燕山造山带燕山期构造叠加及其大地构造背景

广泛的岩浆活动和强烈的构造变形是中国东部燕山期造山作用的两个主要特征。火成岩的空间展布,特别是同构造侵入杂岩体和火山岩盆地的展布与同期变形带的走向(和构造指向)具有很强相关性。本文通过火成岩构造组合、构造形迹及岩浆-构造事件序列等的共同约束,讨论华北地区燕山板内造山带造山过程中的构造叠加、构造应力场转换及其形成的大地构造背景。研究认为,燕山地区发育的“花边状”的褶皱和被褶皱的逆冲推覆带等,是多幕挤压变形叠加的记录。早侏罗世晚期(J31 )、中侏罗世晚期(J32 )、晚侏罗世中期(J23 )、晚侏罗世晚期(J33 )和早白垩世早期(K11 )5期不同方向展布的火成岩对应方向不同的收缩构造,提出早白垩世早期(K11 )本区可能存在区域北西向挤压构造及该期华北地区总体仍处于收缩构造环境的认识。华北燕山造山带是在蒙古—鄂霍茨克构造带,上扬(斯克)—楚科奇(斯克) (Verkhoyano-Chukotsk)造山带,伊泽奈崎(Izanagi)洋俯冲带和特提斯洋俯冲带4个边界会聚大背景中形成和演化的。

地壳与弱化岩石圈地幔的相互作用:以燕山造山带为例

燕山造山带中生代发育4期钙碱性火山活动,它们的源区组成都是受壳幔相互作用的制约,其中髫髻山组和义县组分布广泛,具有代表性．髫髻山组岩性比较单一,地球化学参数变化范围小,岩浆的AFC作用不强烈,源区成分不复杂．依据Kay et al．(1991)的方法,估算了早-中侏罗世燕山地区的地壳厚度为40-45 km.髫髻山组粗安岩是在加厚的地壳 (40-45 km)条件下,源区是含角闪石的石榴石麻粒岩+底侵的基性岩的壳幔过渡带熔融形成．义县组火山岩的源区为下地壳+岩石圈地幔,地幔组分较髫髻山组增加．研究区中生代早期地壳开始加厚,发生下地壳拆沉,进入流变学性质改变了的“弱化的岩石圈地幔”,二者发生作用．岩石圈地幔在中生代晚期受到流体、熔体、地幔矿物中活化的分子水、剪切构造作用,以及温、压条件改变的影响,导致岩石圈地幔发生不均一的局部弱化,为容纳拆沉的下地壳提供了优化场所．推测弱化岩石圈地幔出现于135 Ma以后燕山地区发育的小型拉伸盆地之下,以及对应的小型软流圈底辟体之上．上述模型可以与俯冲带的楔形地幔与俯冲洋壳的相互作用相对比．

燕山造山带中—晚侏罗世髫髻山期(蓝旗期)火山岩的成因及其动力学意义

中国东部燕山造山带发育着大量的中—晚侏罗世髫髻山期(蓝旗期)中酸性钙碱性火山岩,它们具有类似于埃达克岩的地球化学特征,如SiO_2(≥55.48%)、Al_2O_3(≥14.25%)和Na_2O(≥3.11%)含量高,而MgO(<3.0%,Mg~#≤0.49)含量低;微量元素Sr(≥554×10^(-6))、Ba(≥819×10^(-6))含量及Sr/Y比值(29～101)较高,而Yb(<1.70×10^(-6))、Y(<21×10^(-6))含量及Rb/Sr比值(0.01～0.19)较低;轻重稀土分馏十分明显((La/Yb)_N>14.5),Eu负-正异常弱(0.79～1.01),高场强元素(如Nb、Ta)相对亏损。火山岩的Nd、Sr、Pb同位素比值变化小,具有富集地幔特征。作者认为其岩浆起源于增厚下地壳玄武质岩石的部分熔融。中—晚侏罗世髫髻山期(蓝旗期)火山岩是燕山运动的产物,其火山喷发标志着燕山地区从古亚洲洋构造体系转入到古太平洋构造体系,这对探讨燕山造山带中生代岩浆演化和区域构造演化具有重要意义。

华北燕山造山带结构要素组合

采用造山带结构要素组合的概念 ,对华北燕山造山带进行了研究。燕山造山带各演化阶段的结构要素组合特征如下 :前造山和初始造山幕 (J1) ,早侏罗世早期为前造山伸展构造 ,结构要素组合有 :三叉式裂谷带、板内型玄武岩、含煤建造 ;早侏罗世晚期为初始造山收缩构造 ,结构要素组合有 :向北倾伏的褶曲与逆冲、九龙山组类磨拉石建造 ,硬绿泥石 -十字石 -蓝晶石为标志的低温、中 -高压变质带。早期造山幕 (J2 ) ,中侏罗世早期为同造山伸展构造 ,结构要素组合有 :岩石圈上隆伸展有关的火山盆地及可能的同期侵入岩 ,火山岩线型分布 ;中侏罗世晚期为收缩构造 ,有关的结构要素组合为 :逆冲推覆和褶曲变形、磨拉石建造、同构造侵入体和角闪岩相变质岩。峰期造山幕 (J3) ,晚侏罗世早期同构造伸展构造 ,结构要素组合有 :岩石圈上隆伸展有关的火山盆地与同期侵入岩 ,火山岩面型分布 ,火成岩组合中出现高压粗面岩类 ,较大量的流纹岩 ;晚侏罗世晚期收缩构造有关结构要素组合为 :逆冲推覆和褶曲变形、磨拉石建造、同构造侵入体和角闪岩相变质岩 ,侵入岩中出现高压正长岩类。早白垩世早期 (K11)晚造山幕有关的结构要素组合为 :收缩变形分布较局限 ,湖相沉积建造替代磨拉石建造 ,侵入岩组合中出现过碱性石英正长岩 ,大晶洞?

残余壳根与“三明治”结构--燕山造山带中段地壳结构的主要特征

摘要昌黎一承德一达莱诺尔宽角反射／折射地震剖面完成于1985年，呈NW向横过燕山造山带中段，部分测段与2002年实施的120km深反射地震剖面重合。为获得区域深部构造背景并在与反射地震剖面交互解释基础上，对该剖面的4炮原始资料进行了处理、解释，获得了一个厚35-38km，局部残余壳根，夹有低速层的“三明治”式的地壳结构模型。该结构样式明显不同于板缘俯冲／碰撞造山带常见的楔入（挤入）样式，也区别于澳大利亚Alice Spring造山带的厚皮变形样式，在世界陆内造山带中独具特色。燕山造山带的地壳结构模型暗示该区保持着中生代区域收缩变形形成的地壳结构基本格架，下地壳和Moho的特征显示了后期区域性伸展作用的影响。

燕山造山带中段中晚侏罗世中酸性火山岩的成因及其意义

燕山造山带中段(冀北下板城)中晚侏罗世髫髻山组火山岩主要由粗安岩和粗面岩组成.火山岩具有高的SiO2(＞55%)、Al2O3(15.70%～17.55%)、Na2O(3.79%～5.42%)、Na2O+K2O(5.99%～9.38%)、CaO(2.31%～6.48%)和低的MgO(≤4.01%,Mg#≤0.50),高Sr(428～816μg/g)及Na2O/K2O比值(一般1.11～1.88),轻稀土元素富集,Sr/Y和Rb/Sr比值低.其中,粗安岩相对亏损重稀土元素(YbN＜8.5,Y＜19μg/g),Y/Yb(12.62～15.06)和(Ho/Yb)N(1.23～1.50)比值较高,Eu负异常不明显(Eu/Eu*=0.90～0.95),具有埃达克岩地球化学特征.我们认为髫髻山组粗安岩起源于大陆下地壳玄武质岩石的部分熔融,粗面岩为粗安岩浆结晶分异的产物.

燕山造山带中生代火山喷发及岩浆演化

燕山造山带是中国东部中生代火山活动最强烈的地区之一,火山喷发主要有早侏罗世南大岭阶段、晚侏罗世髫髻山阶段、早白垩世东岭台阶段和东狼沟阶段。多阶段火山喷发可分为早侏罗世近EW向喷发带、晚侏罗世NE向喷发带和早白垩世NNE向喷发带。火山—沉积盆地主要有早侏罗世继承性坳陷盆地、晚侏罗世继承性断陷盆地、早白垩世新生性上叠式断陷盆地。火山喷发主要有南大岭阶段夏威夷型喷发、髫髻山阶段斯特朗博利型喷发、东岭台阶段普林尼型喷发3种类型。岩浆成分变化规律为:早侏罗世南大岭阶段以基性岩浆为主,晚侏罗世髫髻山阶段中性岩浆规模大,早白垩世东岭台阶段酸性岩浆活动强烈。

燕山造山带侏罗-白垩纪岩浆活动与构造序列的关系初探

根据地质接触关系和同位素年龄资料 ,划分出燕山造山带从早侏罗世到早白垩世时期的五个岩浆活动阶段 ,并讨论了其与构造变形序列的关系。第一阶段的代表是早侏罗世玄武岩 (和安粗岩 ) ;而第二阶段以中侏罗世中性火山岩和闪长岩 -石英二长岩 /花岗闪长岩 -花岗岩侵入岩组合为标志 ;第三阶段表现为晚侏罗世酸性火山岩和闪长岩 -石英二长岩 -正长岩 -花岗岩侵入岩组合的活动。早白垩世时期发育有两次岩浆活动阶段 ,较早的阶段 (第四阶段 )以安粗岩和流纹岩以及闪长岩 -石英二长岩 -正长岩 -碱性正长岩 -花岗岩侵入岩组合为标志 ,而后一个阶段(第五阶段 )以 1 2 0 Ma以后发育的小规模火山岩和花岗岩 -碱性花岗岩组合为标志。其中 ,第二、三岩浆活动阶段分别早于燕山造山带在中、晚侏罗世末的两次主造山幕发生的时代 ,所以燕山地区主造山幕的 P-T-t演化为逆时针轨迹。同时 ,第五阶段岩浆活动对应于造山后崩塌阶段。本文归纳的燕山造山带侏罗 -白垩纪造山过程演化模式为 :玄武岩底侵、地壳物质熔融形成安粗岩和流纹岩岩浆→地壳被加热并弱化→推覆构造发育、地壳增厚→造山后崩塌和碱性花岗岩形成。

燕山造山带复杂构造变形型式的新证据及其地质意义

我们在燕山造山带若干区域的构造填图工作表明, 燕山带构造变形型式十分复杂。在华北地区中元古代“标准剖面”所在的天津市蓟县常州村团山子杨庄地区, 我们的填图工作识别出众多的逆冲构造。在北京市东部密云县丰台顶一带发现了褶皱的推覆体。在北京市西北部延庆县的河口石槽地区填绘出强烈变形的褶皱冲断构造。但是, 前人已发表的地质图并未显示这些构造形迹。根据GADavis及其合作者的研究和我们的调查工作, 我们认为前人对燕山造山带的填图工作在识别区域主要构造特征方面是不成功的, 燕山带挤压变形比前人所认为的要更为强烈和复杂。

燕山造山带构造变形格局研究及相关问题

燕山造山带具有极其复杂的地质结构构造,其复杂性在现有公开出版的地质图件中未能有效地反映出来。从事地学研究的科研人员,以公开出版的地质图件为基础所衍生的相关分析图件和由此作出的结论与野外实际地质情况往往相去甚远。本文作者近年来所做基础地质调查成果显示,基础地质调查成果的缺陷成为制约国家地学科研发展的严重障碍。影响基础地质调查成果质量提高的原因很多,但较为重要的是国家对基础地学科研资金的政策性投入存在问题。

燕山造山带东段——辽西地区薄皮逆冲推覆构造

辽西地区为华北北缘中生代燕山造山带东延部分。地表地质调查和新的地震剖面资料的构造解释表明辽西地区逆冲推覆构造系为大型薄皮构造组成的楔形体,主要由凌源—北票逆掩断层、牛营子—郭家店逆掩断层、汤神庙逆掩断层和建昌—朝阳逆掩断层,以及在这些逆掩断层上盘发育的大型推覆体组成。逆冲构造的扩展方式为背驮式,逆冲指向南东,定型时代为早白垩世中期,即早白垩世义县组火山碎屑岩(110Ma)和早白垩世九佛堂组之间。中侏罗世—早白垩世中期形成的辽西地区道冲推覆构造系既与西伯利亚板块与华北板块之间蒙古—鄂霍茨克大洋最终闭合碰撞有关,同时也与古太平洋板块向西俯冲在东亚大陆之下有关。

燕山板内造山带中段中生代构造格局与构造演化

燕山板内造山带中段中生代构造格局由近东西向丰宁-隆化断裂、古北口-平泉断裂和密云-喜峰口-青龙断裂及马兰峪背斜组成。丰宁-隆化断裂为由北向南的低角度逆冲断层经后期改造而形成。古北口-平泉断裂系由柳河-承德县断层、乌龙矶-小料北沟断层、寿王坟-大杖子-下杖子断层组成的断裂系统,在剖面上呈正花状构造,具右行斜压性质,活动时代为148～132Ma。密云-喜峰口-青龙断裂为一右行走滑断裂。马兰峪背斜不具有变质核杂岩的构造组合特征,深部岩浆活动主导的、基底薄弱带控制的断块差异隆升可能是其形成的重要机制。三叠系砾岩中的砾石绝大多数具再生砾石特征,主要来自石炭系—二叠系,其中火山岩砾石的年代(240～248Ma)表明其沉积时间应明显小于240Ma。下板城盆地北部及西部王家店-小梁后盆地原所谓的早侏罗世南大岭组火山岩的时代分别为161Ma和126～127Ma。因此,原标志印支期变形的角度不整合的时代已被否定,印支运动构造表现需重新认识。

冀北承德甲山正长岩——燕山陆内造山带岩石圈减薄的早期记录

早白垩世承德甲山正长岩体位于燕山陆内造山带东段,承德逆掩片东侧,可划分为三个单元,从早到晚,依次为姜家湾单元、龙潭沟单元和龙潭南沟单元。化学成分上,该岩体Si、全碱、TFe、REE、Th、Ga、Nb、Zr、Hf含量较高,Mg、Ba、Sr、Ti、Cr、Co、Ni、V等过渡元素亏损,Ga/Al值大,Ce/Pb值在6.12～13.41,富轻稀土,中等铕负异常,具有A型花岗岩的特点。岩体形成于造山晚期岩石圈伸展的环境下,与地幔上涌有关,说明区域晚侏罗世的挤压缩短和地壳增厚转变为早白垩世的伸展和岩石圈减薄,暗示中国东部的岩石圈减薄应从早白垩世开始。

燕山造山带后石湖山碱性环状杂岩体的成因与形成过程

后石湖山杂岩体是与垮塌破火山口有关的碱性环状杂岩体,主要由呈环形分布的碱性火山岩、环状岩墙(斑状石英正长岩)、嵌套的中心复式岩株(晶洞碱长花岗岩和斑状碱长花岗岩)和锥状岩席(石英正长斑岩和花岗斑岩)组成.LA-ICPMS锆石U-Pb年代学分析表明,斑状石英正长岩环状岩墙、石英正长斑岩和花岗斑岩锥状岩席的侵位年龄分别为119±3Ma、121±2Ma和121±2Ma.该环状杂岩体火山岩与侵入岩的形成年龄相近,体现了它作为火山-侵入杂岩体的特征.斑状石英正长岩富碱(Na2O+K2O=10.0%～10.5%),K2O含量较高(5.21%～5.42%),具正的Eu异常(Eu/Eu*=1.05～1.40).碱长花岗岩和斑岩均具有富碱、高FeOtot/MgO、Ga/Al、Zr、Nb和REE值(Eu除外),以及低Al2O3、CaO、MgO、Ba、Sr和Eu含量的特征,都属于A型花岗岩质岩石.其中斑岩为铝质A型花岗岩,具有高的初始岩浆温度(880～901℃).所有A型花岗质岩石均具有较富集的Nd同位素组成,εNd(t)值变化于-13.9～-12.2之间.斑状石英正长岩是下地壳中-基性麻粒岩和片麻岩部分熔融产生的熔体与幔源玄武质岩浆混合,后又发生单斜辉石分离结晶的产物;碱长花岗岩源于上地壳长英质岩石部分熔融产生的熔体与幔源玄武质岩浆混合,随后经历长石的分离结晶作用而成;斑岩是受幔源岩浆底侵加热的上地壳长英质岩石的部分熔融产生的熔体,并经历了长石的分离结晶作用而产生.该环状杂岩体的形成过程可以概括为:(1)火山爆炸性喷发形成大量的碱性火山熔岩和火山碎屑岩;(2)地下岩浆房空虚导致压力下降,其顶板围岩失稳而沿火山口周围近直立的环状断裂垮塌,形成塌陷的破火山口.与此同时,下覆岩浆房的岩浆被动挤入环状断裂而形成斑状石英正长岩环状岩墙;(3)浅部地壳的长英质岩浆房过压,促使其高温过碱质A型花岗质岩浆上升侵位形成了中心的斑状碱长花岗岩岩株,这些岩浆的上涌导致上覆围岩产生倾角中-陡的、内倾的锥状裂隙,为石英正长斑岩锥状岩席侵位提供了空间;(4)浅部岩浆房复活,高温过碱质A型花岗质岩浆再度上升侵位形成被嵌套的晶洞碱长花岗岩岩株.同样,这种岩浆的再度上侵导致上覆围岩产生了倾角较陡而内倾的锥状裂隙,为花岗斑岩锥状岩席提供了侵位空间.后石湖山碱性环状杂岩体的形成是华北东部早白垩世与克拉通破坏相关的伸展构造体制下的产物,这种构造体制可能与古太平洋板块的俯冲作用有关.

燕山板内造山带早期构造变形演化——以辽西凌源太阳沟地区为例

燕山地区位于华北板块的东北部 ,自晚古生代华北板块与蒙古板块的拼合后 ,燕山地区进入板内构造演化阶段。以往燕山造山带的研究主要集中于中侏罗世开始的燕山运动 ,而对已经发现的印支期构造的详细研究比较缺乏。通过对辽西凌源太阳沟地区进行详细的构造解剖分析和大比例尺地质填图 ,揭示出在晚三叠世到早侏罗世期间 ,该区经历了三次重要的构造变形。即晚三叠世到早侏罗世早期 ,发育由东往西逆冲的后展式逆冲推覆 ,早侏罗世晚期由西往东逆冲的前展式逆冲推覆和早侏罗世晚期崩塌滑覆构造。三期构造变形显示了燕山造山带早期构造的非极性演化特征 ,也显示了燕山地区的快速抬升和剥露过程。短时期内三期逆冲构造推覆方向的反转 ,显示了板内变形的特征 ,结合已经确定的变形时代及构造指向 。

燕山板内造山带逆冲推覆构造格局

燕山地区自晚三叠世以来进入了板内造山带的形成演化阶段 ,基本构造格局为一由大型逆冲推覆系统组成的构造楔形体 ,尖端指向北 ,形成于早侏罗世—早白垩世 (J1—K1)。兴隆、承德、大庙、隆化和围场等 5条主干逆掩断层及其上驮的推覆体 ,在同一底界滑动拆离面上由南向北呈前展式扩展 ,造成的地壳缩短量达 4 4 1%。从造山带后端至前缘 ,褶皱形态由以箱状褶皱为主转变成以斜歪褶皱为主 ;断裂构造性质也从脆性断层转变为韧性断层 ,在造山带后缘还形成了三角带构造和突起构造。造山期后的构造变形对已形成的构造格局进行了改造和破坏 ,但未能从根本上改变这种逆冲推覆的构造格局。