南太行山中新生代隆升過程:磷灰石裂變徑跡證據(jù)

李庶波 ,王岳軍 ,張玉芝 ,張立敏 ,梁 浩 ,邱 惟

(1.中山大學(xué) 地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院,廣東 廣州 510275;2.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510275;3.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所,同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州510640)

0 引 言

1956年陳國達(dá)先生提出,并在此后的文章中詳細(xì)闡明了“地臺(tái)活化”的理論(地洼學(xué)說)(陳國達(dá),1956,1959,1960)。該理論打破了百年來槽臺(tái)學(xué)說的傳統(tǒng)觀點(diǎn),為大地構(gòu)造學(xué)開辟了一條新的思路。之后活化構(gòu)造理論作為地洼學(xué)說新概念使用,并不斷充實(shí)完善(陳國達(dá),1997)。活化構(gòu)造理論以中國東部中–新生代活化區(qū)為例,研究了大陸巖石圈活化構(gòu)造的特征及地質(zhì)表現(xiàn)(林舸,2005)?；罨瘶?gòu)造理論自創(chuàng)立以來,在地殼構(gòu)造發(fā)展和巖石圈運(yùn)動(dòng)方面,得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,特別是華北克拉通活化受到較多關(guān)注。

華北克拉通(華北地臺(tái))經(jīng)中元古代到晚古生代的長(zhǎng)期穩(wěn)定后,自中生代開始重新活化(鄧晉福等,1994;翟明國和卞愛國,2000;陳智超等,2007;王霞,2012),巖石圈發(fā)生了強(qiáng)烈的減薄作用,并伴有規(guī)模巨大、特征獨(dú)特的中生代巖漿活動(dòng)(陳斌等,2002,2005;劉紅濤等,2002;Wang et al.,2003,2006;彭頭平等,2004)。這些中生代侵入巖常以雜巖體形式產(chǎn)出(Zheng et al.,2001;Zhang et al.,2004;牛利鋒和張宏福,2005),并已廣泛出露地表,表明華北地區(qū)自中生代以來至少有千米量級(jí)上覆蓋層被剝露去頂,或者說華北地區(qū)在中–新生代巖石圈活化和減薄的同時(shí),其山脈隆升幅度應(yīng)有相當(dāng)規(guī)模。

太行山被認(rèn)為是華北克拉通東、西塊體經(jīng)中元古代碰撞拼貼的東側(cè)邊界(Zhao et al.,1990,2000,2001;Zhang et al.,2009),也是中生代巖漿巖帶的西界(陳斌等,2002)。它同時(shí)是華北克拉通東部減薄巖石圈和西側(cè)鄂爾多斯巨厚巖石圈的過渡地帶(Zhao et al.,2001;徐義剛,2006)、第二級(jí)階梯分界線和地球物理梯度帶。因此對(duì)太行山地質(zhì)過程的理解能更好地闡明華北克拉通的形成、演化及其地貌過程(龔明權(quán),2010)。前人針對(duì)太行山的造山過程及其相關(guān)的巖漿作用開展過較多研究:如馬杏垣(1989)認(rèn)為太行山穹窿為太古宙片麻巖穹窿;羅照華等(1997)將太行山造山過程分為早期伸展、主期擠壓和晚期均衡三個(gè)階段;張?jiān)罉虻?2003a,2003b)認(rèn)為太行山南段新近紀(jì)以來經(jīng)歷了兩次重要的引張變形期。但是對(duì)太行山地區(qū)中生代以來的冷卻史及其時(shí)序格架等方面的研究相對(duì)薄弱,對(duì)該地區(qū)去頂剝露的時(shí)空格局仍不清晰,因而限制了對(duì)華北克拉通地殼減薄(華北地臺(tái)活化)期間山脈隆升過程和剝露機(jī)制的完整理解。

近十余年來,構(gòu)造–熱年代學(xué)取得了顯著的進(jìn)展,成為精確恢復(fù)構(gòu)造熱演化史的一種有效方法(Gleadow et al.,1983;Naeser et al.,1989;王瑜,2004;周雁等,2013)。其中裂變徑跡年代學(xué)以其載體礦物較低的封閉溫度在研究地質(zhì)隆升剝蝕歷程方面顯示出明顯優(yōu)勢(shì)(鄭勇等,2009),被廣泛應(yīng)用于造山帶、沉積物源、大地構(gòu)造演化和盆地?zé)崾返确矫娴难芯?丁林,1997;Fitzgerald,1997;Liu et al.,2001;Gleadow et al.,2002;Willett et al.,2003;李小明等,2005;雷永良等,2008)。作者在野外工作的基礎(chǔ)上,對(duì)太行山南麓中生代巖漿巖和元古宙變質(zhì)巖開展了磷灰石裂變徑跡測(cè)試,獲得了相關(guān)樣品的徑跡年齡和徑跡長(zhǎng)度,通過系統(tǒng)的熱模擬研究,恢復(fù)了太行山中生代的隆升面貌及多階段差異性隆升格局,取得了新認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域背景

太行山過渡帶東西寬50～150 km,南北長(zhǎng)約700 km,總體上呈NNE向展布,東臨華北平原,西接五臺(tái)山,南北分別與秦嶺–大別和燕山造山帶相接(羅照華等,1997),是華北克拉通“中部帶”的重要地質(zhì)界線(Zhao et al.,2001)。太行山作為山脈,形成于新生代(龔明權(quán),2010),但作為華北陸塊組成部分,則有著漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化歷史。華北陸塊以遷西群為初始陸核,經(jīng)新太古代增生、阜平運(yùn)動(dòng)變質(zhì)和五臺(tái)期巖漿侵入等一系列構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后,形成了初始的結(jié)晶基底。其上發(fā)育元古宇、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及下白堊統(tǒng),缺失志留系–下石炭統(tǒng)和上白堊統(tǒng)。該地區(qū)自古元古代呂梁運(yùn)動(dòng)之后,經(jīng)剝蝕夷平,基底形成階段結(jié)束,太行山穹窿形成(王岳軍等,2003),之后開始脈動(dòng)態(tài)勢(shì)的蓋層發(fā)展期。至晚三疊世,太行山深斷裂帶活動(dòng),太行山崛起,華北陸塊形成東隆西坳的構(gòu)造格局。侏羅紀(jì)–白堊紀(jì)的燕山運(yùn)動(dòng)使東部斷塊活動(dòng)更加強(qiáng)烈,太行山地區(qū)受到NW-SE向的擠壓,整體呈NNE向背斜褶皺構(gòu)造。晚白堊世以來,該區(qū)進(jìn)入差異性抬升階段,曾有過大幅度的抬升剝蝕(任戰(zhàn)利,1995,1999)。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期,華北陸塊因 NW-SE向的拉張,孕育出新生代的斷陷和裂谷盆地,華北陸塊沉降中心轉(zhuǎn)移至渤海灣,結(jié)束了東升西降的歷史(龔明權(quán),2010)。

南太行山地區(qū)處于太行山過渡帶中部,主要包括河北省南部的邯鄲–石家莊地區(qū)和河南西北的安陽–林縣一帶 (圖1)。區(qū)內(nèi)出露的主要地層有:太古宇、元古宇基底巖系,以中太古界阜平群角閃巖相–麻粒巖相變質(zhì)巖、新太古界五臺(tái)群綠片巖相–角閃巖相綠巖帶和元古宇滹沱系、長(zhǎng)城系、薊縣系等低綠片巖相火山–沉積巖系為代表;古生代沉積蓋層,主要有早古生代淺海相碳酸鹽巖和泥頁巖建造及晚古生代海陸交互煤系地層;中生代三疊紀(jì)和部分白堊紀(jì)地層缺失,多出露侏羅系及下白堊統(tǒng)火成巖;新生代區(qū)域抬升強(qiáng)烈,地層以砂巖、礫巖、黏土巖為主。

區(qū)內(nèi)中生代巖漿作用以一套中基性侵入巖體為主要產(chǎn)出形式,總體呈NNE向帶狀分布,多以小巖蓋或巖株產(chǎn)出(牛利鋒和張宏福,2005),代表巖體有符山巖體、東冶巖體及固鎮(zhèn)巖體等(圖1)。這些巖體的主要巖性為鈣堿性富閃閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖等,缺失相應(yīng)成分噴出巖(黃福生和薛綏洲,1990;許文良和林景仟,1990;許文良,1992;譚東娟和林景仟,1994;許文良等,2004;Wang et al.,2006),其形成時(shí)間為早白堊世(Wang et al.,2006;Zhang et al.,2009)。樣品多呈中細(xì)–粗粒或斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦物成分主要為角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母、鉀長(zhǎng)石等(彭頭平等,2004)。

太古宙–古元古代基底巖系和中生代中基性侵入巖作為南太行山地區(qū)標(biāo)志性火成巖,形成演化明顯受到區(qū)域性構(gòu)造熱事件影響,其熱歷史記錄了該區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造過程。

圖1 華北克拉通大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(a,引自Zhao et al.,2001)與南太行山區(qū)域地質(zhì)圖(b)Fig.1 Tectonic outline of the study area in the North China Craton (a),and locations of the samples from the South Taihang Mountains (b)

2 裂變徑跡分析結(jié)果

2.1 裂變徑跡分析原理

裂變徑跡分析法在山脈抬升、沉積物源、大地構(gòu)造演化和盆地?zé)崾返妊芯款I(lǐng)域應(yīng)用廣泛,其原理為礦物中所含的238U在天然狀態(tài)下發(fā)生自發(fā)裂變。裂變產(chǎn)生高能碎片在礦物中形成徑跡。裂變徑跡具有隨溫度增高,徑跡密度減少、長(zhǎng)度變短直至完全消失“退火”的特性。因條件限制,目前裂變徑跡分析常使用磷灰石、鋯石等礦物。磷灰石裂變徑跡在100 Ma以內(nèi)退火溫度約為 60～125 ℃ (部分退火帶 PAZ),即當(dāng)溫度大于 125 ℃時(shí),所有裂變徑跡全部愈合,裂變徑跡不再保存,年齡為零。低于60 ℃時(shí),徑跡會(huì)完整保存下來(Gleadow et al.,1983;Naeser et al.,1989)。如果后期發(fā)生一次快速冷卻事件,使樣品所處的溫度小于退火溫度,裂變徑跡開始保存,礦物的裂變徑跡體系的時(shí)鐘也重新啟動(dòng)。曾完全退火的樣品則記錄了幾乎相同的年青的裂變徑跡年齡,代表其快速抬升或冷卻事件發(fā)生的時(shí)間,裂變徑跡的封閉徑跡長(zhǎng)度分布模式主要有誘發(fā)型、火山巖型、基性巖型、雙峰型及混合型,代表了“事件年齡”、“冷卻年齡”和“混合年齡”等裂變徑跡年齡。應(yīng)用磷灰石裂變徑跡資料分析熱歷史及其對(duì)應(yīng)的山脈抬升冷卻年齡和過程,關(guān)鍵是前完全退火帶或冷卻帶的解釋,即年齡型式的確定(Gleadow et al.,1983;Naeser et al.,1989;任戰(zhàn)利等,2014)。太行山地區(qū)熱演化程度高,磷灰石裂變徑跡分析多為基性巖型封閉徑跡長(zhǎng)度分布,裂變徑跡的準(zhǔn)確解釋對(duì)確定該區(qū)構(gòu)造事件時(shí)間、抬升冷卻年齡及過程等提供了條件。

2.2 樣品處理及分析結(jié)果

樣品均采自野外新鮮露頭,遠(yuǎn)離新生代活動(dòng)斷裂帶,且未受到后期構(gòu)造事件的明顯改造。所采的每個(gè)樣品重約1.5～2 kg,相對(duì)高程差150 m以內(nèi),巖性主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖,具體采樣位置及巖性特征見圖1和表1。其中99JX-41、99JX-91、99HXT-28、99HXT-12及 99HXT-22為黑云斜長(zhǎng)片麻巖或片麻狀花崗巖,其單礦物 Ar-Ar、K-Ar年齡在1800 Ma左右,代表了太行山古元古代末期變質(zhì)穹窿的形成時(shí)間(王岳軍等,2003;Wang et al.,2003)。其他樣品采自中生代中–基性侵入巖體,如20HD-4、20HD-25、20HD-42和20HD-59分別采自洪山正長(zhǎng)巖,符山、固鎮(zhèn)和東冶閃長(zhǎng)巖或輝長(zhǎng)巖樣品。

表1 南太行山古元古代黑云母斜長(zhǎng)片麻巖和中生代閃長(zhǎng)巖樣品的磷灰石裂變徑跡測(cè)試分析結(jié)果Table1 Apatite fission track results of the Paleoproterozoic biotite plagioclase gneiss and the Mesozoic diorite from the South Taihang Mountains

樣品制備按照逐個(gè)碎樣、搖床、磁選、電磁選和重液分選,之后經(jīng)烘干,在雙目鏡下人工挑選磷灰石顆粒100～150粒,粒徑在60～150 μm之間。將磷灰石顆粒放入聚四氟乙烯樣品模具內(nèi),并在顯微鏡下放置為均勻條帶形,滴入環(huán)氧樹脂后,室溫下24 h靜置固化。制好的樣品用不同粒度級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)的M20、M7和M3.5剛玉粉初磨出內(nèi)表面,再經(jīng)Cr2O3拋光成光薄片。在25 ℃下用1% HNO3蝕刻3 min,揭示自發(fā)裂變徑跡 (劉順生等,1984)。用外探測(cè)器法進(jìn)行裂變徑跡年齡測(cè)定,將純凈的低鈾含量白云母片緊密貼合在光薄片上,將白云母與光薄片分別標(biāo)記,使礦物與云母上的誘發(fā)裂變裂變徑跡能一一對(duì)應(yīng)。然后將白云母、光薄片與標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃UB2及年齡標(biāo)準(zhǔn)樣FC3一起,用純凈的鋁箔包好,送中國原子能反應(yīng)堆輻照。經(jīng)反應(yīng)堆照射冷卻后,將云母置于恒溫25 ℃的40% HF中蝕刻55 min以揭示誘發(fā)裂變徑跡,應(yīng)用AUTOSCAN系統(tǒng)進(jìn)行裂變徑跡密度和長(zhǎng)度的測(cè)量。所有樣品分析數(shù)據(jù)見表1。

3 磷灰石裂變徑跡結(jié)果討論

對(duì)南太行山所采磷灰石裂變徑跡樣品的徑跡密度及表觀年齡測(cè)量可見,所有單顆磷灰石裂變徑跡數(shù)較多,樣品P(x2)均遠(yuǎn)大于5%,樣品單顆粒屬于同組年齡,數(shù)據(jù)可信。9個(gè)磷灰石樣品的裂變徑跡年齡變化于74.9～32.2 Ma之間,標(biāo)準(zhǔn)差為3.1～8.3 Ma。所測(cè)磷灰石裂變徑跡的表觀年齡均小于樣品成巖年齡,說明磷灰石樣品形成之后受后期熱事件影響而發(fā)生退火,該表觀年齡即為退火時(shí)的熱事件年齡,記錄了該區(qū)磷灰石在隆升過程中經(jīng)過退火帶的時(shí)限,代表了巖石剝露去頂?shù)睦鋮s年齡,說明南太行山地區(qū)古近紀(jì)存在一次抬升冷卻事件。

區(qū)內(nèi)磷灰石裂變徑跡結(jié)果主要分為兩類:一類以中生代中基性侵入巖體為代表,該類巖體磷灰石裂變徑跡年齡多集中在50～40 Ma之間,說明其主要隆升期為50～40 Ma;另一類以古元古代變質(zhì)巖為代表,該類磷灰石裂變徑跡年齡明顯小于成巖年齡,裂變徑跡表觀年齡跨度大,從80～30 Ma不等,且由北向南有依次減小的態(tài)勢(shì)。就區(qū)域隆升過程來說,中生代中基性侵入巖磷灰石裂變徑跡年齡多為“未擾動(dòng)基性巖型”徑跡長(zhǎng)度分布,代表了巖體較快速通過磷灰石退火帶的“事件年齡”–“冷卻年齡”過渡,為其侵位上升的延續(xù)。而古元古代變質(zhì)巖磷灰石受多種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,裂變徑跡記錄了多期次構(gòu)造活動(dòng),徑跡年齡為“冷卻年齡”–“混合年齡”過渡年齡,對(duì)區(qū)域抬升指示性更強(qiáng)。太古宙、元古宙磷灰石裂變徑跡年齡分布由南向北依次增加,南太行山地區(qū)表現(xiàn)為北早南晚的傾伏式抬升,與喜山期區(qū)內(nèi)NW-SE向構(gòu)造力源一致。

4 抬升冷卻歷史模擬

4.1 模擬原理

由裂變徑跡分析原理可知,裂變徑跡退火與溫度相關(guān):隨著溫度升高,徑跡密度與長(zhǎng)度減小。而溫度與時(shí)間互補(bǔ),短時(shí)間高溫、長(zhǎng)時(shí)間低溫可以使裂變徑跡達(dá)到相同退火程度。因此根據(jù)磷灰石裂變徑跡年齡和長(zhǎng)度分布即可進(jìn)行熱史反演,從而獲得溫度隨時(shí)間變化的更多信息。熱史反演采用Laslett et al.(1987)的扇形退火模型,利用AFTsolve模擬軟件對(duì)磷灰石進(jìn)行徑跡長(zhǎng)度模擬,得到溫度 T與時(shí)間 t的關(guān)系如下:

其中,r為徑跡長(zhǎng)度與初始徑跡長(zhǎng)度比,T為溫度,t為時(shí)間。

同時(shí),利用正演模擬預(yù)測(cè)磷灰石裂變徑跡年齡與長(zhǎng)度分布之間的模型,將預(yù)期值與觀測(cè)值對(duì)比,找出最佳正演模型(時(shí)間–溫度曲線),該方法能更好地發(fā)掘出先前未考慮到的數(shù)據(jù)信息,增加了裂變徑跡模擬在地質(zhì)熱信息分析中的可信度。

4.2 模擬結(jié)果與抬升冷卻歷史分析

太行山地區(qū)9個(gè)磷灰石樣品的封閉徑跡長(zhǎng)度變化如圖2,模擬徑跡長(zhǎng)度分布與實(shí)測(cè)值總體一致,為寬帶單峰分布,多數(shù)樣品誤差在1.5 μm以上,表明裂變徑跡形成之后退火,或者在退火帶經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)穩(wěn)定,磷灰石裂變徑跡緩慢冷卻至退火帶之上。

圖2 南太行山地區(qū)不同樣品自發(fā)裂變徑跡長(zhǎng)度(柱狀圖)與模擬徑跡長(zhǎng)度(虛線)分布圖Fig.2 Histograms for the measured and inversed fission track length of the samples from the South Taihang Mountains

圖3 南太行山地區(qū)磷灰石裂變徑跡抬升冷卻歷史模擬(t-T曲線)Fig.3 Inversed results of thermal history by apatite fission track from the South Taihang Mountains

以南太行山地區(qū)地表年平均氣溫 20 ℃為基準(zhǔn),假設(shè)當(dāng)時(shí)地溫梯度為 30 ℃/km,定量模擬磷灰石溫度–時(shí)間演化曲線與區(qū)域隆升速率,從南太行山地區(qū)模擬的抬升冷卻歷史來看(圖3),大致可以分為兩類:一類分布于南太行山北部,主要由古元古代片麻巖、片麻狀花崗巖組成,以贊皇縣千根村西片麻狀花崗巖為代表,抬升冷卻年齡主要在70～30 Ma,抬升冷卻較早,100 Ma(大約晚白堊世)達(dá)到磷灰石裂變徑跡記錄年齡,在約95～15 Ma抬升冷卻緩慢,15 Ma以來隆升剝蝕加快。同時(shí),區(qū)域上表現(xiàn)為北早南晚的趨勢(shì)。

以符山、東冶及洪山巖體等代表的中生代中基性侵入巖的抬升冷卻歷史模擬,總體表現(xiàn)為晚白堊世達(dá)到磷灰石裂變徑跡所記錄的最大古地溫,至 73 Ma快速冷卻,在75～54 Ma隆升降溫較為緩慢,53 Ma以來抬升冷卻速率加快,特別是11 Ma以來隆升速率更快。根據(jù)前人(Guan,1998;Guan et al.,2002;Wang et al.,2003;彭頭平等,2004)對(duì)符山巖體、東冶巖體鋯石U-Pb年代學(xué)等研究,該區(qū)中生代中基性侵入巖年齡均在125 Ma左右 (圖1),故磷灰石裂變徑跡時(shí)間–溫度模擬曲線中,73 Ma前的快速抬升冷卻可能代表的是該中基性巖體侵入巖體的熱持續(xù)效應(yīng),并非記錄全區(qū)構(gòu)造活動(dòng),73 Ma之后的時(shí)間–溫度模擬代表了區(qū)域隆升剝蝕過程,其隆升歷史與古元古代變質(zhì)巖所記錄的區(qū)域去頂剝露歷史相近。

5 構(gòu)造意義

由上所述,100 Ma以來,南太行山地區(qū)表現(xiàn)為動(dòng)靜結(jié)合的脈動(dòng)式抬升。磷灰石裂變徑跡冷卻模擬顯示,中生代中基性侵入巖于125 Ma左右侵位后至100 Ma達(dá)到磷灰石裂變徑跡退火帶時(shí),古元古代變質(zhì)巖磷灰石裂變徑跡的時(shí)間–溫度曲線緩慢抬升且表現(xiàn)為北早南晚的趨勢(shì),說明中生代中基性巖的上升侵位并未波及整個(gè)南太行山地區(qū),太行山地區(qū)表現(xiàn)為向南減小的傾伏抬升趨勢(shì),顯示出差異抬升特征,該規(guī)律與渭北隆起區(qū)不同區(qū)塊的差異隆升特點(diǎn)相吻合(任戰(zhàn)利等,2014)。

南太行山地區(qū)100～54 Ma為構(gòu)造穩(wěn)定夷平時(shí)期,區(qū)域上無明顯冷卻與抬升事件,這與前人太行山地區(qū)北臺(tái)期夷平面的產(chǎn)生在誤差范圍內(nèi)一致(吳忱和吳金祥,1996a,1996b)。54 Ma之后,太行山南段開始活化,區(qū)域冷卻和隆升速率加快,之前夷平狀態(tài)遭到破壞,北臺(tái)期夷平面解體。全區(qū)脈動(dòng)式抬升,抬升層次由北向南逐次傳遞,具有北部早,南部略晚,后期整體隆升的特點(diǎn)。南太行山地區(qū)表現(xiàn)出明顯的幕式隆升:北部隆升期次主要集中在 52～36 Ma和15 Ma以后,而南部則在50～25 Ma和10 Ma以后進(jìn)入主要的隆升期,該抬升時(shí)間均晚于喜山期幕次運(yùn)動(dòng),這可能是不同期次喜山運(yùn)動(dòng)在南太行山滯后疊加的結(jié)果。

根據(jù)前人研究,印支運(yùn)動(dòng)以后,東亞地塊的大陸殼與太平洋的大洋殼之間失去平衡,華北板塊重新活動(dòng),至始新世–漸新世,受印度板塊向北碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)影響,華北板塊向東仰沖拉張,與莫霍面的垂向隆張密切配合,地殼上隆引張斷裂,并出現(xiàn)斷塊下陷,斷塊盆地進(jìn)入主要成盆期(朱夏,1983)。南太行山主要隆升期(50～25 Ma)與華北板塊的地殼隆升及斷塊成盆具有同時(shí)性,與華北運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)系明顯。

作為渤海灣盆地的西部控盆邊界,太行山的快速隆升與盆地的大幅沉降有重要的相關(guān)性:磷灰石裂變徑跡表明,太行山隆升在100 Ma之前和50～25 Ma期間進(jìn)入快速隆升階段。其山前渤海灣盆地始新世開始(56～42 Ma)發(fā)生裂陷,中始新世(42 Ma)拉分成盆,至25 Ma強(qiáng)烈走滑拉分(侯貴廷等,2001)。華北運(yùn)動(dòng)(25 Ma)之后構(gòu)造活動(dòng)減弱,盆地整體熱沉降,太行山隆升速率降低。整個(gè)新生代渤海灣盆地沉積高達(dá)11 km左右。渤海灣盆地始新世56 Ma以來的快速沉降與太行山隆升密切相關(guān)。

由此可見,晚白堊世以來南太行山地區(qū)隆升幅度至少在3 km (120 ℃地溫均被剝蝕去頂)以上,新生代山體隆升有相當(dāng)規(guī)模:100 Ma以來,南太行山地區(qū)持續(xù)隆升,區(qū)域上表現(xiàn)為北早南晚的傾伏式差異隆升格局,其新生代隆升格局與華北東部斷陷盆地的發(fā)育、同期的快速沉降相耦合,與中生代華北陸塊巖石圈伸展減薄、軟流圈上隆緊密相關(guān),具有同時(shí)性。以上資料有利于更好地認(rèn)知華北陸塊的中新生代冷卻史及巖石圈減薄地表響應(yīng)。

6 結(jié) 論

南太行山古元古代片麻巖和白堊紀(jì)中基性侵入巖磷灰石裂變徑跡年齡集中在 74.9～32.2 Ma之間,盡管兩者表觀徑跡年齡與溫度–時(shí)間演化表現(xiàn)略有不同,但均記錄區(qū)域中–新生代以來的構(gòu)造抬升,晚白堊世以來的剝蝕去頂量在3 km以上。

南太行山地區(qū)初始隆升始于 100 Ma以前,但50 Ma之前的構(gòu)造抬升相對(duì)平靜。50～30 Ma、尤其10 Ma左右以來隆升速度加快,是太行山地區(qū)的的主要隆升期,區(qū)域上表現(xiàn)為北早南晚的傾伏式抬升特征。

南太行山的中新生代隆升格局與渭北隆起等地隆升具有同時(shí)性,與華北東部新生代以來的快速沉降相耦合,是華北板塊的地殼隆升及斷塊成盆的同期產(chǎn)物,整體上與喜山期幕次運(yùn)動(dòng)的時(shí)序相關(guān)。

致謝:謹(jǐn)以此文紀(jì)念陳國達(dá)院士誕辰 102周年。感謝劉匯川、周永智和何慧瑩在野外考察和論文撰寫中給予的幫助,感謝匿名審稿人提出的寶貴建議,感謝專輯組稿人陳國能教授的指導(dǎo)。

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