裂变径迹测年约束天柱山隆升与剥蚀演化历史

《Scientific Reports》：Apatite fission track reveals uplift-denudation processes of granitoid mountains in East China: a case study of Mount Tianzhushan

　　

摘要

中生代花岗质山地广泛出露于华东地区，其隆升与剥蚀演化是造山带构造地貌学中的关键科学难题。低温热年代学是定量约束此类地质过程的重要工具。本研究采用该手段对天柱山的隆升-剥蚀历史展开研究。天柱山位于中国安徽省南部，是联合国教科文组织全球地质公园，以侵蚀花岗质地貌著称。本研究首次运用裂变径迹测年方法重建了该区域的隆升与剥蚀历史。磷灰石裂变径迹中心年龄落入新生代古近纪，介于55至31 Ma之间。AFT年龄与样品海拔之间的正相关关系表明区域整体隆升格局。热历史建模揭示其冷却历史大致可分为三个阶段：95–65 Ma、65–25 Ma和25 Ma至今，分别以缓慢冷却、快速冷却和中等冷却为特征。区域平均冷却速率为1.86°C/Ma。山体隆升速率介于0.041 mm/a至0.073 mm/a之间，估算的隆升量分为三个区间：3760–3500 m、3301–3148 m和2840–2620 m，表明天柱山内存在显著的空间隆升量差异。高海拔地区经历了更为强烈的隆升。区域平均而言，天柱山的平均隆升速率为0.053 mm/a，平均剥蚀速率为0.034 mm/a，速率差为0.019 mm/a。相对于海平面基准的平均隆升量为3195 m，总剥蚀量达2346 m。849 m的差值恰好与天柱山现代平均海拔一致。裂变径迹测年为华东地区类似花岗质地貌演化的进一步研究提供了坚实框架。