燕山式板内造山带基本特征与动力学探讨

板内造山带的基本特征是前期已经固结的岩石圈重新活化。前期地壳基底的复活对后期构造的控制和造山期新生的构造对前期地壳的改造是板内造山作用的两大特征。燕山地区元古宙东西向基底断裂带在中生代的复活控制了区域盖层的构造,表现为沿古断裂的斜滑作用形成的正花状和负花状构造对中生代盖层沉积盆地及其构造的控制,形成盆缘逆冲断层;在基底和盖层中形成羽列式断层及大型Ｓ Ｃ 式排列的褶皱和断裂组合。其中的逆冲推覆构造也与发育于板缘的不同,主要为基底卷入型。幔源热活动导致强烈的岩浆活动和地壳被加热、软化,从而诱发变形是造山期新生的特点。燕山的纬向构造被ＮＮＥ向太行山构造带所叠加,以及许多以变质核杂岩和岩浆底辟为代表的垂向构造穿插其中,组成了燕山式板内造山带的主要构造格局。地球内部物质的垂向调整,幔源物质和热流的上升是板内造山带的主因。重力和地球自转引起的切向力是形成板内造山带表层构造的不可忽视的力源     

皖南江南陆内造山带的基本特征与中生代造山过程

皖南地区的江南隆起带 ,在震旦纪—中三叠世与周边一样处于被动大陆边缘海相环境。印支—早燕山期 ,该带成为陆内造山带 ,其中发育了一系列近东西向、向北逆冲的逆冲—推覆构造 ,使基底岩系相互叠置、强烈隆升。江南陆内造山带属板内叠置山系 ,不具阿尔卑斯式远程推覆体。地球物理资料表明 ,该陆内造山带下的地壳和岩石圈曾显著加厚。江南陆内造山带形成于北部华北与扬子板块发生陆—陆碰撞、南部华南板块向北推挤的区域动力学背景下     

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161 Ma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.     

兴蒙陆内造山带

本文提出了"兴蒙陆内造山带"的新概念(Xing-Meng Intracontinent Orogenic Belt,XMIOB),从大地构造、沉积建造、岩浆作用和变质作用等方面论述了XMIOB从晚古生代到中生代初的陆内伸展及陆内造山过程,为探讨晚古生代构造演化提供了新模式。根据对内蒙古中西部晚古生代构造格局的总体认识,可将XMIOB划分为五个构造单元即:早石炭世二连-贺根山裂谷带、晚石炭世陆表海盆地、早二叠世艾力格庙-二连伸展构造带、早-中二叠世盆岭构造带和晚二叠世索伦山-乌兰沟伸展构造带。晚石炭世末-二叠纪在兴蒙造山带基底上发育三期伸展构造:第一期见于内蒙古北部二连-艾力格庙地区,形成陆内裂谷盆地及其盆缘三角洲沉积,发育时代为302～298Ma;第二期在内蒙古中西部广泛分布,以隆起与凹陷相间分布的盆岭构造为特征,发育时代为290～260Ma;第三期见于内蒙古南部索伦山到温都尔庙乌兰沟一带,形成主动裂谷背景下的红海型小洋盆,发育时代为260～250Ma。晚古生代与伸展过程有关的岩浆活动可分四期:1)早石炭世贺根山期:以蛇绿岩为主,发育于具有前寒武纪古老基底和早古生代造山带年轻基底的陆壳伸展区; 2)晚石炭世达青牧场期:主要沿北造山带分布,以基性和酸性岩浆构成的双峰式侵火成岩为特征; 3)早二叠世大石寨期:形成的岩石种类多样,分布广泛,包括双峰式火山岩、双峰式侵入岩和碱性岩; 4)二叠纪末-三叠纪初索伦山期:形成陆缘型蛇绿岩或基性岩-超基性岩组合,产生于软流圈上涌造成的主动裂谷背景。兴蒙陆内造山带的构造变形可分为两期,第一期为晚古生代地层大范围褶皱变形,造成盆-岭构造带的缩短;第二期为沿盆-岭构造的边界强烈剪切变形,产生向东逃逸的挤出构造,其构造背景是北部蒙古-鄂霍茨克造山带和南部大别-秦岭中央造山带的远距离效应引起的被动闭合作用。兴蒙陆内造山带的变质作用分为两个阶段,早期变质作用主要表现为石炭纪期间与陆内伸展有关的低压高温变质,晚期为二叠纪末到三叠纪初区域大面积的低压绿片岩相变质以及沿构造边界的局部中-低压型低温变质。     

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161 Ma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.     

燕山板内造山带中生代逆冲构造样式及形成过程

逆冲推覆构造是燕山板内造山带的重要构造形迹之一,我们曾对其总体特征进行了研究并同前陆褶冲带逆冲推覆构造作了比较。      

太行山中生代板内造山作用与华北大陆岩石圈巨大减薄

近年来,华北大陆岩石圈巨大减薄成为国际地学界关注的焦点之一,但对其减薄的时间、机制仍然知之甚少。约束条件的多解性和表面上相互矛盾的证据导致了对区域构造发展史的模糊认识。笔者认为,华北板内造山过程是理解岩石圈巨大减薄机制的关键,因为华北岩石圈是在造山带而不是在克拉通基础上开始减薄过程的。岩石圈减薄过程可以划分为拆沉减薄、伸展减薄、热减薄和化学侵蚀减薄4种类型。前者依赖于岩石圈重力不稳定性,是一种突变过程;后三者取决于软流圈挤出构造,属于渐变过程。减薄过程主要始于120~110Ma的拆沉减薄,其标志是造山后脉岩组合的形成。亚洲大陆软流圈的多阶段汇聚过程造成软流圈向东挤出,是中国东部中新生代以来岩石圈持续减薄的重要基础。因此,大陆动力学与大洋最重要的区别之一就是大陆岩石圈经常发生减薄作用,特别是拆沉作用,并由此将软流圈系统区分为浅部混染系统和深部纯净系统,火成岩的地球化学属性主要取决于岩浆起源的深度。     

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 ,作者认为它们很可能是对晚三叠世秦岭—大别碰撞带和侏罗—白垩纪蒙古—鄂霍茨克碰撞带的远程构造响应的结果     

从深部背景看燕山陆内造山作用的主因

中生代华北燕山造山带是陆内造山作用的典型,但长期来对造山作用的动力学机制存在多种分歧观点。本文尝试将岩石圈不同深度的构造整合在一起,探索陆内造山作用的主因。本文拟从燕山带中生代构造运动的基本特征入手,选择集宁-承德基底岩石圈断裂带作为先存构造薄弱带,结合不同深度层次的地质作用:①地表的断陷盆地及其火山-沉积岩建造;②断块构造的差异隆升;③固态流变和地热活动;④幔源或者壳幔混溶的火山岩,论证先存构造薄弱带的活化现象。在此基础上,通过幔源熔-流体的交代作用讨论了岩石圈强度的弱化,结合岩石圈结构的层析成像研究,得到初步结论:地幔底辟体上涌是华北克拉通中生代构造活化的重要背景。不排除不同板块间相互作用的影响。最后,从与国外典型的陆内造山带的对比中,进一步认识到:深部地幔物质上涌和上部岩石圈物质的均衡调整,是陆内造山与陆缘造山的本质区别。     

The Jiashan Syenite in northern Hebei: A record of lithospheric thinning in the Yanshan Intracontinental Orogenic Belt

The Early Cretaceous Jiashan Syenite is located in a region of late Jurassic crustal thickening. The Jiashan Syenite can be divided into three concentrically arranged units, the Jiangjiawan, Longtangou and Longtannangou units, which were intruded sequentially. Geochemically, the Jiashan Syenite has a high Ga/Al ratio (>3), is enriched in silica, alkalis, Fe, REE, Th, Ga, Nb, Zr and Hf, is depleted in Mg, Ba, Sr and Ti and in transition elements such as Cr, Co, Ni and V. The three units of the Jiashan Syenite have Ce/Pb ratios ranging from 6.12 to 13.41 and are enriched in light REE (LREE) with a moderate Eu negative anomaly. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr initial ratios range from 0.701409 to 0.707405, with a mean of 0.70379. The ε_Nd (t) values of −2.27 to −5.58 indicate that the magma was probably derived from enriched mantle. The Jiashan Syenite is a post-orogenic intrusion, and can be considered to be an A-type granite. It was emplaced in an environment of lithospheric extension during asthenospheric mantle upwelling. This suggests that the regional compressional shortening and crustal thickening tectonic regime in the Yanshan Orogenic Belt during the Late Jurassic (ca. 135 Ma) changed to lithospheric extension and thinning in the Early Cretaceous.     

冀北甲山正长岩的矿物学、地球化学及Sr-Nd同位素特征

甲山岩体形成于早白垩世晚期,可划分为3个单元。电子探针分析结果表明,碱性长石主要为Na-正长石和歪长石,少量为正长石;角闪石主要为钙角闪石中的铁浅闪石,少数为铁角闪石和铁阳起石;单斜辉石属钙铁辉石和普通辉石。化学成分上,该岩体富S i、全碱、全Fe、REE、Th、Ga、Nb、Zr、H f,贫Mg、Ba、Sr、Ti,Cr、Co、N i、V等过渡元素亏损,富轻稀土,中等铕负异常,具有A型花岗岩的特点。甲山正长岩的N(87Sr)/N(86Sr)初始比值ISr=0.701 41~0.707 41,εNd(t)值为-2.27~-5.58,表明岩浆为富集的大陆岩石圈地幔部分熔融形成。岩石圈的拆沉和减薄作用是引发岩石圈地幔部分熔融的原因之一,岩石圈地幔的富集作用可能发生在中元古代晚期。     

河北围场-隆化一带中生代侵入岩与燕山期造山作用的关系

河北省围场-隆化一带中生代侵入岩分布广泛,其形成与板内造山作用关系密切.在区域地质调查和综合研究的基础上,把该区侵入岩划分为9个岩石谱系超单元.依据不同时代侵入岩的演化规律、就位机制、区域构造格局与演化序列以及地质建造与改造等,可将本区中生代燕山板内造山过程划分为两个侵入岩-造山旋回.第Ⅰ期侵入岩-造山旋回(晚三叠世早期-中侏罗世晚期)由A型侵入岩-伸展构造组合、Ⅰ型侵入岩-收缩构造组合和S型侵入岩-收缩构造组合组成,其相应的造山构造阶段早期呈拉张环境,中期和晚期为挤压;第Ⅱ期侵入岩-造山旋回(晚侏罗世早期-早白垩世晚期)由A型侵入岩-伸展构造组合组成,为断块式造山,形成了盆-山体系.     

冀西北水泉沟正长岩杂岩体的成因

水泉沟碱性正长岩杂岩体侵入于太古宇桑干群变质岩中，岩体主要由碱性长石正长岩、角闪碱长正长岩、正长岩、石英碱长正长岩等组成，属碱性岩系列，在岩石的石英颗粒中见有熔融包体的存在。岩石的稀土元素分布模式呈平滑的右倾模式，无明显的铕异常。岩石的Ｐｂ同位素组成为２０６Ｐｂ／２０４Ｐｂ＝１６．４５７～１８．２８６、２０７Ｐｂ／２０４Ｐｂ＝１５．２７０～１５．４７２、２０８Ｐｂ／２０４Ｐｂ＝３６．５３９～３７．３９３，石英的δ１８Ｏ值为８．０‰～８．５‰，（８７Ｓｒ／８６Ｓｒ）ｉ≈０．７０５，岩石的ｔＤＭ为１．６～１．９Ｇａ，εＮｄ（ｔ）为－７．４５～－１３．１，明显大于区域基底的εＮｄ（ｔ）值（－２０±）。以上结果表明，岩体为上地幔和下地壳物质部分熔融的产物。岩体角闪石３９Ａｒ－４０Ａｒ年龄３２７Ｍａ，为海西期岩浆作用的产物     

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．     

华北地块东部晚中生代至新生代岩石圈不均一减薄与改造模式

本文综合运用不同时代幔源包体平衡温压对比、玄武岩地球化学性质对岩石圈厚度的反演以及不同时代岩石圈地幔地球化学性质的对比的方法，把华北地块东部岩石圈的减薄时间限定在晚中生代至新生代之间。减薄的机制可能是华北东部地区晚白垩世以来大陆岩石圈的拉张作用。由于机械性拉薄和热、机械和化学侵蚀作用，岩石圈厚度最终减薄到70km以下。但古老的岩石圈地幔并没有完全因减薄而消失，残留部分受到了来自软流圈物质的强烈改造，使其Sr、Nd同位素组成类似于软流圈，但Os同位素没有受到明显的改变。改造后的岩石圈地幔成为华北地块东部新生代岩石圈地幔的主体。在时空上，岩石圈的减薄具有不均一的性质。     

河北承德甲山正长岩成因的Sr-Nd-Pb-Hf同位素制约

报道了华北克拉通北缘承德地区甲山正长岩的锆石U-Pb年龄及Hf同位素、主微量元素、Sr-Nd-Pb同位素组成。甲山岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为111~108 Ma,代表岩体的结晶年龄,表明其侵位于早白垩世晚期。岩体高Si O2、K2O+Na2O、Al2O3、LILEs(Rb、K)和LREE,低Fe2O3T、Ca O、Ti O2、Mg O和HFSE,具有板内裂谷岩浆岩的特征,属A型花岗岩。甲山岩体εNd(t)=-5.0~-0.9,tDM2(Nd)=0.98~1.31 Ga;εHf(t)=-2.7~+4.3,tDM2(Hf)=0.90~1.33 Ga;Δ8/4=84.9~91.3,Δ7/4=-6.4~-4.0,(206Pb/204Pb)i=16.63~17.10,(207Pb/204Pb)i=15.24~15.30,(208Pb/204Pb)i=36.54~37.20。根据野外地质观察、实验岩石学以及元素地球化学和Sr-Nd-PbHf同位素示踪的综合分析,认为甲山岩体可能起源于下地壳与亏损地幔的混合源区,是华北克拉通北缘岩石圈强烈减薄、地壳伸展作用的结果。早白垩世甲山岩体形成过程中亏损地幔物质的参与指示了华北克拉通北缘岩石圈减薄和软流圈地幔上涌,记录了陆内伸展环境下与软流圈底侵作用相关的岩浆事件。     

北祁连造山带大依马龙地区角斑岩的岩石成因及构造背景分析

本文对北祁连造山带大依马龙地区的角斑岩进行了主量和微量元素地球化学分析,结果表明,角斑岩SiO_2含量介于52. 51%～55. 46%,Na_2O含量高,介于4. 79%～6. 86%,K_2O含量低,介于0. 16%～0. 93%,Na_2O/K_2O值为5. 16～37. 19,具低钾拉斑系列—中钾钙碱性系列钠质岩石特点。岩石固结指数(SI)介于15. 03～23. 59,Mg#值介于39. 9～52. 14。在球粒陨石标准化的稀土元素配分图上表现出轻稀土轻微富集的右倾型,基本没有或具有轻微的Eu异常,δEu介于0. 86～1. 30之间,平均0. 98;在原始地幔标准化的微量元素蛛网图上,普遍亏损Nb、Ta、Zr、Ti、P等高场强元素,角斑岩Y含量介于15. 6×10~(-6)～21. 8×10~(-6),平均18. 77×10~(-6)20,Th/Yb介于0. 59～1. 38,平均0. 770. 6,Ce/Pb值介于4. 31～7. 79,Nb/La值介于0. 28～0. 49,Zr/Nb值介于14. 73～30. 08,均表明其为岛弧火山岩。结合区域地质背景,我们认为角斑岩形成于岛弧环境,其形成机制为:受俯冲板片流体改造的地幔楔物质发生部分熔融形成母岩浆,在岩浆上升过程中,热的岩浆体系发生了分离结晶作用并受到了围岩热卤水的混染,热卤水带来了Na和Si离子,带走了Fe和Ca离子,从而形成了富钠的岩浆体系。     

燕山地区土城子组划分、时代与盆地性质探讨

燕山地区土城子组分布广泛,顶底清晰,是本区最具特色的岩石地层单位之一。区域地质对比研究表明,燕山西部土城子组与燕山中东部土城子组在地层、时代上有较大的不同,西部盆地中髫髻山组火山岩不发育或很少发育,土城子组在地层划分上常包含九龙山组或髫髻山期火山岩,时代为中晚侏罗世(J2—J3);东部盆地普遍发育髫髻山组火山岩浆或火山-沉积地层,土城子组划分与层型剖面一致。古生物化石和同位素年龄研究表明:土城子组时限在156~139Ma之间,属于晚侏罗世—早白垩世。土城子期盆地沉积的不对称性,相分布特征,古水流等指示其形成在一个挤压作用下的陆内火山-沉积盆地环境。     

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, ε_Nd(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.