一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法与流程

1.本发明属于构造地质学技术领域，具体涉及一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法。


背景技术：

2.构造隆升是地质体受到构造应力后抬升剥蚀的一种表现形式，是现代地球科学研究中的一个根本性和前沿性的课题。构造隆升幅度和隆升速率演化史不仅是一个重要的地质基础理论问题，而且也与生产实践紧密联系。构造隆升幅度和隆升速率对定量表征地质体构造演化以及矿产资源勘查及评价具有关键性的作用。以往构造隆升幅度和隆升速率主要通过平衡剖面法、地层对比法和物理模拟实验法等获取，这些方法虽然简单易操作，但是构造隆升的时间难以确定，且精度有限。
3.因此，提供一种定量的构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法对构造隆升过程的恢复是当前急需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法，该方法能够简便、准确、快速地重建构造隆升幅度和隆升速率演化史，以便揭示地质体的构造隆升演化过程。
5.实现本发明目的的技术方案：一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法，所述方法包括以下步骤：
6.步骤(1)、确定研究区地温梯度演化史；
7.步骤(2)、恢复研究区地层温度演化史；
8.步骤(3)、计算不同时期的构造隆升幅度和隆升速率，得到构造隆升幅度和隆升速率演化史。
9.所述步骤(1)具体为：根据我国各盆地和造山带的古地温梯度演化史，制定研究区地温梯度演化史曲线。
10.所述步骤(2)包括：
11.步骤(2.1)、明确研究区地质背景和地层岩性、分布和时代特征；
12.步骤(2.2)、采集砂岩样品，分选出磷灰石矿物颗粒；
13.步骤(2.3)、对磷灰石矿物颗粒进行磷灰石裂变径迹测试；
14.步骤(2.4)、根据磷灰石裂变径迹测试结果，制定地层温度演化史曲线。
15.所述步骤(2.3)中磷灰石裂变径迹测试的参数包括：磷灰石裂变径迹的自发径迹密度、封闭径迹长度、dpar和磷灰石裂变径迹年龄。
16.所述步骤(2.3)包括：
17.步骤(2.3.1)、对分选获得的进行制样；
18.步骤(2.3.2)、对制样样品进行蚀刻；
19.步骤(2.3.3)、对刻蚀后的样品进行磷灰石裂变径迹参数测试。
20.所述步骤(2.3.3)具体为：在autoscan系统下测试磷灰石自发径迹密度、封闭径迹长度和dpar值，之后在la-icp-ms系统下测试已选矿物颗粒的铀浓度；基于磷灰石自发径迹密度和铀浓度利用trackkey软件计算磷灰石裂变径迹年龄。
21.所述步骤(2.4)具体为：将测试的封闭径迹长度、dpar值和计算的磷灰石裂变径迹年龄数据输入hefty软件，选用软件中的扇形模型，利用hefty软件模拟样品的温度演化曲线。
22.所述步骤(3)包括：
23.步骤(3.1)、基于地温梯度和地层温度演化史结果，得到构造隆升幅度演化史曲线；
24.步骤(3.2)、基于各时期构造隆升幅度的计算结果，得到构造隆升速率演化史曲线。
25.所述步骤(3.1)中，构造隆升幅度的计算公式为：
[0026][0027]
式中：t为时间(t≥0)，单位为ma；h(t)为t时期的构造隆升幅度，单位为m；t(t)和t(t 1)分别为t和t 1时期的地层温度，单位为℃；g(t)和g(t 1)为t和t 1时期的古地温梯度，单位为℃/m。
[0028]
所述步骤(3.2)中，构造隆升速率的计算公式为：
[0029][0030]
式中：t为时间(t≥0)，单位为ma；v(t)为t时期的构造隆升速率，m/ma；h(t)为t时期的构造隆升幅度，单位为m。
[0031]
本发明的有益技术效果在于：
[0032]
1、本发明提供的一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法能够简便、准确、快速地重建构造隆升幅度和隆升速率演化史，以便揭示地质体的构造隆升演化过程；
[0033]
2、磷灰石裂变径迹直接记录了地质体构造隆升过程，包含有效的地质信息。因而本方法能够更直接、更客观地反演构造隆升幅度和隆升速率；
[0034]
3、本方法适用范围广，对于所有含磷灰石的构造隆升区均可使用。
附图说明
[0035]
图1为本发明所提供的一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法流程图；
[0036]
图2为塔里木盆地北缘阳霞地区地温梯度演化史曲线图；
[0037]
图3为塔里木盆地北缘阳霞地区地层温度演化史曲线图；
[0038]
图4为塔里木盆地北缘阳霞地区地层构造隆升幅度演化史曲线图；
[0039]
图5为塔里木盆地北缘阳霞地区地层构造隆升速率演化史曲线图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0041]
如图1所示，以塔里木盆地北缘阳霞地区为例，本发明提供的一种构造隆升幅度和隆升速率演化史评价的方法，具体包括以下步骤：
[0042]
步骤(1)、确定研究区地温梯度演化史
[0043]
鉴于目前我国各盆地和造山带的古地温梯度演化史均基本确定，本方案通过广泛收集研究区热史资料，根据热史资料确定研究区的古地温梯度演化史g(t)，其中t为时间(t≥0)，g(t)为t时期的古地温梯度。以时间t为横坐标，古地温梯度g(t)为纵坐标，利用excel软件绘制地温梯度演化史曲线。如图2所示，示出了塔里木盆地北缘阳霞地区地温梯度演化史曲线。
[0044]
步骤(2)、恢复研究区地层温度演化史
[0045]
步骤(2.1)、收集前人研究成果，明确研究区地质背景和地层岩性、分布和时代特征；
[0046]
步骤(2.2)、选择地质时代较老的砂岩样品1～2个，样品质量为2kg～3kg，机械破碎至40目至60目，并用重磁、重液方法分选磷灰石矿物，然后在zeiss axio imager.a1m电子显微镜下挑选晶形完好的磷灰石矿物颗粒；
[0047]
步骤(2.3)、对磷灰石矿物颗粒进行磷灰石裂变径迹测试
[0048]
磷灰石裂变径迹测试参数包括：磷灰石裂变径迹的自发径迹密度、封闭径迹长度、dpar和年龄，主要步骤包括：
①
制样：将分选得到的磷灰石颗粒均匀撒入冷凝胶中制成靶，将靶的一面进行研磨抛光以露出磷灰石最大面；
②
蚀刻：将含样品的靶放入恒温20℃、浓度5.5mol/l的硝酸中蚀刻20s以揭示表面径迹；
③
测试参数：在autoscan系统下测试磷灰石自发径迹密度、封闭径迹长度和dpar值参数，之后在la-icp-ms系统下测试已选矿物颗粒的铀浓度；基于磷灰石自发径迹密度和铀浓度利用trackkey软件计算磷灰石裂变径迹年龄，分析结果如表1所示。
[0049]
表1塔里木盆地北缘阳霞地区磷灰石裂变径迹分析结果
[0050][0051]
步骤(2.4)、将测试的封闭径迹长度、dpar值和计算的磷灰石裂变径迹年龄数据输入hefty软件，选用软件中的扇形模型，利用hefty软件模拟样品的温度演化曲线。其中t为时间(t≥0)，t(t)为t时期的地层温度。如图3所示，示出了塔里木盆地北缘阳霞地区地层温度演化史曲线。
[0052]
步骤(3)、计算不同时期的构造隆升幅度和隆升速率，得到构造隆升幅度和隆升速率演化史
[0053]
某一时间地层隆升幅度为该时间与相邻时间地层的温度差与平均古地温梯度的比值，某一时间地层隆升速率为地层隆升幅度与时间的比值。因此，基于地温梯度和地层温
度演化史，计算不同时期的构造隆升幅度和隆升速率，得到构造隆升幅度和隆升速率演化史。
[0054]
步骤(3.1)、基于地温梯度和地层温度演化史结果，利用如下公式计算构造隆升幅度h(t)：
[0055][0056]
式中：t为时间(t≥0)，单位为ma；h(t)为t时期的构造隆升幅度，单位为m；t(t)和t(t 1)分别为t和t 1时期的地层温度，单位为℃；g(t)和g(t 1)为t和t 1时期的古地温梯度，单位为℃/m。
[0057]
塔里木盆地北缘阳霞地区平均构造隆升幅度如表2所示。
[0058]
表2塔里木盆地北缘阳霞地区平均构造隆升幅度
[0059]
时间(ma)隆升幅度(m)111～98461.562～10869.610～23857.1
[0060]
需要说明的是：只有在111～98ma、62～10ma和10～2ma三个阶段才有构造隆升，所以计算的是这三个时期的构造隆升幅度。以t为横坐标、h(t)为纵坐标，利用excel软件绘制构造隆升幅度演化史曲线，得到构造隆升幅度演化史。如图4所示，示出了塔里木盆地北缘阳霞地区地层构造隆升幅度演化史曲线。
[0061]
步骤(3.2)、基于各时期构造隆升幅度h(t)的计算结果，利用如下公式计算构造隆升速率v(t)：
[0062][0063]
式中：t为时间(t≥0)，单位为ma；v(t)为t时期的构造隆升速率，m/ma；h(t)为t时期的构造隆升幅度，单位为m。
[0064]
塔里木盆地北缘阳霞地区平均构造隆升速率如表3所示。
[0065]
表3塔里木盆地北缘阳霞地区平均构造隆升速率
[0066][0067][0068]
以t为横坐标、v(t)为纵坐标，利用excel软件绘制构造隆升速率演化史曲线，得到构造隆升速率演化史。如图5所示，图5示出了塔里木盆地北缘阳霞地区地层构造隆升速率演化史曲线。
[0069]
前人通过定性-半定量研究表明，研究区在约200ma以来经历了早白垩世晚期(120～100ma)、晚白垩世—中新世(65～15ma)和中新世—上新世(15～3ma)3期重要的构造隆升事件，且从第一期至第三期构造隆升期，地层隆升幅度均逐渐增加，而第二期构造隆升期的
地层隆升速率有所降低。该结果与本方法结果一致，表明本方法具有较高的准确性和可靠性。而且，本方法更进一步地计算出每一时期的隆升幅度和隆升速率，能够更直接、更客观地反演各时期的构造隆升幅度和隆升速率。
[0070]
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。