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(guò)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(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所,同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州510640)

0 引 言

1956年陳國(guó)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(shuō))(陳國(guó)達(dá),1956,1959,1960)。該理論打破了百年來(lái)槽臺(tái)學(xué)說(shuō)的傳統(tǒng)觀點(diǎn),為大地構(gòu)造學(xué)開(kāi)辟了一條新的思路。之后活化構(gòu)造理論作為地洼學(xué)說(shuō)新概念使用,并不斷充實(shí)完善(陳國(guó)達(dá),1997)?；罨瘶?gòu)造理論以中國(guó)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(lái),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(kāi)始重新活化(鄧晉福等,1994;翟明國(guó)和卞愛(ài)國(guó),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(lái)至少有千米量級(jí)上覆蓋層被剝露去頂,或者說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)程(龔明權(quán),2010)。前人針對(duì)太行山的造山過(guò)程及其相關(guān)的巖漿作用開(kāi)展過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)程和剝露機(jī)制的完整理解。

近十余年來(lái),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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(lái),該區(qū)進(jìn)入差異性抬升階段,曾有過(guò)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(guò)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(yáng)–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(yè)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?；虬郀罱Y(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(guò)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(lái)(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(kāi)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(shù)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(guó)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(jiàn)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(jiàn),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(shuō)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(guò)程中經(jīng)過(guò)退火帶的時(shí)限,代表了巖石剝露去頂?shù)睦鋮s年齡,說(shuō)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(shuō)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(guò)程來(lái)說(shuō),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(guò)磷灰石退火帶的“事件年齡”–“冷卻年齡”過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)抬升冷卻速率加快,特別是11 Ma以來(lái)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(guò)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(lái),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(shuō)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(wú)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(kāi)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(kāi)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(lái)的快速沉降與太行山隆升密切相關(guān)。

由此可見(jiàn),晚白堊世以來(lái)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(lái),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(lái)的構(gòu)造抬升,晚白堊世以來(lái)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(lái)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(lái)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(guó)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(xiě)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(guó)能教授的指導(dǎo)。

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