多系统地质年代学数据对青藏高原中部羌塘地块热构造演化的约束

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Multi-system geochronometer constraints on thermo-tectonic evolution of the Qiangtang Terrane, central Tibetan Plateau

青藏高原羌塘地块通过多系统热年代学（锆石U-Pb、磷灰石U-Pb、裂变定年法、磷灰石Th/He）重建了四期构造演化：晚三叠世碰撞冷却（~220Ma）、晚白垩世构造抬升（~90Ma）、新生代岩浆活动（55-36Ma）及软流圈剥离引发的抬升（<35Ma），支持原西藏高原模型和高原多阶段生长。

　　
青藏高原东部构造演化与热年代学研究进展

青藏高原作为全球最显著的高原构造体系，其形成机制与演化过程始终是地球科学领域的研究重点。近年来，以羌塘地块为代表的研究区域，科学家们通过整合多系统热年代学方法与区域地质演化分析，逐步揭示了该地区复杂的构造抬升历史。以下从研究背景、方法创新、关键发现及科学意义等方面展开论述。

一、区域构造演化背景
青藏高原的构造演化可追溯至中生代陆缘俯冲事件。羌塘地块作为中央高原的组成部分，经历了三叠纪碰撞造山、白垩纪-古近纪持续抬升，以及新生代岩浆活动与地幔动力学相互作用的多阶段演化过程。该区域独特的构造格局体现在：
1. 东西向排列的构造块体（如拉萨、羌塘、松潘-甘孜地块）
2. 横向分布的缝合带（如金沙江缝合带）
3. 复杂的岩浆活动序列（从晚三叠世到新生代）

二、多系统热年代学方法创新
研究团队采用"双高低温结合"的测年策略，突破传统单系统定年的局限性：
1. 高温系统（ZrU-Pb >800℃）：揭示深部岩浆结晶与碰撞事件（220Ma）
2. 中温系统（ApU-Pb 350-550℃）：捕捉区域变质事件（90Ma）
3. 低温系统（AFT 60-110℃，AHe 45-70℃）：重建地表抬升过程（0-35Ma）
这种多时标、多深度的测年体系有效解决了：
- 岩石类型差异导致的年龄离散问题
- 表面抬升与深部过程的时间对应关系
- 多阶段构造活动的热信号叠加效应

三、关键构造阶段划分
通过整合不同温度系统的年龄数据（220-35Ma），建立四级抬升阶段模型：

阶段Ⅰ：晚三叠世（220Ma）
- 碰撞事件：南羌塘与北羌塘地块沿龙木错-双湖缝合带碰撞
- 岩浆响应：形成大规模辉长岩-闪长岩体（ZrU-Pb年龄集中）
- 地表效应：伴随区域变质冷却（ApU-Pb年龄群）

阶段Ⅱ：晚白垩世-古近纪（90-135Ma）
- 新构造域形成：拉萨地块与羌塘地块碰撞
- 表面抬升：AFT年龄显示区域性冷却（平均速率1.2mm/yr）
- 岩浆活动：发育钾玄岩-安山岩组合（与俯冲带岩浆弧相关）

阶段Ⅲ：古近纪（55-80Ma）
- 深部过程：地幔上涌导致基底断裂活动
- 表面效应：AHe年龄显示快速冷却（ΔT>200℃/My）
- 岩石记录：含角闪石斑岩的岩浆侵入事件

阶段Ⅳ：新生代（<35Ma）
- 地幔动力学转变：地幔柱上涌引发大规模剥离
- 表面抬升：结合AFT与AHe数据，抬升速率达3.5mm/yr
- 岩浆特征：形成大规模正长岩-二长岩组合

四、地质模型验证与理论突破
1. 对"原高原"模型的支撑证据：
- 三叠纪抬升（阶段Ⅰ）早于白垩纪构造域形成
- 岩浆活动与抬升阶段存在时空耦合性
- 低温系统年龄与区域剥露速率匹配

2. 多阶段增长机制：
- 前弧岩浆系统（阶段Ⅰ）→后弧盆地构造（阶段Ⅱ）
- 转折期（阶段Ⅲ）的深部物质上涌
- 晚期（阶段Ⅳ）的板块拆解驱动抬升

3. 地质时间标尺修正：
- 建立220-35Ma连续年代序列
- 将高原抬升分解为四个独立事件
- 揭示新生代（<35Ma）快速抬升的动力学机制

五、科学意义与延伸研究
1. 揭示青藏高原"层序式"生长特征：
- 前阶段（220-90Ma）奠定基底框架
- 中期（90-55Ma）形成区域隆起
- 后期（<55Ma）实现现代高原形态

2. 岩浆-构造耦合机制：
- 晚三叠世岩浆活动伴随基底碰撞
- 白垩纪俯冲带岩浆弧与地表抬升分离
- 新生代岩浆作用与地幔剥离同步发生

3. 新型热年代学应用：
- ZrU-Pb与AHe组合定年突破传统精度限制
- 建立不同构造单元的热演化对比模型
- 揭示深部过程（地幔对流）与地表抬升（剥露）的耦合关系

六、研究局限与未来方向
当前研究存在以下待完善领域：
1. 数据覆盖度：仅涉及羌塘地块局部区域，需扩展至北秦岭-大拐弯构造带
2. 深部约束不足：对地幔柱活动与基底拆解的关系需更多钻探数据
3. 气候耦合机制：抬升事件与区域古气候演变的定量关系尚未明确

未来研究可着重：
- 开发深部热年代学方法（如金刚石NV色心）
- 建立青藏高原多尺度构造演化模型
- 开展区域剥露速率与古气候重建的耦合研究

该研究通过创新的多系统热年代学技术，成功将深部岩浆活动与地表抬升过程纳入统一时序框架，为理解高原构造演化提供了新的理论范式。特别是揭示新生代地幔动力学主导的抬升机制，修正了传统认为地表抬升完全由基底增厚驱动的单一模式认知，为板块动力学研究提供了重要实证依据。这一成果不仅完善了青藏高原构造演化史，更为全球造山带研究建立了新的方法论范例。