地球物理学报  2011, Vol. 54 Issue (1): 163-172   PDF    
塔里木柯坪塔格地区构造抬升的新证据--来自(U-Th)/He年龄的约束
常健1,2, 邱楠生1,2 , 左银辉1,2, 李翠翠1,2     
1. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京 102249;
2. 中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心, 北京 102249
摘要: 柯坪塔格地区位于西南天山与塔里木盆地之间, 是塔里木地台的一部分, 其构造隆升与天山和塔里木盆地的演化密切相关. 本文首次将(U-Th)/He热定年技术应用于该地区构造抬升的研究, 对该区震旦系露头样品的磷灰石和锆石的(U-Th)/He进行了年龄测定和热史模拟, 结果表明柯坪塔格地区主要经历了4期构造抬升事件, 导致震旦系抬升至地表, 其中磷灰石(U-Th)/He年龄揭示了晚白垩世和中新世两期的构造抬升事件. 在早石炭世, 震旦系温度达到最大, 介于133~150°C之间, 结合沉积埋藏史得到当时的最大埋深是3400~3900 m. 在渐新世-中新世, 受印度-欧亚板块碰撞远程效应的影响, 柯坪塔格地区沿柯坪塔格-沙井子断裂向巴楚隆起上逆冲, 地层快速抬升遭受剥蚀. 在15~10 Ma时, 柯坪塔格地区震旦系已抬升至地表. 自早石炭世至今, 柯坪塔格地区总剥蚀量达6170 m. 柯坪塔格地区自中生代以来的构造-热演化史与塔里木盆地北缘是一致的, 但与天山及处于塔里木盆地内部的巴楚隆起的构造抬升过程存在差异. 中新世以后, 受喜山运动远程效应影响, 柯坪塔格和天山才同处于抬升状态; 而巴楚隆起在古近纪早期仍处于抬升剥蚀状态, 与柯坪塔格地区接受沉积相反. 本文利用(U-Th)/He热定年技术成功地揭示了柯坪塔格地区自震旦纪以来的构造-热演化史, 这些结果有利于人们对这一地区构造抬升的正确认识. 同时, 本研究对塔里木盆地的油气勘探及天山地区的构造研究具有指导意义.
关键词: (U-Th)/He热定年      柯坪塔格      构造抬升      热史模拟     
The new evidence on tectonic uplift in Kepingtage area, Tarim, China: Constraints from (U-Th)/He ages
CHANG Jian1,2, QIU Nan-Sheng1,2, ZUO Yin-Hui1,2, LI Cui-Cui1,2     
1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
2. Basin and Reservoir Research Center, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
Abstract: As part of Tarim platform, Kepingtage area lies between southwest Tienshan and Tarim basin, and its tectonic-uplift evolution is closely correlated with Tienshan and Tarim basin. The (U-Th)/He thermochronometry is used as a new technique to study the tectonic uplift of Kepingtage area in the paper. Based on the measured apatite/zircon (U-Th)/He ages of Sinian outcrop samples in the region and the thermal modeling, the results reveal four phases of tectonic-uplift events appeared in Kepingtage area, which made the Sinian formation uplift to surface. The apatite (U-Th)/He ages reveal two phases of uplift events at Late Cretaceous and Miocene. During Early Carboniferous, the Sinian formation temperature reached a maximum of 133~150°C. Combined with the burial history of the sample, the maximum depth can be derived to be 3400~3900 m. Due to the distant effect from the collision of the Indian and Eurasian plates, Kepingtage area thrust over Bachu uplift along Kepingtage-Shajingzi fault during the Oligocene-Miocene. The strata were rapidly uplifted and eroded. During 15~10 Ma, the Sinian formation in Kepingtage area had been uplifted to the surface. The total exhumation amount is up to 6170 m since Early Carboniferous. While the tectono-thermal evolution history of the Kepingtage area is consistent with the northern margin of Tarim basin in Mesozoic to Cenozoic, it is inconsistent with Tienshan and the Bachu uplift inside Tarim basin. Since Miocene, Kepingtage area and Tienshan was in the same state of uplifting by the distant effect of the Himalayan movement. During Early Eocene, Bachu uplift area was still uplifted and eroded, while Kepingtage area received deposits. This paper successfully reveals the tectono-thermal evolution history of Kepingtage area since Sinian using the (U-Th)/He thermochronometry, which is useful for understanding the tectonic uplift in the region correctly. Furthermore, the study can support the hydrocarbon exploration of Tarim basin and the tectonic study of Tarim basin and Tienshan.
Key words: (U-Th)/He thermochronometry      Kepingtage area      Tectonic uplift      The thermal modeling     
1 引言

柯坪塔格地区位于西南天山与塔里木盆地之间,地质上属于塔里木地台的一部分(新疆维吾尔自治区地质矿产局,1993).目前,人们对柯坪塔格地区的构造认识主要有走滑或斜冲构造[1~3]和逆冲推覆构造[4, 5]两种观点.前人通过对柯坪塔格和巴楚隆起古生代的地层对比[6, 7]、岩石特征[8, 9]、古生物及沉积分析[10~13]等研究认为,柯坪塔格和巴楚隆起这两个地质体在中生代之前是连为一体的,经历了同样的构造演化.晚二叠世,由于中天山岛弧与塔里木板块碰撞,南天山洋闭合形成古天山.此后,处于天山与塔里木盆地交界处的柯坪塔格地区其构造演化受到二者的双重影响,这已被该区的断裂系统及裂隙发育特征[6, 7, 14]、地壳缩短速率[15]、古地磁[16]等方面得到了证实.

低温热年代学参数主要有磷灰石裂变径迹和(U-Th)/He年龄,它们已广泛应用于构造抬升、热演化、地形地貌演化和沉积物源研究等方面.(U- Th)/He热定年是根据磷灰石、锆石等矿物颗粒中 U、Th放射性元素衰变产生He发展而来的.通过测量矿物中放射性衰变产物4He、母体同位素238U和232Th的含量,就可以获得(U-Th)/He年龄.目前,我们已成功将这种方法应用于四川盆地和塔里木盆地的构造-热演化研究,得到这两个盆地的磷灰石(U-Th)/He年龄的封闭温度为~85℃[17, 18].磷灰石(U-Th)/He年龄的部分保留区(Helium Partial Retention Zone, PRZ)一般为40~85℃[19, 20],而磷灰石裂变径迹(Apatite Fission Track, AFT)的部分退火带为65~120°C[21].因此,磷灰石(U-Th)/He热定年方法与磷灰石裂变径迹(AFT)相比,可以揭示更低温度的地质热历史.

一些学者利用磷灰石裂变径迹方法研究南天山及塔里木盆地北缘,建立了自侏罗纪以来的构造演化模式[22~26],但对柯坪塔格地区的研究较少.在地质历史时期,柯坪塔格地区经历过几期构造抬升及剥蚀量是多少?如何证明柯坪塔格地区晚第三纪构造抬升事件的存在?柯坪塔格与天山、塔里木盆地在构造演化方面存在哪些差异?这些问题一直困扰着人们对这一地区构造演化的认识,制约了对该地区油气成藏机制的研究.本文旨在利用(U-Th)/He低温热年龄揭示柯坪塔格地区自震旦纪至今的构造演化史及与周缘地区的关系,为这一地区的构造抬升提供新的证据,为油气勘探提供新的依据.

2 地质概况

柯坪塔格地区位于塔里木盆地西北缘.北与南天山相邻,南以柯坪塔格断裂与巴楚隆起和阿瓦提凹陷分界,东为乌什凹陷和温宿凸起,西至喀什凹陷(图 1).构造上,柯坪断隆截切并逆掩于巴楚隆起和阿瓦提凹陷的西北缘.柯坪塔格地区地层以新元古界震旦系和下古生界出露齐全为特征.震旦系下部为碎屑岩,上部为碳酸盐岩.寒武系和奥陶系以碳酸盐岩为主,沉积少量碎屑岩.志留系为碎屑岩.中二叠统沉积类型分为海相和陆相,常夹有玄武岩,缺失上泥盆统、石炭系和中生界.古近系出露不全,新近系发育完整[27].

柯坪塔格地区的构造格局表现为北部背斜褶皱带和南部冲断推覆带.背斜褶皱带是一个隐伏褶皱带,分布在南天山山前,呈NE-SW 向延伸.它由古生界组成,核部出露石炭系,两翼为二叠系.冲断推覆带有三至四排逆冲带组成.这些逆冲带的南坡都发育一条NW 倾向的逆冲或逆掩断层,它们沿中下寒武统膏泥岩层由NW 向SE 逆冲发育.位于断层上盘的逆冲断片或冲断席由寒武-二叠系组成,呈EW-NEE 走向,超覆于新生界之上,形成向南凸出的弧形多排单面山地貌.

前人对柯坪塔格地区的构造演化已做了较详细的研究[2, 10~13, 28, 29].由塔里木运动形成的古塔里木板块在早震旦世发生裂解,北部边缘发育南天山大陆裂谷盆地.寒武-早中奥陶世,南天山裂谷带进一步发展,塔里木板块与哈萨克斯坦板块分离形成南天山陆间洋盆,此时,柯坪塔格-巴楚隆起属于同一个地质体,是被动大陆边缘的一部分.二叠纪晚期,中天山岛弧与塔里木板块斜向碰撞,形成古天山造山带,上二叠统的碎屑岩-磨拉石建造可作为这次碰撞的证据.三叠纪末期,羌塘地体与塔里木陆块的陆-陆碰撞形成柯坪-巴楚隆起.其上普遍缺失三叠纪地层,并在侏罗-白垩纪持续隆升,同时巴楚隆起的南、北边界断裂开始活动.在新近纪,受印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应及南天山的强烈挤压作用影响,柯坪塔格沿柯坪塔格-沙井子断裂逆冲推覆到巴楚隆起上,形成现今典型的逆冲推覆构造带.

3 样品和实验

在柯坪塔格乌什磷矿地区采集了四块露头样品(图 1),样品取自震旦系苏盖特布拉克组(Z1S)和震旦系齐格布拉克组(Z2q).岩性均为砂岩,海拔介于1334~1388m.通过重矿物分离获得测试所需的磷灰石和锆石晶体.其中,样品WSL2未分离出磷灰石,所以没测定其磷灰石He年龄.

图 1 柯坪塔格及周边构造单元和露头样品分布图▲ 本次采样点;★ 前人采样点. Fig. 1 Tectonic elements of Kepingtage and its adjacent areas and the location of outcrop samples▲ The sample point of the experiment; ★ The sample points ofmeasured AFT[23~26]

此次样品的(U-Th)/He年龄测试工作在美国亚利桑那大学的ARHDL实验室(ArizonaRadiogenic HeliumDatingLaboratory)进行.实验主要包括以下几个步骤:(1)样品制备.利用LeicaMZ16显微镜从分选出的每个磷灰石/锆石样品中各自选择2 颗自形磷灰石/锆石颗粒(尽量确保颗粒不含包裹体),在显微镜下测量每一个颗粒的大小,然后用金属铌包裹晶体颗粒.(2)矿物晶体释气和He浓度测试.利用激光束将单颗粒矿物晶体样品加热以提取He(对于磷灰石,加热温度900~1000℃,加热时间3min;对于锆石,加热温度1000~1250℃,加热时间15 min).将提取出来的He通过吸气器在低温条件下对4He、3He分别进行聚集、纯化,最后利用四极质谱仪测定4He/3He.(3)U、Th及Sm 含量的测试.将测试完4He/3He的样品放入经校准的229Th和233U 溶液.对于磷灰石,向其注入浓度为30%的 HNO3 溶液,溶解磷灰石颗粒;对于锆石,向其注入HF和HNO3 的混合溶液,溶解锆石颗粒,然后再用H3BO3 溶液去除氟化物.最后,将得到的溶液放入ICP-MS仪器中,测量238U/233U 和232Th/239Th的比值,从而得到磷灰石和锆石晶体中U、Th 的含量.(4)计算(U-Th)/He年龄.本次实验除样品 WSL2只测试了锆石He年龄,样品WSL1、WSL3、 WSL4均测试了磷灰石和锆石的He年龄.测试结果列于表 1表 2中.

表 1 柯坪塔格地区露头样品磷灰石(U-Th)/He年龄测试结果 Table 1 The tested (U-Th)/He ages of outcrop apatite samples
表 2 柯坪塔格地区露头样品锆石(U-Th)/He年龄测试结果 Table 2 The tested (U-Th)/He ages of outcrop zircon samples in Kepingtage area
4 柯坪塔格地区构造-热模拟研究 4.1 He年龄分析

柯坪塔格地区震旦系三个样品WSL1、WSL3、 WSL4的磷灰石He年龄集中在24.8~60.6 Ma, 远小于地层年龄,表明它们曾经历过高于磷灰石 He封闭温度的温度,晶体发生He扩散.磷灰石 He年龄记录的是一个地区最后一次构造抬升事件发生的大致时间.样品WSL1的磷灰石He年龄为24.8 Ma, 记录的是柯坪塔格地区中新世的构造抬升事件;样品WSL3和WSL4的磷灰石He年龄约为60 Ma, 记录的是晚白垩世的构造抬升事件.

柯坪塔格地区震旦系的四个样品中,样品 WSL3由于颗粒较小,导致校正的锆石He年龄异常为700 Ma, 比地层年龄大,不适合于热史模拟.其余三个样品WSL1、WSL2、WSL4 的锆石He年龄集中在456.4~525.3 Ma, 小于地层年龄,曾经历过He扩散,可用于热史模拟.

4.2 构造-热模拟研究

为进一步了解柯坪塔格地区样品所经历的热历史,利用HeFTy软件并采用MonteCarlo方法进行了四个样品的时间-温度史模拟.其中,磷灰石年龄利用的是Wolf等(1996)提出的的模型[19],锆石年龄利用的是Reiners等(2004)提出的模型[31].模拟所需的参数有磷灰石/锆石He年龄、颗粒半径、 U、Th及Sm 的含量.每个样品使用的He年龄见图 2,其中,Zr表示锆石,Ap表示磷灰石.

图 2 研究区样品热史模拟结果采用MonteCarlo方法随机模拟100条路径,黑色粗线代表“最佳"的温度演化路径. Fig. 2 The modeling thermal histories of outcrop samples (100 thermal paths were tried by the Monte Carlo inverse modeling method and the thick line is the “best" temperature path)

充分了解研究区的构造变迁、沉积埋藏史及重要地质事件的年龄是进行热史模拟的基础,在此基础上,设置模拟所需的边界条件.本次模拟过程中,古地表温度及现今地表温度均设为20℃;样品的热史起始时间为样品开始沉积时间;样品现今出露地表,温度为地表温度20℃;沉积埋藏作用和抬升剥蚀作用是造成温度变化的主要原因.

四个样品虽取自同一地区不同的层位,但它们的热史演化路径是相似的(图 2).在重要的构造抬升运动时期,都具有相应的温度升降变化,很好地揭示了构造抬升事件的时间,体现了构造-热之间的相关性.热史模拟结果表明,震旦纪地层自沉积开始,随着埋藏深度增加,温度逐渐升高.受周缘地区及板块构造运动的影响,从震旦纪至今,柯坪塔格地区主要经历了四期抬升事件,分别对应于加里东中期运动、海西运动、印支-燕山运动和喜山运动.各期抬升事件的抬升时间、剥蚀量及抬升速率等数据见表 3.其中,第三期分为两个阶段,印支-燕山中期运动对应的缓慢抬升阶段和燕山晚期运动对应的快速抬升阶段.结合露头地层资料[27]和四期构造抬升事件的剥蚀量得到了柯坪塔格地区的沉积埋藏史(见图 3).

表 3 各期抬升事件的时间、剥蚀量及抬升速率 Table 3 The time, amount, and rate of exhumation of each tectonic-uplift event
图 3 柯坪塔格地区沉积埋藏史图阴影区为样品的埋藏史 Fig. 3 The burial history of Kepingtage area The shadow is burial histories of samples

震旦系在早石炭世(350 Ma左右)温度达到最大,介于133~150℃之间,据以往研究成果[18],石炭纪的地温梯度是3.3℃/100 m, 故可计算此时的震旦系埋深为3400~3900 m.从早侏罗世至晚白垩世,柯坪塔格地区一直处于抬升剥蚀状态.剥蚀地层有寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系.震旦系温度处于下降状态.在100~60 Ma时,受燕山运动影响,柯坪塔格地区抬升速率迅速增大,与之对应的温度也快速降低.在早古近纪,柯坪塔格地区有沉积作用发生,再次转入埋藏升温阶段.在渐新世-中新世,受印度-欧亚板块碰撞远程效应的影响,柯坪塔格地区快速抬升,重新遭受剥蚀.在15~10 Ma时,柯坪塔格地区震旦系已抬升至地表.

5 讨论 5.1 露头样品在地质历史时期的最大埋深

目前,人们主要是通过测量地表各个地层的厚度来计算露头样品在地质历史时期的最大埋深,或者借助邻近钻井的地层厚度作为同一层位露头样品在地质历史时期的最大埋深.近年来,一些学者将(U-Th)/He热定年技术应用于探讨露头样品在地质历史时期的最大埋深的研究[33, 34],取得了重要的成果.本文首次利用(U-Th)/He热定年技术探讨柯坪塔格地区震旦纪地层的露头样品在地质历史时期的最大埋深.模拟结果表明,震旦纪样品在早石炭世(350Ma左右)达到最大埋深,深度介于3400~3900m.

5.2 柯坪塔格地区中生代以来的构造演化

在柯坪塔格地区,由于缺失中生代地层,在正确恢复中生代构造演化方面存在很大的困难.张志勇等[24]曾对中生代地层何时开始抬升的问题进行过讨论.笔者在这次热史模拟过程中,采用柯坪塔格地区在中生代早期开始抬升的观点.前人测得的前寒武纪蓝片岩的磷灰石裂变径迹年龄集中在107.5~62.5 Ma[24],说明前寒武纪地层在100 Ma左右时,温度已低于磷灰石裂变径迹的封闭温度.本次热史模拟结果也验证了这一点(图 2).

根据露头地层资料,柯坪塔格地区在古近纪曾接受过沉积[27].另外,前人通过磷灰石裂变径迹方法也证实柯坪塔格地区在古近纪再次埋藏接受沉积[24].本次实验得到的磷灰石He年龄及热史模拟结果有利地证实了古近纪的构造沉降运动.样品 WSL1所处的地层在古近纪早期开始,温度逐渐增大,在40 Ma左右时,温度高于磷灰石He封闭温度,磷灰石发生He扩散,失去以前的地质信息.之后,由于地层被抬升剥蚀,温度降低,小于磷灰石He的封闭温度,磷灰石再次记录地质信息.实验测得,样品WSL1的磷灰石He年龄为24.8Ma, 这代表了柯坪塔格地区在中新世快速抬升发生的时间.而样品WSL3和WSL4所处的地层虽然在古近纪沉降,温度升高,但温度未达到磷灰石的封闭温度.所以,这两个样品记录的年龄60 Ma为晚白垩世的构造抬升运动时间.

5.3 震旦系何时抬升至地表?

一些学者通过对巴楚隆起和柯坪塔格地区断裂系统的研究,认为柯坪塔格地区在中新世末期-上新世已形成现今地貌[5~7].笔者通过(U-Th)/He热定年技术研究柯坪塔格地区的构造演化认为,柯坪塔格地区在中新世早期受印度板块与欧亚板块碰撞远程效应的影响,南天山和巴楚隆起对其产生相向挤压作用,使得柯坪塔格地区沿柯坪塔格-沙井子断裂以逆冲推覆构造形式被推覆到巴楚隆起带上,形成典型的逆冲推覆构造带(图 4).热史模拟结果表明,柯坪塔格地区震旦系在15~10 Ma左右时已抬升至地表.

图 4 柯坪塔格逆冲推覆构造横剖面图[12] Fig. 4 Cross section of thrust belt in Kepingtage area[12]
5.4 柯坪塔格地区与周缘地区中生代以来的构造演化对比

笔者绘制了柯坪塔格及周缘地区中生代以来的构造-热演化史图(图 5).其中,库车、喀什及天山地区来自前人的资料[22, 24, 25].喀什、柯坪及库车地区位于塔里木盆地北缘,热史路径具有相似性,说明这些地区自中生代以来的构造演化是一致的.天山地区自中生代以来,一直处于抬升剥蚀状态.早侏罗世-古近纪早期,虽然柯坪地区和天山地区都处于抬升剥蚀状态,但它们的热史路径存在差异.柯坪塔格地区的构造演化表现为早期缓慢抬升,晚期快速抬升;而天山地区与之相反.在50 Ma左右时,柯坪地区处于沉降状态,而天山仍处于抬升状态.杜治利等利用磷灰石裂变径迹方法研究认为54~30 Ma为天山与盆地边缘差异隆升阶段[23],这与我们的热史模拟是相一致的.中新世开始,受喜山运动远程效应的影响,柯坪塔格和天山地区又再次同时处于抬升剥蚀状态.巴楚地区位于塔里木盆地内部,古近纪以前的构造演化与柯坪地区相似.之后,巴楚地区仍处于抬升剥蚀状态,而柯坪地区却接受沉积.前人通过研究巴楚隆起和柯坪地区的断裂系统证实了他们构造演化的差异性[6].

图 5 柯坪塔格及周缘地区露头样品中生代以来的构造-热演化史(库车地区[23];喀什地区[25];天山[26]) Fig. 5 Tectono-thermal evolution history of the outcrop samples in Kepingtage and its adjacent areas since the Mesozoic (Kuqa area[23] ; Kasht area[25] ; Tienshan[26])
5.5 柯坪塔格地区构造-热演化与塔里木盆地油气成藏的关系

巴楚凸起位于柯坪塔格地区的南部(图 1),是一个油气资源丰富的地区.已发现和田河气田、巴什托油气田等,但油气藏皆为断裂控制的背斜或潜山油气藏[35~37].目前,二叠纪之前的古构造圈闭形成的古油藏成为未来勘探的主要目标[37].前面已提到,二叠纪之前,柯坪塔格地区和巴楚地区为一个统一的古隆起,其沉积环境和古生物具有相似性,且构造演化也是一样的[12].因此,恢复柯坪塔格地区的构造-热演化史不仅可以确定巴楚地区二叠纪之前油气成熟的时期,而且可以指导巴楚地区的油气勘探方向.巴楚地区的断裂是其油气运移的一个重要通道,喜山期形成的断裂系统对油气成藏具有重要的制约作用[38, 39].肖安成等通过巴楚和柯坪塔格地区的新生代层序特征及其接触关系认为,两个地区的断裂系统具有一定的对应关系[6, 7].因此,通过研究柯坪塔格地区的构造演化,可以确定这一地区断裂系统的形成及活动时间,从而为研究巴楚地区的断裂系统提供依据.

位于柯坪塔格地区东部的库车坳陷(图 1)是塔里木盆地另一个油气资源丰富的地区.目前已发现的天然气田(藏)绝大多数是在与断层相关的褶皱背斜圈闭中聚集成藏的[40~43].同时,新生代天山的持续隆升对库车坳陷的油气藏进行了调整,先前的油气藏或者被破坏,或者形成次生油气藏,如克拉2气田[40].与库车坳陷相比,柯坪塔格地区新生代形成的逆冲推覆带可以辩证地对待,要么使古油气藏遭受破坏,要么使油气再次聚集到在推覆过程中形成的与断裂相关的褶皱内[12].丰富的地面油气显示以及奥陶系、志留系普遍含沥青表明柯坪塔格地区曾有过大规模的油气运聚过程[44].因此,恢复柯坪塔格地区的构造-热演化史,可以确定柯坪塔格地区含油气层位在地质历史时期是如何沉降和抬升的;同时,确定每个时期的古地温,为油气勘探起到指导作用.

6 结论

本文利用(U-Th)/He热定年方法研究了柯坪塔格地区的构造抬升事件.结合前人研究成果及露头地层资料,重建了柯坪塔格地区震旦系的沉积埋藏史.锆石样品的He年龄表明震旦系经历过的最高温度低于170℃;磷灰石样品的He年龄代表了中新世和晚白垩世的两期构造抬升事件.热史模拟结果表明,柯坪塔格地区主要经历了4期构造抬升事件.其中,第三期的早期阶段抬升速率最慢,为6.7m/Ma;第一期和第二期的抬升速率较快,为20~22m/Ma;第三期的晚期阶段和第四期抬升速率最快,为65~74m/Ma.震旦系地层在早石炭世达到最大埋深,为3400~3900m.早石炭世至今,柯坪塔格地区总剥蚀量达6170m.中生代以来,柯坪塔格地区与塔里木盆地北缘的构造-热演化史是一致的,但与天山及塔里木盆地内部的巴楚隆起存在差异.天山和巴楚隆起一直处于抬升剥蚀状态,而柯坪塔格地区在50 Ma左右时接受沉积,后受喜山运动远程效应影响,才又开始抬升.15~10 Ma时,震旦系已抬升至地表.

磷灰石(U-Th)/He热定年技术作为目前研究低温热年代学的一种手段,可以揭示比磷灰石裂变径迹更低温度的热历史.本文利用磷灰石(U-Th)/ He热定年技术成功地揭示了中新世时期的构造抬升事件,弥补了磷灰石裂变径迹在这方面研究的缺陷,同时,构建了柯坪塔格地区自震旦纪至今的构造-热演化史,为研究柯坪塔格地区的构造演化提供了一种新的证据.本次研究对塔里木盆地的油气勘探和天山地区的构造研究具有重要的指导意义.

致谢

感谢美国亚利桑那大学地质系的Peter W.Reiners和StefanNicolescu博士在(U-Th)/He测试和生活中给予的帮助.感谢姜光、梅庆华、陈跃、李慧莉、云露等在野外采集样品时给予的帮助.特别感谢中石化西北石油局提供的基础地质资料.

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