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华北地块中部中新生代构造地貌演变过程与机制

曹现志  
【摘要】:中新生代期间,华北地块中部经历了复杂的构造变革,经历了近17亿年稳定地质时期的原“华北克拉通”遭受严重破坏。华北地块中部经历了多次构造体制与区域构造属性的重大转变,主要包括中侏罗世末-晚侏罗世初期构造方向由E-W向NE-NNE的转变;早白垩世晚期太行山以东挤压构造向伸展构造的转变;新生代初期太行山东部强烈的构造伸展以及渤海湾盆地的快速形成;古近纪末渤海湾盆地由断陷盆地向坳陷盆地的转变;中新世末-上新世初构造活动中心由渤海湾盆地向山西地堑系的跃迁等。为了详细理解华北地块中部中新生代构造地貌的演变,本文首先探讨区域大地构造背景基础上,通过磷灰石裂变径迹年龄分析及古地形恢复,重点研究中生代晚期-新生代构造地貌演变过程。通过研究,获得以下几点认识: (1)晚侏罗世,研究区处于多向汇聚的构造体制下,在板块边缘形成了多个方向逆冲推覆构造,研究区主体构造方向为NNE-NE向,表明研究区主要受古太平洋板块俯冲的影响。岩体的变形以及年代学研究表明,太行山地区主要逆冲推覆构造和褶皱构造形成于135Ma以前。太行山地区磷灰石裂变径迹年龄数据表明,165-135Ma期间,太行山西侧经历了快速的隆升剥露事件,表明受到了强烈的构造挤压,应该处于中生代高原的内部。早白垩世晚期,研究区东部经历了挤压体制向伸展体制的转变,在太行山东部地区形成了大量的断陷盆地,而太行山西部仍保持处于挤压构造应力场下,太行山隆起处于两者之间,磷灰石裂变径迹研究表明,忻州一带对这一期构造事件没有明显的响应,表明这期断陷作用对忻州地区影响较小。 (2)新生代以来的伸展构造作用使华北高原彻底垮塌,形成了低于周边地区的渤海湾盆地。渤海湾盆地的形成主要由两个阶段组成:古近纪裂陷阶段和新近纪以来的拗陷阶段,而古近纪的强烈裂陷使高原面强烈解体,在山地区成为山地的山顶面,盆地区成为盆地的基底面,山体由于相对快速隆升而遭受强烈的剥蚀,华北中东部新生代盆-山格局开始形成。古近纪末,渤海湾盆地遭受挤压变形,形成与新近纪之间的不整合面,在中新世以后渤海湾盆地进入拗陷阶段。磷灰石裂变径迹揭示了65-55Ma和25-15Ma的两期快速隆升事件,其中前一期构造事件在太行山南部和北部都有揭示,且时间相同,表明渤海湾盆地的形成具有南北等时性特点,表明动力来自东侧或者西侧,而不是南北侧,受太平洋构造域的影响可能性较大;后一期构造事件在太行山北部相对较早,在太行山南部相对较晚。 (3)中新世末-上新世初,研究区进入新构造运动阶段,山西地堑系、太行山南北缘以及太行山内部山间盆地开始形成,且具有向北,向东迁移的特点,而在渤海湾盆地地区没有明显响应,表明动力来自西侧,也标志着华北地区构造活动中心由渤海湾盆地向西跃迁至山西地堑系一带。现今地形分析表明,太行山地区上新世以来剥蚀主要集中于河流地区,剥蚀厚度约400m,剥蚀速率约0.08km/Ma。


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