论文部分内容阅读
盆地和造山带是大陆岩石圈表面的两个基本构造单元,盆地的沉积演化与盆缘造山带的构造事件具有密切的耦合关系,成为揭示大地构造演化的有效手段。笔者以华北中北部宁武-静乐盆地、云岗-平鲁盆地及府谷盆地为主要研究对象,从利用盆地的碎屑沉积记录来重建造山带发展演化历史的角度出发,应用岩石学、大地构造学、同位素年代学方法,对晚古生代末期-早中生代沉积特征、年代地层格架、沉积物源特征及大地构造背景进行了详实的分析和研究。在此基础上,结合前人的研究成果,揭示了华北地块北缘造山带在晚古生代末期-早中生代时期的构造演化特征。不仅丰富了对华北北缘阴山-燕山造山带、中亚造山带构造演化的认识,同时也对理解华北中北部盆地沉积与构造作用关系及其地球动力学背景具有重要的意义。主要取得如下认识:利用砂岩中碎屑锆石的同位素年代学数据,确定了华北中北部盆地晚古生代末期-早中生代地层的最大沉积年龄及时代归属,并结合前人的研究成果建立了年代地层格架。云岗-平鲁盆地石盒子组归属于中二叠统,最年轻碎屑锆石将本组上下部地层最大沉积年龄分别约束到266.9±5.7 Ma及286.2±5.5 Ma,该套地层在华北中北部普遍发育。宁武-静乐盆地刘家沟组归属于下三叠统,2颗最年轻碎屑锆石将地层最大沉积年龄约束到261±7 Ma,在层位上与济源、洛阳盆地二马营群及鲁西盆地凤凰山组相当,为同期沉积;二马营组归属于中三叠统,4颗最年轻碎屑锆石将地层最大沉积年龄约束到247±6 Ma,在层位上与鄂尔多斯盆地纸坊组、燕山山间盆地刘家沟组、济源、洛阳盆地二马营群及鲁西盆地凤凰山组相当;天池河组归属为上侏罗统,4颗最年轻碎屑锆石将地层最大沉积年龄约束到149±5 Ma,在层位上与鄂尔多斯盆地安定组、芬芳河组、燕山山间盆地九龙山组以及鲁西盆地三台组层位相当,为同期沉积地层。碎屑锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及古流向分析结果揭示了物源区位置,中二叠统石盒子组、下三叠统刘家沟组、中三叠统二马营组及上侏罗统天池河组砂岩具有相似的锆石U-Pb年龄分布特征,主要分为三组:即晚古生代以及早中生代年龄、古元古代年龄(峰值为1.8 Ga)、新太古代年龄(峰值为2.5 Ga)。U-Pb年龄组成与阴山-燕山造山带年龄分布一致,两组前寒武纪年龄锆石可与华北地块基底广泛分布的前寒武纪年龄组分相匹配。石盒子组、二马营组砂岩显生宙锆石Hf同位素εHf(t)值全为负值,刘家沟组、天池河组砂岩显生宙锆石Hf同位素εHf(t)值主要为负值,分别各有3颗显生宙锆石εHf(t)值为正值,其中负的εHf(t)特征值与阴山-燕山造山带的Hf同位素特征相符,正的εHf(t)值与中亚造山带的锆石Hf同位素特征一致。华北中北部盆地中晚二叠世沉积地层的物源区为阴山-燕山造山带;早三叠世时期阴山-燕山造山带及中亚造山带共同为盆地提供碎屑沉积,很可能以阴山-燕山造山带为主,中亚造山带作为次级物源区只提供少量沉积,中晚三叠世沉积地层的物源区为阴山-燕山造山带;中侏罗世沉积地层的物源区转化为阴山-燕山造山带及中亚造山带共同作为主要物源区,而晚侏罗世沉积地层的主要物源区又重新演变为阴山-燕山造山带,中亚造山带仅提供少量物源。华北中北部盆地中二叠世时期物源区为阴山-燕山造山带,早三叠世时期盆地物源区除了阴山-燕山造山带以外,还接受了来自中亚造山带的碎屑供给,通过这一物源变化并结合石盒子组及刘家沟组砂岩最年轻碎屑锆石年龄,证明华北地块与中亚造山带的碰撞拼合时间也即古亚洲洋的闭合时间发生在晚二叠世(267-261 Ma)。华北中北部盆地物源区从中侏罗世的阴山-燕山造山带和中亚造山带的共同物源区转变为晚侏罗世以阴山-燕山造山带为主,这一突然的物源变化表明华北北缘发生了强烈挤压隆升,很可能与古鄂霍次克洋的南向俯冲闭合有关。华北中北部晚古生代末期-早中生代构造演可化分为五个阶段。中晚二叠世同碰撞挤压阶段:由于古亚洲洋的俯冲消减直至中亚造山带与阴山-燕山造山带挤压碰撞,导致物源区发生强烈隆升。早三叠世-晚三叠世早期后碰撞伸展阶段:早三叠世时,随着古亚洲洋的闭合,华北中北部处于从挤压向伸展体制的转换阶段;中三叠世-晚三叠世早期,华北中北部处于碰撞后的伸展构造背景,北缘造山带发生差异隆升。晚三叠世末期同碰撞挤压阶段:华北地块北缘受到中亚造山带的持续碰撞,造成华北中北部的挤压变形和阴山-燕山构造带的加速隆升。早-中侏罗世后碰撞伸展阶段:晚三叠世晚期华北北缘造山运动的结束,进入后造山的伸展阶段。中侏罗世晚期-晚侏罗世同造山挤压阶段:由于古鄂霍次克洋的南向俯冲闭合,华北中北部构造体制发生变革,构造应力转变为挤压状态,华北北缘阴山-燕山造山带物源区发生了强烈的挤压隆升、褶皱冲断、构造岩浆活动。华北地块中北部盆地与北侧物源区晚古生代末期-早中生代的构造作用主要受控于晚二叠世古亚洲洋的俯冲消减闭合、中亚造山带与阴山-燕山造山带发生碰撞以及晚侏罗世古鄂霍次克洋的南向俯冲闭合、西伯利亚板块南缘与中亚造山带发生碰撞的区域动力学背景。