近地表岩石的构造变形通常伴随着脆性断层活动，断层活动常形成断层泥。Lyons和 Snellenberg最早将同位素技术开始应用到断层活动的绝对年龄测定中。大别山地区是印支期扬子板块与华北板块的碰撞拼合带，以晓天－磨子潭断裂为界，位于其北侧的北淮阳浅变质带，发育了中－新元古代至石炭纪的变质沉积岩。燕山晚期，大别造山带、包括北淮阳地区有较多花岗岩浆侵入。到晚白垩世晚期，大别造山带和北淮阳构造带内发育大量NW、NE向断裂，切割燕山晚期火成岩。
地质与地球物理研究所特提斯研究中心涂新斌副研究员与合作者针对上述断层开展了相关研究。用来进行K-Ar同位素测年的断层泥样品位于北淮阳构造带内、燕山晚期二长花岗岩。测试样品分为四组：一组为新鲜岩石（GA），一组为断层影响带内部分蚀变的岩石（GB），一组为断层泥（GC），一组为围岩石英片岩（GD）。其中GB和GC采自水电工程勘探平洞内距地表100～300 m深度的微风化带，位于两条NE向展布的断层之间，断层带内岩石严重破碎，破碎带宽度可达100 m。
经扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）分析，断层泥内的微晶胶体为SiO2成分；正是在这些结晶胶体中间有自生伊利石伴生，显示断层活动期间的水－岩相互作用和地下水活动特征。自生伊利石K-Ar测试经历了SEM观测、XRD分析、重力沉降、高速离心机分离、XRD检测等步骤。测试结果表观年龄值大致比较集中，等时线年龄分析如图所示。岩体形成时间为99 Ma。由0.3-0.15μm和＜0.15μm两种粒级的伊利石获得一致的同位素年龄，断层形成年代为77 Ma。根据岩浆侵入深度推算，北淮阳地区晚白垩世隆升速率约为181m/Ma，低于大别造山带核部早白垩世期间隆升速率335m/Ma，高于核部后期平均速率31mm/Ma，表明在晚白垩世末期，大别造山带北翼仍经历了中等速率的抬升过程，大别造山带和北淮阳地区呈现差异抬升速率的格局。这种抬升速率的差别，可能与板块碰撞后，碰撞边界地区转为近NWW向走滑活动有关。根据岩体侵入后抬升到地表的剥蚀过程，采用Harrison（1994）的计算模型，自77Ma至今的平均机械剥蚀速率为40.780Mgm-2Ma-1（等效于15.1m/Ma）；当考虑化学溶蚀作用因素的时候，机械剥蚀速率为51.376Mgm-2Ma-1（等效于19.03m/Ma）。
附图说明：K-Ar等时线年龄
该研究通过断层泥中伊利石K-Ar测年，提供了一种分析自生伊利石和确定断层活动年龄的有效方法；并根据断层活动年龄和岩体侵入深度，计算出北大别北部地区的抬升速率和侵蚀速率。通过与大别核部抬升速率对比可以推知，在晚白垩世末期，大别造山带北翼经历了中等速率的抬升过程，大别造山带和北淮阳地区呈现差异抬升速率的格局。这种抬升速率的差别，可能与板块碰撞后，碰撞边界地区转为近NWW向走滑活动有关。以上方法和结论对于断层定年和研究大别地区碰撞造山带的大地构造过程具有一定的意义。
该成果近期发表在国际知名的地质学领域期刊Journal of Asian Earth Sciences上（Tu et al. Dating of faults and estimation of surface uplift and erosion rates in the northern margin of Dabie Mountains, China. Journal of Asian Earth Sciences. 2012, 56: 72–76）。
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