中新生代构造地貌演化

1.晚华力西-印支期古构造

燕山北部从华力西晚期开始,燕山南部从印支期开始,结束了奥拉海沟近6543.8+0.6亿年(中元古代-古生代)稳定克拉通盖层的演化历史,进入了一个新的构造-岩浆活动时期。华力西晚期-印支期,燕山地区构造-岩浆活动较为强烈,有多种类型的构造变形,数十次大规模中酸性岩浆侵入,局部地区有强烈的中基性火山喷发(图1-12)。

华力西晚期-印支期,本区主要构造线以东西向为主,构造活动由辽东向辽西东北部增强。区域构造演化表现出明显的南北分异。燕山地区以内蒙古隆起带南缘断裂带为界,分为南北两个构造单元。华力西晚期,燕山北部北邻兴蒙新生代褶皱系,处于古大陆边缘活动带环境,构造变形和岩浆侵入强烈。但燕山南部仍处于稳定的克拉通盖层发育阶段,形成了厚达600米的石炭-二叠纪煤系地层,构造和岩浆活动微弱。印支期燕山北部以隆升剥蚀为主,缺失三叠纪火山-沉积岩系;燕山南麓分布着许多三叠纪火山-沉积盆地。燕山北部的强烈构造变形始于华力西晚期,燕山南部的强烈构造变形始于印支晚期(图1-12)。

本区华力西晚期至印支期的主要变形类型有韧性剪切带、逆冲断层、褶皱构造、固塑流变构造和一些同沉积断层构造(图1-12)。

韧性剪切带发育在太古宙-元古代和中元古代-古生代构造层中,主要分布在燕山山脉北部。最大的韧性剪切带为崇礼-赤城-隆化-阜新(内蒙古隆起带南部),东西长700km,南北宽30km,由一系列强韧性剪切变形中心及其之间的弱变形岩石组成。其中糜棱岩片岩走向主要为近东西-北东向,片岩面主要倾向于北部,局部倾向于南部,平均倾角70°,部分地段片岩面倾角近90°。糜棱岩中发育典型的眼球结构、S-C组构、核幔结构、动态重结晶结构和云母鱼、角闪石鱼等显微构造。当韧性剪切强应变带从华力西期至印支早期切穿辉长岩和闪长岩时,往往形成一条暗绿色的流状构造流变带。在强应变中心,应时光轴的方向性非常明显;随着应变向外减小,应时光轴的方向性减弱直至不明显。崇礼东部糜棱岩中绿泥石的K-Ar年龄为65438±095ma;。承德大庙以西眼球状糜棱岩中角闪石的39Ar-40Ar正常年龄为(280.3±9.7)Ma,基本反映了该韧性剪切带的形成和活动期。韧性剪切带仍然控制着近30个晚华力西-印支期基性-超基性岩和花岗岩类的形态和空间产状。此外,赤峰南部、阜新北部、冀东金厂峪、辽西锦州等地还有一些小规模的华力西-印支晚期韧性剪切带。

图1-12燕山陆内造山带华力西晚期至印支期古构造图。

图1-12燕山陆内造山带华力西晚期-印支期古构造示意图

1-孟醒新生代褶皱系;2-台区石炭-二叠纪煤系地层的等厚线;3-上三叠统;4-中下三叠统;5-河流-湖泊砂砾岩系列;6-安山岩;7-玄武岩;8-花岗岩;9-花岗闪长岩;10—闪长岩;11—碱性岩;12-辉绿岩脉;;13—基性—超基性岩;14-逆冲断层;15-韧性剪切带;16-固体塑性流变结构;17—背斜;18-向斜;19—复背斜和隆起带;20—向斜;21-同位素年龄;22—角度不整合;23—推断地质边界

北京西山周口店岩体北侧分布有大型的固体塑性流变构造,主要发育在中-新元古代碳酸盐岩-碎屑岩系中。它们由平卧褶皱、复杂的褶皱和褶皱叠加、劈理和片理组成(图1-13a、b),形成于印支期(宋洪林等,65438+),在兴隆以南的清辉岭和鹰手营子以南的平安堡(图1-12)仍发现类似的小规模固体塑性流变构造。

燕山地区广泛分布着华力西晚期—印支期褶皱构造,包括相对封闭的背斜和向斜、倒转的背斜和向斜、复合的背斜和向斜等。,且褶皱形式复杂(图1-13c)。

华力西晚期-印支期断裂构造以压性-压性-扭性逆冲断层为主;燕山南麓下板城-平泉和辽西凌源-牛营子地区发育了一些印支期张性同沉积断裂,控制了三叠纪断陷盆地的空间分布(图1-12)。

第二,燕山早期古构造

与印支期相比,燕山地区燕山早期(侏罗纪)的区域构造格局发生了很大变化。区域构造线方向以ne向为主,部分近EW向,也发育少量NW向断裂构造带。构造活动新生非常明显,新生构造线方向主要为ne向。伴随着多期强烈的中基性火山活动和中酸性岩浆侵入,火山-沉积建造的分布范围进一步向西、向北扩展,火山锋向西延伸至大兴安岭-太行山区(图1-14)。构造岩浆活动的强度明显大于印支期。

燕山早期,本区主要变形类型有褶皱构造、逆冲断层和推覆构造,此外还发育一些环状构造体系和同沉积断层构造。

燕山早期区域褶皱形态依然复杂,包括复式背斜和向斜、简单背斜和向斜以及一些小规模反转褶皱;褶皱轴以NE向为主,局部地区发育少量近EW向褶皱构造。

燕山早期断裂构造以逆冲断层和推覆构造为主,力学性质以压-压-扭为主。逆冲断裂带遍布全区,控制了大部分燕山早期侵入体的空间分布。多数逆冲断层走向东北,倾角45° ~ 75°,主要为高角度逆冲断层(图1-15a,B),部分断层兼有走滑和逆冲运动特征;部分逆冲断层为东西向,断面以向北倾斜为主,多在50° ~ 85°之间。逆冲断层段倾角小,断距大时,为推覆构造。燕山早期晚期推覆构造在燕山地区十分发育,主要形成于晚侏罗世-早白垩世。这些推覆构造主要剖面的倾角大多小于35°,局部可达40° ~ 45°。主断裂带走向以北东向为主,如宣化南部的鸡鸣山逆冲推覆构造、兴隆北部的马尖子推覆构造(图1-15c)、辽西的公营子推覆构造等。有些推覆构造主要走向为东西向,如北京北侧十三陵的凤山-蛤蟆石推覆构造。

燕山早期张扭性断裂构造包括同沉积断裂(主要为北东向、东西向和近南北向)和与之相匹配的北东向压扭性断裂(主要为北西向)。辽西地区存在多条NE向同沉积断裂,控制了多条NE向侏罗纪断陷盆地的形成和发展。东西向同沉积断裂主要分布在燕山山脉中段的汤河口-古北口和下板城-平泉地区,控制了侏罗系粗碎屑岩和近东西向断陷盆地的空间分布。北西向张扭断裂作为北东向压扭构造的配套构造,规模一般较小,但对本区燕山期金及多金属矿脉的空间分布具有非常显著的控制作用。

图1-13印支期燕山陆内造山带典型褶皱构造剖面图(根据照片草图)

图1-13燕山造山带典型印支期褶皱剖面图

a——京西河北村中元古代地层中发育的褶皱、劈理和复合褶皱;京西河北村新元古代碳酸盐岩系中的b——顺层卧褶;兴隆县平安堡南中元古界碳酸盐岩系中的C—叠加褶皱。

图1-14燕山早期燕山陆内造山带古构造图

图1-14燕山造山带燕山早期古构造示意图

1——上侏罗统;2-中侏罗世;3-下侏罗统;4-太古宙-元古代构造层;5-新元古代中期-三叠纪构造层;6-河流-湖泊砂砾岩系列;7-泥质岩石和页岩;8-中性火山岩;9-山地结构;10-NE压性-压扭性(逆冲)断层;11-带状逆冲断层;12—带状拉扭断裂;13-纵向拉伸和扭转断裂;14-子午压-压-扭断裂;15—北西向张扭性断裂;16—扭-压-扭断裂;17-同沉积断层;18-推覆构造;19—背斜;20—向斜;21-环状结构体系;22—叶理带;23—未知性质的故障;24—隐藏的和推断的断层;25—花岗岩;26—闪长岩;27—碱性岩石;28—玄武岩;29—辉长岩;30°—角度不整合;31—推断地质边界;32—地层产状;33—故障发生;34—同位素年龄;35-弹坑

图1-15燕山早期燕山陆内造山带典型逆冲推覆构造剖面。

图1-15燕山造山带典型燕山早期逆冲断层剖面

平泉北侧的一条北东向逆冲断裂带;宽城县大集口B— NE向逆冲断裂带;兴隆县C—马圈子推覆构造

第三,燕山晚期古构造

燕山晚期(白垩纪)燕山地区构造岩浆活动进一步增强;火山岩的面积和分布进一步扩大;中酸性岩浆的侵入还是很强烈的。构造活动以新生为主,区域构造线方向以北北东向为主,部分北北东向和东西向断裂有继承性活动(图1-16)。

燕山晚期的主要变形类型有宽缓褶皱、逆冲断层和同沉积断层,还发育了一些环状构造体系、帚状构造体系和变质核杂岩构造。

燕山晚期褶皱构造多为简单、非常宽缓的背斜,褶皱轴向以NE向为主,少数褶皱轴向为NE向(图1-16)。

燕山晚期断裂构造以压性-压性-扭性逆冲断层为主,部分逆冲断层仍具有一定的平移特征。多数逆冲断层主要走向北北东向,部分逆冲断层走向近东西向,部分逆冲断层走向东北向;剖面倾角一般大于45°,多为高角度逆冲断层。北北东向逆冲断层明显制约了燕山晚期侵入岩、火山口及金和多金属矿床的空间分布。燕山晚期燕山地区发育了一些张扭性同沉积断裂,控制了白垩纪盆地及其火山-沉积建造的空间分布(图1-16)。

燕山晚期岩体侵位伴有不同规模的环状构造、帚状构造和变质核杂岩构造。大型环状构造,如燕山北部多伦闪电河环状构造体系,可能与隐伏岩体侵位有关,发育于下白垩统火山沉积岩系中。深入研究后的变质核杂岩构造包括云蒙山变质核杂岩,其形成演化可能与云蒙山岩体的侵位和隆升有关(Davis和郑亚东等,1991),是典型的陆内伸展构造。

图1-16燕山晚期燕山陆内造山带古构造图

图1-16燕山造山带燕山晚期古构造示意图

1—上白垩统;2—下白垩统;3-中新元古代-侏罗纪构造层;4-太古宙-元古代构造层;5—砾岩系列;6—砂泥岩系列;7—泥岩、砂岩、砾岩互层;8—陆相含煤岩系;9—酸性火山岩系;10-中性火山岩系;11-基性火山岩系;12-花岗岩;13-闪长岩;14—碱性络合物;15—辉长岩;16——分区压性——压性——扭性断裂;17—带状张性张扭性断裂;18-NE-NE逆冲断层;19-NE-NE向压扭断层;20—纵向拉伸和扭转断裂;21-扫帚结构体系;22 ——旋转环结构系统;23——北西向张扭性断层;24—平移断层;25——背斜;26—向斜;27—一般环形结构;28-同沉积断层;29—未知性质的故障;30—隐藏和推断的断层;31-变质核杂岩;32—角度不整合;33—推断地质边界;34—地层产状;35—故障发生;36—同位素年龄;37-弹坑

此外,本区在燕山晚期还发育了一些NW-NW向的扭张断裂带(图1-16)。

四。喜马拉雅构造地貌模式

喜马拉雅期,燕山及邻区的区域构造格局与中生代相比发生了很大变化。喜马拉雅期,该区褶皱变形微弱,断层活动强烈。区域断裂以张扭性为主,其中许多是同沉积断裂,控制着新生代盆地的空间分布和厚度。区域构造线方向主要为NW向、NE-NNE向和EW向,NW向断裂活动较燕山期明显增强。区域岩浆活动强度远小于中生代,仅局部地区火山活动相对较强,发育晚第三纪和第四纪玄武岩(图1-17);岩浆侵入作用较弱,地表仅出露少量喜马拉雅期中基性岩脉和一些小型辉长岩体。燕山及其邻区喜马拉雅期裂谷作用显著,形成了燕山地区的延庆盆地和怀来盆地,燕山周边的华北-下辽河裂谷盆地和魏奋裂谷系(图1-17)。

喜马拉雅期燕山裂谷盆地及其邻区的分布明显受盆地边缘同沉积断裂控制(图1-17)。盆地裂陷的同时,周围的山脉迅速隆起,形成盆山相间分布的构造地貌格局。燕山地区现今的山地地貌是在喜马拉雅期周边盆地塌陷的同时迅速崛起的内陆山地系统。八达岭山脉的热年代学表明,快速隆升始于6.0Ma

图1-17燕山陆内造山带喜马拉雅期构造建造分布图

图1-17燕山造山带新生代构造图

1-四元;2-上第三系;3-下第三系;4-黄土和淤泥质砂层;5-陆内裂谷沉积;6-碱性-弱碱性玄武岩;7-同沉积断层;8—活动断层;9—卫星照片和地球物理解释断层;10-弹坑;11-新生代沉积等高线(米)

总的来说,燕山及其邻区的喜马拉雅期构造活动以张扭性断裂为主,褶皱变形较弱,以裂陷和山体隆升为主。