裂变径迹方法及云开大山热年代学研究

【摘要】：本论文分两部分,第一部分是裂变径迹方法研究,第二部分是应用裂变径 迹方法,结合~40Ar/~39Ar(K-Ar)法研究云开大山印支构造事件与中-新生代的 隆升剥露作用。 第一部分首先介绍了裂变径迹定年的原理、分析方法、实验技术及裂变径 迹退火动力学的研究现状、进展与发展趋势,并结合笔者长期从事裂变径迹分 析工作所获得的一些经验与认识,讨论了裂变径迹实验技术与方法中存在的问 题与可能的解决途径。其次简单介绍了裂变径迹热年代学在地质上的应用. 第二部分是以云开大山为实例进行的热年代学研究。云开大山地处华南南 缘、紧邻印支地块,西接钦防海槽,是研究华南-印支陆块中-新生代构造演化 极富价值的研究区域。本文采用裂变径迹,结合~40Ar/~39Ar热年代学研究云开大 山印支期的变形事件与中-新生代的隆升剥露作用.同时为进一步理解印支、华 南陆块的变形统一动力学机制及华南中-新生代大地构造演化提供新的约束和 启发。 选择云开大山不同岩石类型(糜棱岩、混合岩、花岗岩)的代表性样品进 行裂变径迹研究,并从中选择4个代表性的糜棱岩样品进行~40Ar/~39Ar同位素热 年代学分析,结合已有的~40Ar/~39Ar(K-Ar)年龄数据,取得如下成果或认识:(1) 锆石的裂变径迹年龄集中于97/4-133.0 Ma,峰值年龄为125 Ma±,另一峰值 为105 Ma±,说明云开大山早白垩世存在一次抬升冷却事件;磷灰石裂变径迹 年龄变化于43.5-68.4 Ma,代表云开大山于早第三纪的另一次抬升冷却事件. 磷灰石样品的封闭径迹长度平均值为12.60-14.36μm,大部分样品的标准误差 在2μm以上,呈较宽的单峰分布.结合云开大山的地质背景,认为样品的裂变 径迹年龄应该是云开大山隆升剥露作用的冷却年龄;(2)选择磷灰石样品的单 颗粒裂变径迹年龄与长度分布,借助AFTsolve软件对样品的热历史进行模拟, 获得了温度-时间演化曲线与模拟裂变径迹长度分布。模拟的径迹长度峰值在 12-15μm之间,呈较宽的单峰分布,与实测值基本一致;(3)采用锆石和磷灰 石“矿物对”裂变径迹年龄方法,选择200℃和120℃分别作为锆石和磷灰石裂 变径迹的封闭温度。假设云开大山的地表年平均温度为20℃,古地温梯度为35 ℃/km计算样品的冷却速率和云开大山的隆升速率得出:晚中生代至早第三纪, 岩石的平均冷却速率V_c≈1.33℃/Ma,云开大山的平均隆升速率V_u≈O.04mm/a, 其隆升幅度大于2km;早第三纪以来,岩石的平均冷却速率为1.82℃/Ma,云开 大山的平均隆升速率为0.05mm/a.晚中生代以来,云开大山的隆升幅度至少达 5km,云开大山的剥蚀厚度达4km以上.说明云大山块晚中生代以来遭受了较强