聂拉木地区喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀事件及其构造-气候耦合意义

喜马拉雅造山带是全球构造与气候相互作用最为强烈的地区,是探讨构造与气候耦合及其对地貌塑造作用的天然实验室.研究区域在聂拉木地区长约45 km、横穿大喜马拉雅结晶岩系(GHC)的剖面上,并进行系统的磷灰石裂变径迹(AFT)年代学测试.AFT年龄分为两组:一组位于聂拉木县城以北,年龄15~6 Ma,拟合的高程-年龄直线具有极缓斜率(0.05),计算得出0.27 mm/a的缓慢剥蚀速率;另一组位于聂拉木以南,年龄约3~1 Ma,高程-年龄斜率为0.78,剥蚀速率为1.32 mm/a.两组年龄均与海拔高度正相关,且两组拟合线的转折点正好位于聂拉木县城附近河流切割裂变点上.结合热构造模型,认为两组AFT年龄代表GHC所经历的两期不同剥蚀历史:中新世中晚期(15~6 Ma)冷却年龄记录的是地形平缓的GHC北部早期缓慢剥蚀,上新世以来(约3~1 Ma)冷却年龄对应于地形陡峻的GHC南部晚期快速剥蚀;两段间剥蚀速率为突变关系,后期的剥蚀速率比前期快近5倍,拟合的年龄-高程斜率相差13倍.上新世以来冷却剥蚀速率陡增事件遍及喜马拉雅造山带,4~3 Ma以来全球气候剧变、亚洲季风明显增强,实测剖面上后期快速剥蚀区段与区域年降水量高度耦合,而此时大规模断层活动在造山带表现的并不明显,所以,以降水为代表的气候作用可能是造成喜马拉雅造山带上新世以来快速剥蚀的主要原因之一.     

雅鲁藏布江中下游流域地貌差异演化的岩屑磷灰石裂变径迹证据

以西藏米林派为分界点, 雅鲁藏布江中下游显示了截然不同的河流特性, 下游的雅鲁藏布大峡谷作为世界第一大峡谷, 围绕南迦巴瓦峰形成了马蹄形大拐弯, 与中游的宽谷河道显著不同. 分析了雅鲁藏布大峡谷上游米林河段和大峡谷下游地东河段的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹(AFT)数据结果. 分析显示, 米林河段AFT年龄集中在10.7和26.8 Ma, 地东河段AFT显示年龄集中在2.5, 7.1和12.6 Ma. 由于河床砂岩屑是上游方向裂点向下到岩屑沉积点之间流域地质体经剥蚀和水流分选平均后的产物, 据此可以推定, 米林上游到加查河段流域的地质体和大峡谷下游地东以上到直白河段流域的地质体经历了不同的冷却历史. 从统计的结果上看, 米林以上到加查的中游河段地质体经历了两个不同阶段的冷却, 分别为10.7和26.8 Ma前后, 雅鲁藏布大峡谷所在流域地质体的冷却主要发生于2.5 Ma前后, 这一结果证实, 以南迦巴瓦峰为核心的东喜马拉雅构造结在2.5 Ma以来经历了快速和独特的构造地貌演化过程. 雅鲁藏布大峡谷与雅鲁藏布江中游河段的流域属于相同的大地构造单元, 即冈底斯岩带、雅鲁藏布缝合带和特提斯喜马拉雅带. 但是, 二者热史演化的迥然差异显示, 雅鲁藏布大峡谷河段流域地质体在2.5 Ma以来的冷却过程似乎不是区域构造作用的结果, 显示其可能与气候因素引起的强烈剥蚀作用密切相关.     

锡石40Ar/39Ar 法直接定年探讨

赣南漂塘钨矿共生白云母和锡石⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年对比研究, 前者采用激光阶段加热分析,后者采用真空击碎法提取流体包裹体. 白云母形成平坦的年龄谱, 坪年龄为159.3±1.5 Ma(2σ). 锡石形成下降型年龄谱, 最初6 个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降, 从3954 Ma 降至196 Ma, 表明锡石中次生包裹体含有过剩氩; 第7~18 阶段形成了年龄坪, 坪年龄为159.1±1.8Ma, 对应的数据点构成高度线性相关的等时线, 等时年龄为158.6±2.9 Ma, 代表了原生包裹体的年龄. 锡石原生包裹体年龄与白云母年龄一致, 代表了漂塘钨矿的形成年龄. 研究结果表明锡石是⁴⁰Ar/³⁹Ar 真空击碎分析理想的定年对象, 其原生包裹体年龄代表了成矿年龄. 继闪锌矿之后, 再次拓展了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 法应用于矿石矿物直接定年测试对象.     

西天山蓝片岩榴辉岩形成和抬升的40Ar/39Ar年龄记录

⁴⁰Ar/³⁹Ar 年龄表明: 西天山哈斯阿特岩片榴辉岩相岩石形成于泥盆纪早期(401 Ma); 泥盆纪中期, 已被抬升至绿片岩相构造层次(381 Ma). 阿克萨依岩片蓝片岩的形成与抬升限定在泥盆纪晚期(370 ~364 Ma). 高压变质带中不同构造岩片经历了不同的抬升历程.     

火山碎屑岩激光40Ar/39Ar定年研究: 以浙东磨石山群为例

火山碎屑岩由于其复杂的物源使得诸多年代学方法难于适用. 透长石激光单颗粒熔融⁴⁰Ar//³⁹Ar法可以有效地区分混入的老物质和遭受后期蚀变的矿物, 因而使得年龄测定更为准确和精确. 侧重碎屑岩激光⁴⁰Ar/³⁹Ar定年方法探讨, 对浙江东部磨石山群的火山碎屑岩进行了测定, 获得一些初步结论, 其中茶湾组底部的年龄为(113.7±0.3) Ma, 西山头组下部为(116.4±0.4) Ma, 高坞组底部为(118.4±0.4) Ma. 这些年龄结果比原来认识的要年轻, 并且这些巨厚的火山沉积地层是在较短的时间段内形成的.     

大别山天堂寨地区晚白垩世以来剥露历史的(U-Th)/He和裂变径迹分析证据

对采自大别山主峰天堂寨地区高差约1.4 km的垂直剖面内不同高程上的6个样品进行了锆石/磷灰石的(U-Th)/He和裂变径迹分析, 分析结果表明天堂寨地区在晚白垩世~早第三纪期间仍处在冷却剥露过程之中. 垂直剖面上各样品的各个测年体系的年龄-高程关系表明, 在距今110 Ma时存在一个快速的冷却剥露时期; 从距今90 Ma开始, 各样品的年龄随着高程的降低而减少, 可以进一步识别出两个具有不同平均视剥露剥蚀速率的时期. 43.4~22.5 Ma间的平均视剥露剥蚀速率为0.062 km/Ma, 76.4~47.4 Ma间的平均视剥露剥蚀速率为0.039 km/Ma.     

北祁连山九个泉硬柱石蓝片岩40Ar-39Ar年龄及其地质意义

应用激光⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年方法, 对北祁连九个泉绿帘石蓝片岩和硬柱石蓝片岩中的蓝闪石和白云母单矿物进行了多颗粒一次性熔蚀的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素年龄测定, 所获得的硬柱石蓝片岩⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线年龄为(413±5) Ma, 绿帘石蓝片岩⁴⁰Ar/³⁹Ar等时线年龄为 (415 ±7) Ma. 结合变质作用峰期温压条件计算, 区域大地构造背景分析, 413～415 Ma的年龄应代表北祁连低温蓝片岩带由硬柱石蓝片岩相向绿帘石蓝片岩相转化的递进变质作用年代的下限. 该研究进一步表明, 北祁连山九个泉硬柱石蓝片岩可能是在冷俯冲带中角流作用下形成的, 代表了古祁连山洋残留洋盆最后闭合的时间, 即华北板块和柴达木板块聚合在一起的时代.     

雅鲁藏布江逆冲带活动的裂变径迹定年证据

从拉萨至浪卡子南北向约70km长的剖面中选择9个磷灰石样和4个锆石样进行裂变径迹年龄测定，其中磷灰石裂变径迹年龄约37-14Ma，与主要构造-热事件有关，即沿雅藏布江带发生陆-陆磁撞的时代。裂变径迹年龄-样品高程关系图表明该区存在两个构造演化期，约37-20Ma的构造-热事件没有造成差异抬升；约20-14Ma期间出现快速差异抬升的逆冲活动，伴随有快速冷却，其垂直位移量约1020m，总计约2.9km的垂直厚度被剥蚀。约14Ma以来的冷却速率和剥蚀速率分别约为7℃/Ma和约207m/Ma。锆石的裂变径迹分析证实约90Ma以来的构造-热事件温度没有超过310℃。     

德尔尼蛇绿岩40Ar-39Ar年龄: 青藏最北端古特提斯洋盆存在和延展的证据

报道阿尼玛卿构造带东部蛇绿岩的同位素定年结果:德尔尼洋脊玄武岩全岩⁴⁰Ar-³⁹Ar中子活化测年得到坪年龄为(345.3±7.9)Ma.从过剩Ar等角度探讨了测年结果的可靠性,认为可以代表蛇绿岩喷发形成的时代.该年龄为青藏高原最北端古特提斯缝合带的存在及东延提供了时代证据.     

义县组同位素年代新证据及土城子组40Ar/39Ar年龄测定

重新采集了中国辽宁北票地区四合屯和恒道子义县组下部的火山灰样品以及下伏土城子组上部的火山灰样品, 分别对样品中的透长石和黑云母单晶进行了⁴⁰Ar/³⁹Ar全熔融分析和阶段加热分析, 结果显示: 四合屯和恒道子的义县组与四家子的土城子组3组透长石单晶样品的平均年龄分别为(125.0±0.18 (1SD)±0.04 (SE)), (125.0±0.19 (1SD)±0.04 (SE))和(139.4±0.19 (1SD)±0.05 (SE)) Ma, 都显示义县组(还包括土城子组上部)时代为早白垩世; 3组黑云母单晶样品的阶段加热分析和等时线对比作图都显示Ar体系受到了明显的干扰, 含有被捕获的过剩Ar成分, 反映其年龄比义县组的实际年龄偏老. 四合屯和恒道子透长石⁴⁰Ar/³⁹Ar全熔融年龄和四合屯相同地点锆石U-Pb年龄(125 Ma)的吻合进一步证 明, 四合屯火山灰样品没有受到后期热事件的扰动, 义县组时代为早白垩世中期. 土城子组的时代可能不早于晚侏罗世, 至少其上部可归于早白垩世.     

云开地块中新生代隆升剥露作用的裂变径迹研究

云开地块地处华南南缘, 紧邻印支地块, 是约束华南陆块南缘中生代构造热事件时空格架的理想地区. 通过云开地块内主要岩石类型的磷灰石和锆石裂变径迹热年代学研究揭示出: 不论岩石类型如何, 区内锆石裂变径迹年龄主体变化于97.4~133.0 Ma间, 而磷灰石裂变径迹年龄变化于43.2~68.4 Ma间, 峰值径迹长度约为13 μm, 呈单峰正态分布. 由此推断云开地块晚中生代以来隆升幅度达5 km以上, 区域上裂变径迹年龄反映晚中生代以来云开地块内部不同地区有着差异的隆升幅度, 特别是25~30 Ma以来具更快的隆升剥露速率. 上述热年代学为深入理解华南中新生代构造地貌格局提供了新的研究资料.     

中扬子地块南缘半坑古油藏成藏期及破坏期的 40Ar/39Ar 年代学约束

因为与油气成藏作用相关的矿物种类较少, 传统同位素测年法很难在油气成藏期方面展开应用, 油气成藏年代的直接、定量研究是同位素年代学和石油地质研究面临的重大科学问题. 本次研究对中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)半坑古油藏断裂带内沥青伴生石英脉进行的包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 同位素真空击碎法测年实验, 获得了两条截然不同的、线性相关均良好的反等时线, 对应两个年龄坪, 两期年龄分别对应228 Ma 左右的原生包裹体和149 Ma 左右的次生包裹体, 代表了两期不同性质的流体行为. 古油藏断裂带内沥青及伴生的石英脉体是构造作用和成藏及改造作用过程中的一体化产物, 与构造作用和烃类运聚具有着非常严格的响应关系, 可以约束多期复杂构造作用下油气成藏、改造和破坏的时间, 据此将半坑古油藏成藏演化过程划分为晚印支期(228 Ma 左右)原生油气藏形成阶段和早燕山期(149 Ma 左右)油气藏改造阶段. 本次研究重建了多期复杂构造作用控制下的中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)巨型油气成藏带内油气聚集与改造/破坏的年代学格架, 是江南-雪峰隆起北缘特殊大陆构造属性对海相油气巨量富集与改造/破坏的控制作用在时间链条上的体现. 展示了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年技术在油气成藏年代学方面, 特别是在中国南方地层时代老、烃类演化程度高、多旋回构造作用背景下的海相油气成藏地区应用的可行性与良好前景.     

应用UV激光显微探针技术测定金云母的40Ar/39Ar年龄剖面

UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar显微探针技术能对含钾矿物进行微区分析, 测定其年龄剖面, 真实地反映Ar同位素在矿物晶体内的分布, 拓展了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学的应用领域. 本文对新疆皮山煌斑岩中金云母进行了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段升温和UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar微区分析对比, 结果显示金云母内Ar同位素分布均匀, 激光微区分析结果与阶段升温结果一致. 使用激光微区分析系统能准确测定矿物颗粒内的年龄剖面, 为经历复杂热历史的样品提供了一种新的⁴⁰Ar/³⁹Ar微区年代学研究方法.     

用一年生植物研究大气Δ14C 分布与化石源CO2排放

利用加速器质谱(AMS)技术, 通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(¹⁴C), 系统分析了2009 年5~9 月北京地区大气Δ¹⁴C 水平和化石源CO₂浓度分布. 研究结果表明, 北京地区大气Δ¹⁴C最高值为29.6‰±2.2‰, 最低值为-28.2‰±2.5‰, 表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势, 这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO₂ 排放增加呈相反的变化趋势, 即人类活动频繁地区大气Δ¹⁴C值较低. 2009 年5~9 月北京地区大气化石源CO₂浓度变化范围为(3.9±1.0)~(25.4±1.0) ppm, 每排放1 ppm 化石源CO₂可使大气Δ¹⁴C水平下降~2.70‰. 用AMS 测量一年生植物¹⁴C这一方法, 为快速示踪大气化石源CO₂浓度提供了有效手段.     

阿尔金断裂带构造活动的40Ar/39Ar年龄证据

通过对阿尔金山阿克塞和当金山地区出露的元古代、早古生代变质岩样品中云母、角闪石和钾长石单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素测年研究, 获得了4组年龄数据, 其中远离阿尔金中部剪切带的样品给出461~445.2和414.9~342.8 Ma的坪年龄, 这两组年龄分别代表了被阿尔金断裂错移的岩块在晚奥陶世~早志留世和泥盆纪发生构造热事件的记录, 应同南北祁连洋槽的闭合相关. 在北部构造带中受变形作用改造的花岗片麻岩样品给出178.4~137.5 Ma的坪年龄, 可以解释为阿尔金断裂带在中晚侏罗世~早白垩世发生构造活动的年龄记录, 这一构造热事件与拉萨地块向北拼贴碰撞有关. 在阿尔金中部剪切带中的样品给出了36.4和26.3 Ma的两个坪年龄, 说明阿尔金中部剪切带在始新世末发生明显的走滑活动, 并且伴有强烈的绿片岩相变质作用, 这一事件在青藏高原北部的大部分地区都有所表现, 与印度-欧亚板块碰撞后的陆内俯冲有关. 该研究表明阿尔金断裂带在印度-欧亚板块汇聚的大陆构造背景下具有多次脉冲式活动的特征.     

临清坳陷钻井磷灰石样品的裂变径迹长度分布及在热史和构造上的意义

在裂变径迹定年技术基础上发展的磷灰石裂变径迹分析是研究温度范围在100℃附近热事件的强有力的手段,已成功地应用到沉积盆地热史及构造史研究中,并显示出广阔的应用前景。 裂变径迹分析利用年龄和长度两个参数作为温度指标。裂变径迹自磷灰石晶体形成后就以恒定速度不断地产生,它们经历了热史的不同阶段,因而长度分布包含比年龄更丰富的信     

南海珊瑚礁夏季是大气CO2的源

分别于2008 和2009 年夏季对南海南沙群岛永暑礁(环礁)、西沙群岛永兴岛(岛礁)和海南三 亚鹿回头岸礁进行了海-气CO₂ 交换的连续观测. 结果表明: (1) 南海珊瑚礁区表层海水和大气 _pCO₂ 存在明显的日周期变化, 白天下降, 晚上上升; (2) 不同礁区大气_pCO₂ 日变幅小, 而表层海水 _pCO₂ 日变幅较大, 永暑礁潟湖为~70 μmol mol^-1, 鹿回头及永兴岛礁坪分别为264~579 μmol mol^-1 和420~619 μmol mol^-1, 鹿回头礁外为324~492 μmol mol^-1; (3) 不同礁区海-气CO₂交换通量也有较 大差异, 永暑礁潟湖为0.4 mmol CO₂ m^-2 d^-1, 永兴岛礁坪为4.7 mmol CO₂ m^-2 d^-1, 鹿回头湾为9.8 mmol CO₂ m^-2 d^-1, 表明南海珊瑚礁在夏季是大气CO₂ 的源. 在水深较浅的礁坪, 生物代谢是海水 _pCO₂ 变化的主要驱动因素, 而较深的潟湖或礁外, 水动力条件和生物代谢共同作用影响海水_pCO₂ 的变化. 相对于大洋区, 无机碳代谢对珊瑚礁区海水_pCO₂ 的变化有更显著的影响.     

青海湖现代沉积速率空间分布及沉积通量初步研究

考察了青海湖表层沉积物¹³⁷Cs活度及通量时空分布, 建立了湖泊沉积速率空间分布模式. 青海湖河口/岸边区域沉积物¹³⁷Cs通量高, 但平均¹³⁷Cs活度低; 湖中心区域¹³⁷Cs通量低但平均活度高. 河口/岸边区域沉积速率高, 沉积物陆源组分(如SiO₂, Fe₂O₃, Ti等)的含量及通量高. 湖中心区域沉积速率低, 化学/生物沉积组分(如次生碳酸盐)含量高. 因此, 决定青海湖沉积速率空间分布的主要因素是流域陆源物质的堆积速率. 根据本文获得的不同湖区沉积速率计算了青海湖平均质量堆积速率(0.0337 g•cm⁻²•a⁻¹), 并用Ca质量平衡方法检验了该平均值的合理性. 在此基础上, 估算了青海湖沉积通量及流域泥沙输入和大气粉尘对湖泊沉积的贡献.     

郯庐断裂带同造山走滑运动的40Ar/39Ar年代学证据

大别造山带东缘的郯庐断裂带, 具有两期左旋走滑韧性剪切带. 最近从3处早期韧性剪切带糜棱岩中, 获得了3个白云母的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄, 分别为192.5±0.7, 189.7±0.6, 188.7±0.7 Ma, 认为代表了早期左旋走滑变形的冷却年龄. 这表明郯庐断裂带的左行平移起源于华北、华南板块沿大别-苏鲁造山带碰撞造山过程的后期, 属于同造山走滑构造. 而其在早白垩世滨太平洋构造活动时又被利用而再次发生左行平移. 认为该断裂带在造山期可能是以转换断层型式出现的.     

中国东部季风区大气降水δ18O的特征及水汽来源

季风环流是水汽输送的重要载体, 它通过影响和制约大尺度水汽输送场的分布和水汽收支状况对季风区的降水产生影响. 对我国受季风影响最为显著的东部地区大气降水中稳定氢氧同位素的研究将有助于对季风降水机制的理解. 2005~2006年各月, 在中国大气降水同位素观测网络(CHNIP)位于该地区的17个观测站点进行了月大气降水样品的采集. 根据得到的274组稳定氢氧同位素组分所建立的局地大气降水线方程δD = 7.46δ18O + 0.90, 反应了该地区独特的局地气候特点. δ¹⁸O值由沿海向内陆地区逐渐贫化, 并且南部和东北地区δ¹⁸O值年内变化存在周期性. 不同地区影响降水同位素的气候因子不同, 由南向北, 温度效应逐渐增强, 降水量效应由全年存在变为只在主要降水期存在. 控制δ¹⁸O的地理因子存在差异: 南部和华北地区为高程, 东北地区是纬度. 此外, δ¹⁸O对季风的进退、雨带的移动以及台风/强热带风暴等强对流天气的运动路径有一定的示踪作用.