大别造山带晚白垩世以来的剥露作用及古地形再造

论文摘要

低温年代学样品记录了地壳浅部距地表几公里的剥露历史，其测年体系的封闭温度深度受热流、地形、剥露速率等因素的影响，这些不确定性因素会影响到应用低温段热历史解释剥露速率及恢复古地形，而且有时影响非常明显。因此应用低温段热历史解释剥露速率及恢复古地形的方法需要进一步改进，以提高其可靠性，并提取更多有意义的信息。目前大别造山带的主体结构是由白垩纪—新生代构造所控制，若仅靠现今剥露面内高压／超高压单元残存布局及其叠置变形是无法重建整个造山带的抬升和剥露过程的，因此还需要对造山晚期及后造山期造山带的构造—热演化历史，特别是抬升剥露历史进行研究。本文以大别造山带低温年代学数据为基础，通过对大别造山带剥露历史及古地形的定量化研究，更加整体、直观地认识造山后的剥露作用及古地形演化，分析大别山造山带造山作用过程后期阶段构造事件（如隆升、拉张等）发生的背景，探讨造山作用机理；本研究还有助于了解大别造山带抬升剥露历史与毗邻沉积盆地沉积充填作用之间的相互关系。本次研究所测样品裂变径迹年龄介于46Ma～69Ma之间，平均围限径迹长度均超过131μm。将本次研究所获数据以及前人数据进行综合编图分析发现，大别造山带裂变径迹年龄在区域分布上表现为大别造山带热窿核部、郯庐断裂带南部以及大别山西南部的裂变径迹年龄比周边地区小。90～60Ma期间大别造山带发生快速剥露，商城．麻城与郯庐两断裂之间左旋差异走滑造成构造推隆。60～75Ma期间大别山构造演化同时受西部碰撞域与东部汇聚域联合控制，导致大别山地区从快速冷却进入到缓慢冷却阶段。60～30Ma间大别山毗邻盆地的物源可能主要来自于大别造山带，同时大别造山带已达到剥露稳态。均衡回弹在大别造山带造山期后岩石抬升过程中重要作用。大别山白垩纪以来的剥露趋势是：天堂寨地区、郯庐断裂带南部及大别山西南部剥露速率（0.08～0.10km／Ma）比周边地区（0.04～0.07km／Ma）快。天堂寨地区（高地形）、郯庐断裂带南部及大别山西南部（低地形）共同具有相对周边较快剥露的特点，可能是由于郯庐与商城．麻城两断裂之间的差异走滑作用，促使大别山腹地产生强烈的构造推隆作用，从而引发这一地区的相对较快剥露。这种由于NNE向断裂系引发的差异推隆剥露（晚白垩世以来），可能从等温面180℃（锆石（U-Th）／He的封闭温度）、经过110℃（磷灰石裂变径迹的退火温度）一直延续到70℃等温面（磷灰石（U-Th）／He的封闭温度）大别造山带90Ma时与现今海平面相比地形平均高度可达1.45km（地温梯度取25℃／km时）或1.75km（地温梯度取20℃／km时），是现今模拟区域地形平均高度的4倍（地温梯度取25℃／km时）或5倍（地温梯度取20℃／km时）。如果不考虑构造抬升，大别造山带在晚白垩世地形起伏至少可达3km。90Ma时大别造山带地形起伏变化率在空间上呈现如下特征：东北区块最大，热窿核部其次，东南郯庐断裂区块再次，西北、西南区块最小，反映大别造山带热窿伸展期，核部与北淮阳翼之间强烈差异隆升，核部地形和东南郯庐断裂区块起伏高于周边地区，西北、西南两个翼部比其他地区稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的立论依据及选题意义
• 1.2 论文的研究思路及进行的主要工作
• 1.3 论文的主要研究成果（创新点）
• 第2章 大别造山带区域地质概况
• 2.1 大别造山带的大地构造位置
• 2.2 大别造山带的断裂特征
• 2.2.1 信阳—舒城断裂
• 2.2.2 晓天—磨子潭断裂
• 2.2.3 襄樊—广济断裂
• 2.2.4 商麻断裂
• 2.2.5 郯庐断裂带
• 2.3 大别造山带构造单元划分与物质组成
• 2.3.1 北淮阳弧后复理石带
• 2.3.2 北大别弧杂岩带
• 2.3.3 南大别碰撞杂岩带
• 2.3.4 宿松变质杂岩带
• 2.3.5 大别地块
• 2.3.6 红安地块
• 第3章 大别山低温年代学研究
• 3.1 低温年代学基本原理
• 3.1.1 裂变径迹技术基本原理
• 3.1.2 （U-Th）He技术基本原理
• 3.2 大别山低温年代学研究现状
• 3.3 本次研究采样简介
• 3.4 实验过程
• 3.5 年龄测试结果及热史模拟
• 第4章 大别山低温年代学数据剥露解释
• 4.1 利用低温热年代学数据约束剥露速率
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 低温年代学应用于抬升、剥露解释的不确定因素
• 4.1.3 利用低温热年代学数据计算造山带剥露速率
• 4.2 稳态条件下模拟大别山低温剥露速率
• 4.2.1 模拟参数选取与模拟过程介绍
• 4.2.2 剥露速率模拟结果
• 4.2.3 讨论与结论
• 4.3 利用大别山低温热史模拟数据约束剥露速率
• 4.4 与大别造山带毗邻新生代盆地堆积速率对比
• 4.4.1 大别造山带毗邻新生代盆地堆积速率计算
• 4.4.2 讨论与结论
• 第5章 利用大别山低温年代学数据再造古地形
• 5.1 利用低温热年代学数据再造造山带古地形
• 5.1.1 反演方法
• 5.1.2 正演方法
• 5.2 利用大别山低温热史模拟数据反演古地形变化
• 5.3 利用大别山低温年代学数据正演模拟剥露速率及古地形变化
• 第6章 主要结论及存在的问题
• 6.1 主要结论
• 6.2 存在的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 大别造山带磷灰石裂变径迹测年数据汇总（ED法）
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果