西天山中新生代古高程恢复研究

发布时间：2018-04-19 20:27

本文选题：氧同位素古高程计 + 熔岩流气泡古高程计　；参考：《中国地质科学院》2017年博士论文

【摘要】：天山造山带位于中亚造山带的中部,其总体上呈近东西向延伸。现代天山山脉是在古生代板块俯冲与碰撞造山作用的基础上,新生代由于印-亚大陆碰撞的远程效应而强烈挤压隆升形成的。天山新生代的隆升与剥露历史,是研究亚洲大陆内部造山带的运动学和动力学过程的重要途径之一。为了更好的厘定天山中新生代的隆升-剥露过程,本文选择西天山地区北部的四棵树流域、西南天山托云盆地以及西天山北段和中段,进行新生代以来的古高程恢复研究。另外,结合山前盆地的沉积特征和构造变形等资料,本文对西天山不同块体中新生代的古高程变化历史进行了论述。通过对西天山北麓四棵树流域的安集海组和沙湾组中的自生碳酸盐进行碳氧同位素研究,认为安集海组和沙湾组在沉积时为一个开放的水体环境。地层中的腹足类化石氧同位素分析结果、相关岩相学观察和地层的埋藏情况表明,地层中的自生碳酸盐保留了原始沉积时的碳氧同位素组成。根据前人对安集海组和沙湾组的磁性地层年龄研究,确定地层沉积时代在28-17.5Ma之间。利用氧同位素古高程计的经验公式,推断在28-17.5Ma之间,天山北麓四棵树河流域的平均海拔达到了 2000m以上。选取西南天山托云盆地内新生代的气孔玄武岩进行古高程恢复。利用熔岩流古高度计的研究方法,在盆地内选择两条合适的玄武岩流,分别在其顶底面采集样品,利用三维CT扫描技术精细的测量了样品中气孔的体积,然后利用相应公式计算了玄武岩层溢流时期托云盆地的古高程。前人研究表明玄武岩的溢流时代在48Ma左右,计算结果显示托云盆地在48Ma左右就已经达到了 2000m以上的海拔高度。现今托云盆地3000m左右的海拔是天山造山带晚新生代整体隆升的结果。白垩纪的隆升-剥露事件在新疆不同构造单元广泛发育。选取西天山北段和中段出露的典型花岗岩体,通过磷灰石裂变径迹测年技术,结合温度-时间热模拟反演的研究,探讨西天山北段和中段白垩纪的隆升-剥露过程,并对西天山地区晚白垩世以来的古地形进行反演。17个样品的裂变径迹测试结果显示其径迹年龄介于45 4 ± 3 2～81 6 ±4.9Ma之间,温度-时间的模拟结果表明西天山北段样品记录的快速隆升的时间主要集中在50～70Ma之间,西天山中段样品记录的快速隆升时间集中在70～90Ma之间。结合相应的地质证据,认为从晚白垩世开始,西天山地区开始出现差异性的隆升剥露过程。利用获得的裂变径迹数据,对研究区进行古地形反演,认为西天山中段的古高程变化较西天山北段更大,但二者都在古近纪时期保持稳定,均衡回弹在西天山晚白垩世以来的古地形变化中起着重要作用。西南天山山前的新生代沉积反映了天山的隆升-剥露过程。选取西南天山巴雷公岩体附近的山间盆地,对盆地内新近系苍棕色组和砾岩组中的砾石成分进行了统计,砾石成分主要为沉积岩类,含有少量碳酸盐岩砾石和变质岩砾石,基本未见花岗岩砾石。这一结果表明在上新世晚期-第四纪早期,巴雷公岩体还没有被剥露出地表,直到Q1砾岩组沉积之后才隆升-剥露到地表。西南天山山体的构造变形特征表明,西南天山强烈的逆冲推覆构造是山体隆升-剥蚀的动力来源。通过对岩体隆升和地表隆升的分析,认为西南天山的地貌特征是在晚更新世才开始快速形成的。天山山脉中新生代以来的隆升-剥露过程具有明显的阶段性和差异性。前人根据区域性的深大断裂将西天山造山带划分为北天山、中天山、南天山和西南天山。各构造单元中新生代的古地形变化历史具有明显的差异。本文通过对西天山典型地区古高程的恢复,结合现有的沉积学和构造变形等资料,分别探讨了西天山造山带各构造单元的古高度变化历史。北天山地区在白垩纪-古近纪时期由准平原缓慢隆升为具有一定高度的山脉,古新世-渐新世又被剥蚀夷平,晚渐新世以来快速隆升,形成现今盆山格局;中天山地区主要为伊犁盆地,白垩纪-渐新世时期处于稳定剥蚀状态,其中晚白垩世有明显的构造变形,中新世以来周缘山脉快速隆升,伊犁盆地发生断陷作用;南天山地区早白垩世有一期快速隆升事件,之后直到渐新世都为剥蚀夷平状态,中新世开始快速抬升;西南天山白垩纪-古近纪时期为具有正地形的山脉,古新世-渐新世逐渐剥蚀夷平,更新世开始快速隆升,形成现今高差极大的盆山格局。西天山中新生代差异性隆升-剥露是由于在印亚碰撞的远程效应作用下,天山不同地段的热-流变性质的差异性、断裂继承性和不同块体之间的相互作用所导致的。
[Abstract]:In this paper , the evolution history of Cenozoic in the western Tianshan Mountains is studied by means of the study of the paleoelevation of the Cenozoic in the western Tianshan Mountains . Based on the study of the sedimentary characteristics and tectonic deformation of the Cenozoic Era in the North of Tianshan Mountains , it is concluded that the uplift and stripping history of the Cenozoic in the north of Tianshan Mountains has reached over 2000m . In this paper , the history of ancient altitude change of the Cenozoic in the western Tianshan Mountains has been studied by means of the restoration of the ancient elevation in the typical area of the Western Tianshan Mountains , the rapid uplift of the old Cretaceous - Oligocene and the collapse of the basin mountain . The Cenozoic differential uplift and stripping in the Tianshan Mountains is due to the difference of the thermal - rheological properties , the fracture inheritance and the interaction between different blocks in the Tianshan Mountains .

【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P534.6

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