ESR, Tectonics等:河北工程大学 王艳楠 | 低温热年代学填图和大数据分析取得重要进展

学术   2024-11-17 21:34   贵州  



岩石剥露是指埋藏在深部的岩石在地壳表层风化或构造剥蚀的控制下相对于地面运动,并逐渐暴露地表。在此过程中,岩石在地壳浅部的垂向运动可以被不同冷却体系所记录,因此,综合大量的低温热年代学数据可以有效恢复区域的时空剥露特征。依照该研究思路,河北工程大学王艳楠副教授、王振江副教授和赵存良教授联合中国地质科学院地质研究所张进研究员、尹继元研究员,根特大学何智远博士建立了东亚地区低温热年代学数据库,并重点针对天山造山带,华北克拉通中部的太行-吕梁山和中国东北地区开展了低温热年代学填图和大数据分析工作,取得成果如下:

(1)揭示了天山造山带中-新生代时空剥露特征

对中国西天山北部开展了系统的锆石-磷灰石(U-Th)/He和磷灰石裂变径迹年代学测试,揭示了山脉晚石炭世-早二叠世、晚三叠世-早侏罗世和白垩纪三个时期的快速剥露作用,这些时期分别对应了古亚洲洋最终闭合和准噶尔盆地阶段性旋转变形(图1)。为了进一步揭露天山造山带新生代时空剥露特征,项目组系统搜集境内外天山低温热年代学数据1300余组,并开展数据填图和分析工作,结果表明,天山在~10 Ma开始经历大规模的地表隆升作用,而晚渐新世-早中新世的快速剥露作用集中在山脉的局部地区(吉尔吉斯斯坦南天山和中国南天山)(图2)。

图1 天山造山带晚古生代以来的陆内造山过程

图2 天山造山带新生代时空剥露过程

(2)揭示了太行-吕梁山时空剥露特征和陆内造山过程

   在太行山南部(霍山)开展了系统的磷灰石裂变径迹和锆石(U-Th)/He年代学测试工作,结合已发表低温热年代学数据300余组,识别出160-150 Ma、130-120 Ma、100-60 Ma、50-40 Ma和~30-20 Ma五个期次快速剥露作用,对应了古太平洋板块的俯冲和后撤过程(图3)。低温热年代学大数据分析结果表明,山脉中部的山西裂谷经历了差异性剥露历史,南部构造抬升量大于北部(图4)。

图3 太行-吕梁山中生代以来的陆内造山过程

图4 太行-吕梁山差异性构造抬升历史

(3)揭示中国东北地区早侏罗世以来的时空剥露过程

在中国东北小兴安岭东南部进行了系统的磷灰石裂变径迹年代学测试工作,并搜集东北地区低温热年代学300余组,综合运用低温热年代学填图和大数据分析定量揭露了大兴安岭、小兴安岭和佳木斯地块200 Ma以来的时空剥露过程(图5)。结果表明,中国东北经历了200-180 Ma、160-140 Ma、120-100 Ma、80-60 Ma四个阶段的快速剥露作用,与古太平洋板块的俯冲和后撤深度耦合。新生代以来,山脉整体上以走滑变形为主,并没有经历大规模的垂向隆升(图6)。

图5 中国东北地区早侏罗世以来剥蚀速率时空变化

图6 中国东北地区早侏罗世以来的演化过程

论文信息:

[1]Wang, Y.N.*, Zhang, J.*, Huang, X., Wang, Z.J., 2023. Cenozoic exhumation of the Tianshan as constrained by regional low-temperature thermochronology. Earth-Science Reviews, 237, 104325, 10.1016/j.earscirev.2023.104325.

[2]Yin, J.Y.*, Wang, Y.N.*, Hodges, K.V., Xiao, W.J., Thomson, S.T., Chen, W., Yuan, C., Sun, M., Cai, K.D., Sun, J., 2023. Episodic long-term exhumation of the Tianshan orogenic belt: new insights from multiple low-temperature thermochronometers. Tectonics, 42 (4): 1-28, https://doi.org/10.1029/2022TC007469

[3]Zhang, J., Wang Y.N., Zhang B.H., Qu J.F., Li J.Y., Yun L., Niu P.F., Zhao H., Hui Jie. 2021. Tectonothermal events in the Central North China Craton since the Mesozoic and their tectonic implications: Constraints from low-temperature thermochronology. Tectonophysics, 804: 228769, 10.1016/j.tecto.2021.228769.

[4]Wang, Y.N., Chen, L., Zhang, J. *, Zhao, C.L., Zhao, H., Guo, W.M., Qu, J.F., Li, Y.J., 2024. Spatial and temporal exhumation of the northeastern China: insights from low temperature thermochronology. Island Arc, 31: e12351, 10.1111/iar.12541.

[5]Huang, X., Wang, Y.N.*, Zhang, J., Wu F.Z., Yang, Y.L. 2022. Low-temperature thermochronological insights into the Mesozoic-Cenozoic exhumation history of the Taihang-Lvliangshan region: A review. Geological Journal, 57: 1511–1529, DOI: 10.1002/gj.4352.


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