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燕山褶断带东段承德盆地及邻区燕山期构造演化

刘健  
【摘要】: 位于华北地块北缘的燕山褶断带,是中国地质工作的摇篮,以中新生代强烈的板内变形闻名于世。从上个世纪初开始,国内外学者就这一地区中新生代的地质与构造问题开展了大量的研究工作,取得了许多重要的认识。近年来,随着对燕山地区中生代盆地深入研究,前人取得了长足的进步。但是,对燕山褶断带以燕山运动为代表主要变形事件的时限、时代、变形过程以及中生代地层时代的划分、盆地沉积记录和变形等尚有诸多争论和问题有待进一步澄清。 冀北承德地区晚侏罗世的推覆构造和褶皱变形比较典型,已引起了国内外学者的关注,深入研究该地区构造变形及中生代盆地演化有助于更好地理解“燕山运动”及其构造意义。本文以承德盆地为主,对承德地区中生代盆地沉积序列、砾石成分、古流向、盆地变形以及盆缘构造变形特征进行了深入研究,同时运SHRIMP和LA-ICP-MS等锆石U-Pb测年方法,对承德盆地髫髻山组火山岩时代限定,并且结合燕山地区相关同位素年代学资料对区域中侏罗世—早白垩世早期的地层时代进行了初步划分。本文通过恢复和探讨承德地区中生代三个世代的原型盆地及其演化,确定不同时期盆地性质、盆地叠加关系,在此基础上重点探讨承德地区燕山期盆地构造演化及燕山褶断带主要构造事件。 通过本论文的研究,取得一些新的认识及进展,主要包括以下几个方面: 1、在结合前人对燕山地区髫髻山期(蓝旗期)火山岩测年工作的基础上,对取自冀北承德盆地兴隆山附近髫髻山组火山岩顶、底样品的锆石进行U-Pb LA-ICP-MS测年,进一步限定该地区髫髻山期火山岩起始和结束的时代分别为156±3Ma(2σ)和153±1Ma(2σ)。燕山地区髫髻山期(蓝旗期)火山岩时代综合对比分析结果表明髫髻山组(蓝旗组)火山岩初步限定的底部年龄和限定的顶部年龄分别为158±1Ma和153±1Ma。其形成时代在晚侏罗世。土城子组(后城组)与髫髻山组(蓝旗组)火山岩的界线年龄为153±1Ma,土城子组顶部的时限确定在134±2Ma~136±2Ma之间。其沉积时代为晚侏罗世至早白垩世。而髫髻山组火山岩之下的九龙山组的时代可能亦为晚侏罗世。 2、冀北承德盆地在晚侏罗世早期,发生了区域性髫髻山组多次中基性火山岩喷发。之后盆地中心逐渐向北迁移。晚侏罗世期间土城子组中发育的粗碎屑沉积特征、古流向及物源分析并且结合盆地边缘断裂的活动特征,显示盆地北区沉积过程受控于北部的丰宁—隆化断裂带的构造活动,土城子组沉积中期盆地南区开始受其南缘承德县断裂和吉余庆断裂的构造作用控制。晚侏罗世—早白垩世早期(土城子期)承德盆地快速充填过程是该时期区域较强烈的一次板内变形幕的反映。这一陆内变形幕起始于土城子组,至土城子组沉积期末,使承德盆地形成了一个不对称向斜褶皱。承德盆地鸡冠山地区发育的早白垩世张家口组底部火山岩同位素年龄(135±1Ma)制约了这一时代上限,这一构造事件是燕山期的又一重要的构造运动幕。 3、通过双庙逆冲岩片及三道河子逆冲岩片的构造变形分析,双庙逆冲断层在晚侏罗世土城子组之后,由于近南北向构造挤压作用形成的向北北西逆冲断层。三道河子逆冲岩片主要形成于前髫髻山期,为多期构造叠加的构造岩片,构造变形过程明显较承德盆地的构造变形复杂。 4、通过冀北下板城盆地(三叠纪—晚侏罗世早期)沉积特征及物源分析,本文揭示了盆地演化过程。盆地的形貌和充填反映了下板城盆地早期阶段是东西向河流相的沉积,早侏罗世盆地主要受到平泉—古北口断裂向南逆冲构造控制作用,杏石口组一至二段的扇上辫状河相沉积记录了该时期内蒙古隆抬升剥蚀过程。在其之后盆地中心逐渐向北迁移。从龙门组—九龙山组沉积已经开始孕育着中侏罗世晚期—晚侏罗世早期强烈的构造变形,该时期是区域构造变形最强烈的阶段,也是燕山板内变形最主要的构造事件主幕的发生时期,其时代为158±1Ma之前。


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