阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带中—新生代隆升-剥露的裂变径迹证据

郭怀军 ，王 虎，贾伟航，全守村

(1.中国地质调查局 西安地质调查中心，陕西 西安 710054；2.甘肃煤炭地质勘查院，甘肃 兰州 743099)

阿尔金山地区作为青藏高原的北部边界，长期以来是地质学家们研究青藏高原隆升扩展历史的热点区域。前人从Ar-Ar测年、磷灰石裂变径迹测年、稳定同位素组成变化、前陆盆地沉积演化以及阿尔金断裂走滑变形与山脉隆升的耦合关系等角度对阿尔金山脉的隆升剥露及走滑断裂活动过程进行了系统的研究,获得了一些极有价值的研究成果[1-13]。这些研究揭示了阿尔金山脉的构造演化过程及其与青藏高原中—新生代变形之间的关系[3，8，11],确定了阿尔金地区在晚三叠世—中侏罗世(220～140 Ma)[1-3,8,14-15]、早白垩世[8，12]、晚始新世—早更新世(42～1.8 Ma)[2,6-8,10]等时期存在的快速冷却事件,明确阿尔金山隆升剥露过程具有明显的阶段性。陈正乐等[7]对阿尔金造山带内数十个花岗岩磷灰石裂变径迹年龄研究结果显示，阿尔金北缘的红柳沟—拉配泉蛇绿构造混杂岩带先于其他区域，在古近纪(61～34 Ma)最先隆起,而后分别在42～11，10.2～7.3，5.5～4.5，2.1～1.8 Ma 4个时段经历隆升剥蚀作用;刘永江等[8]认为，阿尔金走滑断裂带的起始活动时间为早中侏罗世(164.3～178.4 Ma),而后分别在距今100～85，40～25，10～8 Ma发生多次脉冲式走滑活动与构造隆升。目前，涉及阿尔金山体的隆升幅度、隆升期次及其与阿尔金左行走滑断层之间的关系的研究主要集中在阿尔金NE山体及两侧地区[1-10,12,16-22]。而阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带山体的隆升和剥露过程,前人从Ar-Ar测年及磷灰石裂变径迹测年等角度进行了初步分析[7,12-13,23],但仍然缺乏系统的低温热年代学研究,限制了对阿尔金山隆升过程的整体性及山体不同位置隆升过程差异性的认识。

锆石、磷灰石裂变径迹法是一种研究造山带剥露过程十分有效的方法,已被广泛应用于限定山脉隆升历史的研究[24-29]。基于此研究目的,本研究运用构造热年代学方法对阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带阿克达坂喀腊大湾地区快速隆升的时间及样式、剥蚀冷却的时空分布特征等进行系统研究,重建阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带山体中生代以来的隆升演化史,为关键构造事件提供热年代学约束,厘定该区域主要构造事件的时空响应,为探讨构造隆升矿体保存关系、构造热演化史提供新证据。

1 区域地质背景

阿尔金山空间上呈NEE向展布,南西宽，北东窄,研究区在构造位置上介于西昆仑造山带与祁连造山带之间。地理上，研究区处于青藏高原北缘,介于塔里木盆地与柴达木盆地之间。研究区由北向南可依次划分为阿北地块、红柳沟—拉配泉构造混杂岩带、阿中地块以及南阿尔金俯冲碰撞杂岩4个地质单元[30-33]。

塔里木盆地在中—新生代，构造变形微弱，但阿尔金山及其南部地区发育了数条活动的走滑断层和逆冲断层[4]。阿尔金断裂是位于阿尔金山地区青藏高原北缘的一条主控边界断裂,也是连结青藏高原内部冲断褶皱构造系统的转换边界[10]。该断裂在平面上呈直线型,具有规模巨大、强烈的贯穿性和活动性等特征。它由主干断层和数条近于平行的左行走滑断层、斜交断层组成,形成了复杂的挤压和拉分构造。研究区内出露的相关地层自老而新依次有中—新太古界米兰岩群,蓟县系金雁山组、卓阿布拉克组、克孜布拉克组,寒武—奥陶系拉配泉组，上石炭统因格布拉克组以及新生代地层。区内岩浆作用普遍,发育有辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩等岩体,具有多期次、多旋回的特点,主体属于早古生代岩浆活动的产物[32,34]。此外，研究区还发育数目庞大的、长度在数米至数十米不等的闪长质岩脉。

在早古生代时期,本地区经历了伸展俯冲、碰撞造山、后碰撞期变形的构造旋回阶段,构造变形层次和变形性质经历了前造山期深部韧塑性变形的构造伸展作用、主碰撞造山期中浅层次逆冲叠覆韧脆性构造收缩变形、中晚古生代后造山期的大量构造岩浆作用以及中新生代以来的大型走滑牵引脆性变形[4,11-12,23]。变形动力机制有伸展、挤压收缩、侧向走滑等诸多式样，具有在不同时期多期次复合叠加的特征,形成了研究区现今复杂的构造格局与独特的地貌景观。

2 样品采集与测试

为了确定阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带的差异隆升及其阶段性特征,对山体中段的阿克达坂、大平沟和喀腊大湾地区，大致呈SN方向上进行了系统的采样。本次共采集14个样品用于低温热年代学测试,测试样品均采自阿克达坂至喀腊达坂断层以北,所测样品形成的时代为寒武—奥陶纪[23]、中—晚奥陶纪[32,34],所有样品均采自野外新鲜露头,采样位置及样品详细信息见图1、2，表1。

锆石及磷灰石裂变径迹测试分析在中国地震局地质研究所裂变径迹实验室完成,流程采用外探测器法,年龄计算采用Zeta常数法[35],磷灰石Zeta选用国际标准样,标准玻璃为CN-5,Zeta常数值为410±17.6;锆石分析用CN2铀标准玻璃标定,Zeta常数为90.9±2.8。年龄计算公式可根据Green[36]提供的方法计算裂变径迹年龄误差, 当P(x2)>5%时,说明单颗粒属于同一年龄组[37-38]。当P(x2)<5%时,说明单颗粒年龄分布不均匀,可能属于不同年龄组。

图1 研究区构造位置Fig.1 Tectonic location of studied area

1 太古界米兰岩群;2 巴什库尔干岩群;3 蓟县系塔什达坂群金雁山组;4 蓟县系塔什达坂群木孜萨依组;5 寒武—奥陶系拉配泉组一段;6 寒武—奥陶系拉配泉组二段;7 寒武—奥陶系拉配泉组三段;8 寒武—奥陶系拉配泉组四段;9 古近系;10 新近系干柴沟组;11 新近系因格布拉克组;12 第四系;13 早古生代辉长岩;14 早古生代玄武岩;15 早古生代英云闪长岩;16 早古生代石英二长闪长岩;17 早古生代石英闪长岩; 18 早古生代二长花岗岩; 19 早古生代花岗闪长岩; 20 早古生代花岗岩; 21 早古生代斜长花岗岩;22 断层;23 地质界线; 24 采样点图2 阿尔金北缘中段区域地质略图Fig.2 Regional map of geology in the middle of the north margin of Altyn

表1 锆石、磷灰石裂变径迹样品信息表Tab.1 Sample information of zircon fission track and apatite fission track

3 试验结果与分析

本次测试获得1个锆石样品、12个磷灰石样品的裂变径迹年龄分析结果(见表2、3)。阿克达坂地区锆石与磷灰石裂变径迹的中值年龄分别在(186±15)～(133±12)Ma、(36±5)～(12±2)Ma,喀腊大湾地区锆石与磷灰石裂变径迹的中值年龄分别在(222±22)～(103±12)Ma、(28±5)～(19±2)Ma。锆石及磷灰石裂变径迹年龄远小于其赋存地质体的形成时代,1件锆石样品、12件磷灰石样品均经历了不同程度的退火[39],记录了该地区220 Ma以来的构造变形事件。

3.1 锆石裂变径迹年龄分析

在测试的1个锆石裂变径迹样品中，有7个花岗闪长岩类样品,其中样品D4269仅测量3个锆石单矿物颗粒,年龄仅供参考。 样品D2072、PM012、PM015及D1030的检验值P(x2)>5%,单颗粒年龄频率分布显示出单峰特征,表明样品受单一构造事件控制, 具有确切年龄意义, 单颗粒年龄分别为(132±11)Ma、(116±7)Ma、(222±22)Ma和(142±11)Ma。D0960、9D01样品的检验值P(x2)<5%,记录了多期构造热事件。

另外3个为碎屑岩样品, D2020和D2062样品的检验值P(x2)>5%, 单颗粒年龄分别为(186±15)Ma和(144±8)Ma,样品D4293的检验值P(x2)<5%。已有研究成果表明，阿尔金北缘地区目前出露的寒武—奥陶纪地层及侵入其中的岩体在400～200 Ma，温度在300～400℃[23],然后快速冷却了100℃[3]。由此可知,本研究所采集的碎屑岩样品在侏罗纪之前处于锆石完全退火带,P(x2)<5%的锆石裂变径迹为混合年龄。

为了将每个混合年龄分解为多个单一的年龄组分,运用RadialPlotter软件[40]，对D0960、9D01及D4293样品年龄进行分解,3个样品均有具不同比例的两个年龄组分构成。从3个样品的年龄成分来看,各样品的年龄成分有较好的一致性,年龄可被分解为130.1 Ma左右及95 Ma左右、136.8 Ma左右及85 Ma左右、139.3 Ma左右及93.3 Ma左右(见图3)。

3.2 磷灰石裂变径迹年龄分析

在阿克达坂—喀腊大湾地区共测试磷灰石裂变径迹样品12个,其中PM018可测试颗粒较少,所获得的年龄仅做参考,其余样品均达到年龄统计要求。其年龄范围在36～15 Ma。其中9个样品的水平围陷径迹平均长度未能测出,可能受单矿物颗粒数量、颗粒内部保存的径迹数量等影响。

表2 锆石裂变径迹分析结果Tab.2 Zircon fission track analysis results

图3 锆石裂变径迹单颗粒年龄雷达图Fig.3 Radial plots of zircon fission track samples

表3 磷灰石裂变径迹分析结果Tab.3 Apatite fission track analysis results

本次测的12个样品中8个为花岗闪长岩类,除PM018外,其余样品(D2072、D4308、PM012、PM015、D4322、D4269和D0960)的年龄检验值均满足P(x2)>5%,指示样品中分散的单颗粒年龄受单一构造事件控制,单颗粒年龄分别为(15±3)Ma、(22±3)Ma、(20±2)Ma、(27±5)Ma、(28±5)Ma、(12±2)Ma、(19±2)Ma及(20±3)Ma。

4个碎屑岩类样品,D2062的检验值P(x2)>5%,属于同组年龄,代表样品经历高温退火之后的真实抬升冷却年龄。样品D2020、D5001及D4293年龄分别为(23±3)Ma、(36±3)Ma及(32±4)Ma,远小于地层沉积年龄,表明样品经历了不同程度的退火作用。样品D2020、D5001及D4293的检验值P(x2)<5%,已有研究成果表明，阿克达坂地区寒武—奥陶纪地层[13]及其西侧同时期的侵入岩体[7]磷灰石颗粒经历完全退火,且阿尔金北缘地区目前出露的寒武—奥陶纪地层及侵入其中的岩体在400～200 Ma，温度在300～400℃[23],使磷灰石颗粒发生完全退火,可表示冷却年龄。运用RadialPlotter软件[40]对样品D2020、D5001及D4293的混合年龄进行分解,上述3个样品的单颗粒年龄经分解后分别为45.1 Ma左右及11.2 Ma左右、60.8 Ma左右及21.2 Ma左右、82 Ma左右及15.4 Ma左右(见图4)。

图4 磷灰石裂变径迹单颗粒年龄雷达图Fig.4 Radial plots of apatite fission track samples

3.3 锆石、磷灰石裂变径迹年龄的地质意义

阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带自中生代以来长期处于隆升与剥蚀阶段, 使得山体主体缺失侏罗纪—第四纪的相关沉积地层。 已有研究表明， 阿尔金山脉分别于晚三叠世—早侏罗世(222～185 Ma)、 晚侏罗世—早白垩世早期(155～133 Ma)、 早白垩世晚期(115～90 Ma)、 中始新世—晚渐新世(43.6～24.3 Ma)和中新世(19.6～13.6，9～7 Ma)发生快速隆升及冷却事件[1-2,7,9,12,15,41]。

图5 锆石、磷灰石裂变径迹年龄分布直方图Fig.5 Zircon and apatite fission track single grain age histograms

本研究对测试的锆石、磷灰石颗粒年龄通过年龄分布直方图形式进行统计(见图5),将检验值P(x2)<5%的样品按分解年龄进行统计。结果表明，阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带的裂变径迹年龄主要集中在222～186，144～130，116～82，60，45，28～12 Ma。晚三叠世—早侏罗世时期，该地区处于向北挤压拼接的洋-弧-盆陆缘增生体制[42],集中在222～186 Ma的两个年龄反映研究区可能受传导而至的挤压应力影响，发生快速隆升,阿尔金北缘东段拉配泉地区同样记录了该次快速冷却过程[23];集中在144～130 Ma的6个年龄可能与拉萨地块向北挤压拼合到欧亚陆块之上的构造事件有关,集中在116～82 Ma的6个年龄又与新特提斯洋岩石圈向北急剧俯冲及印度板块向北快速漂移的时间相一致[43-44]。新生代初期,随着新特提斯洋的消亡,印度板块与亚洲陆块发生陆陆碰撞,导致现今的青藏高原地区呈现阶段性接续快速隆升、阿尔金断裂的快速走滑和青藏高原东北方向的挤出效应[45]；集中在60，45，28～12 Ma的年龄表明,可能受该隆升事件的影响,研究区也同步发生了多期次快速隆升,该隆升过程在阿尔金多个地区都有记录[7,46-47],如Ritts等[46]对索尔库里、阿克塞、苏北3个同走滑沉积盆地分析,认为其记录了阿尔金渐新世—中新世构造变形事件。

4 热史模拟

磷灰石裂变径迹退火与温度关系密切,磷灰石裂变径迹退火带为60～120℃[26]。当磷灰石颗粒处于退火带内时,径迹既可以新生又可以消失,当高于退火带温度时,磷灰石颗粒记录的径迹将全部消失;当低于退火带温度时,形成的径迹得以保留。通过对磷灰石裂变径迹年龄及径迹长度等参数的研究可以获得研究对象的热历史[48]。本研究基于磷灰石裂变径迹的测试数据,根据Ketcham等[49]的退火模型,运用蒙特卡罗(Monte Carlo)逼近法对样品所经历的热演化史进行模拟。依据所测磷灰石裂变径迹年龄、径迹长度分布参数及样品所处的地质背景确定模拟的初始条件,可定量模拟样品所经历的时间温度史。模拟起始温度从略高于磷灰石裂变径迹完全退火的温度(120℃左右)至现今的地表温度,模拟起始时间依据每个样品的单颗粒年龄而定。在磷灰石裂变径迹实验中获得3件样品的径迹长度数据,并对3件样品进行多次热史模拟,模拟结果均显示可接受、较好拟合区间及最佳热史路径3个信息。样品D5001、D4308及D4269(K-S检验值分别为0.55、0.70及0.70,年龄GOF分别为0.94、0.94及0.80)的长度和年龄拟合(K-S、GOF)值均大于0.5(见图6，7),热史模拟结果质量较高[50]。

1)样品D4308: 70 Ma至40 Ma缓慢隆升冷却, 温度从退火带底部降至约115℃, 冷却速率为0.1℃/Ma; 40 Ma到36 Ma快速隆升,温度从115℃降至约90℃, 样品仍处于部分退火带中, 冷却速率为625℃/Ma; 36 Ma至10 Ma缓慢隆升冷却,温度从90℃降至约85℃, 冷却速率为0.2℃/Ma;1 Ma以来加速隆升,温度从85℃降温至近地表温度20℃,冷却速率为65℃/Ma。

2)样品D5001:45 Ma至40 Ma发生快速隆升事件,温度从120℃降至约82℃,冷却速率约42℃/Ma; 40 Ma至18 Ma缓慢抬升冷却,温度由82℃降至约70℃,样品仍停留在退火带内,冷却速率约为0.55℃/Ma;18 Ma以来加速隆升,温度由约70℃降至地表20℃,冷却速率约为278℃/Ma。

3)样品D4269:75 Ma至22 Ma缓慢抬升,温度从退火带底部降至约95℃,平均冷却速率约为0.47℃/Ma;约22 Ma快速隆升,磷灰石的温度从95℃降温至近地表温度20℃,平均冷却速率约为341℃/Ma。

图6 磷灰石裂变径迹热史模拟结果Fig.6 Thermal history models注：绿色区代表“可以接受的”热史拟合曲线集；紫色区代表“高质量”热史曲线集，黑线代表“最佳”热史拟合曲线，垂直黑线段代表“约束线”；“K-S检验”表示径迹长度模拟值与实测值之吻合程度，“年龄GOF”代表径迹年龄模拟值与实测值之吻合程度，若“年龄GOF”、“K-S检验”都大于5%时，表明模拟结果“可以接受”，当它们超过50%时，模拟结果则是高质量的

图7 径迹长度分布直方图Fig.7 Track length histograms of apatite fission track

阿克达坂地区2件样品的热史模拟结果显示,南侧D5001所记录的2次热事件均较北部D4308早,这种现象在以往研究中也有发现,暗示了地壳均衡抬升并非其主导抬升机制。断裂活动也是山体隆升的方式之一,并可形成与之相关的新退火区间,阿克达坂地区裂变径迹年龄的空间变化也可用断裂活动合理解释。阿克达坂地区在60 Ma左右开始缓慢隆起后，在45 Ma左右发生快速隆升,在区域构造活动的影响下，阿克达坂北侧于40 Ma左右向南逆冲，并将下盘地层沿断层滑动方向掀斜隆起而形成新的退火区间,D4308样品记录了这一热事件。此后,在受到由南向北的挤压作用下,阿克达坂地区南部率先于18 Ma左右再次发生快速抬升,并逐渐向北传递,因此，在快速隆升的时间上，北部较南部晚,但仍记录了该期热事件。

总体而言,新生代以来，研究区经历了4个阶段的构造隆升事件:①约75至45～40 Ma,缓慢冷却,温度较高,处于磷灰石裂变径迹退火带底部温度,主体高于100℃;②从45～40 Ma到36 Ma,快速冷却,温度由120～100℃降至90～80℃; ③35～22 Ma,缓慢冷却,温度由90～80℃降为75～65℃;④约22 Ma以来,快速冷却,温度由75～65℃降至现在的地表温度(平均20℃)。此外,喀腊大湾地区在45～40 Ma到36 Ma(第2阶段)没有表现出明显的快速降温;第4个抬升冷却阶段,喀腊大湾地区发生快速降温的时间较早,而阿克达坂地区则较晚。

5 阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带不同部位隆升幅度与速率

以造山带平均地温梯度35℃/km[51]计算,考虑磷灰石径迹的封闭温度为100℃,根据热历史模拟结果,可以分别计算出不同阶段的温度与时间差,进而计算不同时期的隆升速率和隆升幅度(见表4)。需要指出的是, 这里所说的隆升量应是样品从磷灰石裂变径迹封闭温度冷却以来的隆升量,所以其代表的起始隆升时间不同,各个样品的隆升幅度不尽相同。计算结果显示,新生代初期,阿克达坂—喀腊大湾一带整体缓慢冷却,隆升速率慢,而后,阿克达坂地区经历两个阶段的快速隆升,喀腊大湾地区经历了一个阶段的快速隆升。另外，阿克达坂和喀腊大湾地区都存在中新世的快速隆升,这表明中新世阿尔金北缘附近发生了一次剧烈的区域隆升事件,且这次事件在东西部存在一定的时间差异,东部较西部隆升时间要早。

阿尔金北缘中段成矿带的东、西两侧演化历史相似[42],但在阿尔金北缘喀腊大湾地区已发现多处铅锌、铁及铜锌矿床等中大型矿床,而西部阿克达坂地区仅见大平沟金矿,成矿差异较为明显,这种东西差异是否受后期差异隆升剥蚀的影响还不得而知。通过对东西部的平均隆升幅度和平均隆升速率进行对比可知,中生代阿克达坂地区和喀腊大湾地区隆升事件的隆升幅度相等,但西部阿克达坂地区隆升事件的时间早于东部的喀腊大湾地区，且持续时间长,因此东部喀腊大湾地区的隆升速率大于西部阿克达坂地区的隆升速率[52]。新生代早期,即古新世—早始新世时段,阿克达坂—大平沟地区的平均隆升速率为4.8 m/Ma,喀腊大湾地区的平均隆升速率为13.4 m/Ma,总体抬升冷却过程较为缓慢,但两端隆升速率仍有一定的差异。在经历漫长的缓慢抬升后，东、西两端的隆升幅度差异可达570 m;中—晚始新世,西部阿克达坂—大平沟地区隆升速率达178.6～217.1 m/Ma,相比喀腊大湾地区发生了一次快速隆升事件;中新世中晚期至今,阿克达坂—大平沟地区与喀腊大湾地区虽都同步发生快速隆升事件,但两地隆升速率仍存在一定的差异：喀腊大湾地区的平均隆升速率为97.4 m/Ma,阿克达坂—大平沟地区北部的平均隆升速率为185.7 m/Ma,而阿克达坂—大平沟地区南部的平均隆升速率为79.4 m/Ma。阿克达坂—大平沟地区南北侧差异隆升可能是在受到由南向北的挤压作用下,北部断裂发生逆冲推覆作用,北侧山体发生快速抬升冷却,阿克达坂—大平沟地区北部的隆升速率要比南部快一倍左右。总体而言,新生代以来,大平沟东西两侧差异化隆升明显,西侧阿克达坂地区隆升期次多,幅度大,但时至今日,两地的地势差距却相差数百米,东部喀腊大湾较西部海拔高约500 m。

表4 热史模拟各阶段的隆升幅度与隆升速率Tab.4 Uplift amplitude and rate of each stage of thermal history simulation

6 讨论

6.1 中生代构造热事件

阿尔金北缘中段阿克达坂至喀腊大湾地区两件锆石裂变径迹样品记录了222～186 Ma快速冷却事件。多位学者利用锆石裂变径迹获得拉配泉断裂在(221±26)Ma发生过一次活动[1,3,23,53-54]。陈宣华等[53]通过Ar-Ar热年代学法对大平沟西侧样品测试研究表明,阿克达坂地区在 220～185 Ma经历了快速冷却过程;陈宣华等[23]在阿尔金中段拉配泉一带获得了220～187 Ma冷却事件年龄;李海兵等[14]在阿尔金断裂带中段花岗质和角闪质糜棱岩化岩石样品中获得239～244 Ma的深熔锆石年龄和223～226 Ma的Ar-Ar年龄;张志诚等[9]在阿尔金断裂带东端依据钾长石Ar-Ar、锆石裂变径迹年龄分析得到了230～210 Ma的快速冷却年龄。由此可见，这次构造事件在阿尔金北缘山体普遍存在,该次构造事件可能是三叠纪末期羌塘地块和昆仑地块向北挤压碰撞的过程中,在青藏高原北部形成了一个较宽的造山带[55]。

锆石裂变径迹年龄分析结果表明,阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带中段地区经历了144～130 Ma和103～85 Ma两次快速隆升剥露事件。这两次构造隆升事件在阿尔金北缘、阿尔金断裂中段和东段均有记录：阿尔金断裂中段地区在155～143 Ma发生快速冷却[2];阿尔金北缘拉配泉一带在100 Ma左右快速冷却[23]。刘永江等[40]在阿尔金断裂东段当金山口通过Ar-Ar年龄分析获得了137 Ma的快速冷却事件;张志诚等[9]在阿尔金断裂带东端依据钾长石Ar-Ar、锆石裂变径迹年龄分析得到了140～100 Ma的快速冷却年龄。由此可见,阿尔金北缘及阿尔金断裂中、东段存在明显的144～130 Ma和103～85 Ma两次构造隆升事件。阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带的西部地区出露有侏罗纪和白垩纪的碎屑岩,成分较为复杂,既有反映稳定沉积的细碎屑岩,也有反映构造活动强烈、近源快速堆积的磨拉石构造[56]；地层由西向东逐渐变老,在研究区内缺失志留系—白垩系,主要出露寒武—奥陶系拉配泉组地层。这表明，在侏罗纪到白垩纪时期,阿尔金西部处于沉积状态,而东部处于隆升剥蚀状态,阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带在中生代存在差异隆升剥蚀。这一冷却事件可能是受拉萨地块向北碰撞的区域构造背景影响[57]。

6.2 新生代构造热事件

新生代以来,在印度板块向欧亚板块俯冲作用下,青藏高原隆升并由南向北发生逆冲推覆作用。阿尔金红柳沟—拉配泉混杂岩带位于青藏高原北缘,研究区内的阿克达坂断裂及次级断裂多以弧形产出,且显示多期推覆特征,推覆构造使地层重复,地壳缩短而隆升造山。由此可见，研究区在响应青藏高原隆升过程中发生整体与差异性隆升。磷灰石裂变径迹年龄(见表3,图4)和热史模拟结果(见图6)表明,阿尔金北缘中段新生代以来存在45～27，22～7 Ma两期快速冷却事件。

热史模拟结果(见图6)表明,阿尔金北缘山体在新生代一直处于隆升状态,阿克达坂地区和喀腊大湾存在65～45 Ma缓慢隆升与45～27 Ma差异隆升阶段。包括锆石、磷灰石裂变径迹在内的各种地质证据均反映阿尔金地区在始新世—渐新世存在一期构造事件,此次构造活动记录在不同区域略有差异。如阿尔金南缘大断裂的北段，新生代以来至少经历了43.6～24.3，19.6～13.6，9～7 Ma 3次构造隆升事件[15];阿尔金北缘红柳沟—拉配泉山体冰沟的岩体径迹年龄(61～34 Ma)显示，该地区于古新世—渐新世早期发生隆升剥露作用[7];阿尔金北缘山体在65～28 Ma 的隆升剥露时间可进一步分为 65～57 Ma和48～28 Ma两个相对快速的隆升时间[13];阿尔金中段和昆仑地区在新生代 30 Ma 以前存在一次快速隆升剥蚀事件[1-2]。阿尔金北缘山体在65～45 Ma缓慢隆升过程,可能是在印亚碰撞的挤压环境下,阿尔金断裂开始持续微弱活动[2],对应了青藏高原东侧的向东逃逸[10]：断裂南侧为主动运动盘,表现为快速的运动与隆升剥蚀,北侧为被动运动盘,运动相对缓慢,隆升剥露过程也比较缓慢。45～27 Ma，东西向差异隆升可能是在阿尔金断裂持续走滑活动的影响下,形成阿尔金山北缘地区普遍发育的逆冲-褶皱系,并通过阿尔金东段的扭压(即转换挤压)性质[12],控制了走滑相关的逆冲断层作用,形成西部抬升冷却快、东部抬升冷却慢的格局。

磷灰石裂变径迹热史模拟结果显示,研究区阿尔金北缘中段样品普遍经历了22～7 Ma开始的快速冷却事件。该事件在阿尔金及周边地区同样存在,阿尔金中段和昆仑地区9～5 Ma期间发生隆升剥露[1-2];阿尔金主断裂北部阿克塞—当金山口一带及阿尔金主断裂带中段附近岩体，在8 Ma左右发生了一次快速抬升剥露或走滑变形的构造热事件[6,17,22];索尔库里、阿克塞、苏北3个同走滑沉积盆地记录了阿尔金渐新世到中新世的构造变形事件[46];阿尔金主断裂北部铁江沟组磨拉石记录了13.7～9 Ma山体的快速隆升[47]。本研究确定的22～7 Ma的快速冷却事件,与阿尔金山和邻近地区的盆地(索尔库里盆地、酒西盆地、柴达木盆地等)沉积速率的快速增加一致,表明青藏高原的隆升和侧向生长造成了阿尔金断裂在中新世进一步大规模走滑运动,导致了阿尔金山及相邻地区的快速隆升和剥露。

7 结论

阿尔金地区红柳沟—拉配泉混杂岩带中生代以来至少经历了5次构造隆升事件:222～186 Ma(晚三叠世—早侏罗世),144～130 Ma(晚侏罗世—早白垩世),103～82 Ma(晚白垩世),45～27 Ma(始新世-渐新世)和22～7 Ma(中新世)。

阿尔金北缘新生代以来的隆升具有一定的整体性与区域差异性：新生代初期,阿尔金北缘中段阿克达坂—喀腊大湾地区整体缓慢隆升;始新世—渐新世,西部阿克达坂地区经历了快速隆升,东部喀腊大湾仍表现为整体缓慢隆升,呈现出西快东慢的隆升趋势;中新世以来,阿尔金北缘附近发生了一次剧烈的区域隆升事件,该事件在东西部存在一定的时间差异,东部较西部隆升时间要早。

致谢：本文得到了西北大学岳乐平教授的指导;野外工作得到了中国地质调查局西安地质调查中心王益民、洪俊、张辉善等人的帮助与指导，在此一并致谢。