沉积物源区剥露历史分析的一种新途径——碎屑锆石和磷灰石裂变径迹热年代学

介绍了碎屑颗粒锆石和磷灰石裂变径迹年龄法的基本原理、应用前提及方法学。碎屑锆石和磷灰石裂变径迹颗粒年龄法的核心是通过逐一测定计算单颗粒裂变径迹年龄,然后将获得的一批单颗粒年龄进行高斯拟合或二项式拟合,获取其最佳的颗粒年龄分布,从而反演样品的不同源区的热历史。碎屑锆石和磷灰石因其在风化剥蚀搬运过程中具有较高的化学和物理稳定性而成为目前进行颗粒裂变径迹年龄分析中最常用的矿物类型,特别是碎屑锆石的裂变径迹密度大,单颗粒的裂变径迹具有可定年的统计意义,从而成为颗粒裂变径迹测年方法的首选矿物。

青藏高原东北缘西秦岭新生代抬升——天水盆地碎屑颗粒磷灰石裂变径迹记录

天水盆地位于青藏高原东北缘六盘山与西秦岭二重要构造带交汇处,该盆地充填较完整晚新生代沉积序列记录着该区构造变形历史,因此对该盆地沉积记录的研究对探讨青藏高原东北缘晚新生代构造活动事件具有重要的意义。通过对天水盆地晚新生代砂岩和含砾砂岩地层中碎屑颗粒磷灰石裂变径迹热年代学研究,推断23.7Ma左右天水盆地北部沉积物源区西秦岭发生了一次与青藏高原隆升有关的构造—热事件,该事件可能导致天水盆地的形成,并开始接受新近系冲积相沉积。约14.1Ma左右天水盆地物源区再次发生构造活动,使西秦岭剥露速率加快和盆地进一步拗陷广泛接受河湖相沉积。通过对剥蚀速率的估算,得出天水盆地沉积记录的23.7Ma和14.1Ma西秦岭北部快速抬升事件的平均剥蚀速率分别达0.34mm/a和1.05mm/a。

碎屑颗粒裂变径迹热年代学

碎屑颗粒热年代学是以同位素封闭温度理论（Dondson，1973）为依据，以沉积地层中年龄未发生重置的碎屑颗粒为研究对象，从而研究其沉积源区剥露特征及热演化历史的一种年代学方法。最近20年来，随着测试技术的发展，碎屑颗粒热年代学方法被广泛应用到地质学研究中。在国内，碎屑颗粒热年代学的研究尚处于起步阶段。碎屑颗粒热年代学是否可以成功地应用于地质学研究呢？通过对临夏盆地详细地研究，获得了碎屑颗粒裂变径迹热年代学数据、传统的裂变径迹热年代学数据和生长地层的数据。碎屑颗粒热年代学数据表明，构造活动发生在约8MaBP，这次构造活动使积石山开始隆升，使临夏盆地和循化盆地解体（郑德文等，2003）。来自积石山的传统的裂变径迹热年代学研究结果和临夏盆地、循化盆地的生长地层研究结果都表明临夏盆地西部的积石山于约8MaBP开始隆升。这表明碎屑颗粒热年代学可以成功地揭示构造活动的信息。

青藏高原东北边缘晚新生代构造变形的时序——临夏盆地碎屑颗粒磷灰石裂变径迹记录

临夏盆地位于青藏高原东北边缘,记录了青藏高原隆生过程中的大量构造事件和气候事件。碎屑颗粒磷灰石裂变径迹热年代学方法揭示出临夏盆地记录的2次青藏高原隆升的时间,分别为约14MaBP和约5.4～8.0MaBP。其中,约14MaBP的快速剥露事件可能反映青藏高原北部由于岩石圈对流减薄而发生的地壳增厚、高原隆升事件;约8.0～5.4MaBP的构造活动可能与高原隆升到相当高度后,由于维持其巨大高度和继续调节南北会聚的需要,青藏高原的东北边界向东向北扩展有关,而控制中国大陆强震活动的活动地块构造格架可能于约8.0～5.4MaBP开始形成。

苏皖下扬子区构造热演化史的裂变径迹证据

为了揭示下扬子苏皖南露头区中、古生界的构造热演化特点及其控制环境,应用磷灰石裂变径迹技术（AFT）,对苏皖下扬子7个中、古生界碎屑岩进行热演化分析.研究结果表明：中、古生界碎屑岩表现出105.7 ～ 50.9 Ma的AFT年龄特点,均远小于其相应的地层年龄,平均径迹长度在13.19～ 13.70 μm之间,呈单峰分布,分析结果反映了下扬子苏皖南露头区中、古生界经历燕山期岩浆事件热改造完全退火后晚白垩世以来差异抬升剥露的冷却历史.FT热史模拟结果反映了研究区三阶段的热演化特点：快速冷却抬升（1.7～ 15℃/Ma）、缓慢剥露冷却（0.27～0.81℃/Ma）和再次快速冷却抬升（2.8 ～ 5.6℃/Ma）.通过对样品热历史的分析：发生在113 ～ 100 Ma的构造转折与黄桥事件相对应,代表了由挤压体制转变为拉张断陷盆地阶段;发生在75 ～ 68Ma的构造转折与仪征事件相对应;发生在18 ～ 10Ma的构造转折代表喜山晚期区域遭受整体抬升剥蚀过程.

基于碎屑磷灰石裂变径迹热史判别碎屑岩形成时代的方法

查明碎屑沉积岩的形成时代是正确进行地层对比、合理恢复盆地原貌、准确认识区域构造演化和科学进行油气资源评价的前提.依据"沉积物埋藏深度增加,其温度相应增加"的原理,可将碎屑磷灰石热史模拟中的初始升温阶段所对应的时间,定义为碎屑岩的形成时代;利用碎屑岩内磷灰石矿物的裂变径迹热史模拟成果,可确定赋存磷灰石矿物的沉积岩(物)的热演化史;根据模拟的沉积岩(物)热史中初始埋藏增温时间便可确定该碎屑沉积岩(物)沉积的时代.前人大量碎屑磷灰石裂变径迹热史模拟实例和六盘山砂岩磷灰石裂变径迹热史模拟成果证明,磷灰石裂变径迹热史确定碎屑岩的形成时代是可行的,利用"经历埋藏温度小于封闭温度的未退火或部分退火"碎屑岩样品的磷灰石裂变径迹热史来确定该碎屑岩形成时代是可信的.

天水盆地古近纪地层年代及其意义

天水盆地位于青藏高原东北缘六盘山与西秦岭二重要构造带交汇处,该盆地充填的新生代沉积序列记录着该区构造变形历史,因此研究该盆地沉积记录对探讨青藏高原东北缘新生代构造活动事件具有重要意义。通过对天水盆地古近纪砾石层砂质透镜体中碎屑颗粒磷灰石裂变径迹热年代学研究,获得样品地层的最大沉积年龄为24.8±1.5Ma。结合前人的工作,厘定该套古近纪地层最顶部地层年龄为22～24.8Ma,并确定天水盆地古近纪沉积物源区在24.8Ma左右发生了构造冷却事件,推断印度板块与欧亚大陆碰撞的远程效应在古近纪末—新近纪初已传递到青藏高原的最东北缘。