文一雄：晚中生代太行山古高程重建：基于团簇同位素【GSAB, 2022】

发布时间：2023-02-06       阅读：0次

晚中生代（侏罗纪-白垩纪）是华北乃至中国东部构造格局与表层地貌演变的关键时期。在此期间，在多板块汇聚的构造背景下，华北地体整体经历强烈的逆冲推覆与褶皱变形，并伴随着显著的地壳增厚与可能的地表抬升，形成了一系列山脉；随后经历的早白垩世岩石圈差异破坏重塑了华北地体整体的地貌格局并维持至今。这一系列构造事件对中国东部地貌轮廓的奠定具有重要意义。在这一地貌演变过程中，太行山在晚中生代以来经历多期隆升，并逐渐演变为华北东西地体间最显著的地貌-构造-气候-生态分界线。因此，重建太行山古高程，可以有效的约束华北地体内部整体的古地貌演化历史，进而揭示华北地体表层地貌-气候与深部地壳-岩石圈相互作用之间的响应关系。

围绕这一问题，我校地球科学与资源学院博士后文一雄，在李亚林教授和张来明副教授的指导下，与合作导师王成善院士以及美国华盛顿大学合作者对太行山山间盆地与鄂尔多斯盆地晚侏罗世-早白垩世地层开展了沉积学、稳定同位素地球化学和岩石地球化学研究，重建了太行山北部晚侏罗世-早白垩世时期的古气候与古地貌，并取得如下新认识：

1、根据团簇同位素古温度计与泥岩主微量组分重建的古温度结果显示，太行山北部地区在160 Ma 时期的年平均温度为7-12 ℃，温暖季节的地表温度20 ± 3 ℃；在113 Ma和105 Ma时期，温暖季节的地表温度分别为18 ± 3 ℃和36 ± 4 ℃（图1A-B）。

2、将重建的地表温度与同时期同纬度的海水表层温度进行对比，并利用高度温度梯度重建了太行山北部地区古高程，结果显示在晚侏罗世160 Ma时，太行山北部古高程为2.0-2.8 km，早白垩世113Ma时为2.7-3.5 km，早白垩世末~105Ma时为0.7-1.5 km（图1C）。

3、结合前人低温热年学数据与构造变形分析，限定了太行山北部的初始隆升至少开始于中侏罗世晚期，在晚侏罗世时期经历了持续隆升，并在早白垩世早期可能抬升到更高的高度（图2）。早白垩世时期，在华北东部经历显著伸展裂陷作用同时，太行山北部地区仍保持较高的古高程（>2 km），证实了该时期古太行山高地的存在，也预示着华北地区西高东低的地貌格局在113 Ma之前就已经形成（图2）。

图1（A）研究区陆地温度；（B）研究区陆地温度与同纬度海水表层温度对比；（C）利用高度温度梯度重建太行山北部古高程演变记录

图2 晚中生代华北地区地貌演化模式图

上述研究成果发表在地球科学国际权威刊物《Geological Society of America Bulletin》上：Wen, Y. X., Zhang, L. M*., Li, Y. L*. Katharine W. Huntington, Jin T. J., Andrew J. S., Wang, C. S. Late Mesozoic elevation history of the north Taihang Mountains: Constraints from clumped isotope geochemistry. Geological Society of America Bulletin. 2022. https://doi.org/10.1130/B36364.1.

全文链接：https://doi.org/10.1130/B36364.1