燕山褶断带下板城盆地杏石口组沉积特征及其构造意义

本文通过对燕山褶断带下板城盆地杏石口组沉积物的成分、古水流及其底部砾岩的砂质充填物中碎屑锆石和砾岩中部出露的花岗岩、花岗片麻岩砾石中锆石LA-ICP-MS U-Pb测年分析结果,并结合来源区的构造与岩浆作用的调查,揭示了杏石口组沉积时环境的剧变。三叠纪时期刘家沟组至二马营组均为河流相沉积,其古流向自东向西,而杏石口组沉积期变为快速堆积的山麓冲积扇相砾岩,古流向自北-北西向南-南东。杏石口组一段至二段的沉积特征记录了该时期内蒙古隆起的构造抬升及剥露过程。杏石口组中碎屑锆石和花岗岩、花岗片麻岩砾石中锆石U-Pb年龄范围可分为3组:2025～2565Ma、1659～1888Ma和193～691Ma。其中,最年轻的碎屑锆石的加权平均年龄为197±6Ma,表明杏石口组的砂砾岩沉积时代应晚于197±6Ma,即其沉积时代应为早侏罗世。笔者曾获得下板城盆地北侧王土房杂岩体中不同单元花岗岩的锆石U-Pb年龄为191±1Ma和207±1Ma,其与本文获得杏石口组中最年轻的碎屑锆石及两枚花岗岩砾石中锆石的加权平均年龄197±6Ma和206±2Ma、207±2Ma在误差范围内一致,表明与王土房杂岩体同期侵位的岩体在杏石口期发生了快速抬升剥露。暗示了内蒙古隆起在早侏罗世发生了快速抬升及剥露的构造过程。结合前人研究,燕山褶断带前180Ma构造幕发生时代应在197～180Ma期间。

燕山褶断带晚三叠世都山复式岩基成因及侵位变形:华北北缘中生代早期构造背景的制约

对燕山褶断带内三叠纪都山花岗质岩基进行了详细野外观察,测量了岩体变形的构造要素,获得了锆石U-Pb定年、全岩主微量元素和锆石Lu-Hf同位素分析数据,用以揭示都山复式岩基的成因及构造背景。都山复式岩基包括南部变形较强的都山岩体和北部弱变形的大石柱岩体,锆石LA-ICP-MS分析表明都山岩体和大石柱岩体侵位时代在误差范围内一致,大石柱岩体并非晚二叠世岩体,而是与都山岩体近于同期侵位。都山复式岩基主要由花岗岩、石英二长岩及少量闪长岩组成,岩石具有高SiO2含量,低MgO含量的高钾钙碱性系列岩石,富集大离子亲石元素（如K、Ba、Sr）和轻稀土元素,亏损高场强元素（如Ti、Nb、Ta）和重稀土元素,并表现出埃达克质岩石的特征。锆石εHf（t）值介于-13.69~3.94。主微量元素和Hf同位素组成表明,都山复式岩基岩浆源区包括古老下地壳以及少量富集岩石圈地幔和亏损的软流圈地幔,母岩浆可能经历了岩浆混合。都山复式岩基南部岩体内片麻理具有环状分布特征,并且从岩体中心到边缘逐渐增强,岩体边部包裹大量片麻岩围岩团块。这些特征表明,岩体可能是在区域挤压构造应力场之下通过顶蚀-膨胀的方式主动侵位的。结合区域地质背景,都山花岗质复式岩基可能是在华北克拉通北缘中—晚三叠世岩石圈拆沉和减薄之后的板内伸展构造背景下软流圈上涌引起岩石圈地幔熔融底侵古老下地壳后形成的。中—晚三叠世之交,华北北缘进入板内伸展构造体制,岩石学证据表明,岩石圈经历了破坏和减薄,而上地壳岩石仍然记录了挤压构造变形。因此华北北缘中生代早期构造体制在时间和深度层次上存在解耦,岩石圈伸展的浅部响应存在明显的滞后性。

华北地块北缘晚古生代-中生代花岗岩体侵位深度及其构造意义

运用斜长石-角闪石温压计对华北地块北缘内蒙古隆起及燕山褶断带内不同时期花岗质侵入岩的结晶压力及侵位深度进行了估算。结果表明,晚古生代—早中生代期间,在内蒙古隆起及燕山褶断带之间,存在有强烈的差异性隆升及剥露过程,但这种差异性隆升及剥露在早侏罗世以来的表现则不明显。晚古生代—早中生代差异性隆升及剥露可能是导致内蒙古隆起上大量基底岩石出露、中—新元古代及古生代沉积盖层缺失及燕山褶断带中—新元古代及古生代沉积盖层大量保留的主要原因。内蒙古隆起强烈的隆升及剥露过程发生在晚石炭世—早侏罗世期间,其东部的剥露幅度比中东部明显偏小。晚古生代-早中生代期间内蒙古隆起的强烈剥露及其与燕山褶断带之间的差异性隆升可能与古亚洲洋板块向华北地块的俯冲、消减、碰撞及华北北缘区域性断裂(如平泉-古北口-赤城-尚义断裂、赤峰-围场-多伦断裂)的活动有关。燕山褶断带的强烈隆升与剥露发生则在晚侏罗世—早白垩世之后。晚体罗世—早白垩世以来,华北地块北缘南北两侧均有一次明显的剥露过程,这一剥露可能与本区及中国东部地壳强烈伸展有关。