by the Indian-Eurasian collision. Since this time, the Longshoushan was in a stable stage for approximately 20 Ma and experienced erosion. Since ~5 Ma, obvious tectonic deformation occurred along the entire northern Hexi Corridor, which has also been reported from the peripheral regions of the Qinghai-Tibetan Plateau, especially in the Qilianshan and northeastern margin of the plateau. The AFT ages and the Late Cenozoic deformation of the northern Hexi Corridor all indicate that the present northern boundary of the Qinghai-Tibetan Plateau is situated along the northern Hexi Corridor.     

Exhumation and Preservation of the Jinchuan Ni-Cu-PGE Deposit under the East Longshou Mountain Thermal Evolution,Revealed by Apatite Fission Track Thermochronology

Uplift and exhumation are important factors affecting the preservation of deposits. The anatomy of uplift-cooling evolution and exhumation in the East Longshou Mountain is of significant research value in understanding changes in the Jinchuan Ni-Cu-PGE deposit since its formation. This study uses apatite fission track(AFT) thermochronology to reconstruct the thermal history of the East Longshou Mountain, including the Jinchuan mine, revealing the uplift and exhumation history of the East Longsho...