青藏高原东缘甘孜地区新生代隆升过程之磷灰石裂变径迹证据

第42卷第2期中国地质Vol.42,No.22015年4月GEOLOGYINCHINAApr.,2015中国地质,2015,42(2)王一伟,梅刚,谢启兴,等.青藏高原东缘甘孜地区新生代隆升过程之磷灰石裂变径迹证据[J].中国地质,2015,42(2):469-479.WangYiwei,MeiGang,XieQixing,etal.ApatitefissiontrackevidencefortheCenozoicupliftprocessinGarzeareaontheeasternmarginoftheTibetanPlateau[J].GeologyinChina,2015,42(2):469-479(inChinesewithEnglishabstract).青藏高原东缘甘孜地区新生代隆升过程之磷灰石裂变径迹证据王一伟1，2梅刚2谢启兴2周晓珂2王刚2(1.成都理工大学地球科学学院,四川成都610059;2.四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队,四川绵阳621000)提要:通过青藏高原东缘甘孜地区7件砂岩磷灰石样品裂变径迹分析,取得了测试样品的表观年龄,运用模拟退火法对所有样品进行了热史模拟,获得了样品的热演化史;分析出甘孜地区在新生代古近纪以来经历了相似的构造演化过程,强构造隆升阶段分别发生在古近纪46~30Ma间和新近记9Ma以来,平均抬升速率和平均抬升量分别为1261m/Ma、2634m和388m/Ma、1043m;甘孜地区构造隆升具有不平衡性、阶段性、地区性差异,冷却速率、抬升速率和抬升幅度也存在偏差。关键词:青藏高原东缘;构造隆升;砂岩磷灰石裂变径迹中图分类号:P542+.1；P575.9文献标志码:A文章编号:1000−3657(2015)02-0469-11收稿日期：2014-03-17；改回日期：2014-05-15基金项目：中国地质调查局地质调查项目（1212010918037）资助。作者简介：王一伟，男，1985年生，助理工程师，硕士生，研究方向：成矿规律和成矿预测；E-mail:[e-mail]。ApatitefissiontrackevidencefortheCenozoicupliftprocessinGarzeareaontheeasternmarginoftheTibetanPlateauWANGYi-wei1.2,MEIGang2,XIEQi-xing2,ZHOUXiao-ke2,WANGGang2(1.CollegeofEarthScience,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,Sichuan,China;2.NorthwestSichuanGeologicalParty,BureauofGeologyandMineralResourcesExplorationandExplorationofSichuanProvince,Mianyang621000,Sichuan,China)Abstract:BasedonfissiontrackanalysisofsevensamplesfromGarzeareaontheeasternmarginoftheTibetanPlateau,theauthorsobtainedtheapparentagesoftheanalyzedsamples.Usingthesimulatedannealingmethod,theauthorsmadethermalhistorysimulationforallsamples,andobtainedthethermalevolutionhistoryofthesesamples.Accordingtotheresultsobtained,theGarzeareahasexperiencedsimilartectonicevolutionssincePalaeogene,andthetectonicupliftoccurredin46-30Maandsince9MaofNeogene,withtheupliftrateandaverageupliftamountbeing1261m/Ma,2634mand388m/Ma,1043mrespectively.ThetectonicupliftsintheGarzeareaarecharacterizedbyimbalanceaswellasstageandregionaldifferences;inaddition,therealsoexistdeviationsincoolingrate,upliftrateandupliftamplitude.Keywords:easternmarginoftheTibetanPlateau;tectonicuplift;apatitefissiontrackofsandstone中国地质,2015,42(2)Aboutthefirstauthor:WANGYi-wei,male,bornin1985,assistantengineer,mastercandidate,majorsinmetallogenicregularityandmetallogenicprediction;E-mail:[e-mail].青藏高原隆升问题,是国内外专家研究的热门课题。国内外学者通过各种手段和方法证明了青藏高原隆升具有向南、北及东侧扩展特征:(1)向南通过喜马拉雅断裂系分布式扩展变形[1-4];(2)向北通过古缝合系分步式俯冲扩展[5];(3)向东通过不同阶段的走滑断裂的末端与相应的逆冲断裂相连,分步向外扩展[6]。磷灰石裂变径迹(AFT)分析已成为研究地质体隆升与低温热历史的一种极为重要的工具,近年来逐渐成熟的碎屑颗粒热年代学对研究造山过程及山体隆升亦取得显著进展。笔者在从事四川1∶5万然充乡等5幅区域地质调查(项目编号:212011120611)工作中,采用松潘—甘孜复合造山带中的三叠系西康群砂岩磷灰石裂变径迹数据,通过热史模拟,对青藏高原东缘甘孜地区的山体隆升过程作了进一步分析。青藏高原东部隆升机制:袁学诚等[7]认为青藏高原的整体隆升是由液压效应所造成,上部刚性地块沿深部(15~20km)局部熔融形成的液压面滑动;Royden等[8]根据下地壳流动挤出模式[9-12],认为藏东地壳的加厚和地表的整体抬升是中下地壳物质从高原内部向东流动造成的;来庆洲等[6]认为青藏高原的东部边界是分步向外扩展的,即上部地壳通过走滑断裂及与之相联的逆冲断裂联合作用,在中新世形成甘孜—理塘边界,在5Ma迁移到龙门山边界。青藏高原东部隆升时间:众多研究表明，青藏高原东北缘在8Ma时存在一次广泛的构造活动,如青藏高原东北缘的临夏盆地于8~5.4Ma发生了快速的隆升剥露作用[13],六盘山冲断带于8Ma发生了快速的隆升剥露作用[11],东部边界的龙门山在12~5Ma发生了快速的剥浊冷却[11]。藏东义敦地块以东新生代以来经历了至少2期构造活动:分别为20~16Ma以及约5Ma以来[6],王国灿等利用108个新生代岩体磷灰石裂变径迹年龄数据,将青藏高原东缘藏东及川滇西部地区划分出45~38、25~17、13~8和5Ma以来4个强构造隆升期[14],雷永良等将东喜马拉雅划分出11~5Ma,5~3Ma和3Ma以来3个构造隆升期[15],李勇等将青藏高原东缘新生代构造变形和隆升事件划分为5个构造层序,即TS1(65~55Ma)、TS2(40~50Ma)、TS3(23~16Ma)、TS4(4.7~1.6Ma)和TS5(0.74~0Ma)[16],四川1∶25万阿坝县幅区调报告在邻区阿坝、壤塘依据岩体磷灰石裂变径迹划分出30~15Ma、9~3Ma2次活动时期[17]。1地质背景本区大地构造背景:一级构造单元属泛华夏大陆晚古生代羌塘—三江构造区,二级构造单元属青藏高原东缘松潘—甘孜复合造山带Ⅱ2,跨越2个三级构造单元,分别为炉霍—道孚裂谷型冲断构造带Ⅱ2-2[17]、雅江弧形滑脱-逆冲推覆构造带[21](图1),炉霍—道孚裂谷型冲断构造带是从前人所称“雅江冒地槽褶皱带”[19]或“雅江逆冲-滑脱叠置岩片”[20]中解体出来的一个独立的三级构造单元,北东以色达断裂带(F1)被上覆马尔康逆冲-滑脱叠置岩片叠置于其上,南西以加里弄—木茹沟断裂带(F4)为界,逆冲于雅江弧形滑脱-逆冲推覆构造带[121之上。鲜水河走滑断层于新生代新近记时期在甘孜于旦都附近将炉霍—道孚断裂带错断[22-23],错距达40km。地层区划属巴颜喀垃地层区之玛多—马尔康地层分区之雅江地层小区[24],地层出露均为上三叠统西康群地层,为一套厚度巨大的浅变质碎屑复理石建造,细分为两河口组、格底村组、如年各组、新都桥组、侏倭组、杂谷脑组、扎尕山组,岩性组合为一套深灰色、灰色、灰黑色薄—厚层状粉砂岩、砂岩、变质砂岩和灰色、灰黑色绢云板岩、粉砂质板岩韵律互层夹灰岩、砂岩、砾岩等透镜体,属浊积岩相岩性特征,在断裂带(如F2、F3)附近产火山碎屑岩、基性火山熔岩等。岩浆岩出露较少,多呈岩株状侵位于三叠系地层中,岩石类型有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩,花岗闪长岩锆石SHIMP年龄为(212±1.6)Ma,钾长花岗岩锆石SHIMP年龄为(213±2)Ma属印支期产物[18]。2样品采集及测试分析本次研究所需的样品采自于甘孜县夺多乡和大塘坝区,样品采集层位为三叠系西康群,岩性均为砂岩,其中DD001-1、DD002-1、DD009-1、DD007-1、470中国地质2015年中国地质,2015,42(2)DD010-1、DD005-1均采自于炉霍—道孚裂谷型冲断构造带南西侧加里弄—木茹沟断裂带内;D2254-1采自于石渠—雅江弧形滑脱-逆冲推覆构造带北东侧加里弄—木茹沟断裂带和鲜水河断裂带之间。每个样品重约2kg,样品海拔高程使用便携式GPS逐样定位、标高,并在1∶2.5万地形图上进行高程校正。具体采样参数详见表1。砂岩样品经粉碎后,用标准重液和磁选技术分离出磷灰石单矿物,将磷灰石单矿物制成聚四氟乙烯塑料样片,再抛光为光薄片;磷灰石在恒温20℃的5.5NHNO3中蚀刻20s;分析方法采用外探测器法[25];将低铀白云母紧贴在光薄片上,与美国国家标准局SRM962标准铀玻璃一起构成定年组件;样品均置于反应堆内辐照,之后将云母外探测器置于室温的40%HF中蚀刻40min,揭示诱发裂变径迹;样品送中国原子能科学研究院492反应堆进行辐照;裂变径迹统计用OLYMPUS偏光显微镜,在放大1000倍浸油条件下完成;裂变径迹年龄计算采用Zeta常数法。所有砂岩样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室测试完成。3测试结果分析根据测试结果(表2)和磷灰石裂变径迹长度直方图和放射图(图2)分析:图1区域地质构造背景图及采样平面图1—第四系;2—三叠系地层;3—花岗岩;4—区域断层;5—逆断层;6—正断层;7—平移断层;8—采样路线;9—Ⅱ-泛华夏大陆晚古生代羌塘—三江构造区;10—马尔康弧形滑脱-逆冲推覆构造带;11—炉霍—道孚裂谷型冲断构造带;12—雅江弧形滑脱-逆冲推覆构造带;13—德格—中甸陆块;14—采样位置及高程;15—色达断层带;16—加里弄—木茹沟断裂带;17—鲜水河走滑断裂;(1)—甘孜—壤塘结合带;①—马尼干戈走滑断裂Fig.1Regionalgeological-tectonicmapshowingsamplingsites1-Quaternary;2-Triassic;3-Granite;4-Regionalfault;5-Reversefault;6-Normalfault;7-Strike-slipfault;8-Samplingroute