東昆侖中段花崗閃長巖磷灰石裂變徑跡熱史模擬研究

錢莉莉　羅文行　徐俊杰　房艷國

[摘要]本文介紹了東昆侖北坡花崗閃長巖磷灰石裂變徑跡熱史模擬的結(jié)果。樣品在大約65Ma抬升到磷灰石裂變徑跡封閉溫度（120℃）等溫面之上并快速冷卻，到56Ma左右溫度降低到65℃，冷卻速率平均為6.1℃/Ma，根據(jù)35℃/km的地溫梯度假設(shè)，這一階段樣品抬升了1.57km，平均抬升速率為174m/Ma。56Ma開始，均受到一次構(gòu)造熱事件的影響，溫度開始增加，到45Ma左右，這次增溫事件達到最高溫度，大約100℃，這一階段平均增溫速率為3.2℃/Ma。然后從45Ma左右到8-10Ma之間，樣品冷卻緩慢。從10～8Ma開始至今，樣品快速冷卻至現(xiàn)今地表溫度。在56～45Ma之間受到一次構(gòu)造加熱事件，區(qū)域上與東昆侖地區(qū)古新世（56～45Ma）的一次伸展抬升事件時間一致。上新世以來以非常高的冷卻速率抬升剝露到地表，平均抬升速率超過100m/Ma，是強烈的構(gòu)造抬升與剝蝕作用共同造成的。

[關(guān)鍵詞]裂變徑跡 磷灰石 熱史模擬 東昆侖

[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-244-2

1研究區(qū)地質(zhì)特征

以東昆中構(gòu)造混雜巖帶為界，以北的東昆北地塊發(fā)育大量中酸性巖體，主要巖性有花崗閃長巖、石英閃長巖、英云閃長巖和斑狀花崗巖等，局部有花崗巖脈穿插。東昆北地塊的北部出露有白沙河巖群深變質(zhì)巖系，巖性以片麻巖為主，有較多的混合巖及較少的片巖、大理巖、含紅柱矽線堇青斜長片麻巖、黑云角閃片麻巖，黑云二長片麻巖、斜長石英角閃巖，夾少量麻粒巖。昆中帶以萬寶溝群、納赤臺群為主，穿插有早泥盆世花崗閃長巖脈和花崗斑巖脈，最近陸露等（2010）[1]研究認為這些花崗斑巖脈為昆中斷裂活動同時侵入的，所測得的鋯石206Pb /238U 年齡 （408. 5 ± 2. 3 Ma 和 391. 2 ± 3. 4 Ma） 記錄了昆中斷裂的活動過程。

2樣品采集

Ek01～Ek07共7件樣品，是從東昆南地塊與東昆中構(gòu)造混雜巖帶界線處一較低的埡口向北翻越昆侖山北脈的山脊，從5200米的山脊向北下降到4400米高程，Ek08樣品為花崗斑巖脈。為了獲得足夠多裂變徑跡分析用的鋯石和磷灰石單礦物，每件樣品重量均大于2kg。采樣點位置和高程利用內(nèi)置GPS模塊的掌上電腦（型號Getac PS535F）配合數(shù)字地質(zhì)調(diào)查信息平臺（DGSS）軟件獲得，并結(jié)合紙質(zhì)1：5萬地形圖進行微地貌校正。該方法可以精確獲得采樣點的坐標和高程，在空闊而又未受到人力改造的東昆侖地區(qū)，誤差不超過10米。

3磷灰石裂變徑跡分析結(jié)果

樣品的測試工作由北京市澤康恩科技有限公司袁萬明完成。除EK08外，樣品EK01～EK07均獲得磷灰石裂變徑跡分析有效數(shù)據(jù)。具體分析結(jié)果見表1。

4熱史模擬方法

礦物中裂變徑跡是在自然條件下，環(huán)境溫度降低到封閉溫度[3]之下后，自發(fā)裂變后原子碎片飛過晶體內(nèi)部一段距離造成損傷形成的，是一個連續(xù)的不可逆過程。磷灰石裂變徑退火模型目前研究程度較高，最近，Ketcham新編制了一個可以用來對磷灰石裂變徑跡（AFT）、（U-Th）/He和鏡質(zhì)體反射率（Vitrinite）數(shù)據(jù)進行正反演模擬的軟件“HeFTy”。HeFTy提供了最新改進的磷灰石退火模型[4， 5]。本文磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)的熱史模擬是用HeFTy完成的。

5熱史模擬結(jié)果

EK01～EK07七個樣品的磷灰石裂變徑跡熱史模擬約束條件設(shè)置為：起始時間為100Ma，該時間遠小于樣品所屬巖體的侵位結(jié)晶年齡，起始溫度為200℃，結(jié)束條件為時間0Ma時溫度為0℃。對于每個樣品熱史中間的約束，根據(jù)其裂變徑跡年齡或者峰值年齡，用約束框形式進行大致限制。同樣采用蒙泰卡羅（Monte Carlo）迭代法，運算10000次獲得模擬結(jié)果。

從圖1可以看出，這部分結(jié)果非常寬泛，因此在結(jié)果描述中重點介紹低于120℃的模擬結(jié)果。樣品EK01、EK02、EK05、EK06和EK07這5個樣品在低于封閉溫度之后的熱史路徑比較類似，都是冷卻速率逐漸加快的曲線形式，但各樣品冷卻的起始時間不同（本文僅列出EK01的模擬結(jié)果，見圖1，其他結(jié)果參見文獻[6]）。

EK01大約30Ma開始到6Ma左右，溫度從100℃降低到60℃，平均冷卻速率為1.67℃/Ma，取地溫梯度為35℃/km，換算為平均抬升速率為47.6m/Ma，6Ma之后樣品快速從60℃冷卻到0℃，平均冷卻速率10℃/Ma，換算為平均抬升速率為286m/Ma（圖1）。

6結(jié)論

東昆侖北坡花崗閃長巖磷灰石裂變徑跡熱史模擬的結(jié)果反映了樣品在冷卻過程中間經(jīng)歷過一次加熱事件。在大約65Ma抬升到磷灰石裂變徑跡封閉溫度（120℃）等溫面之上并快速冷卻，到56Ma左右溫度降低到65℃，冷卻速率平均為6.1℃/Ma，根據(jù)35℃/km的地溫梯度假設(shè)，這一階段樣品抬升了1.57km，平均抬升速率為174m/Ma。56Ma開始，樣品受到一次構(gòu)造熱事件的影響，溫度開始增加，到45Ma左右，這次增溫事件達到最高溫度，大約100℃，這一階段平均增溫速率為3.2℃/Ma。然后從45Ma左右到8-10Ma之間，樣品冷卻緩慢。從10～8Ma開始至今，樣品快速冷卻至現(xiàn)今地表溫度。在56～45Ma之間受到一次構(gòu)造加熱事件，區(qū)域上與王國燦等（2007）[7]總結(jié)的東昆侖地區(qū)古新世（56～45Ma）的一次伸展抬升事件時間一致。上新世以來以非常高的冷卻速率抬升剝露到地表，平均抬升速率超過100m/Ma，是強烈的構(gòu)造抬升與剝蝕作用共同造成的。

參考文獻

[1]陸露， 胡道功， 張永清等. 昆中斷裂帶同構(gòu)造花崗斑巖鋯石U-Pb年齡及其構(gòu)造意義. 地質(zhì)力學學報， 2010， 16（01）：36-43.

[2]羅文行.東昆侖中段輝石巖的成因與構(gòu)造-熱演化史： [博士學位論文]. 中國地質(zhì)大學， 2012

[3]王國燦，向樹元， 王岸等. 東昆侖及相鄰地區(qū)中生代-新生代早期構(gòu)造過程的熱年代學記錄. 地球科學： 中國地質(zhì)大學學報， 2007， 32（005）：605-614.