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大巴山逆冲推覆带构造扩展变形的年代学制约 沈传波1 ,梅廉夫1 ,2 ,汤济广1 ,吴 敏1 (1. 中国地质大学资源学院,湖北武汉430074 ;2. 构造与油气资源教育部重点实验室,湖北武汉430074) 摘要:通过对18 个裂变径迹、电子自旋共振( ESR) 和K2Ar 定年结果的综合分析,研究了大巴山逆冲推 覆带构造扩展变形的时序。研究结果表明,北大巴山逆冲推覆构造活动主要发生在232～195 Ma ,这一 时期的构造变形是扬子板块与华北板块碰撞造山的反映。南大巴山逆冲推覆构造活动发生在133～ 100 Ma 、70～60 Ma 、48～33 Ma 和12 Ma ,且由北东向南西的年龄表现出阶段性递进年轻的特点。这与 大巴山逆冲推覆构造由北东向南西构造不断扩展变形的几何学、运动学特征是一致的,为大巴山逆冲推 覆带构造的递进扩展变形提供了年代学约束。 关键词:热年代学;构造变形;逆冲推覆带;大巴山 中图分类号: P542 文献标志码:A 文章编号:100026931 (2008) 0620574203 Geochronology Evidences for Tectonic Deformation of Dabashan Fold2Thrust Belt in Central China SHEN Chuan2bo1 , MEI Lian2f u1 ,2 , TAN GJ i2guang1 , WU Min1 ,2 (1. Facult y of Earth Resources , China University of Geosciences , Wuhan 430074 , China; 2. Key L aboratory of Tectonic and Pet roleum Resources , Minist ry of Education , Wuhan 430074 , China) Abstract : The chronology of tectonic deformation event of Dabashan fold2t hrust belt was quantitatively st udied based on systematic analysis of fission t rack , K2Ar t hermo2 chronology and elect ron2spin resonance ( ESR) dating. The result s indicate t hat t he tec2 tonic activity event of Nort h Dabashan fold2t hrust belt occurred at 2322195 Ma. This tectonic event may be related to t he collision wit h Yangtze block and Nort h China block. The result s also show that t he tectonic event of South Dabashan fold2t hrust belt happened at 1332100 Ma , 70260 Ma , 48233 Ma and 12 Ma. And t hese ages bear juvenility gradually f rom nort heast to sout hwest , which is good match of t he geomet ry and kinematics characteristic of tectonic spreading deformation in Dabashan fold2t hrust belt . These geochronology data provid new const rains for bet ter under standing t he tec2 tonic successively spreading deformation of Dabashan fold2t hrust belt . Key words : t hermochronology ; tectonic deformation ; fold2thrust belt ; Dabashan 收稿日期:2008201223 ;修回日期:2008202225 基金项目:湖北省油气勘探开发理论与技术重点实验室基金资助项目( YQ2006KF210) ;中国地质大学优秀青年教师基金联合 资助项目(CU GQNL0804) 作者简介:沈传波(1979 —) ,男,湖北监利人,讲师,博士,能源地质工程专业 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 大巴山逆冲推覆带位于上扬子地块北缘、现 今四川盆地与秦岭造山带的过渡部位,无论是对 于二者的形成与演化研究,还是对于四川东北地 区的油气勘探,对该构造带的解剖均具有重要意 义[1 ] 。前人对大巴山逆冲推覆带的构造样式、构 造变形特征及其形成机制进行过详细解析[122 ] , 但有关构造活动的年代学约束研究较少。针对 此,本工作主要通过裂变径迹和电子自旋共振 (ESR) 年代学的研究,结合前人K2Ar、Ar2Ar 年 代学研究的成果[324 ] ,系统地分析大巴山逆冲推 覆带构造变形的时序。 1 地质背景与方法 大巴山逆冲推覆带,以城口2钟宝断裂为界 可分为北大巴山和南大巴山两个岩石构造单 元。中三叠世之后,由于扬子板块与华北板块 间的陆陆碰撞拼合及扬子向秦岭之下的巨大陆 内俯冲,大巴山发育为秦岭前缘的推覆构造带。 裂变径迹分析测试的样品由北东向南西采自大 巴山不同时代的各类岩石,岩性以砂岩、粉砂岩 为主。ESR 测试样品采自与断层、节理活动共 生的石英脉体。ESR 年龄测试实验方法详情 参见文献[5 ] 。裂变径迹的分析测试实验方法 参见文献[ 6 ] 。年龄计算采用Zeta 常数法,本 文的Zeta 常数为357. 8 ±6. 9 。为了更好地揭 示样品所经历的构造热演化历史,基于裂变径 迹的分析测试数据和样品所处的地质背景,应 用Ketcham 等的退火模型和蒙特卡罗(Monte2 Carlo) 逼近法以及AF TSolve 模拟软件[7 ] ,还 对典型样品的时间2温度热历史进行定量模拟。 2 年代学结果与讨论 18 个裂变径迹样品、5 个ESR 样品、3 个 K2Ar 样品的年龄数据示于图1 ,其中,反映构 造隆升活动的裂变径迹年龄数据根据实测的年 龄及热历史的定量模拟来确定。典型样品的裂 变径迹热历史模拟表明,南大巴山逆冲推覆构 造带的抬升冷却过程总体均表现为3 个阶段: 1) 快速隆升;2) 样品滞留在部分退火带中缓 慢隆升;3) 快速隆升。结合本区的地质实际, 认为主要是构造变形、褶皱所引起的隆升冷却 事件。城口断裂附近的样品DBF T21 热历史模 拟结果表明,该断裂在120 Ma 左右存在一期 构造活动;镇巴断裂附近的样品DBFT24 热历 史模拟结果表明,该断裂在约70 Ma 存在一期 构造活动;巫溪隐伏断裂附近的样品DBF T29 热历史模拟结果表明,该断裂在33 Ma 左右存 在一期构造抬升活动。3 个样品的热历史模拟 结果均揭示了约12 Ma 的快速抬升事件,盆内 的样品也反映了这一期快速抬升活动,是一期 整体的抬升剥露事件。Shen 等[ 8 ] 认为,这一整 体性的加速隆升事件可能与青藏高原东部边界 向东扩展的影响有关[8 ] 。 图1 中的ESR 和K2Ar 年龄数据表明,北 大巴山逆冲推覆构造活动主要发生在印支期, 其时代为232～195 Ma ,采自断裂带中构造岩 的全岩Rb2Sr 等时线年龄为203～197 Ma[3 ] , 可能也是这次构造活动的反映。这一时期的构 造变形可能是扬子板块与华北板块碰撞造山的 结果。之后,构造处于一个相对平静期。与城 口断裂带共生的石英脉体的ESR测年数据显 图1 大巴山逆冲推覆带构造变形特征及其年代学数据 Fig. 1 Tectonic deformation characteristics and their geochronology const rains in Dabashan fold2thrust belt 剖面图根据文献[ 2 ] 1 ———年代学数据,分母为测试方法,分子为年龄(Ma) ;2 ———地层;3 ———断层 第6期 沈传波等:大巴山逆冲推覆带构造扩展变形的年代学制约 575 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 示,该断裂在133 Ma 存在一期构造活动(图 1) 。裂变径迹测年及热历史模拟也揭示了自白 垩纪120～100 Ma 南大巴山逆冲推覆构造带 开始活动。大巴山前缘侏罗系和下白垩统间的 平行不整合关系和共同卷入变形[122 ] 应为本次 构造活动开始的反映。这次构造活动可能与扬 子地块持续向北的挤入造成秦岭造山带向盆内 仰冲,引起大巴山推覆构造系统向南不断前展 有关[ 2 ] 。裂变径迹测年和热史模拟的分析表 明,由北东向南西,大巴山构造变形活动的年龄 表现出阶段性递进年轻的特点。由城口断裂逆 冲推覆到镇巴断裂的时间从133～100 Ma 到 70 Ma ,由镇巴断裂逆冲推覆到巫溪隐伏断裂 的时间从70 Ma 到33 Ma ,至盆内直至变为 12 Ma (图1) 。这表明了大巴山北东部的山体 先发生逆冲推覆构造变形并隆升剥露至地表, 南西部的山体后发生逆冲推覆构造变形并隆升 剥露至地表,显示了山体挤压逆冲、褶皱隆升的 规律。这与大巴山前展式逆冲推覆构造由北东 向南西构造不断扩展变形的几何学、运动学特 征是一致的[122 ] 。热年代学的分析为大巴山逆 冲推覆构造的递进扩展变形提供了年代学的 约束。 3 结论 裂变径迹、ESR 和K2Ar 年代学的分析结 果表明,北大巴山逆冲推覆构造活动主要发生 在232 ～ 195 Ma , 南大巴山逆冲推覆带自 133～100 Ma开始活动,且构造活动的起始年 龄由北东向南西表现出阶段性递进年轻的特 点,显示了山体挤压逆冲、褶皱隆升的规律。 裂变径迹实验得到了中国科学院高能物理 研究所袁万明研究员的悉心指导与帮助,在此 表示衷心感谢。 参考文献: [1 ] 李智武,刘树根,罗玉宏,等. 南大巴山前陆冲断 带构造样式及变形机制分析[J ] . 大地构造与成 矿学, 2006 ,30 (3) :2942304. L I Zhiwu , L IU Shugen , LUO Yuhong , et al. St ructural style and deformation mechanism of southern Dabashan foreland fold2thrust belt in Cent ral China[J ] . 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