晚白垩世以来川东北地区的剥蚀历史--多类低温热年代学数据综合剖面的制约

低温热年代学数据是一个与热历史过程紧密相关的资料类型,与高温年代学不同,低温热年代学表观年龄本身在很多情况下没有直接的地质意义.当且仅当样品线性持续冷却的情况下,表观年龄才可以被直接解释为样品经过其封闭温度的大致时间.因此,只有结合地质约束通过对低温热年代学数据进行热历史模拟才能更好地揭示其所蕴含的地质信息.对川东北地区现有裂变径迹数据的统计显示,露头样品的表观年龄主要集中在60～80 Ma,其为冷却年龄并无直接的地质意义.前人利用这些数据对川东北地区热历史进行了模拟,然而不同研究者的研究结果却不甚一致,争议主要集中在四川盆地最后一期剥蚀开始的时间上.这体现了单一低温热年代学指标应用范围局限的缺陷.为解决这一问题,本文介绍了一种多类低温热年代学数据剖面联合解释的方法:首先根据低温热年代学动力学模型对诸多种可能的热历史进行正演模拟,然后将正演模拟的结果与观测结果相比较,因此,通过对比正演模拟结果与实测结果的拟合程度便可从诸多种可能的热历史中选择出最可能的一种.本文利用此方法对四川盆地东北部已发表的诸多可能的冷却/剥蚀历史进行了正演模拟,并将这些正演模拟与实测磷灰石裂变径迹和(U-Th)/He综合深度剖面数据进行比较,更好地制约了四川盆地的热历史:～100 Ma和～30 Ma之间冷却速度为0.57℃/Ma,～30 Ma以来冷却速度加快(～1.67℃/Ma).在假设川东北地区100Ma内地温梯度大致与现今20℃/km的地温梯度相近的前提下,其剥蚀历史可计算为:在～100 Ma和～30 Ma之间剥蚀速度为29 m/Ma,～30 Ma以来剥蚀速度加快(～83 m/Ma),川东北地区自晚白垩世以来总剥蚀量约为5 km.

一种基于温度历史和瞬态地温场模拟的剥露历史反演方法

根据低温热年代学数据,提取岩石从深部剥露到地表的信息,对理解诸多地质问题(如造山带演化、地表过程及其相互作用等)具有重要意义.本文提出一种基于岩石温度历史(可利用古温标、热年代计等方法制约),并考虑剥露过程对地温场扰动的剥露历史反演计算方法.基于假定的与真实数据的正反演模拟和参数敏感性分析表明:热扩散率的变化对剥蚀量计算影响不大,在常规岩石热扩散率变化范围内(20~35 km 2/Ma),总剥蚀量变化小于10%;传统计算方法低估了剥蚀总量,对于现今地温梯度小于20℃/km、冷却速率大于2~3℃/Ma,或现今地温梯度大于30℃/km、冷却速率大于5~10℃/Ma的地区,需要考虑热平流对剥蚀量计算的影响;匀速冷却的热历史指示剥蚀速率持续减小,而非匀速剥蚀.本文将该方法应用到龙门山南段和四川盆地,反演计算显示龙门山南段15 Ma以来的剥蚀总量为8 km,四川盆地中部80 Ma以来剥蚀总量约为3 km、东部约5 km.