内蒙古白乃庙铜金矿区侵入岩锆石和磷灰石裂变径迹年代学及其地质意义

斑岩铜矿形成后常常遭受后期抬升剥蚀和破坏改造,内蒙古白乃庙铜金矿床是中国北方造山带中少有的几个早古生代斑岩铜矿床之一,其变化保存过程研究具有理论和找矿双重意义。锆石裂变径迹和磷灰石裂变径迹热年代学研究表明,自150 Ma以来白乃庙铜金矿区总体剥蚀量为3.11~3.25 km。矿区内岩体隆升冷却呈快速—缓慢—快速阶梯状3个阶段:150~<90 Ma快速剥露阶段,构造应力以挤压作用为主,平均剥蚀速率0.0457 mm/a;90~<20 Ma稳定剥蚀阶段,矿区构造应力由挤压转变为伸展,平均剥蚀速率0.0033 mm/a;20 Ma至今快速剥露阶段,矿区构造应力为挤压作用,平均剥蚀速率0.0388 mm/a。加里东期到燕山期,矿区受古亚洲洋俯冲、碰撞以及陆内造山活动的影响,白乃庙铜金矿成矿后处于挤压和伸展交替的环境,为白乃庙铜金矿的变化保存提供了有利的地质条件。

磷灰石裂变径迹实验流程的建立及验证——外探测器法和LA-ICP-MS/FT法

磷灰石裂变径迹定年作为揭示岩石低温热年代学的一种重要方法,能够有效重塑地壳浅部约3~5 km内数百万年以来的热演化历史,已经被广泛应用于地球科学的相关研究中。依托于中国地质科学院地质力学研究所建立的裂变径迹实验室,同时采用外探测器法和LA-ICP-MS/FT法对国际上普遍使用的Durango磷灰石进行了测定,得到2个Durango磷灰石外探测器法年龄为:32.9±1.6 Ma、31.9±2.3 Ma;7个Durango磷灰石LA-ICP-MS/FT法年龄为:31.97±0.82 Ma、30.9±1.5 Ma、32.3±1.4 Ma、30.6±1.1 Ma、30.7±1.4 Ma、29.7±1.9 Ma、31.1±1.3 Ma,两种方法测得的年龄均与国际推荐值在误差范围内一致;此外,我们也应用这两种方法对采集于天山的花岗岩样品18HS-5进行了测试,年龄分别为126.7±3.8 Ma、126.4±3.6 Ma,两种方法得到的年龄在误差范围内一致。实验对比分析表明,实验流程可靠,可推广测试。

1954年山丹7_(1/4)级地震的孕震构造和发震机制探讨

龙首山断裂带位于青藏高原向北东推挤的最前缘,是河西走廊与阿拉善地块之间的分界断裂之一.虽然观测精度有限,1954年发生在该断裂带上的71/4级地震是该断裂上少有的有现代地震观测和记录的大地震.本次地震仅在龙首山北缘断裂带两个次级断裂段之间的一条转换断层上形成了长7km左右的连续地震地表破裂带,以北西向右旋兼正断为主要特征,这与区域上近东西向左旋逆断构造运动特征差异较大.经过多次野外调查和地质填图,发现在主断层上没有形成地震地表破裂带,而地震震害的分布又完全受龙首山南北两条断裂所围限,说明地震的孕震可能与龙首山断裂带主断裂有关,转换断层上的地表破裂仅为局部的应力释放.利用震源机制解资料,通过静态库仑应力变化模拟可以看到,如果主震发生在南缘断裂上,对地表破裂有显著的触发作用.综合考虑北缘断层可能存在的动态触发作用,说明目前所见地表破裂是龙首山断裂带主断裂地震的同震响应.小震精定位也显示,龙首山南北两侧的断裂在约10km范围内形成一狭窄的倒三角形,并有向北扩展的趋势.

青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带,其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3)Ma,造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形,同时,破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12Ma扩展至现今高原东北部,使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4Ma,海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征,沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动,可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。

祁连盆地第三纪沉积物磁性地层和岩石磁组构初步研究

祁连山山间盆地内的新生代沉积物是研究新生代以来祁连山构造演化的重要材料.本文以位于祁连山中部祁连盆地内的新生代沉积物为研究对象,利用磁性地层学方法结合碎屑颗粒裂变径迹定年方法获取其沉积时代框架,在此基础上,结合岩性变化与沉积环境变迁分析祁连山构造演化历史.野外实测剖面显示该盆地内的第三系可划分为下部砾岩组和上部砂岩组两大岩性单元.古地磁结果显示砾岩组的沉积时代约为10—14.3Ma.砾岩组沉积大约在14.3 Ma开始形成,指示祁连山14.3 Ma以来构造活动变强烈.磁组构结果显示砾石组顶部沉积形成时的受力方向与现今祁连盆地周缘断层分布所指示的应力方向一致,表明这些断层大约在10 Ma附近开始活动.我们的结果揭示祁连山中部山脉14.3 Ma以来尤其在10 Ma附近构造活动较强烈.这与过去低温热年代学所获得的祁连山山体的快速冷却年龄及祁连山两端大型盆地内的第三系所记录的构造事件发生的时间基本吻合.而砂岩组的古地磁结果并未通过褶皱检验,其古地磁记录发生了后期重磁化,无法获得地层的准确沉积年龄.

青藏高原东北缘寺口子剖面碎屑锆石示踪及其构造意义

位于青藏高原东北缘的寺口子剖面发育巨厚的新生代沉积地层,分析这些沉积物的碎屑来源能够为高原东北缘构造变形过程提供重要证据。本文在寺口子剖面磁性地层年代的约束下,对该剖面27~4 Ma的砂岩样品进行了碎屑锆石示踪研究。研究结果显示27~12 Ma的砂岩样品中锆石U-Pb年龄主要分布在200~470Ma(以230Ma、440Ma为峰值年龄)、1600~1890Ma、2100~2450Ma,与>12 Ma的砂岩样品相比,7 Ma的砂岩样品中新增了锆石U-Pb年龄为720~980Ma的年龄峰值;4Ma的砂岩样品中锆石U-Pb年龄谱主要为200~490Ma。这些样品中,1600~1890Ma与2100~2450Ma的锆石εHf(t)值偏负(-31.1~5.1),720~980Ma的锆石具有负的εHf(t)值为-15.1^-1.7,200~470Ma的锆石εHf(t)值范围较宽为-11.2~12.5。通过与周围构造单元对比,发现1600~1890Ma与2100~2450Ma的锆石可能源于与鄂尔多斯地块西缘,720~980 Ma的锆石与宁夏中部的南华山、西华山岩石具有亲缘性,U-Pb年龄为200~470Ma的锆石则与六盘山南部岩浆岩的锆石U-Pb年龄一致。寺口子剖面碎屑锆石示踪与半定量估算表明:六盘山南部可能在27Ma已隆升、变形,成为宁夏南部盆地的物源区,而宁夏南部盆地晚中新世的物源变迁可能反映了海原-六盘山断裂带强烈的构造变形。

宇宙成因核素^(21)Ne测年原理和应用

宇宙成因核素测年方法在地表暴露测年和沉积物埋藏测年方面均具有重要应用价值,还可用于定量计算地表侵蚀、地形抬升和河流下切等反映气候及构造运动影响的地表过程速率,对研究地球各圈层之间的相互作用关系具有重要意义,是第四纪年代学领域中一种重要的测年方法。与放射性宇宙成因核素10Be、26Al相比,稳定核素21Ne在地表暴露定年方面具有测年范围宽、测年材料选择范围广、测试所需样品量少、前处理过程简单等优点。通过与放射性核素的结合使用,稳定核素21Ne还可用于沉积物的埋藏测年,并具有比10Be-26Al埋藏测年法更高的测年上限和测年精度。稳定核素21Ne测年方法的应用在国内尚处于起步阶段,但可以预见,这一方法将以其独特的优势在第四纪地质学、地貌演化及活动构造等诸多研究领域得到广泛的应用。

青藏高原东缘新生代隆升剥露与断裂活动的低温热年代学约束

青藏高原东缘作为高原生长的东边界,其新生代以来隆升剥露与扩展模式备受关注.高原内部平缓的地貌和边界构造带不显著的缩短变形被认为是下地壳流作用的重要证据.然而近年来,越来越多的低温热年代学研究结果表明,中-晚新生代以来跨不同断裂带存在显著的差异性隆升剥露,指示了断裂体系在青藏高原东缘构造变形与演化中的重要作用.本文系统收集区域内现有不同封闭温度体系的低温热年代学数据,综合分析结果表明青藏高原东缘隆升剥露及生长扩展与整个高原抬升具有准同步性.最为广泛和显著的剥露主要发生在~30 Ma以来,且高原东缘的最大侵蚀量区受控于断裂活动,快速侵蚀带的空间分布与鲜水河断裂带相一致.在区域尺度上,现有数据所揭示的剥露事件启动、持续时间及速率的显著差异性揭示了断层活动对青藏高原东缘地表剥露过程的控制作用.本文提出青藏高原向东扩展是多阶段、非均匀过程,新生代以来不同断裂带在青藏高原向东扩展过程中起到了至关重要的作用,不支持“下地壳流假说”强调的“东缘上地壳变形不显著”的认识.

基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的锆石微区U-Pb精确定年

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-M_S)为锆石U-Pb年代学提供了快速、精确的测试技术。文中利用Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪(Q-ICP-M_S)和ResolutionM50-LR型193nm Ar F准分子激光剥蚀系统联机,建立了完整的锆石U-Pb年龄测试流程。在激光束斑直径40μm、能量密度3. 5J/cm2的条件下,用标准玻璃NIST 612对测试系统进行调谐,使238U的灵敏度高于30 000cps/s。对5个锆石标样(年龄为4～1 064Ma)进行了详细的定年研究,所获得的91500、GJ-1、Plesovice、FCT和蓬莱锆石的U-Pb年龄与前人报道的年龄在误差范围内是一致的,3个国际标样(91500、GJ-1、Plesovice)的测试精度优于3%,2个二级标样(FCT和蓬莱)测试精度较低,仅优于15%,结果表明该实验流程是可行的。锆石U-Pb年龄的分析误差主要来自3个方面:同位素比值测定误差、仪器灵敏度漂移和同位素分馏校正系数误差、标样推荐值误差。与国际标样相比,影响FCT和蓬莱锆石的分析误差除了以上3个因素外,还有以下3个方面:放射性成因Pb*含量过低,测试误差增大;普通Pb对其年龄影响加剧,不易精确地扣除;样品与标样匹配程度降低。因此,样品的测试精度取决于绝对年龄、普通Pb含量和标样与样品匹配程度。

青藏高原东北缘柴达木盆地红沟剖面物源分析及其构造意义

青藏高原东北缘柴达木盆地红沟剖面发育巨厚的新生代沉积地层,通过分析其沉积物质来源,可以揭示柴达木盆地潜在物源区隆升、剥蚀历史,为高原东北缘新生代构造变形过程提供证据。本文以红沟剖面磁性地层年代框架为约束,对剖面晚渐新世-上新世的碎屑砂岩样品进行了碎屑锆石物源示踪分析。研究结果表明,23.7~12.5 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要分布在220~290 Ma,锆石εHf(t)集中在-13.53~9.27,Hf同位素tDM范围524~1456Ma;大于300Ma的锆石,εHf(t)介于-31.77~13.44,其中76.3%为负值,Hf同位素tDM介于484~3727 Ma。采集自12.5~7.6 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要集中在400~500 Ma(峰值~440 Ma),εHf(t)值(-27.75~10.75)的90%为负值,Hf同位素tDM介于615~2115 Ma之间。6.8~5.5 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要分布在400~500 Ma,εHf(t)值(-26.8~8.97),tDM(Hf))介于668~2093 Ma,但220~290 Ma的锆石显著增加,其εHf(t)值(-11.86~9.42),Hf一阶段模式年龄范围549~1399Ma。碎屑锆石Hf同位素组成对比分析显示红沟剖面220~290 Ma的锆石与东昆仑山锆石Hf同位素特征相似,而400~500 Ma的锆石则与南祁连山锆石Hf同位素组成相似,揭示东昆仑山在>24 Ma开始抬升成为柴达木盆地的源区,~12 Ma南祁连山开始隆升,为柴达盆地提供碎屑物质,成为青藏高原东北缘的构造与地貌边界。

北祁连山晚中新世以来的隆升历史——来自河道高程剖面的约束

北祁连山作为青藏高原隆升与扩展的最前缘,一直以来都是研究的热点。本研究为弥补活动构造与热年代学方法时间尺度上难以链接的不足及提供青藏高原扩展隆升机制相关证据,利用河流水力侵蚀模型的方法模拟得出北祁连山河道陡峭指数与部分河流地质隆升历史。结果揭示出北祁连山河道陡峭指数与距断裂的距离存在显著关系,且具有从中间向东西两侧减小的特征,表现出北祁连山隆升速率大致也呈现自中向两侧减慢的特征;并通过分析处于北祁连山非沉积区白杨河、洪水坝河、丰乐河、马营河、大渚马河及洪水河这6条流域的地质隆升历史,发现在4 Ma左右,北祁连山隆升速率逐渐增加,且隆升速率大致在0.20~0.38 mm/a之间。直到0.6~1.0 Ma,隆升速率迅速加快,呈现陡增的趋势。因此,北祁连山的构造隆升并不是均匀的,而是随时间发生变化的。

中子热化不充分对裂变径迹年龄测定影响的初步研究

裂变径迹测年方法中,母体的测量是通过热中子诱发235U裂变产生的诱发裂变径迹间接测得的.当热化不充分时,还会诱发238U和232Th裂变,造成母体测量的误差.因此,中子热化充分与否对年龄测试结果存在重要影响.2007年,由于安全生产的原因,原101反应堆关闭,本研究尝试492反应堆做热中子辐照的可行性及从理论上探讨相关因素对裂变径迹结果可能的影响.本文采用SRM612和CN5标准玻璃成对辐照方法,通过多次的监测结果,研究了反应堆中子热化(thermalization)的情况.研究表明,热中子在空间上(无论在横向上,还是在纵向上)表现出不均匀性,特别是横向上的不均匀性较大.但是在原子能反应堆中适当的位置,可以满足裂变径迹测试的辐照条件.本文计算、评估了当前热化不充分条件对裂变径迹年龄测定的影响,发现影响年龄的主要因素是标准样与样品中的232Th/238U比值.当样品中的232Th/238U比值与标准样品一致时,对测试结果无影响;当样品的232Th/238U比值大于标准样品232Th/238U比值时,测试结果偏小;相反,则偏大.研究认为,为了减小辐照带来的误差,应严格地限定辐照的通道及位置,另外减小每包的样品量,降低横向上热化不均匀性的影响,也是减小误差的一种方式.

西秦岭西段光盖山-迭山断裂带坪定-化马断裂的新活动性与滑动速率

位于西秦岭西段的光盖山-迭山断裂带是由3条近平行的断裂所组成,其中坪定-化马断裂是该断裂带的主断层。坪定-化马断裂以宕昌岷江为界分为东、西两段,西段的新活动性明显强于东段。断裂西段线性特征明显,可见清晰的断层崖,不同期次的洪积扇上均有断层陡坎发育,晚第四纪以来有过明显的活动,最新一次活动的离逝时间约为1 kaB.P.左右。通过对断错地貌研究得到断裂晚第四纪以来的垂直滑动速率为0.49±0.08～1.15±0.28mm/a,左旋滑动速率为0.51±0.13mm/a。而断裂东段由多条斜交或近于平行的断裂所组成,活动性明显减弱,没有发现最新活动的证据。在地貌上多表现为线性沟谷,向东逐渐被褶皱所替代,从基岩断面及相关地貌特征来看断裂活动性质主要表现为逆冲兼具左旋走滑运动。

基岩河道河流水力侵蚀模型及其应用：兼论青藏高原基岩河道研究的迫切性

河流作为对构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元，记录了丰富的水系演化、构造变形以及气候变化信息。目前基于数学推导与物理模型相结合的水力侵蚀方程，将构造抬升与基岩河道水力侵蚀作用相结合，使得通过河流纵剖面形态提取基岩隆升速率的时空分布特征成为可能。现有研究与应用主要包括：1）利用方程的稳态形式获取水系陡峭系数（坡度-面积对数分布图，Chi-plot），并以此探讨构造隆升速率高低及空间分布特征；2）构建河流裂点的溯源迁移模型，定量获取裂点迁移速率；3）利用方程的线性非稳态形式，获取区域基岩隆升历史；4）获取不同流域水系河段x值，判别分水岭的迁移方向。对于方程的非线性非稳态形式，在求解及应用等方面都存在一定的不足，这也将是水力侵蚀模型今后亟需解决的关键问题。文章在简单回顾现有青藏高原基岩河道研究成果的基础上，提出开展不同时间、不同空间尺度青藏高原基岩河道相关研究的迫切性。

U—Th／He热年代学原理、测试及应用

U—Th／He年代学方法已经被广泛地应用于地质学研究。特别是由于磷灰石中氦的低封闭温度，该方法对于晚新生代构造、河流和冰川等地表过程非常敏感，具有其他同位素年代学方法无法比拟的优越性。本文回顾了U-Th／He法的发展历史，介绍了U—Th／He法的基本原理、测试方法、α-校正以及U—Th／He法面临的问题，总结了U—Th／He法在新生代构造变形、河流地貌演化、气候变迁和源区示踪4个方面的应用，最后探讨了U-Th／He法未来的研究方向。

青藏高原东北缘共和-茶卡盆地晚新生代构造变形与地貌演化

青藏高原东北缘作为现今高原向北东方向最新扩展生长的前缘部分,包括了南部高海拔、低起伏的东昆仑高原以及北部盆山相间的祁连山高原及其邻近地区。有关该区晚新生代构造变形及地貌演化研究,有助于揭示青藏高原生长过程的动力学机制。文章选择青藏高原东北缘共和羊曲、茶卡大水桥等新近纪沉积剖面,通过总结磁性地层学、沉积学资料,综合厘定了共和-茶卡盆地及邻区约20 Ma以来的盆地消亡及地貌演化过程;在现有盆地沉积、构造热年代学以及夷平面变形等研究结果基础上,获得青海南山和共和南山及其前陆的构造缩短量分别为0.8~2.2 km和5.1~6.9 km;并以约6~10 Ma和约7~10 Ma的生成地层记录的变形时间为约束,得到晚中新世以来的缩短速率分为0.1~0.2 mm/a和0.8~1.0 mm/a,这与断裂陡坎揭示的断裂逆冲速率及现今GPS观测相符合,表明10 Ma以来构造变形速率的相对稳定性和连续性;共和-茶卡盆地及祁连山南缘广泛发育低起伏地貌面,后期被不断抬升至现今高度塑造高原地貌形态。上述认识为理解晚新生代以来青藏高原东北缘的形成过程提供了基础资料。

宇宙成因^(21)Ne暴露测年方法的初步建立及检验

宇宙成因核素21Ne测年方法在地表暴露测年方面具有测年范围宽、定年材料选择范围广、测试所需样品量少、前处理过程简单等优点,是第四纪年代学领域中一种重要的测年方法然而,由于受到稀有气体质谱仪分辨能力的制约,21Ne测年方法在国内的应用尚处于起步阶段.本文在对质谱仪纯化系统加装超低温冷泵的基础上,初步建立了宇宙成因核素21Ne测年方法的测试流程,并分别测试了标准样CREU-1的Ne同位素含量和龙首山阶地的21Ne年龄检验了该测试流程在石英样品暴露定年方面的可行性.该测试流程的建立,将为宇宙成因核素21Ne测年方法在第四纪地质、活动构造等研究领域的应用提供重要技术支撑.

青藏高原东南缘新生代剥露历史及驱动机制探讨:以临沧花岗岩地区为例

青藏高原东南缘作为青藏高原的一个重要组成部分,新生代期间经历了显著的构造隆升、断裂活动、气候变化和河流系统的重组,这些过程均伴随着岩石的快速剥露,是当今地学研究的热点地区之一。然而,目前关于东南缘新生代期间的剥露过程及驱动机制仍存在较大争议。为此,选取青藏高原东南缘临沧花岗岩地区为研究对象,采用低温热年代学定年以及热历史模拟方法,系统分析了临沧花岗岩地区新生代期间的剥露过程并探讨了临沧花岗岩岩体快速冷却的驱动机制。认为临沧地区新生代以来经历了3期快速剥露事件,分别为晚始新世、渐新世以及中中新世。综合分析区域气候及地质数据,认为前2期事件是构造隆升所驱动,而后期则归因于亚洲季风的强降水作用。