造山带隆升概述

按照England、Molnar（1990）定义，隆升是指与重力矢量相反的位移，构造上所讲的隆升是指岩石或部分地球表面的物质隆升，使用的参考面指地球表面或大地测量面（geoid）。隆升位移应有3种型式的位移：①地球表面关于大地测量面的位移，即地面隆升；②岩石关于大地测量面的位移，即岩石隆升；③岩石相对于地表的位移，称之为剥离（exhumation）。当然简单的剥离速率是指构造过程的剥蚀速率，或者在构造作用下岩石顶面物质的垂向剥蚀速率。我们现在所指的隆升是岩石关于地表的位移，真正隆升应等于岩石的隆升减去剥离值。多数测量的隆升速率是指岩石的剥离速率，包含构造剥离速率和岩石风化速率（England、Molnar，1990；Hurford，1991）。

了解岩石圈动力学和形成机制所必需的两个参数就是时间和温度。对每个地壳片体或构造单元，必须建立起时间和该单元演化的同位素年代迹线。与此类似，造山带演化事件也必须放在给定的年代格架中，只有建立起时间迹线，才能定义变化的速率，特别是地表作用过程的速率。与埋深、地热梯度、热流值增加以及地球化学、应力有关的温度迹线确定了矿物成因和变化，这些变化与地壳运动有关。岩石或矿物放射性年龄提供了惟一的时间资料，是同位素年代学建立的基础。由于同位素年龄在不同矿物中保存的温度不同，因而可以建立起随时间变化的温度迹线。变质岩的PTt轨迹研究是这种方法的具体应用，它为年轻造山带隆升提供了可靠信息。

矿物中同位素系统地记录了单个样品历史中一系列时间和温度点，用这些温度、时间点可以了解岩石冷却和隆升速率，进而了解隆升作用过程。用于计算造山带隆升时间因素确定的经典同位素方法有以下几种：云母的 Rb-Sr 分析、K-Ar 分析、³⁹Ar-⁴⁰Ar 分析（Copeland等，1987；Harrison等，1991）、裂变径迹（FT）方法（Fleischer等，1987；Zeitler等，1982；Crough，1983；Benjamin 等，1987；Nelson，1982；Zeitler，1985；Arne，1992；Kamp，1989）。由于Rb-Sr、K-Ar、³⁹Ar/⁴⁰Ar 方法分析矿物的封闭温度较高，一般大于300 ℃，反映的是矿物生成年龄和热事件年龄。而且用同位素测年得到的岩体时代表明：Rb-Sr白云母年龄＞K-Ar白云母年龄＞Rb-Sr黑云母年龄＞K-Ar黑云母年龄＞FT锆石年龄＞FT磷灰石年龄（Hurford，1993），由此得出造山带隆升速率代表不同时间的数值。对世界上不同造山带隆升速率研究结果表明，造山带的隆升具有分阶段性质，而且造山带各区段隆升速率都不大相同，这也可能反映了走滑构造作用对造山带隆升的影响。Copeland等（1990）认为喜马拉雅山隆升历史是多期、相对小尺度区的隆升，但 Armano、Taira（1982）则认为喜马拉雅山的隆升为大尺度、造山带尺度的隆升。Rea（1991）根据印度洋深海钻探工程和海洋钻探岩心资料，指出有两期陆源碎屑流进入印度洋：第一期为9.6～6.0 Ma；第二次脉冲开始在3.7 Ma。这和Armano、Taira（1992）根据孟加拉冲积扇（Bengal fan）砂的重矿物组合提出喜马拉雅山具有明显的两期脉式隆升和剥蚀时间是一致的，也说明了造山带隆升具有大尺度、区域的幕式性质。

图4-1 库车陆内挠曲盆地边缘地质及示裂变径迹年龄样品取样位置

矿物中的同位素系统记录了单个样品历史中一系列时间和温度点，用这些温度、时间点可以了解岩石冷却和隆升速率，进而了解地质体隆升作用过程，结合沉积盆地分析，可以探讨造山带和盆地构造演化关系。为此著者选择库车陆内挠曲盆地北界出露的欧西达坂花岗岩体，沿独库公路采集两块新鲜岩样作磷灰石和锆石裂变径迹（Fission track）定年分析，以此来讨论盆地边缘构造隆升史。

欧西达坂花岗岩位于库车盆地中部北界，在独库公路库车河两侧分布（见图4-1），与盆地呈断层接触关系。花岗岩体侵入最新地层为中石炭统虎拉山组，其上被二叠系比尤勒包古兹组暗红色厚层砾岩不整合覆盖，因此，其侵位时代为中石炭世—晚二叠世末期，属碰撞造山同期侵入花岗岩。由于其构造位置、形成时代与中新生代库车盆地比较接近，因此认为其测得的年龄基本上反映库车盆地边缘构造活动时代。