利用热运动学方法恢复构造隆升过程的探索

构造隆升过程研究对矿产资源勘查及评价具有重要意义,是地质学家长期探索的关键科学问题之一.现有构造隆升过程的研究方法均具有一定的适用性和局限性,正反演方法之间难以建立定量关系.本文利用热运动学方法,通过离散元数值模拟,提取变形过程中离散单元的运动路径作为热年代学样品热史恢复的地质约束,实现了构造变形模拟和热年代学分析的定量耦合,在构造隆升研究中展现出巨大潜力.本文以川东地区多层滑脱褶皱作用作为研究对象,重点恢复了方斗山-齐岳山背斜在距今170~70 Ma内的隆升变形过程.热运动学分析表明:先存的齐岳山断裂串联了深部拆离面和浅部滑脱层,湘鄂西褶皱带在170~110 Ma开始形成;140~110 Ma间齐岳山断层由断展褶皱作用向断弯褶皱作用转化,齐岳山背斜开始发育,略早于东部的利川复向斜;约110~90 Ma,方斗山背斜发育,隔挡式褶皱带开始形成;约90~70Ma,隔挡式褶皱规模逐渐增大,利川复向斜逐渐紧闭.正演模型建立、地温梯度计算、三维建模技术和应力演化分析是制约热运动学方法发展和完善的关键性因素.

珠江口盆地白云凹陷现今地温场特征及构造—热演化史

白云凹陷已成为珠江口盆地最重要的深水勘探靶区,但其复杂的高、变地温特征制约了进一步油气勘探与资源评价。利用大量实测岩石热导率和生热率数据,建立岩石热物性柱,并结合实测钻孔温度、低温热年代学参数及地球动力学方法,系统研究了白云凹陷现今地温场和构造—热演化史。251个岩心样品的岩石热导率介于1.131~4.478 W/(m·K)之间,平均为2.258 W/(m·K);106个样品的岩石生热率介于0.868~1.735μW/m^(3)之间,平均为1.499μW/m^(3)。白云凹陷岩石热导率从韩江组至文昌组逐渐增大,而岩石生热率随深度增加而减小。白云凹陷现今大地热流介于66.6~139.1 mW/m^(2)之间,平均为89.7±14.7 mW/m^(2),表现为由西北向东南逐渐增大的特征。同时,白云凹陷1~5 km埋深处地层温度随深度增加而逐渐增大。6个基底样品的低温热年代学参数联合反演揭示出白云凹陷各构造单元经历了不同的古温度史,这主要与区域性构造抬升—沉降作用与基底热流变化有关;地球动力学模拟明确了白云凹陷新生代以来经历的始新世和中新世2期拉张事件,并造成基底热流迅速增大。研究首次系统地阐明了白云凹陷现今地温场特征及其构造—热演化史,对区域构造演化和下一步深水油气勘探具有重要的指导意义。

基于碎屑锆石形态学和热年代学特征解析天山隆升过程

中国西部天山山脉蕴含丰富的矿产资源,然而与资源勘探密切相关的构造隆升史一直存在争议.为了解决这个科学问题,文章创新性地综合沉积盆地碎屑锆石形态学特征和热年代学参数研究了天山南部早期构造隆升过程.库车前陆盆地中-新生界碎屑锆石形态以P、S、G等3种类型为主,相应的平均碱度指数和平均温度指数分别为668.0~677.2和347.6~413.5.结合270~330和380~470Ma两组碎屑锆石U-Pb年龄,揭示南天山及中天山南部出露的早石炭世-早二叠世和中奥陶世-中泥盆世时期碱性花岗岩体是碎屑锆石的主要物质来源.碎屑锆石裂变径迹年龄重分组分析揭示,库车前陆盆地中-新生界主要有中天山南部、南天山东部、南天山中部等3个物源区,其中南天山东部贡献量最多.结合重分组ZFT年龄和时滞演化模式揭示,南天山和中天山南部主要经历了泥盆纪、二叠纪、中三叠世-中侏罗世、白垩纪、中新世以来等5期隆升事件,分别与南天山洋向北俯冲至中天山深部、南天山洋闭合后的挤压与增生、中-新生代羌塘-拉萨-印度板块与欧亚板块南缘一系列碰撞等构造活动有关.文章提出新的物源分析方法,并成功应用于天山地区,为中亚地区构造演化研究开拓新思路.