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中新生代構造地貌演化

1.晚華力西-印支期古構造

燕山北部從華力西晚期開始,燕山南部從印支期開始,結束了奧拉海溝近6543.8+0.6億年(中元古代-古生代)穩定克拉通蓋層的演化歷史,進入了壹個新的構造-巖漿活動時期。華力西晚期-印支期,燕山地區構造-巖漿活動較為強烈,有多種類型的構造變形,數十次大規模中酸性巖漿侵入,局部地區有強烈的中基性火山噴發(圖1-12)。

華力西晚期-印支期,本區主要構造線以東西向為主,構造活動由遼東向遼西東北部增強。區域構造演化表現出明顯的南北分異。燕山地區以內蒙古隆起帶南緣斷裂帶為界,分為南北兩個構造單元。華力西晚期,燕山北部北鄰興蒙新生代褶皺系,處於古大陸邊緣活動帶環境,構造變形和巖漿侵入強烈。但燕山南部仍處於穩定的克拉通蓋層發育階段,形成了厚達600米的石炭-二疊紀煤系地層,構造和巖漿活動微弱。印支期燕山北部以隆升剝蝕為主,缺失三疊紀火山-沈積巖系;燕山南麓分布著許多三疊紀火山-沈積盆地。燕山北部的強烈構造變形始於華力西晚期,燕山南部的強烈構造變形始於印支晚期(圖1-12)。

本區華力西晚期至印支期的主要變形類型有韌性剪切帶、逆沖斷層、褶皺構造、固塑流變構造和壹些同沈積斷層構造(圖1-12)。

韌性剪切帶發育在太古宙-元古代和中元古代-古生代構造層中,主要分布在燕山山脈北部。最大的韌性剪切帶為崇禮-赤城-隆化-阜新(內蒙古隆起帶南部),東西長700km,南北寬30km,由壹系列強韌性剪切變形中心及其之間的弱變形巖石組成。其中糜棱巖片巖走向主要為近東西-北東向,片巖面主要傾向於北部,局部傾向於南部,平均傾角70°,部分地段片巖面傾角近90°。糜棱巖中發育典型的眼球結構、S-C組構、核幔結構、動態重結晶結構和雲母魚、角閃石魚等顯微構造。當韌性剪切強應變帶從華力西期至印支早期切穿輝長巖和閃長巖時,往往形成壹條暗綠色的流狀構造流變帶。在強應變中心,應時光軸的方向性非常明顯;隨著應變向外減小,應時光軸的方向性減弱直至不明顯。崇禮東部糜棱巖中綠泥石的K-Ar年齡為65438±095ma;。承德大廟以西眼球狀糜棱巖中角閃石的39Ar-40Ar正常年齡為(280.3±9.7)Ma,基本反映了該韌性剪切帶的形成和活動期。韌性剪切帶仍然控制著近30個晚華力西-印支期基性-超基性巖和花崗巖類的形態和空間產狀。此外,赤峰南部、阜新北部、冀東金廠峪、遼西錦州等地還有壹些小規模的華力西-印支晚期韌性剪切帶。

圖1-12燕山陸內造山帶華力西晚期至印支期古構造圖。

圖1-12燕山陸內造山帶華力西晚期-印支期古構造示意圖

1-孟醒新生代褶皺系;2-臺區石炭-二疊紀煤系地層的等厚線;3-上三疊統;4-中下三疊統;5-河流-湖泊砂礫巖系列;6-安山巖;7-玄武巖;8-花崗巖;9-花崗閃長巖;10—閃長巖;11—堿性巖;12-輝綠巖脈;;13—基性—超基性巖;14-逆沖斷層;15-韌性剪切帶;16-固體塑性流變結構;17—背斜;18-向斜;19—復背斜和隆起帶;20—向斜;21-同位素年齡;22—角度不整合;23—推斷地質邊界

北京西山周口店巖體北側分布有大型的固體塑性流變構造,主要發育在中-新元古代碳酸鹽巖-碎屑巖系中。它們由平臥褶皺、復雜的褶皺和褶皺疊加、劈理和片理組成(圖1-13a、b),形成於印支期(宋洪林等,65438+),在興隆以南的清輝嶺和鷹手營子以南的平安堡(圖1-12)仍發現類似的小規模固體塑性流變構造。

燕山地區廣泛分布著華力西晚期—印支期褶皺構造,包括相對封閉的背斜和向斜、倒轉的背斜和向斜、復合的背斜和向斜等。,且褶皺形式復雜(圖1-13c)。

華力西晚期-印支期斷裂構造以壓性-壓性-扭性逆沖斷層為主;燕山南麓下板城-平泉和遼西淩源-牛營子地區發育了壹些印支期張性同沈積斷裂,控制了三疊紀斷陷盆地的空間分布(圖1-12)。

第二,燕山早期古構造

與印支期相比,燕山地區燕山早期(侏羅紀)的區域構造格局發生了很大變化。區域構造線方向以ne向為主,部分近EW向,也發育少量NW向斷裂構造帶。構造活動新生非常明顯,新生構造線方向主要為ne向。伴隨著多期強烈的中基性火山活動和中酸性巖漿侵入,火山-沈積建造的分布範圍進壹步向西、向北擴展,火山鋒向西延伸至大興安嶺-太行山區(圖1-14)。構造巖漿活動的強度明顯大於印支期。

燕山早期,本區主要變形類型有褶皺構造、逆沖斷層和推覆構造,此外還發育壹些環狀構造體系和同沈積斷層構造。

燕山早期區域褶皺形態依然復雜,包括復式背斜和向斜、簡單背斜和向斜以及壹些小規模反轉褶皺;褶皺軸以NE向為主,局部地區發育少量近EW向褶皺構造。

燕山早期斷裂構造以逆沖斷層和推覆構造為主,力學性質以壓-壓-扭為主。逆沖斷裂帶遍布全區,控制了大部分燕山早期侵入體的空間分布。多數逆沖斷層走向東北,傾角45° ~ 75°,主要為高角度逆沖斷層(圖1-15a,B),部分斷層兼有走滑和逆沖運動特征;部分逆沖斷層為東西向,斷面以向北傾斜為主,多在50° ~ 85°之間。逆沖斷層段傾角小,斷距大時,為推覆構造。燕山早期晚期推覆構造在燕山地區十分發育,主要形成於晚侏羅世-早白堊世。這些推覆構造主要剖面的傾角大多小於35°,局部可達40° ~ 45°。主斷裂帶走向以北東向為主,如宣化南部的雞鳴山逆沖推覆構造、興隆北部的馬尖子推覆構造(圖1-15c)、遼西的公營子推覆構造等。有些推覆構造主要走向為東西向,如北京北側十三陵的鳳山-蛤蟆石推覆構造。

燕山早期張扭性斷裂構造包括同沈積斷裂(主要為北東向、東西向和近南北向)和與之相匹配的北東向壓扭性斷裂(主要為北西向)。遼西地區存在多條NE向同沈積斷裂,控制了多條NE向侏羅紀斷陷盆地的形成和發展。東西向同沈積斷裂主要分布在燕山山脈中段的湯河口-古北口和下板城-平泉地區,控制了侏羅系粗碎屑巖和近東西向斷陷盆地的空間分布。北西向張扭斷裂作為北東向壓扭構造的配套構造,規模壹般較小,但對本區燕山期金及多金屬礦脈的空間分布具有非常顯著的控制作用。

圖1-13印支期燕山陸內造山帶典型褶皺構造剖面圖(根據照片草圖)

圖1-13燕山造山帶典型印支期褶皺剖面圖

a——京西河北村中元古代地層中發育的褶皺、劈理和復合褶皺;京西河北村新元古代碳酸鹽巖系中的b——順層臥褶;興隆縣平安堡南中元古界碳酸鹽巖系中的C—疊加褶皺。

圖1-14燕山早期燕山陸內造山帶古構造圖

圖1-14燕山造山帶燕山早期古構造示意圖

1——上侏羅統;2-中侏羅世;3-下侏羅統;4-太古宙-元古代構造層;5-新元古代中期-三疊紀構造層;6-河流-湖泊砂礫巖系列;7-泥質巖石和頁巖;8-中性火山巖;9-山地結構;10-NE壓性-壓扭性(逆沖)斷層;11-帶狀逆沖斷層;12—帶狀拉扭斷裂;13-縱向拉伸和扭轉斷裂;14-子午壓-壓-扭斷裂;15—北西向張扭性斷裂;16—扭-壓-扭斷裂;17-同沈積斷層;18-推覆構造;19—背斜;20—向斜;21-環狀結構體系;22—葉理帶;23—未知性質的故障;24—隱藏的和推斷的斷層;25—花崗巖;26—閃長巖;27—堿性巖石;28—玄武巖;29—輝長巖;30°—角度不整合;31—推斷地質邊界;32—地層產狀;33—故障發生;34—同位素年齡;35-彈坑

圖1-15燕山早期燕山陸內造山帶典型逆沖推覆構造剖面。

圖1-15燕山造山帶典型燕山早期逆沖斷層剖面

平泉北側的壹條北東向逆沖斷裂帶;寬城縣大集口B— NE向逆沖斷裂帶;興隆縣C—馬圈子推覆構造

第三,燕山晚期古構造

燕山晚期(白堊紀)燕山地區構造巖漿活動進壹步增強;火山巖的面積和分布進壹步擴大;中酸性巖漿的侵入還是很強烈的。構造活動以新生為主,區域構造線方向以北北東向為主,部分北北東向和東西向斷裂有繼承性活動(圖1-16)。

燕山晚期的主要變形類型有寬緩褶皺、逆沖斷層和同沈積斷層,還發育了壹些環狀構造體系、帚狀構造體系和變質核雜巖構造。

燕山晚期褶皺構造多為簡單、非常寬緩的背斜,褶皺軸向以NE向為主,少數褶皺軸向為NE向(圖1-16)。

燕山晚期斷裂構造以壓性-壓性-扭性逆沖斷層為主,部分逆沖斷層仍具有壹定的平移特征。多數逆沖斷層主要走向北北東向,部分逆沖斷層走向近東西向,部分逆沖斷層走向東北向;剖面傾角壹般大於45°,多為高角度逆沖斷層。北北東向逆沖斷層明顯制約了燕山晚期侵入巖、火山口及金和多金屬礦床的空間分布。燕山晚期燕山地區發育了壹些張扭性同沈積斷裂,控制了白堊紀盆地及其火山-沈積建造的空間分布(圖1-16)。

燕山晚期巖體侵位伴有不同規模的環狀構造、帚狀構造和變質核雜巖構造。大型環狀構造,如燕山北部多倫閃電河環狀構造體系,可能與隱伏巖體侵位有關,發育於下白堊統火山沈積巖系中。深入研究後的變質核雜巖構造包括雲蒙山變質核雜巖,其形成演化可能與雲蒙山巖體的侵位和隆升有關(Davis和鄭亞東等,1991),是典型的陸內伸展構造。

圖1-16燕山晚期燕山陸內造山帶古構造圖

圖1-16燕山造山帶燕山晚期古構造示意圖

1—上白堊統;2—下白堊統;3-中新元古代-侏羅紀構造層;4-太古宙-元古代構造層;5—礫巖系列;6—砂泥巖系列;7—泥巖、砂巖、礫巖互層;8—陸相含煤巖系;9—酸性火山巖系;10-中性火山巖系;11-基性火山巖系;12-花崗巖;13-閃長巖;14—堿性絡合物;15—輝長巖;16——分區壓性——壓性——扭性斷裂;17—帶狀張性張扭性斷裂;18-NE-NE逆沖斷層;19-NE-NE向壓扭斷層;20—縱向拉伸和扭轉斷裂;21-掃帚結構體系;22 ——旋轉環結構系統;23——北西向張扭性斷層;24—平移斷層;25——背斜;26—向斜;27—壹般環形結構;28-同沈積斷層;29—未知性質的故障;30—隱藏和推斷的斷層;31-變質核雜巖;32—角度不整合;33—推斷地質邊界;34—地層產狀;35—故障發生;36—同位素年齡;37-彈坑

此外,本區在燕山晚期還發育了壹些NW-NW向的扭張斷裂帶(圖1-16)。

四。喜馬拉雅構造地貌模式

喜馬拉雅期,燕山及鄰區的區域構造格局與中生代相比發生了很大變化。喜馬拉雅期,該區褶皺變形微弱,斷層活動強烈。區域斷裂以張扭性為主,其中許多是同沈積斷裂,控制著新生代盆地的空間分布和厚度。區域構造線方向主要為NW向、NE-NNE向和EW向,NW向斷裂活動較燕山期明顯增強。區域巖漿活動強度遠小於中生代,僅局部地區火山活動相對較強,發育晚第三紀和第四紀玄武巖(圖1-17);巖漿侵入作用較弱,地表僅出露少量喜馬拉雅期中基性巖脈和壹些小型輝長巖體。燕山及其鄰區喜馬拉雅期裂谷作用顯著,形成了燕山地區的延慶盆地和懷來盆地,燕山周邊的華北-下遼河裂谷盆地和魏奮裂谷系(圖1-17)。

喜馬拉雅期燕山裂谷盆地及其鄰區的分布明顯受盆地邊緣同沈積斷裂控制(圖1-17)。盆地裂陷的同時,周圍的山脈迅速隆起,形成盆山相間分布的構造地貌格局。燕山地區現今的山地地貌是在喜馬拉雅期周邊盆地塌陷的同時迅速崛起的內陸山地系統。八達嶺山脈的熱年代學表明,快速隆升始於6.0Ma

圖1-17燕山陸內造山帶喜馬拉雅期構造建造分布圖

圖1-17燕山造山帶新生代構造圖

1-四元;2-上第三系;3-下第三系;4-黃土和淤泥質砂層;5-陸內裂谷沈積;6-堿性-弱堿性玄武巖;7-同沈積斷層;8—活動斷層;9—衛星照片和地球物理解釋斷層;10-彈坑;11-新生代沈積等高線(米)

總的來說,燕山及其鄰區的喜馬拉雅期構造活動以張扭性斷裂為主,褶皺變形較弱,以裂陷和山體隆升為主。

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