龍門山斷裂活動和川西高原隆升歷史的裂變徑跡測年

楊 農(nóng) ，張岳橋

(1.國土資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室，北京 100081;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

龍門山斷裂活動和川西高原隆升歷史的裂變徑跡測年

楊 農(nóng)1，2，張岳橋1，2

(1.國土資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室，北京 100081;2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081)

通過12個構(gòu)造巖、變質(zhì)砂巖和花崗巖樣品的磷灰石裂變徑跡測年年齡分析，結(jié)合前人研究成果，初步確定了青藏高原東緣龍門山地區(qū)晚新生代主要斷裂活動時期和區(qū)域隆升歷史。結(jié)果表明，龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶2條主斷裂:汶川—茂縣斷裂和映秀—北川斷裂，最晚一次強(qiáng)烈活動發(fā)生在早更新世 (FT年齡為1.2～1.3 Ma)，高原內(nèi)部北西向米亞羅斷裂在中更新世 (約0.5 Ma)發(fā)生過強(qiáng)烈活動;后龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶在中新世晚期開始快速隆升，而高原內(nèi)部強(qiáng)烈隆升發(fā)生在上新世末至中更新世。高原隆升導(dǎo)致深切河谷地貌的形成和發(fā)育。

晚新生代;川西高原;龍門山斷裂帶;隆升;裂變徑跡測年

0 引言

作為青藏高原的組成部分，川西高原聳立于四川盆地的西側(cè)，龍門山構(gòu)造帶構(gòu)成了高原的東界。該帶向北東延伸與秦嶺構(gòu)造帶相連，向南西與康滇地軸相接，著名的南北地震帶由此通過。

川西高原隆升過程的研究受到國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者的廣泛重視。唐榮昌等［1］從構(gòu)造地貌學(xué)角度總結(jié)了川西高原區(qū)3期4級夷平面，分別是新近紀(jì)末青海早期夷平面 (海拔4200～4500 m)和青海晚期夷平面 (海拔3800～4000 m)、早更新世漳臘夷平面 (海拔3500 m)、中更新世涪江夷平面 (海拔2000～2300 m)。劉樹根［2］等，Arne D.等［3］通過對川西高原中生代侵入體磷灰石等礦物的裂變徑跡測年、龍門山構(gòu)造帶不同部位變質(zhì)雜巖、三疊系砂巖的磷灰石、鋯石裂變徑跡測年，計算了由斷裂帶分割的各構(gòu)造帶新生代以來的冷卻過程和隆升速率，認(rèn)為上新世—更新世為快速冷卻時期。劉樹根等［4］總結(jié)了印支運(yùn)動以來龍門山—前陸盆地系統(tǒng)7個地層—構(gòu)造事件，認(rèn)為喜馬拉雅期60Ma、30～40Ma、20～25Ma和10Ma的構(gòu)造事件使得龍門山造山帶—川西前陸盆地系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈沖斷作用和隆升作用。蔣復(fù)初等［5］依據(jù)晚新生代地層記錄，提出青藏高原東南部地貌邊界帶雛形出現(xiàn)于距今2.5 Ma左右、定型于1.2 Ma。Xu等［6］通過鮮水河斷裂111個樣品的磷灰石、鋯石裂變徑跡年齡的測定和統(tǒng)計，提出新近紀(jì)存在22Ma、7Ma、2Ma三個顯著的冷卻時期，認(rèn)為青藏高原現(xiàn)今高度形成于早更新世。Kirby等［7］采用U-Th/He熱年代學(xué)方法對區(qū)內(nèi)幾個主要中生代侵入體進(jìn)行了測試，提出高原快速隆升剝露起始時間在上新世前，但不早于中新世 (5～10Ma)。李勇等［8］依據(jù)地層不整合面和ESR測年數(shù)據(jù)，將青藏高原東緣新生界劃分為5個構(gòu)造層，指出高原東緣構(gòu)造地層記錄了印度—?dú)W亞大陸碰撞產(chǎn)生的遠(yuǎn)程效應(yīng)。唐榮昌等［9］、鄧起東等［10］、陳社發(fā)等［11～12］、趙小麟等［13］等通過構(gòu)造地貌學(xué)、第四紀(jì)年代學(xué)等方面的分析，研究了岷山—龍門山中、晚更新世以來斷裂活動性和地震活動性。錢洪等［16］研究了成都平原的第四紀(jì)沉積記錄和活動斷裂特征，建立了龍門山推覆構(gòu)造帶與成都平原之間的成因關(guān)系。

盡管龍門山地區(qū)開展過較多構(gòu)造熱同位素年代學(xué)研究工作，但大部分測試的樣品主要針對分散的侵入巖體，而完整的剖面樣品測試工作尚沒有進(jìn)行;對斷裂活動事件的年代學(xué)也缺乏詳細(xì)的測試分析工作。雖然對高原隆升階段的劃分存在多種方案，但仍然缺乏足夠年代學(xué)資料的制約。

裂變徑跡測年方法已成功應(yīng)用于構(gòu)造帶、山脈和高原隆升剝露時代的研究，相繼在青藏高原南部的喜馬拉雅造山帶、東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)、喀喇昆侖地區(qū)、西昆侖、阿爾金山和帕米爾構(gòu)造結(jié)等地區(qū)獲得了一批重要的熱年代學(xué)數(shù)據(jù) (丁林等［15］;陳文寄等［16］;王軍［17］;陳正樂等［18］)。如鐘大賚等［19］通過對東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)地區(qū)大量的裂變徑跡測年，提出了高原隆升是一個多階段 (45～38Ma、25～17Ma、13～8Ma、3Ma至今)、不等速和非均性的演變過程，并指出，晚上新世以來青藏高原發(fā)生了整體隆起與局部快速抬升，3 Ma以來是隆升最強(qiáng)烈階段。

裂變徑跡測年的另一應(yīng)用領(lǐng)域是幫助確定斷裂最新活動的時代［20］。由于斷層活動導(dǎo)致溫度和壓力的變化，使斷裂構(gòu)造巖內(nèi)磷灰石“部分或全部”退火，原徑跡部分或全部消失，降溫后徑跡重新累積計時。據(jù)此，可以通過對斷層泥或碎裂巖中磷灰石裂變徑跡測試，確定斷層最后一次強(qiáng)烈活動的年齡 (陳文寄等［21］)。

本文以不同構(gòu)造單元的地貌要素和斷裂帶為研究對象，運(yùn)用裂變徑跡測年法，初步確定了川西高原晚新生代隆升過程和主要斷裂最晚活動的時代。

1 地質(zhì)背景

川西高原由三個構(gòu)造單元組成 (圖1):川西前陸盆地、夾于安縣與汶川—茂縣斷裂之間的龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶、位于汶川—茂縣斷裂以西松潘—甘孜褶皺構(gòu)造帶。龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶北起廣元，南達(dá)天全，長約500km，寬30多km。映秀—北川斷裂將其分為前山帶和后山帶兩個部分 (龍學(xué)明等［22］)，映秀—北川斷裂以東由古生界—三疊系片巖組成多個逆沖推覆體的稱前龍門山，斷裂以西由元古宙、古生界幾個古隆起褶皺帶組成后龍門山;大致以綿竹的漢旺和都江堰的三江口斷裂為界，前山帶又被分為北段 (疊瓦沖斷帶)和中南段 (滑覆—滑塌構(gòu)造帶)兩段。

圖1 川西高原裂變徑跡測年數(shù)據(jù)分布與地質(zhì)簡圖Fig.1 Sketch map of geology with fission-track ages in Western Sichuan Plateau1.中生代侵入體;2.前中生代侵入體;3.第四系;4.古近系、新近系;5.侏羅系、白堊系;6.三疊系;7.古生界;8.元古宙;9.斷裂，WMF:汶川—茂縣斷裂，YBF:映秀—北川斷裂，GAF:都江堰市—安縣斷裂;MYLF:米亞羅斷裂，SPGF:松坪溝斷裂;10.高程點及高程值;11.本次測試磷灰石裂變徑跡年齡及樣品編號;12.U-TH/He測年數(shù)據(jù)，據(jù)Kirby et al.(2002);13.裂變徑跡數(shù)據(jù)，據(jù)Arne D.(1997)，(a)為磷灰石數(shù)據(jù)，(z)為鋯石數(shù)據(jù);14.A-A′:圖3剖面位置、B-B′:圖2剖面位置。

龍門山構(gòu)造帶經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史。羅志立等［23］認(rèn)為龍門山?jīng)_斷帶是四川盆地大陸地殼在中、新生代向西北和青藏高原俯沖所形成，其動力學(xué)模式為多層次、多階段、深層構(gòu)造控制淺層變形的陸內(nèi)俯沖 (即C型俯沖)，指出龍門山?jīng)_斷帶是一個獨(dú)立的造山帶，應(yīng)與松潘一甘孜褶皺帶分開。許志琴等［24］則認(rèn)為龍門山構(gòu)造帶是松潘—甘孜造山造山帶主體向揚(yáng)子克拉通逆沖推覆的前緣地帶。曾允孚等［25］、李勇等［26～27］等將龍門山?jīng)_斷帶與四川盆地作為一個整體，從前陸盆地沉積序列、充填史、構(gòu)造地層和盆山耦合關(guān)系等方面進(jìn)行了研究，以地層角度不整合接觸關(guān)系為依據(jù)，劃分了推覆變形諸階段，建立了龍門山前陸盆地與沖斷帶同步沉積—構(gòu)造演化模式。

龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶在各個不同地質(zhì)歷史時期的構(gòu)造特征表現(xiàn)不同，普遍認(rèn)為龍門山推覆構(gòu)造帶由西北向東南具有韌性到脆性變形的變化過程［28］，其擴(kuò)展方式為前展式或背馱式［29］，韌性變形主要發(fā)生在印支期和燕山期［30～31］，新生代以來以脆性變形為主。龍門山構(gòu)造帶新生代期間的多階段活動性也比較明顯，唐榮昌等［1］等曾將龍門山的喜山運(yùn)動分為漸新世末、上新世末和早更新世末3期。

本世紀(jì)以來相繼發(fā)生昆侖山口西地震 (2001年11月14日，8.1Ms，Ⅺ)、汶川地震(2008年5月12日，8.0Ms，Ⅺ)和玉樹地震 (2010年4月14日，7.1Ms，Ⅶ)3個強(qiáng)烈地震，更把人們的目光和研究重點聚焦到龍門山和川西高原這一地區(qū)［32～41］。

2 采樣位置及采集

本次采樣主要集中在川西高原與后龍門山之間的地段，試圖獲取這兩個構(gòu)造地貌區(qū)及活動斷裂的年代學(xué)資料。為了提高樣品測試結(jié)果的可靠性和可對比性，兼顧斷裂樣品與地形剖面兩方面內(nèi)容，我們選取了地質(zhì)調(diào)查程度較高的米亞羅—理縣、臥龍—映秀兩條剖面，采集了12件3種類型的樣品:北川—映秀斷裂、茂縣—汶川斷裂、米亞羅斷裂的斷裂樣品;彭灌雜巖體、侏羅紀(jì)巖體的巖體樣品和下三疊統(tǒng)地層樣品。采樣位置見圖1、表1，樣品的高程數(shù)據(jù)取自2m精度的氣壓計讀數(shù)，以手持型GPS的測定數(shù)據(jù)用作參考，同時還應(yīng)用1:50000地形圖定點數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正。

3 測試結(jié)果

磷灰石的裂變徑跡測試是在國家地震局地質(zhì)研究所裂變徑跡實驗室完成，流程采用外探測器法，用美國國家標(biāo)準(zhǔn)局SRM612鈾標(biāo)準(zhǔn)玻璃，裂變徑跡年齡用Zeta法計算，標(biāo)樣為Durango磷灰石，計算公式引用Hurford等 (1982)。結(jié)果見表1。

3.1 斷裂活動年代測定

FT1樣品為花崗質(zhì)碎裂巖，采于映秀西側(cè)，采樣點位于北川—映秀斷裂西盤接近主干斷裂處 (圖2)，該點斷裂構(gòu)造跡象明顯，破裂發(fā)育，活動斷裂地貌表現(xiàn)尤為清晰，斷裂西盤為二疊紀(jì)石英閃長巖東盤為南華系蘇雄組，斷裂東盤階地發(fā)育。樣品巖石為變余中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，碎裂構(gòu)造，斜長石的粘土化、絹云母化明顯，石英顆粒明顯呈現(xiàn)帶狀消光、波狀消光;巖石內(nèi)不規(guī)則網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，其間被絹云母、綠簾石、碳酸鹽等充填，表明巖石受到過明顯的碎裂作用和蝕變。FT1(花崗質(zhì)碎裂巖)的裂變徑跡年齡為1.2±0.3Ma，記錄了早更新世時期北川—映秀斷裂帶一次重要的活動。

FT3采于汶川耿達(dá)東，處于茂縣—汶川斷裂主斷裂上，地表為北東向斷裂，裂面平直，走向NE23°，傾向NW傾角56～65°，巖石為花崗質(zhì)糜棱巖，糜棱結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造，F(xiàn)T3的磷灰石裂變徑跡年齡為1.3±0.4Ma。

表1 磷灰石裂變徑跡樣品數(shù)據(jù)表Table 1 Results of apatite fission track dating

圖2 FT1～3樣品位置地形構(gòu)造剖面圖Fig.2 Topographic profile and location of Samples FT1～3 PδO:二疊紀(jì)石英閃長巖;Sm:志留系茂縣群;Nh:南華系蘇雄組;Pt2:中元古代黃水河群;Pt1:早元古代康定群;Pt1N:早元古代鐵鎂質(zhì)巖

FT6采于汶川大邑坪，采樣點處于茂縣—汶川斷裂上，采樣處為北東斷裂帶，樣品為中細(xì)粒斑狀花崗閃長質(zhì)碎裂巖，中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，碎裂構(gòu)造，長石以斜長石為主粘土化強(qiáng)、絹云母化明顯，石英顆粒明顯呈現(xiàn)帶狀消光、波狀消光.斷裂帶發(fā)育于斜長花崗巖中，地貌為北東向陡坎，F(xiàn)T6的磷灰石裂變徑跡年齡為1.2±0.4Ma。

FT12樣品采自米亞羅斷裂 (圖3)，樣品為中細(xì)粒鈣質(zhì)巖屑砂巖，巖石裂隙發(fā)育，裂隙由鈣質(zhì)和粘土等充填;FT13樣品采自米亞羅斷裂的次級斷裂，樣品為碎裂花崗巖，產(chǎn)于巖體邊部碎裂帶，兩個樣品均采于深切谷地的側(cè)壁。FT12和FT13磷灰石裂變徑跡年齡分別為0.5±0.2 Ma和0.5±0.1 Ma。

圖3 FT9～FT15樣品位置地形構(gòu)造剖面圖Fig.3 Topographic profile showing location of samples FT9～FT15 γδο:燕山期巖體;T:三疊系

3.2 剝露與切割年代測定

FT2采于汶川木江坪東，樣點位于汶川—茂汶斷裂與映秀—北川斷裂之間 (圖1、圖2)，構(gòu)造部位為龍門山推覆構(gòu)造帶中的后龍門山。FT2巖性為強(qiáng)蝕變斜長角閃巖，屬于早元古代康定群，為彭灌雜巖體組成部分，巖石具變余花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，見綠泥石化，綠簾石化。FT2的磷灰石裂變徑跡年齡為6.8±2.9Ma。

FT4采于汶川東界老，樣點處于岷江河谷中，構(gòu)造部位為汶川—茂汶斷裂與映秀—北川斷裂之間，構(gòu)造部位為龍門山推覆構(gòu)造帶中的后龍門山 (圖1)。FT4巖性為角閃巖，屬于彭灌雜巖體西南段中心部分，巖石具塊狀構(gòu)造，為自形柱粒狀結(jié)構(gòu)，由角閃石、輝石斜長石等組成。FT4的磷灰石裂變徑跡年齡為0.7±0.2Ma。

FT9～FT12樣品采于大渡河水系與岷江水系的分水嶺與兩側(cè)河谷地段 (圖3)，除FT9為三疊紀(jì)石英二長巖體外，其他均為下三疊統(tǒng)新都橋組巖石，巖性為淺變質(zhì)砂巖、巖屑砂巖等。FT10和FT11兩個樣品采于分水嶺附近，F(xiàn)T10高程為3419m，磷灰石裂變徑跡年齡為2.9±1.1Ma，F(xiàn)T11高程為4022m磷灰石裂變徑跡年齡為2.4±0.5Ma;FT9和FT12兩個樣品采于兩側(cè)河谷中，F(xiàn)T9采于大渡河水系梭磨河河谷，高程為3251m磷灰石裂變徑跡年齡為0.9±0.2Ma，F(xiàn)T12采于岷江水系來蘇河河谷，高程為3577m磷灰石裂變徑跡年齡為0.5±0.2Ma。

FT15采于理縣樸頭，處于雜谷腦河北岸，松潘甘孜構(gòu)造帶邊緣接近龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶的部位 (圖1)，系下三疊統(tǒng)侏倭組巖石，巖性為板巖，F(xiàn)T15裂變徑跡年齡3.8±1.0Ma。

4 討論

4.1 主要邊界斷裂最新活動時代

近北川—映秀斷裂帶的FT1(花崗質(zhì)碎裂巖)的裂變徑跡年齡為1.2±0.3Ma，明顯小于斷裂兩側(cè)二疊紀(jì)石英閃長巖和南華系蘇雄組的形成時代，也小于兩側(cè)巖石的裂變徑跡年齡，因此它記錄了早更新世時期北川—映秀斷裂帶一次重要的活動。斷裂的最新活動時代晚于斷裂兩側(cè)巖石的剝露年代，Arne et al.［3］在北川—映秀斷裂兩側(cè)的巖石分別獲得了兩組磷灰石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù) (4.8±3Ma和三6.5±2.4Ma)和一個鋯石裂變徑跡年齡數(shù)據(jù) (110±4Ma);Kirby et al.［7］在該斷裂以西獲得一組 AFT測年數(shù)據(jù) (4.6±0.4Ma)。我們在該斷裂西側(cè)的花崗質(zhì)雜巖體內(nèi)獲得的磷灰石裂變徑跡年齡為6.8±2.9 Ma(樣品FT2)。

茂縣—汶川斷裂上的FT3、FT6的磷灰石裂變徑年齡為1.3±0.4和1.2±0.4Ma同樣反映茂縣—汶川斷裂也曾經(jīng)歷過一次強(qiáng)烈的活動。這兩個樣品采樣位置相距甚遠(yuǎn)，測試結(jié)果非常接近。據(jù)此推斷，茂縣—汶川斷裂在早更新世發(fā)生過一次規(guī)模較大的強(qiáng)烈活動 (圖2)。

以上數(shù)據(jù)可以認(rèn)為，龍門山兩條主邊界斷裂晚期活動時間接近，龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶的最晚一次強(qiáng)烈活動發(fā)生在早更新世。唐榮昌等［9］曾經(jīng)報道都江堰市—安縣斷裂的都江堰市二王廟斷層泥掃描電鏡 (SEM)分析結(jié)果以及據(jù)此估測的兩次活動時間:早更新世和晚更新世。顯然，其早期與本次測試結(jié)果基本一致。這期活動在四川盆地內(nèi)部也有較強(qiáng)的反映，由于成都平原東西兩側(cè)邊界斷裂在第四紀(jì)的對沖作用，成都平原具有地塹式盆地特點(錢洪等［14］)，盆地基底顯示出向龍門山傾斜的特點。資料表明，盆地在第四紀(jì)具有較大的沉降速率，達(dá)0.3 mma-1(曾允孚等［25］)。第四紀(jì)早期粗碎屑楔狀體的廣泛發(fā)育、山前沖積扇和山前沖積平原的分布、礫石層與粘土層交替構(gòu)成的退積型構(gòu)造層序等盆地充填特征，都可能是盆地對龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶早更新世強(qiáng)烈活動的響應(yīng)。

龍門山兩條主斷裂的構(gòu)造巖為在糜棱巖基礎(chǔ)上發(fā)育的碎裂巖，其糜棱結(jié)構(gòu)反映巖石早期遭受了糜棱巖化作用，其碎裂構(gòu)造則反映晚期龍門山兩條主邊界斷裂的脆性破裂過程。關(guān)于早期斷裂性質(zhì)和時間，劉樹根等［2］、Arne et al.［3］曾提出的茂縣—汶川斷裂在印支期發(fā)生過強(qiáng)烈韌性剪切作用的觀點。

4.2 米亞羅斷裂活動時代

川西與龍門山相鄰地區(qū)的北西向斷裂的存在很早就被認(rèn)識。除了著名的鮮水河斷裂帶外，還有松崗溝斷裂、阿壩斷裂、松坪溝斷裂、米亞羅斷裂和撫邊斷裂等，這些斷裂地表延續(xù)性差，研究程度較低，都具有較強(qiáng)的地震活動性，如松坪溝斷裂末端的疊溪地震帶、阿壩—馬爾康地震帶等。沿斷裂往往發(fā)育深切河谷，如來蘇河谷、黑水和松坪溝等。

米亞羅斷裂是一條左旋走滑斷裂，遙感線性影像特征清楚，沿斷裂帶滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，延斷裂發(fā)生過較強(qiáng)的現(xiàn)今地震活動。FT12和FT13磷灰石裂變徑跡年齡分別為0.5±0.2 Ma和0.5±0.1 Ma。樣品反映了米亞羅斷裂中更新世強(qiáng)烈活動。與此次活動相當(dāng)?shù)氖录邶堥T山構(gòu)造帶中也有表現(xiàn)，文德華［42］獲得了青川斷裂帶TL(熱釋光)年齡 (44.96±3.557) ×104 a，(48.61±3.60) ×104 a)。

4.3 高原快速隆升時間

彭灌雜巖體已經(jīng)獲得了不同的剝露年齡數(shù)據(jù) (如圖1)。本次測定的FT2磷灰石裂變徑跡年齡為6.8±2.9Ma，與 Arne et al.［3］獲得的彭灌雜巖體磷灰石裂變徑跡年齡 (6.5 Ma、4.8Ma)和寶興雜巖體磷灰石裂變徑跡年齡 (8.9 Ma、4.3Ma)基本一致，與Kirby et al.［7］獲得的彭灌雜巖體磷灰石裂變徑跡年齡 (4.6Ma)吻合。這個結(jié)果進(jìn)一步揭示了龍門山逆沖構(gòu)造帶基底巖石在中新世晚期快速隆升過程。

采于松潘—甘孜構(gòu)造帶邊緣接近龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶部位的樣品 (FT15)，其裂變徑跡年齡為3.8±1.0Ma，大于川西高原內(nèi)部，但小于龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶基底巖石，暗示高原邊部隆升早于高原內(nèi)部，這與龍門山推覆構(gòu)造帶總體為中新世中晚期隆升、高原內(nèi)部于上新世末隆升的事實是一致的。

4.4 深切河谷地貌形成時間

河谷地貌不同部位的剝露年代反映了河谷下切的時間，梭磨河和來蘇河都位于高原面上，在同一分水嶺的兩側(cè)。在大渡河水系梭磨河河谷一側(cè)，分水嶺附近高程3419m的樣品FT10磷灰石裂變徑跡年齡為2.9±1.1Ma，河谷中高程3251m的樣品FT9磷灰石裂變徑跡年齡為0.9±0.2Ma;在岷江水系來蘇河河谷一側(cè)，分水嶺附近高程4022m的樣品FT11磷灰石裂變徑跡年齡為2.4±0.5Ma，河谷中高程3577m的樣品FT12磷灰石裂變徑跡年齡為0.5±0.2Ma?？梢姺炙畮X的剝露時間大致在早更新世 (2.9～2.4 Ma)，高原內(nèi)部河谷底部則在中更新世才剝露，分水嶺與兩側(cè)河谷剝露時間的差異，揭示了上新世末到中更新世川西高原的強(qiáng)烈隆升與河流的深切過程，同時也指示以梭磨河和來蘇河分水嶺為代表的川西高原普遍存在的4500 m地貌面存在于上新世末期以前。

在后龍門山的汶川東界老岷江干流河谷中，高程970m的樣品 (FT4)磷灰石裂變徑跡為0.7±0.2Ma，比較前文討論的相同構(gòu)造部位非河谷地段中新世晚期 (4.6～8.9 Ma)的剝露年代，岷江干流流域的龍門山構(gòu)造帶地區(qū)河流深切的起始時間早于高原內(nèi)部。

本次所測得的岷江支流來蘇河—雜谷腦河河谷下切0.5Ma時期與川西主要河流地貌特點一致，據(jù)唐榮昌等［1］統(tǒng)計，金沙江、雅礱江、鮮水河、大渡河及岷江等中更新世以前的河流V、VI級階地中才有侵蝕階地，而基座階地占絕大多數(shù)，且沒有堆積階地的觀察記錄。測試結(jié)果顯示，上新世末是川西高原強(qiáng)烈隆升時期，也是川西高原現(xiàn)今深切河谷地貌形成的主要時期，中更新世是北西向米亞羅斷裂最晚一次強(qiáng)烈活動時期，與此同時河流的下切速率較大。

5 結(jié)論

圖1上標(biāo)示了作者收集整理的川西高原及龍門山地區(qū)現(xiàn)有磷灰石、鋯石裂變徑跡U-TH/He年齡數(shù)據(jù)，可以看出大部分年齡小于20Ma，在汶川—茂縣斷裂以西的高原區(qū)有20 Ma、6～8 Ma、3～4 Ma幾個數(shù)值段，它們可能代表了該地區(qū)主要的地質(zhì)體剝露時間段，或許對應(yīng)了相應(yīng)的隆升時期，本次獲得的0.8～0.5 Ma對應(yīng)了河谷剝露時期。在后龍門山數(shù)據(jù)集中于7～5 Ma，似乎可以指示高原邊緣山脈隆升剝露時期。

基于本次測試數(shù)據(jù)的結(jié)果和相關(guān)資料的分析，川西高原新近紀(jì)以來經(jīng)歷了中新世晚期和上新世末期 (2.9～2.4Ma)兩個快速隆升階段。龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶的主邊界斷裂:汶川—茂縣斷裂和映秀—北川斷裂，在早更新世 (1.2～1.3 Ma)有一次強(qiáng)烈的活動，而北西向米亞羅斷裂中更新世 (0.5 Ma)有一次強(qiáng)烈的活動。晚第四紀(jì)斷裂活動同時伴隨來蘇河河谷—雜谷腦河河谷的下切，代表了川西高原現(xiàn)今深切河谷的發(fā)育時期。

后記:本文是楊農(nóng)研究員本世紀(jì)初在川西高原野外調(diào)查和研究的成果之一，由于工作繁忙，該成果一直沒有發(fā)表。楊農(nóng)今年仙辭人間，我們悲痛萬分，把此研究成果整理發(fā)表，以此表示深切懷念。

［1］唐榮昌，韓渭賓.四川活動斷裂與地震 ［M］.北京:地震出版社，1993.TANG Rongchang，HAN Weibin.Avtive fractures and earthquakes in Sichuan Province［M］.Beijing:Seismological Publishing House，1993.

［2］劉樹根，羅志立，戴蘇蘭，等.龍門山?jīng)_斷帶的隆升和川西前陸盆地的沉降 ［J］.地質(zhì)學(xué)報，1995，69(3):205～214.LIU Shugen，LUO Zhili，DAI Sulan，et al.The uplift of the Longmenshan thrust belt and subsidence of the western Sichuan foreland basin ［J］.Acta Geologica Sinica，1995，69(3):205～214.

［3］Arne D，Worley B，Wilson C H，et al.Differential exhumation in response to episodic thrusting along the eastern margin of the Tibetan plateau ［J］.Tectonophysics，1997，280:239～256.

［4］劉樹根，趙錫奎，羅志立，等.龍門山造山帶—川西前陸盆地系統(tǒng)構(gòu)造事件研究 ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，2001，28(3):221～230.LIU Shugen，ZHAO Xikui，LUO Zhili，et al.Study on the tectonic events in the system of the Longmen Mountain，west Sichuan foreland basin，China［J］.Journal of Chengdu University of Technology，2001，28(3):221～230.

［5］蔣復(fù)初，吳錫浩.青藏高原東南部地貌邊界帶晚新生代構(gòu)造運(yùn)動 ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，1998，25(2):162～168.JIANG Fuchu，WU Xihao.Late Cenozoic tectonic movement in geomorphologic boundary belt of southeastern Qinghai-Xizang Plateau ［J］.Journal of Chengdu University of Technology，1998，25(2):162 ～168.

［6］Xu Ganqing，Kamp P J J.Tectonics and denudation adjacent to the Xianshuihe Fault，eastern Tibetan Plateau:Constraints from fission track thermochronology［J］.Journal of Geophysical Research，2000，105(B8):19231～19251.

［7］Kirby E，Reiners P W，Krol M A，et al.Late Cenozoic evolution of eastern margin of the Tibetan Plateau:Inferences from40Ar/39Ar and(U-Th)/He thermochronology ［J］.Tectonics，2002，21(1):1～20.

［8］李勇，侯中鍵，司光影，等.青藏高原東緣新生代構(gòu)造層序與構(gòu)造事件 ［J］.中國地質(zhì)，2002，29(1):30～36.LI Yong，HOU Zhongjian，SI Guangying，et al.Cenozoic tectonic sequence and tectonic events at the eastern margin of the Qinghai-Tibet plateau ［J］.Chinese Geology，2002，29(1):30 ～36.

［9］唐榮昌，文德華，黃祖智，等.松潘—龍門山地區(qū)主要活動斷裂帶第四紀(jì)活動特征 ［J］.中國地震，1991，7(3):64～71.TANG Rongchang，WEN Dehua，HUANG Zuzhi，et al.The Quaternary activity characteristics of several major active faults in the Songpan-Longmenshan region ［J］.Earthquake Research in China，1991，7(3):64 ～71.

［10］鄧起東，陳社發(fā)，趙小麟.龍門山及其鄰區(qū)的構(gòu)造和地震活動及動力學(xué) ［J］.地震地質(zhì)，1994，16(4):389～403.DENG Qidong，CHEN Shefa，ZHAO Xiaolin.Tectonics，scismisity and dynamics of Longmenshan Mountains and its adjacent regions［J］.Seismology and Geology，1994，16(4):389～403.

［11］陳社發(fā)，鄧起東，趙小麟，等.龍門山中段推覆構(gòu)造帶及相關(guān)構(gòu)造的演化歷史和變形機(jī)制 (一) ［J］.地震地質(zhì)，1994，16(4):404～412.CHEN Shefa，DENG Qidong，ZHAO Xiaolin，et al.Deformational characteristics，evolutionary history，and deformation mechanism of the middle Longmenshan thrust-nappes and related tectonics(Part I)［J］.Seismology and Geology，1994，16(4):404～412.

［12］陳社發(fā)，鄧起東，趙小麟，等.龍門山中段推覆構(gòu)造帶及相關(guān)構(gòu)造的演化歷史和變形機(jī)制 (二) ［J］.地震地質(zhì)，1994，16(4):413～421.CHEN Shefa，DENG Qidong，ZHAO Xiaolin，et al.Deformational characteristics，evolutionary history，and deformation mechanism of the middle Longmenshan thrust-nappes and related tectonics(Part II)［J］.Seismology and Geology，1994，16(4):413～421.

［13］趙小麟，鄧起東，陳社發(fā).龍門山逆斷裂帶中段的構(gòu)造地貌學(xué)研究 ［J］.地震地質(zhì)，1994.16(4):422～428.ZHAO Xiaolin，DENG Qidong，CHEN Shefa.Tectonic geomorphology of the central segment of the Longmengshan thrust belt，western Sichuan，southwestern China ［J］.Seismology and Geology，1994，16(4):422 ～428.

［14］錢洪，唐榮昌.成都平原的形成與演化 ［J］.四川地震，1997，(3):1～7.QIAN Hong，TANG Rongchang.On the formation and evolution of the Chengdu Plain ［J］.Earthquake Research in Sichuan，1997，(3):1～7.

［15］丁林，鐘大賚，潘裕生，等.東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)上新世以來快速抬升的裂變徑跡證據(jù) ［J］.科學(xué)通報，1995，40(16):1497～1500.DING Lin，ZHONG Dalai，PAN Yusheng，et al.Fission track evidence of rapid uplifting of the east Himalaya structural knot since Pliocene［J］.Chinese Science Bulletin，1995，40(16):1497～1500.

［16］陳文寄、李齊、周新華，等.西藏高原南部兩次快速冷卻事件的構(gòu)造含義 ［J］.地震地質(zhì)，1996，18(2):109～115.CHEN Wenji，LI Qi，ZHOU Xinhua，et al.The tectonic implication of two rapid cooling events on the southern Xizang(Tibet)Plateau ［J］.Seismology and Geology，1996，18(2):109～115.

［17］王軍.西昆侖卡日巴生巖體和苦子干巖體的隆升——來自磷灰石裂變徑跡分析的證據(jù) ［J］.地質(zhì)論評，1998，44(4):435～442.WANG Jun.Uplift of the Karibasheng and Kuzigan granite in the west Kunlun Mountains:Evidence from apatite fission track analysis［J］.Geological Review，1998，44(4):435～442.

［18］陳正樂，張岳橋，王小風(fēng)，等.新生代阿爾金山脈隆升歷史的裂變徑跡證據(jù) ［J］.地球?qū)W報，2001，22(5):413～418.CHEN Zhengle，ZHANG Yueqiao，WANG Xiaofeng，et al.Fission track dating of apatite constrains on the Cenozoic uplift of the Altyn Tagh Mountain ［J］.Acta Geosicientia Sinica，2001，22(5):413 ～418.

［19］鐘大賚，丁林.青藏高原的隆起過程及其機(jī)制探討 ［J］.中國科學(xué) (D輯)，1996，26(4):289～295.ZHONG Dalai，DING Lin.Discussion on the uplift process and mechanism of Qinghai-Tibet Plateau ［J］.Science in China(Series D)，1996，26(4):289～295.

［20］王慶隆、萬景林.用裂變徑跡法研究斷層活動年齡的初步探討 ［J］.地震地質(zhì)，1988，10(4)199～205.WANG Qinglong，WAN Jinglin.Application of fission track method to timing of faulting ［J］.Seismology and Geology，1988，10(4)199～205.

［21］陳文寄，計風(fēng)桔，王非，等.年輕地質(zhì)體系的年代測定 ［M］.北京:地震出版社.1991.CHEN Wenji，JI Fengju，WANG Fei，et al.Timing of young geological system ［M］.Beijing:Seismological Publishing House，1991.

［22］龍學(xué)明，羅志立.龍門山?jīng)_斷帶的分區(qū)及其演化 ［A］.見:羅志立、趙錫奎、劉樹根，等.龍門山造山帶的崛起和四川盆地的形成與演化 ［C］.成都:成都科技大學(xué)出版社，1994.LONG Xueming，LUO Zhili.Division and evolution of Longmenshan thrust belt ［A］.In:LUO Zhi-li，ZHAO Xi-kui，LIU Shu-gen，et al.Uplift of Longmen Mountain orogenic belt and the formation and evolution of Sichuan Basin ［C］.Chengdu:Chengdu University of Science and Technology Press，1994.

［23］羅志立，趙錫奎，劉樹根，等.龍門山造山帶的崛起和四川盆地的形成與演化 ［C］.成都:成都科技大學(xué)出版社，1994.LUO Zhili，ZHAO Xikui，LIU Shugen，et al.Uplift of Longmen Mountain orogenic belt and the formation and evolution of Sichuan Basin ［C］.Chengdu:Chengdu University of Science and Technology Press，1994.

［24］許志琴，侯立瑋，王宗秀，等.中國松潘—甘孜造山帶的造山過程 ［M］.北京:地質(zhì)出版社.1992.XU Zhiqin，HOU Liwei，WANG Zongxiu，et al.Orogenic process of the Songpan-Ganzi orogenic belt in China ［M］.Beijing:Geological Publishing House，1992.

［25］曾允孚，李勇.龍門山前陸盆地形成與演化 ［J］.礦物巖石，1995，15(1):40～49.ZENG Yunfu，LI Yong.The formation and evolution of Longmen Mountains foreland basin ［J］.Journal of Mineralogy and Petrology，1995，15(1):40～49.

［26］李勇，曾允孚.龍門山前陸盆地充填序列 ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，1994，21(3):46～55.LI Yong，ZENG Yunfu.Fill sequence of Longmen Mountains foreland basin ［J］.Journal of Chengdu University of Technology，1994，21(3):46～55.

［27］李勇，孫愛珍.龍門山造山帶構(gòu)造地層學(xué)研究 ［J］.地層學(xué)雜志，2000，24(3):201～206.LI Yong，SUN Aizhen.Tectostratigraphy of Longmenshan Orogen ［J］.Journal of Stratigraphy，2000，24(3):201 ～206.

［28］Dirks P H G M，Wilson C J L，Chen S，et al.Tectonic evolution of the NE margin of the Tibetan Plateau:Evidence from the central Longmen Mountains，Sichuan Province，China ［J］.Journal of Southeast Asian Earth Sciences，1994，9(1 ～2):181～192.

［29］林茂炳，吳山.龍門山推覆構(gòu)造變形特征 ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版)，1991，18(1):46～54.LIN Maobing，WU Shan.Deformational features of nappe structures in the Longmenshan Mountains ［J］.Journal of Chengdu University of Technology(Science＆ Technology Edition)，1991，18(1):46～54.

［30］馬永旺，楊盡.龍門山中段推覆構(gòu)造的變形特征 ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，2001，28(3):236～240.MA Yongwang，YANG Jin.Tectonic deformation of the nappe tectonics in the middle Longmen Mountains［J］.Journal of Chengdu University of Technology，2001，28(3):236～240.

［31］劉順.論龍門山中北段東緣印之運(yùn)動晚幕的性質(zhì) ［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，1998，25(4):524～528.LIU Shun.On properties of tectonic movement in east margin of middle and northern Longmen Mountains at the end of Triassic period ［J］.Journal of Chengdu University of Technology，1998，25(4):524～528.

［32］王連捷，崔軍文，周春景，等.汶川5.12地震發(fā)震機(jī)理的數(shù)值模擬 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2009，15(2):105～113.WANG Lianjie，CUI Junwen，ZHOU Chunjing，et al.Numerical modeling for Wenchuan earthquake mechanism ［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):105～113.

［33］彭華，馬秀敏，姜景捷.龍門山北端青川斷層附近應(yīng)力測量與斷層穩(wěn)定性 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2009，15(2):114～130.PENG Hua，MA Xiumin，JIANG Jingjie.Stability and stress measurement near the Qingchuan fault in the northern Longmen Mountains［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):114 ～130.

［34］張永雙，石菊松，孫萍，等.汶川地震內(nèi)外動力耦合及災(zāi)害實例 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2009，15(2):131～141.ZHANG Yongshuang，SHI Jusong，SUN Ping，et al.Coupling between endogenic and exogenic geological processes in the Wenchuan earthquake and example analysis of geo-hazards［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):131 ～141.

［35］譚成軒，孫葉，吳樹仁，等.5.12汶川Ms 8.0大地震后關(guān)于我國區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價的思考 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2009，15(2):142～150.TAN Chengxuan，SUN Ye，WU Shuren，et al.A consideration on regional crustal stability assessment after Ms 8.0 Wenchuan strong earthquake in China ［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):142 ～150.

［36］姚鑫，張永雙.基于差分干涉雷達(dá)的汶川地震同震形變特點 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2009，15(2):151～161.YAO Xin，ZHANG Yongshuang.Co-seismic deformation of 5.12 Wenchuan earthquake based on D-INSAR ［J］.Journal of Geomechanics，2009，15(2):151～161.

［37］王連捷，周春景，孫東生，等.汶川5.12地震引起的庫侖應(yīng)力變化及其對周邊地震活動的影響 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2008，14(3):193～200.WANG Lianjie，ZHOU Chunjing，SUN Dong-sheng，et al.Coulomb stress changes caused by Wenchuan earthquake and its influence on seismic activity in the adjacent area ［J］.Journal of Geomechanics，2008，14(3):193～200.

［38］馬寅生，張永雙，胡道功，等.玉樹地震地表破裂與宏觀震中 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2010，16(2):115～128.MA yinsheng，ZHANG Yongshuang，HU Daogong.et al.The Surface Ruptures And The Macroscopical Epicenter Of Yushu Ms7.1Earthquake［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):115 ～128.

［39］姚鑫，張永雙，楊農(nóng)，等.玉樹地震地表變形InSAR觀測及初步分析 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2010，16(2):129～136.YAO Xin，ZHANG Yongshuang，YANG Nong，et，al.D-InSAR Deformation Observation and Preliminary Analysis of the Ms7.1 Yushu Earthquake［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):129 ～136.

［40］王連捷，崔軍文，王薇，等.青海玉樹 Ms7.1地震發(fā)震過程的數(shù)值模擬 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2010，16(2):137～145.WANG Lianjie，CUI Junwen，WANG Wei，et，al.Numercal modeling of Yushu Ms7.1 earthquake mechanism ［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(20:137～145.

［41］甘建軍，黃潤秋，李前銀，等.都江堰—汶川公路汶川地震次生地質(zhì)災(zāi)害主要特征和形成機(jī)理 ［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，16(2):146～158.GAN Jianjun，HUANG Runqiu，LI Qianyin，et al.Formation Mechanism Of Geo-Hazards Triggered By Wenchua Ms.8.0 Earthquake Along Dujiangyan-Wenchuan Highway［J］.Journal of Geomechanics，2010，16(2):146～158.

［42］文德華.龍門山北段斷裂活動特征 ［J］.四川地震.1994，(1):53～57.WEN De-hua.Characteristics of fracture activity in the northern Longmenshan Mountains ［J］.Earthquake Research in Sichuan，1994，(1):53～57.

TISSION-TRACK DATING FOR ACTIVITY OF THE LONGMENSHAN FAULT ZONE AND UPLIFTING OF THE WESTERN SICHUAN PLATEAU

YANG Nong1，2，ZHANG Yueqiao1，2
(1.Key Laboratory of Neotectonic Movement and Geohazard，Ministry of Land and Resources，Beijing，100081，China;2.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing，100081，China)

Twelve samples of tectonites，metasediments and granites taken from the western Sichuan Plateau were dated in this study by apatite fission track dating method.The results are used to reconstruct uplifting history and fault activity of the Longmenshan tectonic belt in eastern margin of the Tibetan Plateau.It is shown that the recent activity of the two major boundary faults:the Wenchuan-Maowen fault and the Yingxiu-Beichuan fault，occurred in early Pleistocene(FT ages of 1.2～1.3 Ma);the Miyaluo fault developed in the interior of the plateau was strongly active in middle Pleistocene(around 0.5 Ma);the back Longmenshan tectonic zone started to uplift in Miocene;and the interior of the plateau began rapid uplift in latest Pliocene to Middle Pleistocene.The uplifting of the plateau caused formation of deep-incised river morphology.

Late Cenozoic;western Sichuan Plateau;Longmenshan fault zone;Uplift;apatite fission track dating

P542+.3;P546;P542+1

A

1006-6616(2010)04-0359-13

2010-12-09

本文為科技部973課題“龍門山地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶及其與汶川蘊(yùn)震動力條件分析” (編號2008CB425702)的成果。

楊農(nóng) (1962-2010)，男，研究員，主要從事區(qū)域地質(zhì)，構(gòu)造地質(zhì)研究。