盆地充填与构造演化分析表明,中扬子及邻区总体上经历了两大演化阶段:前印支期海相沉积盆地演化阶段及燕山-喜山期强烈的陆内变形、变位等叠加改造阶段。中-新生代形成的巨型陆内褶皱变形带,地质构造现象复杂,尤其是中、新生代的复杂褶皱和逆冲推覆构造在该区的展布和组合格局,形成了中、上扬子独特的陆内构造变形系统,是开展大陆动力学研究的极佳对象。 海相油气盆地是近年来油气勘探重点关注的领域之一。中扬子及邻区海相烃源岩层及其生成的油气资源藏在中、新生代陆内变形变位等构造运动中经历了强烈的叠加与改造,这些复杂的构造体制转换、盆地抬升剥蚀及伸展断陷作用等在一定程度上影响和控制海相油气成藏的形成演化与再分配过程。尽管盆地油气勘探悠久,最近几年才勘探发现目前最大的海相碳酸盐岩气田(普光气田)和最大的陆相碎屑岩气田(广安气田),这说明四川盆地的油气分布规律非常复杂,也揭示出中、上扬子地区的具有巨大油气资源勘探潜力。因此,加强研究区中、新生代构造抬升及剥蚀过程、热演化史分析等方面的研究,对认识该区海相油气藏的形成演化及改造再分配过程具有重要的意义。 针对中扬子及邻区海相沉积盆地经历的长期和多期复杂热史的特点,本文分别在其不同构造单元系统采样测试而获得磷灰石裂变径迹数据38个、磷灰石(U-Th)/He年龄41个及锆石(U-Th)/He样品年龄42个。本文还收集了前人发表的低温年代学数据,包含江南-雪峰山隆起带、湘鄂西、江汉盆地、黄陵隆起、川东褶皱带、川东北,大巴山褶皱带及米仓山-汉南隆起等构造单元共获得磷灰石裂变径迹年龄数据287个,封闭径迹长度分布数据207个。本文以大量的磷灰石裂变径迹及(U-Th)/He低温热年代学数据为基础,利用多体系低温年代学方法相结合的手段,以研究区中-新生代构造抬升及热演化史为核心,采用径迹年龄空间分布特征定性分析和径迹长度定量模拟计算,深入开展研究区各构造单元中-新生代构造抬升及热演化、构造-沉积演化的耦合关系等方面的研究,定量约束中扬子及邻区不同构造单元晚期抬升剥蚀时限,并进一步分析了抬升剥蚀时限的空间变化规律和存在地区差异性的地球动力学成因,为恢复中扬子及邻区准确、可靠的地层埋藏史,从而为油气生成史与成藏以及油气资源量计算等方面的研究提供必要的数据资料,对探讨华南陆内褶皱带变形的大地构造背景也有重要意义。本文取得的研究成果和认识如下: (1).ZHe年龄分析表明自中泥盆世以来湘鄂西沉积中心从石门-磺厂往北西转移。石门-磺厂剖面在印支末期约200Ma左右达到最大埋深,最高古地温约190℃,未达到ZHe完全退火温度,之后一直处于快速隆升或缓慢隆升过程。大约在127Ma左右,地层抬升到磷灰石裂变径迹退火带之上,从最大埋深到此,地层抬升幅度约为3920m。在约50Ma,样品冷却至AHe封闭温度,而利川复向斜在约145Ma达到最大埋深,之后迅速抬升,早白垩世开始,之后处于持续隆升剥蚀阶段,晚白垩世中期抬升速率减小,缓慢隆升,到喜山期再次迅速隆升直至地表。 (2).齐岳山复背斜自约125Ma开始从AFT部分退火带下限开始快速冷却,至约80Ma冷却到~55℃,而到方斗山复背斜在~110Ma开始快速冷却,在~80Ma冷却至60℃,之后为一段较为热稳定的状态;在~15Ma齐岳山带结束热流停滞状态,再次快速冷却至地表,在方斗山则从~20Ma开始。川东褶皱带台阶式的冷却过程并具有穿时性特征。 (3).江汉盆地自白垩纪前的快速抬升剥蚀,在古近纪重新快速埋深升温然后再次抬升冷却过程的“W”型热演化史。ZHe年龄分析表明江汉盆地区域在中侏罗世期间古地温超过AFT封闭温度(~120℃)而还没有达到ZHe封闭温度(~180℃),AHe年龄分析表明潜北(包括当阳复向斜)在古近纪~40Ma的重新埋深加热过程古地温未超过AHe封闭温度(~75℃),而南侧钻井样品AHe及AFT年龄表明其温度介于AHe及AFT封闭温度之间,这也显示出天门河断裂南、北两侧在新生代的构造差异性; (4).由磷灰石裂变径迹、磷灰石/锆石(U-Th)/He反演结果表明:幕阜山岩体自晚白垩世以来,其剥蚀冷却过程可以可以分为三个阶段:1)约80~50Ma(约古新世末),冷却速率约2℃/Ma;2)约50~10Ma,冷却速率0.5℃/Ma;3)自10Ma以来,冷却速率约2.5℃/Ma,为2期强烈的剥蚀冷却过程和1期剥蚀夷平期,剥蚀厚度达到4800m。 最后通过磷灰石裂变径迹(AFT)数据系统对比,从整体上分析了中扬子及邻区各地质单元在晚中生代、新生带抬升冷却特征,并初步构建了区域上中-新生代构造活动与内陆变形的时空关系。它们的构造活动在空间上具有分区性和连续性特征,在时间上具有幕式性特征。空间上的分区性与连续性主要表现在各地质单元隆升特征的差异性,即中扬子北缘江汉盆地、黄陵隆起最早开始冷却到大巴山逆冲带、米仓山-汉南隆起晚侏罗世自北(东)向南(西)的隆升与江南-雪峰山隆起、湘鄂西褶皱带、川东褶皱带及川东北地区自南东向北西依次递进逆冲褶皱变形的差异;构造活动时间上的幕式特征主要表现在阶段性的快速冷却及其相间的缓慢冷却过程。中、上扬子北缘大巴山逆冲带、米仓山-汉南隆起磷灰石裂变径迹年龄从北(东)向南(西)逐渐变小,它们在晚中生代、新生代处于秦岭-大别造山带向扬子地块逆冲挤压变形的动力学背景;而湘鄂西褶皱带、川东褶皱带及川东北地区磷灰石裂变径迹年龄自南东向北西方向减小的趋势主要受控于太平洋板块的俯冲挤压效应。中扬子及邻区喜山晚期的快速冷却主要是青藏高原隆升及其向东与南东方向构造逃逸挤压作用及亚洲季风等气候变化的响应。磷灰石裂变径迹的系统分析为中扬子及邻区的递进扩展构造变形提供了年代学约束。