赤峰南部喀喇沁地区的构造演化与年代学制约

摘要

华北克拉通破坏和岩石圈减薄问题是近年来地学研究的热点。内蒙古赤峰南部喀喇沁地区，位于华北克拉通北缘的燕山构造带北侧，区内发育晚古生代至中生代多期岩浆活动，记录了多期构造变形事件。从而成为研究华北克拉通破坏和燕山构造带演化的理想场所。
　　根据详细的野外地质调查，首次厘定出喀喇沁变质核杂岩南部变质基底中发育一条左旋走滑韧性变形带。这一基底变形带具有陡立的、NWW-SEE走向的片麻理，NWW-SEE向平缓的矿物拉伸线理及大量片内或同斜褶皱。一系列运动学指向标志显示其是一个NWW-SEE向陡立的左旋走滑韧性变形带。通过该变形带内变形与未变形岩脉与岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年，可靠地限定了该期缩短变形发生在271～251 Ma之间（中-晚二叠世）。再结合前人对燕山构造带后造山岩浆岩的定年结果，推断这期缩短背景下的变形发生在中二叠世(271～260 Ma)。通过区域地质对比表明，燕山构造带中二叠世发生的缩短变形是兴蒙造山带碰撞造山导致的，属于前陆缩短变形。
　　喀喇沁岩基东、西两侧分别出露了北东走向的楼子店-大城子和喀喇沁-美林韧性剪切带，分别向SE和NW倾斜，但矿物拉伸线理一致为NE-SW向。露头构造、显微构造及石英C轴组构皆指示这两条剪切带上盘向NE运动。下盘变质基底和前白垩纪岩体也卷入了该期韧性变形，以广泛出现NE-SW向面理和线理为特征，与附近的韧性剪切带具有相似的变形组构及运动学。显微构造指示这两条韧性剪切带的变形温度为550℃～600℃，反映形成于中地壳环境。本次火山岩定在西侧小牛盆地发现了晚侏罗世髫髻山组火山岩，表明存在着晚侏罗世上叠盆地。通过一系列岩体与岩脉的锆石U-Pb定年，限定了该变质核杂岩形成于156～145 Ma，是NE-SW向区域拉张的产物。
　　早白垩世时(141～100 Ma)，喀喇沁地区再次发生了强烈的伸展活动，区内拉伸方向转变为NW-SE向，沿着核部杂岩两侧发育了两条NE-SW走向、倾向相背的大型脆性正断层。这两条正断层外侧的上盘控制发育了早白垩世半地堑式盆地，而其间共同的下盘发生了地垒式隆升而成为伸展穹窿，使得晚侏罗世韧性伸展构造剥露到地壳浅部。在早白垩世伸展隆升中，核部杂岩由早至晚先后叠加了局部的NE-SW向伸展韧性变形带与脆性正断层，显示为应变局限化的特征。通过对这期正断层一系列实测擦痕的应力场反演，显示它们为NW-SE向拉伸产物，与同期韧性伸展构造所指示的拉张方向相吻合。
　　本次工作表明，喀喇沁变质核杂岩经历了晚侏罗世和早白垩世两阶段伸展变形，呈现为两期伸展构造的叠加。对该变质核杂岩演化历史与发育机制的重新厘定，一方面为燕山构造带发生过晚侏罗世伸展活动提供了构造证据，暗示华北克拉通边缘可能从晚侏罗世已经发生破坏，另一方面也表明该带早白垩世强烈伸展活动普遍存在，代表了克拉通的峰期破坏。
　　通过该地区岩浆岩的系统定年及各期构造变形事件的确定，再结合区域地质资料，可以分析燕山构造带晚古生代至中生代大地构造演化历史。分析结果表明，燕山构造带在早石炭世晚期至早二叠世处于古亚洲洋俯冲背景下的活动陆缘环境，出现了弧岩浆活动。中二叠世古亚洲洋沿索伦克缝合线的关闭，使得燕山构造带成为周缘前陆挤压变形带，并对应着岩浆活动平静期。之后的燕山构造带分别出现了晚二叠世至三叠纪、中侏罗世、晚侏罗世与早白垩世四期伸展背景下的岩浆活动。在这些岩浆活动之间的平静期，先后发生了早侏罗世、晚侏罗世初、早白垩世初三期挤压事件。这些现象还表明，岩浆活动与构造演化具有明显的耦合关系，板内环境下岩浆活动发生在伸展背景中，而岩浆活动平静期多对应区域挤压活动。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 前言

1．1 华北克拉通破坏

1．2 燕山构造带研究现状

1．3 兴蒙造山带研究现状

1．4 喀喇沁变质核杂岩的研究现状

1．5 课题来源及研究方法

1．6 完成的工作量及取得的主要成果

第二章 地质概况

2．1 区域大地构造位置与边界断裂

2．2 研究区地质概况

2．2．1 变质基底

2．2．2 古生代盖层

2．2．3 岩浆岩

2．2．4 中生代盆地

2．2．5 大型断裂构造

2．2．6 金矿床

第三章 晚古生代挤压变形与年代学分析

3．1 变质核杂岩南部变形特征

3．1．1 基底的变形

3．1．2 岩体与岩脉的变形

3．2 同位素年代学研究

3．2．1 样品制备与分析方法

3．2．2 同构造岩脉与岩体的锆石U-Pb定年

3．3 中二叠世变形的构造属性与动力学背景

3．3．1 构造属性讨论

3．3．2 动力学背景讨论

第四章 晚侏罗世伸展变形与年代学分析

4．1 韧性剪切带的构造特征

4．1．1 几何学特征

4．1．2 运动学分析

4．1．3 变形温度分析

4．2 下盘变形特征和运动学

4．2．1 变质基底

4．2．2 喀喇沁岩基

4．3 锆石U-Pb定年

4．3．1 样品采集

4．3．2 测试结果

4．3．3 定年结果解释与意义

4．4 构造属性

4．5 晚侏罗世变质核杂岩演化过程

第五章 早白垩世伸展变形与年代学分析

5．1 早白垩世韧性变形特征

5．2 早白垩世脆性构造特征

5．2．1 楼子店-八里罕与上店-东风正断层

5．2．2 两侧盆地内断裂构造

5．2．3 核部杂岩内断裂构造

5．3 断层应力场分析

5．4 锆石U-Pb定年

5．5 伸展活动时间的讨论

5．5．1 岩体与岩脉时代的制约

5．5．2 金矿形成时代的制约

5．5．3 上叠断陷盆地的制约

5．5．4 拉张方向的约束

5．6 早白垩世伸展模式与演化过程

第六章 喀喇沁变质核杂岩的构造演化与华北克拉通破坏

6．1 喀喇沁变质核杂岩构造演化的动力学背景

6．1．1 晚侏罗世伸展活动动力学背景

6．1．2 早白垩世伸展动力学背景

6．2 对华北克拉通破坏的指示意义

6．3 对构造体制转折过程的指示

第七章 喀喇沁地区晚古生代-中生代岩浆活动的构造背景分析及对燕山构造带演化历史的指示

7．1 喀喇沁地区主要构造事件

7．1．1 中二叠世挤压事件

7．1．2 晚侏罗世伸展事件

7．1．3 早白垩世伸展事件

7．2 锆石U-Pb定年结果与岩浆活动期次划分

7．2．1 早石炭世晚期-早二叠世岩浆活动

7．2．2 晚二叠世-三叠纪岩浆活动

7．2．3 中侏罗世岩浆活动

7．2．4 晚侏罗世岩浆活动

7．2．5 早白垩世岩浆活动

7．3 岩石组合及地球化学特征

7．3．1 早石炭世晚期-早二叠世岩浆活动

7．3．2 晚二叠世-三叠纪岩浆活动

7．3．3 中侏罗世岩浆活动

7．3．4 晚侏罗世岩浆活动

7．3．5 早白垩世岩浆活动

7．4 岩浆活动构造背景分析

7．4．1 岩浆活动期构造背景分析

7．4．2 岩浆活动平静期构造背景分析

7．5 燕山构造带演化历史的初步总结

参考文献

附录

攻读博士学位期间的学术活动及成果情况