吕梁山脉中北段元古代花岗岩体隆升演化的裂变径迹证据黄志刚.doc

注：本文为忻州师范学院一般研究项目(编号201721 注：本文为忻州师范学院一般研究项目(编号201721)资助成果 作者简介：黄志刚，男，1974年生，博士，主要从事构造-热年代学和构造地貌研究。Email： huangzhg2012@163.com。 黄志刚，郑庆荣，孙二虎，王丹丹 忻州师范学院地理系，忻州，034000 内容提要：对吕梁山脉中北段古元古代花岗岩体隆升剥露的定量化研究，可以更加整体、直观的认识中部构造带内基底岩石隆升剥露作用，有助于了解华北克拉通演化过程。同时能为周围能源型盆地的形成演化提供佐证。通过对研究区古元古代花岗岩体的裂变径迹分析揭示，基底岩石初始隆升剥露作用主要划分为两期，中生代晚期约88~77Ma和新生代早期约65~53Ma。之后，样品处在磷灰石退火带之上，虽有短暂的再次埋藏，但总体一直处在抬升剥露作用下。新生代早期(65~53Ma)是岩体抬升-剥露速率出现转折的关键时期，在华北地块中部地区具有区域响应，并可能奠定了现今吕梁山脉中北段的地势发展格局。 关键词：裂变径迹；抬升-剥露；中-新生代；花岗岩体；吕梁山脉中北段 吕梁山脉所在区域处于赵国春等(2002)划分的华北克拉通中部构造带西侧，中北段主体由古元古代花岗岩体构成，东西两侧上覆古生代以来的沉积岩系。区域内能源资源丰富，西侧的鄂尔多斯盆地为我国重要的含油气盆地，东侧山西地块上煤炭、煤层气等能源储量也居全国前列。古元古代花岗岩体隆升剥露的定量化研究，可以更加整体、直观的认识中部构造带内基底岩石隆升剥露作用，有助于了解华北克拉通演化过程。同时，能为周围能源型盆地的形成演化提供佐证，深化对能源资源赋存条件的认识，实现资源勘探和开发的新突破。 吕梁山脉中北段是华北克拉通前寒武系出露较好的地区之一，在高温热年代学约束的基础上，获得了许多同位素年龄资料，并且建立了前寒武纪地质事件的年代框架(Yu Jinhai et al.，1997,2004；Geng Yuansheng et al.，2000，2004，2006；Liu Jianzhong et al.，2001；Liu Chaohui et al.，2005，2013；Chen Bin et al.，2006；Xu Chaolei et al.，2008；Du Lilin et al.，2012；Tian Hui et al.，2014)。这些研究成果偏重于基底岩石的形成时代，基底形成以后的构造演化方面的研究尚显不足。近年来，利用低温热年代学约束吕梁山脉的隆升时限受到关注(Zhao Junfeng et al.，2009,2015；Li Jianxing et al.，2009,2013,2015；Li X M et al，2010；Ren Xingmin et al.，2015)。已有成果直接或间接地论证了吕梁山脉的抬升-剥露是一个多阶段的过程，快速抬升-剥露的时限集中在中-新生代。赵俊峰等(2009,2015)基于鄂尔多斯盆地中生代沉积东界的恢复，提出3个隆升演化阶段，缓慢抬升(120~65Ma)、加速抬升(65~23Ma)及强烈抬升(23 Ma以来)。李建星等(2009,2015)基于揭示吕梁山隆升过程的差异，提出5次差异隆升：58±3Ma、40±3Ma、30±3Ma、23±3Ma和10±3Ma。任星民等(2015)基于对鄂尔多斯盆地及山西地堑系中-新生代以来的构造演化提供制约，提出2次主要的构造隆升期(晚侏罗世—早白垩世、渐新世至今)及其中间的缓慢隆升期。上述成果部分揭示了吕梁山脉中、新生代以来阶段隆升特征，但是受限于样品数量和分布以及研究的侧重点等因素，尤其是基底岩石有限的数据点不足以进行精细的构造热演化史定量研究。 本文通过对吕梁山脉中北段海拔1600~2750m的花岗岩体连续采样，进行低温热年代学的裂变径迹分析，结合区域地质构造演化史、盆山耦合理论等，目的是为了讨论：(1)基底岩石最初剥露的时间；(2) 基底岩石剥露以后是否经历过再次埋藏和剥露；(3)基底岩石构造热演化过程对华北克拉通中部造山带不同构造事件的响应。这可为定量化探讨吕梁山脉中北段基底岩石隆升演化提供新的年代学证据。 1 区域地质背景 区域内的元古代花岗岩根据耿元生等(2006)、赵国春等(2008)、杜利林等(2012)学者的研究被分为3类(图1)：古元古代早期拉张-挤压阶段的构造前TTG片麻岩：赤坚岭-关帝山片麻岩(2199~2151Ma)；中期挤压阶段的同构造花岗岩：惠家庄片麻状花岗岩(1832±11Ma)和市庄片麻状花岗岩(1848Ma)；晚期拉张阶段的后构造花岗岩：芦芽山紫苏花岗岩(1815~1794Ma)、芦草沟斑状花岗岩(1807±10Ma)、云中山堂儿上花岗岩和关帝山大草坪块状花岗岩(1805~179