地质历史中的地壳运动和构造热事件
1.太古宙-元古代克拉通基底形成过程中的主要地壳运动和构造热事件。
太古宙-元古代是中朝地台结晶基底的形成期,包括燕山及其邻区。发生了多期强烈的区域性地壳运动,如向西运动、阜平运动、五台运动、吕梁运动等。,并伴有多期不同方向的构造变形、区域性中深变质、火山喷发、岩浆侵入等热事件。
1.搬到西部去
迁西期地壳运动受后期多次地壳运动改造,叠加晚期构造-热事件,野外难以准确识别对应的角度不整合,但在相关构造-热事件年龄统计分布图上仍清晰显示(图1-8)。
西进运动发生在3000~2900ma,对冀东、辽西、辽东、吉林、五台、济宁、胶东等华北地块内的许多地区都有不同程度的影响。迁西运动使迁西群、密云群、集宁群、桑干群、下鞍山群、龙岗群、泰山群及建平群和胶东群下部的麻粒岩-角闪岩相发生区域变质和复杂的塑性流变,并伴有紫苏花岗岩、花岗岩和基性-超基性岩浆的侵入。形成了冀西玉壶寨、太平寨、上营的紫苏花岗岩,迁安的军屯山片麻岩花岗岩(2960Ma)(刘敦义,1991),辽东弓长岭花岗岩(3000~2900Ma)(刘敦义,19965438)。
图1-8燕山(a)和华山地块(b)克拉通基底形成期构造-热事件统计分布图。
图1-8克拉通基底形成过程中燕山和华北克拉通北缘地区同位素年龄统计图
统计数据包括变质岩和侵入岩的Rb-Sr等时线年龄、Sm-Nd等时线年龄、锆石U-Pb年龄和39Ar-40Ar年龄。
2.阜平运动
阜平运动发生在2600~2400Ma(图1-8),是中朝地台早前寒武纪最强烈的地壳运动之一,造成山西五台山地区阜平群、龙泉关群与上覆五台群呈角度不整合接触关系,使丹塔子群、乌拉山群、阜平群、上鞍山群、中上建平群、中上胶东群、夹皮群。伴随着强烈的片麻岩穹窿隆升、固体塑性流变、韧性剪切变形、片麻岩、片理等广泛的构造变形以及强烈的混合岩化作用和岩浆侵入作用,形成了迁安、迁西、鞍山、清原、海城等地的椭圆形构造(穹窿构造)和山海关-绥中混合花岗岩带(2403~2475Ma)及辽东齐大山花岗岩(2400Ma)。1992)、乌拉山花岗岩(2370~2470Ma)(马兴元等,1990)以及冀东、冀北、辽北、胶东、五台、吉林南部、夹皮沟、乌拉山的花岗岩-绿岩带(沈宝峰等,6544
3.五台运动
五台运动与冀东双山子运动大致对应,发生在2200~2000ma,造成五台山群与上覆滹沱群之间的角度不整合和接触关系,导致五台群、双山子群、红旗营子群、色腾山群、下辽河群和集安群广泛的高绿片岩相-角闪岩相区域变质,并伴有韧性剪切、闭合褶皱等。形成了大量韧性剪切带和各种类型的褶皱构造以及独山花岗岩(2000Ma)(赵敦民,1990)、张家沟辉绿岩玢岩(2265Ma)(孙家树,1994)等岩浆侵入体。在内蒙古西部和五台山,形成了一些花岗岩-绿岩带。
4.吕梁运动
吕梁运动发生在1900 ~ 1800 Ma,是中朝地台早前寒武纪又一次最重要的地壳运动(李俊生,1939;任继顺等,1980;、崔、1980),在冀东朱杖子-双山子、五台山、太行山、晋安、胶东等地区形成区域性褶皱幕,使具有绿片岩相的朱杖子群、滹沱群、粉子山群、上寮群、干洮河群、二道洼群、老岭群发生强烈构造变形。朱杖子花岗绿岩带(李进荣,1997)是由四子王旗花岗岩、蓝瑛花岗岩(1790Ma)和半壁山花岗斑岩(1757Ma)等花岗岩浆侵入形成的。中朝地台统一的结晶基底最终形成于吕梁期。
上述四次地壳运动和构造-热事件叠加改造,形成了相当复杂的区域构造格局(图1-9)。
2.新元古代-古生代克拉通盖层形成过程中的地壳运动和相关的构造-热事件。
吕梁运动后,包括燕山地区在内的中朝地台进入相对稳定的克拉通沉积盖层发展期,直至古生代末。其间地壳运动以地块升降(造陆运动)为主,形成多期沉积间断和区域平行不整合接触关系;中元古代伴随着强烈的裂谷作用、海底火山喷发和同沉积断裂活动,局部地区还发育了区域性浅变质作用。
从中元古代到新元古代早期(1800 ~ 1000 Ma),华北地块的地壳差异运动仍然比较强烈,总体处于裂陷槽(裂陷槽和古裂谷)演化阶段,形成多个裂谷中心(图1-10)。银山、燕山拗拉槽近东西向,主要由近万米厚的滨海、浅海碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩组成,有多层海底中基性火山岩,辽宁东北部铁岭地区仍发育典型的中元古代枕状熔岩。以大同-固原断裂和郯庐断裂为界,将坳拉槽系统自西向东分为三段,即西部的狼山-白云鄂博坳拉槽,中部的燕山-辽西坳拉槽和东部的潘河坳拉槽。这些冲沟都是在古克拉通的基础上发展起来的,它们的地层和沉积具有一定的可比性,但在各自的发展时期和空间上,它们的分布特征和构造类型是不同的。
西段阴山坳槽系包括狼山-白云鄂博和扎尔台坳槽,呈东西向线性分布,东西长500多km,南北宽约100km,两侧受近东西向同沉积断裂控制。该裂陷槽的时代可能早于廖燕裂陷槽。北部的白云鄂博-奥拉海槽沉积在白云鄂博群中,厚9000米,由铁稀土元素和尖山组碳酸盐岩、中基性火成岩组成。在扎尔台敖拉海槽南部,沉积了3200米厚的扎尔台群含铁碳酸盐-碎屑岩建造,姬叔组夹有碱性中基性火山岩(王镇等,1989)。它们的沉积环境主要为滨海-浅海相,部分地区为半深海古环境,形成多次碎屑-碳酸盐-泥质沉积旋回。扎尔台群和白云鄂博群形成后,经历了强烈的地壳运动(扎尔台运动),引起绿片岩相浅变质、褶皱变形和韧性剪切变形。这次地壳运动的年龄约为65438±0400ma。1400Ma后,形成了石那干群的滨海碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩系,厚度小,不变,以角度不整合覆盖在低谷期地层上,属于典型的稳定盖层沉积。
图1-9华北地块北缘及邻区太古宙-元古代古构造图(根据崔等(1980)略作补充和修改)
图1-9华北克拉通北缘太古宙-古元古代古构造图
1 ~ 2—古元古代:背斜和反转背斜、向斜和反转向斜;3 ~ 4—太古代:背斜和反转背斜、向斜和反转向斜;5—古元古代:叶理和面理;6—太古代:片理和片理;7-晚期断层和隐伏断层;8—古元古代:中酸性侵入岩;9—太古宙:中酸性侵入岩;10-绿岩带;11—古元古代:碳酸盐岩;12 ——后燕辽运动(1000Ma)磨拉石建造;13 ——太古宙和元古代岩系的分界线;14-正磁异常;15-负磁异常;16-椭圆形结构;17-韧性剪切带;18 ——郯庐断裂带磁异常线
图1-10华北地块北缘中元古代古构造图(根据崔等(1976)略作补充和修改)
图1-10华北克拉通北缘中新元古代古构造图
1-隆起带;2-同沉积断裂带;3—中元古代地层的等厚度线;银山地区:白云鄂博群、渣儿台山群;燕山、凡河地区:长城群、蓟县群、青白口群;姬旦地区:青白口群和震旦系;4-海底中基性火山岩;5-中酸性侵入岩;6-基性侵入岩;7-显生宙断层;8 ——后燕辽运动(1000Ma)磨拉石建造;9—地层厚度测量点
中段的廖燕海槽总体呈北东向展布,明显受张家口-承德-北票同沉积断裂控制。其中新元古代沉积地层厚达万米,其裂谷中心在蓟县-朝阳一带,北部沉积厚,自南向西逐渐变薄。沉积地层自下而上为长城群和蓟县群,属一套滨浅海沉积建造,形成了中元古代早期大红峪组碱性和中基性海底火山岩系。裂谷中心被隆起带包围,其中大部分是水下隆起。裂谷开始于1800Ma,在此期间发生了几次上升运动。如滦县运动发生在1400Ma,造成了蓟县群与长城群之间的沉积间断和平行不整合。1000Ma的秦禹运动造成青白口群和蓟县群之间的沉积间断和平行不整合。新元古代下马岭组沉积后,镜儿峪组海绿石石英砂岩组的大面积超覆,标志着该区开始过渡到稳定的克拉通盖层发育阶段。
东凡河拗拉槽位于郯庐断裂的东部,其裂陷作用开始晚于廖燕拗拉槽,缺少长城期的长洲沟期、串岭沟期和团山子期,裂陷沉积始于长城期的大红峪期。裂谷期形成的大红峪组、高于庄组和长城群蓟县组是一套碎屑岩-碳酸盐岩系,其沉积特征和地层时代与燕山拗拉槽非常一致,但也有一定差异。如枕状中基性熔岩发育于凡河拗拉槽雾迷山期,反映了该时期的大活动。凡河坳海槽的结束时间为中元古代末,银屯组粗碎屑岩形成于燕辽运动(1000Ma)之后,其岩性特征与造山后磨拉石组相似。
胶东东部、辽东南部和济南南部在中元古代(1800 ~ 1000Ma)800Ma期间均处于抬升剥蚀状态。新元古代早期燕辽运动后,在大连-富县地区形成了永宁群磨拉石建造和西河群、五星山群、进贤群克拉通盖层。吉林省南部浑江地区形成了白房子组磨拉石组和西河组、浑江组盖层沉积。以上各期沉积建造具有良好的相似性,均以稳定的滨海相和浅海相沉积建造为主,具有碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩沉积旋回。受中生代早期地壳运动的影响,该地层经历了区域性浅变质作用,如旅大地区的西河群和胶东的蓬莱群。
对比东、中、西三个中元古代aulacorns,可以看出它们在很多方面具有可比性,但也有很大的差异。
新元古代-古生代晚期,中朝地台构造活动进一步减弱,地壳构造运动微弱。大部分时间(寒武纪-中奥陶世和中石炭世-二叠纪),整个地区处于稳定的滨海和浅海相沉积环境,其间发生多次海平面升降。晚奥陶世至早石炭世,发生了以整体隆升为特征的造陆运动,造成了长时间的沉积间断和区域性平行不整合。在此期间,没有强烈的构造热事件。
3.中新生代陆内造山过程中的地壳运动及相关构造-热事件。
燕山及邻区在经历了中元古代至古生代沉积盖层的漫长发展期后,进入了中新生代构造活动的新时期,即陆内造山运动;印支运动和燕山运动不仅对燕山地区,而且对东亚广大地区都产生了强烈的影响,是地质史上最重要的地壳运动之一。燕山及邻区中新生代构造运动及其相关的变形、反转构造和岩浆活动往往反映在幕式事件中。
通过长期的地质调查和研究,在燕山及其邻区已识别出5 ~ 6个中生代区域性角度不整合,每个区域性角度不整合代表一个褶皱幕或造山幕(崔和,1983;崔等,1985;崔等,1990;崔和,1997;崔等人,1998)(表1-2和1-4)。燕山造山带印支期有12个构造幕,包括中三叠世末的“前醒狮口组”和晚三叠世末的“前南大岭组”,标志着该区中生代陆内造山运动的开始。燕山期(侏罗纪-白垩纪)有四个区域构造幕,包括燕山早期的千里矶山组和千东岭台组(千义县组),燕山晚期的前孙家湾组与上白垩统和下第三系之间的构造幕。与上述5 ~ 6个构造幕或造山幕有关的主要地质事件包括同一造山期的磨拉石状建造的形成和不同性质的岩浆侵入事件,与强烈挤压有关的褶皱变化和逆冲断层活动,后造山期的岩浆喷发事件,与缓慢伸展有关的若干新沉积盆地或火山-沉积盆地的出现,以及同沉积褶皱和同沉积断层活动。
表1-4燕山造山带中生代火山沉积构造及区域角度不整合发育时期汇总表
图1-11燕山陆内造山带中生代构造-构造分布示意图
图1-11燕山陆内造山带中生代构造图
1-太古宙-元古代构造层;2-中新元古代-古生代构造层;3-6中生代火山-沉积建造:3-砂砾岩系列,4-含煤系列和油页岩系列,5-酸性-中酸性火山-沉积系列,6-基性-中性火山-沉积系列;7-中生代区域性逆冲推覆断层构造带;8-花岗岩;9—碱性花岗岩;10-中性侵入岩;11—碱性岩;12-基性侵入岩;13—角度不整合;14-隐藏和推断的地质边界
中生代多期多幕地壳运动和构造-热事件叠加,形成了燕山陆内造山带相当复杂的区域构造格局(图1-11)。
燕山造山带新生代发育不全,分布有限,很难直接观察到明显的角度不整合界面。在燕山造山带东南缘的下辽河和华北裂谷盆地中,早第三纪断陷和晚第三纪-第四纪坳陷的沉积物之间存在大范围的角度不整合(李国玉等,1988)。估计这一发生在喜马拉雅早期和晚期之间的构造幕式事件,应该对燕山造山带也有一定的影响。另外,随着喜马拉雅期燕山山脉的不协调隆升,北台期(古近纪早期)和唐县期(中新世晚期)在不同海拔高度上存在两个夷平面(1991)。