中生代燕山褶皱冲断带的构造演化--以河北省和辽宁省为重点的研究

摘要

从渤海湾和辽宁省开始,燕山山脉沿北纬40°左右一直向西延伸到河北和内蒙古的边界.继续向西,以太古宙为基底的燕山山脉被上第三系所覆盖;因此,虽然内蒙古的阴山很可能就是燕山向西的延伸,但还缺乏有力的证据.中生代燕山褶皱冲断带以陆源沉积、岩浆作用和构造变形(包括多期的褶皱作用,挤压、伸展及走滑断层作用)为特征.对北京、冀北与辽西地区侵入岩及火山岩的野外工作及测年(U-Pb,40Ar-39Ar方法)研究揭示出该区中生代复杂的构造变形特征;而这种构造变形特征被归因于:(1)中生代以前(二叠纪到中生代早期)复杂的早期变形序列,以及(2)中生代时期交替发生的主要构造形迹向南和向北的构造汇聚作用. 燕山在中侏罗世之前(早于180 Ma)向南运动的低角度的逆冲断层发育在一条二叠纪-三叠纪岩浆弧的南部,太古宙基底及元古宙和显生宙盖层均卷入其中.该次推覆作用可能是(1)古生代时期蒙古弧与安第斯型的大陆弧沿华北板块的北部边缘发生碰撞的后果,或(2)(北部陆块)向南俯冲于华北太古宙"克拉通"之下时形成的,类似于美国科迪勒拉型的弧后、前陆褶皱冲断带.此次褶皱冲断发生之后,该推覆断层的上盘经历了广泛的剥蚀,随后中侏罗世火山-沉积地层同时沉积在上、下盘之上. 我们的研究表明燕山地区晚侏罗世和早白垩世的挤压变形要比通常预想的强烈得多,同时冀北地区在挤压变形之后伴随有(迄今为止还没有识别出的)中侏罗世或晚侏罗世早期的东西向伸展构造.在我们的研究之前比较流行的观点认为,燕山地区东北东东走向的挤压变形被认为是:(1)涉及太古宙基底的断层属于"厚皮构造",类似于美国Laramide Rocky Mountains;(2)逆冲断层陡立地插入基底中;(3)燕山构造带的发展演化以垂向运动为主;(4)穿过燕山褶皱冲断带的中生代挤压变形量只有百分之十几;同时,也有一些人认为燕山带的演化与板块作用无关.我们对上述所有假设均表示怀疑.在河北省的承德市南部,我们已识别出一个已受到后期向斜褶皱作用叠加的、重要的薄皮逆冲推覆断层,其形成年龄为晚侏罗世,向北的最小位移量为40km左右.在北京北山的云蒙山区域的先期研究中,我们已圈定出向南运动的、卷入太古宙基底及其盖层的晚侏罗世-早白垩世韧性构造带,包括一个以老基底为核的倾伏背形推覆体,和一个发育在6 km 厚的片麻岩剪切带中的底翼韧性逆冲断层(lower limb ductile thrust fault). 在侏罗纪-白垩纪期间,燕山带(向西可能与内蒙古的阴山带相连)的构造变形反映了区域上的南北向板内缩短.然而,燕山带中的一些构造变形形式(如:云蒙山的韧性推覆体,和辽西北东向的构造带的形成)受到了伴随太平洋板块向北或北西俯冲到东亚之下而产生的岩浆作用(＜=180～190 Ma)热事件的影响.因此我们认为,从中侏罗世到早白垩世时期,对燕山-阴山构造带之燕山段而言,南北向板内缩短与太平洋板块向北或北西俯冲这两种看似相互矛盾的板块作用模式可能同时在起作用. 拼合的华北-蒙古板块与西伯利亚板块在侏罗纪-白垩纪期间的碰撞,伴随着在距燕山带以北800～1000 km远处的蒙古-鄂霍茨克海的闭合.(沿蒙古-鄂霍茨克海发生的)该次碰撞可能是导致距其很远的南部的燕山带(和阴山带)发生板内挤压变形的主要因素;然而,由于已有的研究报道了晚侏罗世-早白垩世期间在蒙古-鄂霍茨克海和燕山-阴山带之间广泛发育有与盆地形成相关的伸展作用,使得上述假设又变得非常复杂.作为具太古宙基底的华北板块北部边缘的燕山-阴山带,在经历早白垩世挤压作用之后,其构造变形在120 Ma之后即表现为北西-南东方向的区域规模伸展.俯冲板块翻转(rollback)和造山后崩塌,是有关内蒙古北部及其以东的燕山带内为什么发育伸展变质核杂岩构造的多种解释中的两种.