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构造活动和气候剥蚀是塑造地貌形态的两大主控因素。山脉这一划分地表气候、动植物、水系、板块甚至人类文明的分界线,其隆升过程毫无疑问地受控于这两种因素。但是构造作用和气候作用因均对地表有强烈的改造作用而相互掩盖各自的线索和遗迹。如何解析这两种山脉隆升的驱动因素是一个重要问题。构造作用涉及固体地球自深部至表层的相关作用,而气候作用则强调地表剥蚀作用引起的纵向重力均衡调整。笔者依据作用力方向把山脉隆升的驱动因素划分为水平效应和垂直效应。水平效应作为的山脉隆升的驱动因素分为挤压作用和拉张作用;垂直效应作为触发因素则包括地幔上涌和气候剥蚀(包括冰川和降水剥蚀)。古应力场演化研究提供的主应力轴向能够为判断地质历史时期的这两种效应提供重要佐证。秦岭主峰太白山(海拔3767m)是探讨隆升驱动因素的绝佳实验室。因其北部的渭河盆地记录了新生代以来的应力场演化规律;再北部的黄土高原又记录了东亚地区新生代的气候演变。这为人们探讨构造和气候对山脉隆升的影响提供了可能。本研究以磷灰石(U-Th)/He热年代学年龄-高程剖面为主要研究手段,结合古应力和古气候背景,来解析新生代太白山快速隆升阶段的驱动因素及其动力学意义。 本研究使用磷灰石(U-Th)/He热年代学方法解析太白山的隆升历史。该热年代学方法因定年原理、测试方法和氦扩散特点的限制,仍有一些不可避免的因素干扰其准确度,并造成单颗粒年龄值离散。基于此,笔者总结了十项在文献中常见的磷灰石(U-Th)/He定年准确度的影响因素,并探讨了造成准确度偏差的原因。这十项分别为粒径、包裹体、α粒子射出效应、α粒子植入效应、U-Th成分环带、辐射损伤、磷灰石化学成分、钐含量、多期热事件和铀系不平衡等。笔者在太白山北坡由山顶(海拔3710m)至山脚(756m)每隔200-300m高程取样,接近山脚密集取样,共采集样品19件。样品的单颗粒(U-Th)/He年龄结果出现了不同程度的离散。剔除由明显的包裹体、α粒子植入效应和颗粒破损造成的单颗粒年龄异常值后,又应用Grubbs准则剔除大部分异常值,所得大部分样品年龄的标准偏差小于平均值的20%。在年龄-高程剖面中,依斜率变化把太白山的剥露过程划分为连续的五个阶段,它们是ca.70-ca.51Ma,ca.51-ca.47Ma,ca.47-ca.23Ma,ca.23-ca.20Ma,和ca.20-ca.5Ma,分别对应慢速、快速、慢速、快速和慢速的剥露过程。ca.51-ca.47Ma和ca.23-ca.20Ma两个快速剥露阶段分别对应~0.22km/Myr和~0.14km/Myr的剥露速率,其余三个阶段为剥露出的部分保留区。快速剥露阶段暗示同时段内山脉的快速隆升,两个快速剥露阶段被选作重点,来探讨隆升的驱动因素。 对比前人的古应力研究结果,笔者发现ca.51-ca.47Ma快速隆升的时间与渭河盆地NNE-SSW挤压的压扭时间段(ca.52-ca.45Ma)耦合,而ca.23-ca.20Ma快速隆升时间则与渭河盆地的WNW-ESE挤压的压扭时间段(ca.24-ca.15Ma)起始时间近似。邻区西秦岭和米仓山在ca.50Ma也有一期南北向挤压作用导致的快速隆升。古生物地层对比暗示渭河盆地开始新生代沉积不早于47.6Ma。结合邻区热年代学记录和渭河盆地断陷开启时间(压扭结束,南北向伸展开始),推断第一次快速隆升是由同时代的近南北向的强烈挤压作用驱动。之后渭河盆地开始断陷,慢速隆升开始。与前人的古气候研究相比,第二次快速隆升时段(ca.23-ca.20Ma)与新生代东亚季风加强时段(ca.23.5-ca.18.5Ma)耦合。同期最大和最小主应力轴均为水平以及邻区出现了黄土-古土壤序列暗示当时没有强烈的地幔上涌作用触发隆升。深海氧同位素资料的对比和降水量的估计也暗示快速隆升时段以及之前太白山地区并没有发育冰川的气候条件,即没有冰川对地形的改造或是保护作用的干扰。东亚古气候由西风带控制的干旱-半干旱气候向类似现今东亚季风控制的湿润气候转变(~23Ma),强烈的季风带来了大量降水,引发大规模剥蚀作用。渭河盆地南缘早中新世冷水沟组冲积扇相和湖泊相沉积分布面积同时扩大暗示降水量和剥蚀量同时快速增加。这些证据指示强烈的降水剥蚀触发了区域重力均衡调整,最终表现为太白山ca.23-ca.20Ma时段的快速隆升;本次快速隆升处于NWW-SEE挤压的压扭应力场中,这次压扭事件的影响同样不可忽视。 ca.51-ca.47Ma快速隆升受控于南北向挤压的压扭性应力场;而ca.23-ca.20Ma快速隆升事件则受到了快速降水剥蚀和压扭应力场的共同作用。