（构造地质学专业论文）辽西医巫闾山变质核杂岩构造分析.pdf

中国地质科学院硕士学位论文 医巫阁山变质核杂岩构造分析 论 文 摘 要 变质核杂岩作为 伸展构造的主要形式之一，从土个世纪8 0 年代开始，在我国相继发现 了许多变质核杂岩。 医巫间山 变质核杂岩地处燕山造山带东段的辽西地区， 其复杂的区 域地 质背景， 使得对其研究具有十分重要的意义。 医巫闯山变质核杂岩主要由 变质核、 拆离断层以 及上部盖层组成。 医巫阎山变质核杂岩 中心为燕山 早期的医巫间山 二氏 花岗 岩体， 周围是由 代表地壳深部变形特点的太古宇变质岩 组成的变质核。 变质核北面和东面以 拆离断层与盖层下部中元古界相接触， 并为中元古界组 成的韧性流变的中间层所环绕。 变质核西面以阜新盆地东南缘边界正断层 ( 孙家湾一稍户营 子正断层) 与盖层上部以 脆性变形为 特征的白 至纪碎屑岩相邻。 医巫间山变质核杂岩与 房山 变质核杂岩比较相似 ( 与科迪勒拉变质核杂岩不同) ，在脆性破裂的上部盖层和韧性变形的 基底之间，发育一套由盖层下部中新元古界层状岩系组成的韧性流变层 医巫阎山 变质核杂岩是对称型变质核杂岩。 核杂岩两侧韧性剪切带面理、 线理的 倾斜和 运动指向相反 通过对医巫阁山 花岗 岩体岩石化学分析， 得出间山 超单元为 “ s ”型花岗 岩，其生成方 式为地壳重熔，是同造山期地壳强烈运动的产物。 医巫r9 l 山 变质核杂岩形成演化过程如下 : ( 1 ) 太一占 宙末 ( 2 5 0 0 m a 士) 的强烈构造运动， 使该区 太古字地层发生中深变质作用。 之后，该区遭受剥蚀，至中元古代开始接受克拉通盖层沉积，经历了稳定克拉通演化阶段。 从中三叠世晚期开始 2 3 4 2 1 4 m a ) ，由 于受印支运动影响， 该区地壳深部发生局部 熔融; ( 2 ) 在中 侏罗世晚期 1 6 2 .8 1 5 9 . 1 m a ) ，医巫间山 花岗 岩体发生侵位; ( 3 )同 造山期早白 至世 ( 1 2 7 1 1 6 m a ) ，区域伸展作 用加强， 在医巫间山两侧地壳表 层发生断陷 成盆， 医巫间山 地区 发生断块隆升。 在其深部发生韧性变形， 形成拆离断层， 医 巫间山变质核杂岩形成; ( 4 )至白坐纪孙家湾组沉积时期，医巫阎山变质核杂岩已遭受剥蚀，出露地表。 关键词:变质核杂岩 医巫间山 拆离断层 s h r i m p 中国地质科学院硕士学位论文6 医巫阁山变质核杂岩构造分析 ab s t r a c t a s a m a i n f o r m o f e x t e n s i o n s t r u c t u r e , f r o m 8 0 d e c a d e o f l a s t c e n t u r y , m a n y m c c ( m e t a m o r p h i c c o r e c o m p le x ) h a s b e e n f o u n d i n c h i n a . t h e y i w u lv s h a n mc c l i e s i n t h e e a s t s e g m e n t o f t h e y a n s h a n o r o g e n e . t h e c o m p l e x r e g i o n a l g e o l o g y b a c k g r o u n d m a d e t h e r e s e a r c h v e r y s i g n i f i c a n t t h e y i w u lv s h an m c c c o n s i s t s o f a c ry s t a l l i n e m e t a m o r p h i c c o r e , a d e t a c h m e n t f a u l t a n d a c o v e r l a y e r . t h e c e n t e r o f t h e y i w u lv s h a n mc c i s y i w u l v s h a n e a r l y y a n s h ani an a d a m e l l it e . t h e m e t a m o r p h i c c o r e c o n s i s t s o f a r c h a e a n m e t a m o r p h i c r o c k w h i c h r e p r e s e n t s d u c t i l e d e f o r m a t i o n i n d e e p c r u s t a n d s u r r o u n d s t h e y i w u l v s h a n a d a me l l i t e . t h e l o w e r p a r t o f t h e c o v e r la y e r c o n s i s t s o f m i d d l e p r o t e r o z o i c , s p r e a d s i n n o r t h e rn and e a s t e r n p a r t o f t h e m e t a m o r p h i c c o r e a n d c o n n e c t s w it h t h e m e t a m o r p h i c c o r e b y a d e t a c h m e n t f a u l t . i t i s c u t b y s u n j i a w an- s h a o h u y i n g z i n o r m a l f a u l t i n t h e w e s t o f t h e m e t a m o r p h i c c o r e . t h e y i w u l v s h an mc c is r e s e m b l e o f t h e f ang s h a r m c c , a n d d i ff e r e n t f r o m c o r d i l l e r a n m c c . b e t w e e n t h e c o v e r l a y e r o f b r itt l e n e s s b r e a k a n d b o tt o m o f d u c t i l e d e f o r m a t i o n , a s e r i e s o f t h e o l o g i c a l s t r a t i f i c a t i o n o f mi d d l e p r o t e r o z o i c e r a t h e m i s d e v e l o p e d i n t h e l o w e r p a r t o f t h e c o v e r l a y e r . i h e y i w u l v s h a n mc c i s s y m m e t r i c t y p e m e t a m o r p h i c c o r e c o m p l e x . t h e d i p a n d t h e m o v e m e n t d i r e c t i o n r e p r e s e n t e d b y t h e d e f o r m a t i o n s c h i s t o s i t y , l i n e a t i o n , a r e o p p o s i t e i n t h e d u c t i l e s h e a r z o n e o f b o t h s i d e s o f t h e mc c . t h r o u g h c h e m i c a l ana l y s i s , it c a n b e c o n s i d e r e d t h a t t h e y i w u l v s h a n a d a m e l l i t e i s a s t y p e g r a n it e b y c r u s t s r e m e l t i n g a t t h e s y n o r o g e n i c s t a g e . t h e mc c d e v e l o p e d a s f o l l o w s : ( 1 ) t h e a r c h e an s t r a t a w a s m e t a m o r p h o s i z e d in t h e a r e a a t t h e e n d o f a r c h e an e r a ( 2 5 0 0 ma 士 ) . t h e n , it h a d b e e n e r o d i n g t i l l t h e c r a t o n d o p o s i t i o n b e g an d u r i n g t h e m i d d l e p r o t e r o z o i c . t h i s s t a b l e t e c t o n i c e v o l v e m e n t h a d l a s t e d f o r a l o n g t i m e a n d e n d e d a t t h e m i d d l e t r i a s s i c . s i n c e t h e n , t h e i n d o s i n i an m o v e m e n t h a d e x e rt e d it s i n fl u e n c e in t h i s r e g i o n a n d i n d u c e d t h e l o c a l m e l t i n g i n t h e d e e p c r u s t . ( 2 ) i n t h e l a t e o f m i d d l e j u r a s s i c ( 1 6 2 . 8 - 1 5 9 . l ma ) , t h e y iw u l v s h an a d a m e l l i t e h a d b e e n i n t r u d e d . ( 3 ) d u r i n g t h e e a r ly c r e t a c e o u s p e r i o d ( 1 2 7 1 1 6 m a ) ， t h e r e g i o n a l e x t e n d i n g b e c a m e m o r e s t r o n g e r , t h e y i w u l v s h a n f a u l t b l o c k a r i s e d , w h i l e t h e f a u l t b a s i n d e v e l o p e d i n b o t h s i d e s o f it . a t t h e s a m e t i m e , t h e d e t a c h e m e n t and t h e m c c f o r m e d b y p l a s t i c d e f o r m a t i o n in t h e d e e p c r u s t . ( 4 ) t h e mc c h a v e s u ff e r d d e n u d a t i o n and e m e r g e n c e d t h e e a r t h s s u r f a c e w h e n t h e s u n j i a w a n i a n f o r m a t i o n w a s f o r m e d . k e y w o r d s me t a m o r p h i c c o r e c o mp l e x ; y i w u l u s h a; d e t a c h m e n t f a u l t ; s h r i mp 中国地质科学院 硕士学位论文 医n ig l 山 变质核杂岩构造分析 目 3舀 造山带伸展构造研究是造山带研究的热点之一，变质核杂岩 ( m e t a m o r p h i c c o r e c o m p le x ) 作为 造山 带 伸展构 造的 表现 形式之一， 越来 越被人 们重视。 变质核杂岩是由 强 烈 变形变质的变质核、 拆离断层 ( 或强烈韧性变形的中间 过渡层) 以 及脆性变形的、 未变质的 盖 层等组成的构造组合。 一般呈近圆形或椭圆形， 由 强烈变形变质的岩石组成孤立隆起， 经 常有岩体侵入其中， 或者被远比核部岩石变形、 变质轻的岩石覆盖， 或者被覆以拆离并远距 离运移的盖层。 一、问题的提出及其意义 医巫间山变质核杂岩位于华北地块北部，燕山陆内造山带东端 ( 图 1 ) ，医巫间山变质 核杂岩构造变形历史记录了燕山陆内造山带的变形过程和演化历史。 研究医巫间山变质核杂 岩变形特征、 演化过程及形成的动力机制， 对于认识燕山 造山带造山作用过程和形成演化历 史具有重要意义。具体表现为以下三个方而: 扬子地块 .研究区位 t 0 2 a 尸 ia n 图1 研究区区域构造背景图 ( 一)对造山过程中伸展构造研究的意义 造山带是指造山旋回中经受强烈褶皱作用和其它变形的地壳的狭窄线性地带。近 1 0 0 多年来， 造山 带一直是地球科学研究的中心议题 造山 带的 研究不仅被看作是对区域地质单 元的研究，而且被纳入全球构造体系研究当中。 造山过程中不但具有较强的挤压， 而且由 于造山带具有较厚的地壳、 较大的重力势能以 及较弱的抗拉强度和构造不连续性， 加之下部热动力作用， 也为伸展构造的发育提供了良 好 中国地质科学院硕十学位论文 医巫间山变质核杂岩构造分析 的条件 造山带伸展构造具有多样性和多阶段性。 既有造山 后 ( 包括末期) 伸展构造，也 有同 造 山伸展构造;既有垂直于造山带的伸展，也存在火量平行造山带的伸展。同时， 伸展构造的 发育机制也各 不相同。 随着对造山 带研究的深入， 造山带伸展构造及其主要类型之一的变质核杂岩的研究也成 为当前构造研究中的热门话题。 据统计， 现已发现的变质核杂岩基本上都形成于造山后期伸 展阶段。 变质核杂岩作为在造山带伸展作用形成的一个独特类型的构造组合， 探讨变质核杂 宕的基本特征、 形成作用、 演化规律， 对造山带的形成特征以 及造山伸展过程研究具有极其 重要的意义。 ( 二)对区域构造体制转变的研究意义 研究区位于华北陆块 ( 或中朝克拉通) 北缘燕山 造山带东段， 地处占 亚洲洋和太平洋两 大全球性构造域的交叠部位。华北陆块经吕 梁运动 ( 1 8 0 0 - 1 9 0 0 m a ) 形成结晶基底之后， 进入稳定的盖层发育阶段， 直到古生代末期一直处于稳定构造环境， 未发生过显著构造变形。 华_ 】 匕 北部处于占 亚洲洋与古太平洋两大全球性构造域的叠加部位，晚古生代末一 中生代 初正处于两大构造域叠加演化的重要时期 ( 邵济安， 1 9 9 7 ) 。 从晚古生代开始古亚洲洋消亡， 华北克拉通也处于和北邻板块的 碰撞造山 过程当中 ( 邵济安，1 9 9 7 ) . 中生代以 来， 华北克 拉通与 相邻地块的碰撞和相互作用， 不仅在华北板块南缘板间 形成 了 大别一苏鲁超高压变质带和秦岭造山 带， 而且在长期稳定的克 拉通北部燕山地区出 现了强 烈的变形和造山 作用。 中 新生代挤压与伸展的转换过程， 记录了从古亚洲洋构造域汇聚( 主 动型) 构造体制向 太平洋构造域俯冲 ( 另一种主动型) 构造体制转换的大陆动力学过程。 ( 三)对研究区域盆山演化及成矿作用 ( 金矿、煤矿、石油等)的意义 医巫阎山东接下辽河中新生代含油 气盆地， 西与义县一阜 新中生 代含煤盆地相迁。 在地 质构造上本区处于华北地块北缘燕山造山带东端。 燕山东段一下辽河地区中新生代以来的构 造演化过程， 是一个 造山、 成盆作用在三维空间和时间上的相互转换过程 ( 马寅生， 2 0 0 4 ) , 其构造和地理上的位置，对于 研究辽西地区的盆山 形成具有重要意义 随着对变质核杂岩的基本特征、 形成机制及控矿作用的深入研究， 人们发现许多不同 成 因类型、 空间 异位的内生矿床都受其控制。 变质核杂岩控矿目 前多认 为是两种性质的循环流 体在拆离断裂附近汇合成矿。 变质核杂岩与热异常及岩浆活动都有密切的联系， 其核部基本 上都发生一期以 上的岩体侵入， 是找矿探矿的理想构造区。 医巫阎山 变质核杂岩形成于白 至纪， 中心为燕山早期的医巫间山二长花岗岩体， 周围是 代表地壳深部变形特点的 太古宇变质岩组成的变质核。 变质核北面和东面以 拆离断层与盖层 卜 部中元古界 相接触， 西面以 阜新盆地东南缘边界正断层与白 翌纪脆性变形碎屑岩相邻。 在 研究区己 经发现排山 楼、 大板、 大樱桃沟等金矿， 研究发现这些矿产形成都是受医巫间山 变 质核杂岩控制的 ( 孟宪刚，2 0 0 2 ;朱大岗，2 0 0 2 , 2 0 0 3 ) 0 研究区内矿产资源丰富， 东部辽河盆地是辽河油田 的石油 天然气生产基地， 西北部的阜 新一义县盆地和东北部的 八道壕盆地蕴藏丰富的煤炭资源， 北部排山 楼地区含有大型金 矿， 另外本区的 花岗 岩是很好的工 业石材， 医巫间山 变质核杂岩核部的 独特地貌形成美好的自 然 景观，是本区著名的旅游景点。 二、研究目 标、内容及方法 ( 一)变形分析 主要对医巫阁山 变质核杂岩的变质核及盖层下部韧性流变层内糜棱岩的片理、 线理产状 进行测量、 统计， 重点是变 质核杂岩的东侧和北侧， 以 分析变 质核杂岩的几何学、 运动学特 征，进一步明确医巫间山变质核杂岩的类型和动力学机制 中国 地质科学院硕士学位论文 医巫间山 变质核杂岩构造分析 ( 二)沉积分析 主要是通过医巫间山两侧白 至系沉积物砾石成分统计分析， 重点对孙家湾组进行砾石成 分分析和砾石统计， 研究其物源与医巫间山岩石的关系， 分析医巫间山 变质核杂岩的隆升历 史及录 u 蚀过程 ( 三) 年代学分析 运用错+ i u - p b s h r i m p i i 年代学方法， 对医巫间山 变质核杂岩核部花岗 岩进行年龄 测定，厘定变质核内花岗岩体的侵位的年龄及医巫间山的隆升历史时间 和过程 ( 四)岩石化学分析 主要对医巫阎山变质核杂岩核部间山花岗岩体进行岩石化学分析，研究其岩浆成因类 型分析花岗岩形成的构造环境，探讨医巫间山变质核杂岩形成的动力机制 总之， 通过对医巫间山变质核杂岩儿何学、运动学、沉积学、 年代学等方面的调查研究 ( 以医巫阎山变质核杂岩变形分析和两侧白些系沉积分析为重点) ，力求刘医巫间山变质核 杂岩的成因、类型以及构造特征有一个全面的认识。 三、论文工作情况及主要工作量 论文研究工作从2 0 0 2 年7 月开始，截至目 前近三年时间。 首先在总结前人研究成果的 基础之上， 于2 0 0 3 年 1 0 月 份在导师马寅生研究员的指导下对工作区作了初步的野外调查研 究。 主要调查了医巫阎山北部和东北部的花儿楼、 黄土坎、 稍户营子、 大脑瓜山、 卡拉房子、 九仙洞、 茶壶窑、 正安堡等地的变形特征和运动学特征， 采集了医巫间山地区a山超单元花 岗岩体的测年样品。共采集标本2 3 个， s h r i mp测年样品2 块，磨片2 2 个，野外照相2 2 张。 刘采于变质核杂岩核部的 花岗 岩测年样品作了 错石选样处理， 并进行了s h r i m p年龄 测试 ( 错石阴极发光图像2 1 张，显微照相5 6 张) 。 研究过程当中，对于变质核杂岩的运动学方向及拆离带的特征仍然存在许多疑虑，于 2 0 0 4 年 1 1 月再次对工作区的进行了 野外调查。 野外主要对处于医巫间山变质核杂岩核部和 盖层卜 部的 糜棱岩片理、 线理产状进行测量， 重点 对北宁市 ( 原北镇) 瓦子峪一 稍户营子一 卜 拉房子一带， 正安堡、 石灰屯等地以及北镇东侧进行应变测量， 另外还在医巫间山变质核 杂岩南部的间阳蜂、 罗罗堡、 石佛堡、 大榆树堡等地进行了调查。 这次调查采集标本6 1 块， 磨片4 3 块，电子探针磨片4 块， e s r( 电子自 旋共振)测年样品2 个，野外照相 1 0 8 张。 论文期间除主要对医巫间山地区进行了详细的野外调查， 还对燕山其它地区以及天津蓟 县和山 东胶东半岛等华北其它地区 进行了 野外地质调查。 力求对整个燕山 甚至华北地区有- 个全面的了解。 表 1 论文期间野外工作统计 野外调查地区辽西医巫间山地区天津蓟县山东胶东半岛 调查时间2 0 0 3 年 1 0 月2 0 0 4 年 1 1 月2 0 0 3 年 1 0 月2 0 0 3 年9 月 采集标本 ( 块) 2 3612 25 7 野外照相 ( 张) 2 21 0 81 0 63 6 普通磨片 ( 块) 2 24 32 25 6 显微照相 ( 张) 4 48 64 41 1 2 电 子探针磨片 ( 块) 4 剖面 ( 条) 4562 测年2 ( s h r i mp ) 2 ( e s r)2 ( a r / a r 0 0 ) 中国地质科学院硕士学位论文 医巫阎山变质核杂岩构造分析 四、取得的主要进展 论文期间经过多次野外调查、 室内 研究分析、 实验测试和总结前人的研究成果， 运用运 动学、 岩石化学、 年代学和沉积学等方面的理论知识， 对医巫间山变质核杂岩进行了详细的 构造分析研究，主要取得以 下几个方面的认识: ( 一)进一步确定了医巫间山变质核杂岩拆离断层 通过对医巫间山 地区发生糜棱岩化的太古宇基底和中元占 界盖层的变形分析， 以 及其空 间的展布， 确定了医巫阎山 变质核杂岩拆离断 层的 存在。 医巫间山 变质核杂岩拆离断层存在 于变质变形的太古宁糜棱岩和中元古界盖层之间。盖层下部存在流变层，层内发育褶叠层 ( 二)进一步确定了医巫间山变质核杂岩的类型为对称型变质核杂岩 通过对医巫阎山变质核杂岩的变质核及盖层下部韧性流变层内糜棱岩的片理、 线理产状 进行测量、 统计， 发现变质核杂岩两侧韧性剪切带面理、 线理的 倾向和运动指向相反， 结合 变质核杂岩的分类定义，认为医巫间山 变质核杂岩为对称型变质核杂岩。 ( 三)厘定医巫间山花岗 岩为同 造山期的s 型花岗岩 通过对医巫(a l 山变质核杂岩核部花岗岩进行岩石化学分析， 得出医巫间山花岗岩体为s 型花岗岩，花岗岩形成于强烈变形的构造环境下。 ( 四)a 定医巫闻山花岗岩体侵位于燕山早期 运用错石u -p b s h r i m p年代学方法， 对医巫间山 变质核杂岩核部花岗 岩进行年龄测 定，得到2 2 5 0 -2 0 3 1 ma , 2 3 4 -2 1 4 ma 和1 6 2 .8. 1 5 9 . 1 ma 共3 组年龄值。指出医巫间山花 岗岩体的最后侵位时间为燕山早期。 ( 五)孙家湾组沉积时，医巫间山已经隆起 土要通过医5-0 1 山两侧白m系孙家湾组进行砾石成分分析和砾石统计， 发现砾石中含有 f 多来自 变质核杂岩的 糜棱岩。 因 此可以 断定在白 if世孙家湾组沉积时， 医巫间山 变质核杂 岩已遭受剥蚀，出露地表。 ( 六)医巫间山变质核杂岩形成于燕山晚期 根据医巫阁山两侧盆地构造分析， 结合前人有关糜棱岩形成时代的测定， 认为医巫间山 变质核杂岩形成于燕山晚期。 但医巫间山变质核杂岩及其拆离断层形成于燕山晚期早白里世 强烈的区域性伸展作用阶段。 医巫阎山花岗岩侵位于燕山早期， 至白坚系孙家湾组沉积时， 变质核杂岩已经出露地表。 中国 地质科学院硕士学位论文 医巫间山 变质核杂岩构造分析 第一章研究区地质概况 第一节区域地质背景 医巫阎山 位于 华北地块北部， 燕山 造山 带东端， 在行政区划上属辽宁省北宁市管辖 该 区作为燕山造山带的组成部分， 该区经历了克拉通结晶基底形成、 克拉通盖层演化和中新生 代陆内造山等多个构造演化阶段，具有复杂的变形历史 一、沉积建造 ( 一)太古宇一古元古界 燕山地区最老的岩石记录可达3 8 亿年 ( 刘敦一等。1 9 9 0 ) 图 1 -1 ) 太占宙一古元古 界结晶基底变质岩系主要出露在冀东的山 海关一马兰峪隆 起及其北侧的内蒙占 隆起地区。 占 元古代末的吕 梁运动 ( 约1 8 亿年) ( 白 瑾等， 1 9 9 6 ) 导致燕山 地区以 至整个华北地块统一的 结晶基底最终形成。 图1 一1 华北克拉通太古宙古陆核示意图 1 .吉 辽2 .燕辽: 3 、怀宣:4 .胶辽;5 ,鲁西 6 .沁水: 7 、 太华; 8 、 五淮 (? ) ;9 .鄂尔多斯;1 0 .阿拉善 资 料来源:s h e n 程裕淇 ( 1 9 9 0 ) : 伍家善 ( 1 9 9 8 ) ; z h a i e t a l ( 1 9 9 6 ) ;邓晋福等 ( 2 0 0 0 ) ( 二)中新元古界 吕 梁 运动 形成结晶基底以 后， 燕山 地区进入了盖 层发育阶段。 中 一新元古代燕山 地区为 坳拉槽发育阶段 ( 崔盛芹等， 2 0 0 2 ) ( 图1 - 2 ) ， 发育一套巨 厚的 滨海一 浅海相碎屑岩一 碳酸盐 岩建造 新元古代早期青白口系主要为稳定沉积环境的陆源碎屑岩建造， 景儿峪组发育毯状 海绿石石英砂岩建造 西部长 城系至青白口 系层序齐全， 厚 度大; 向东厚度减薄， 有些层位 缺失。 青白口 纪之后发生的蓟县上升运动， 使得该区隆升、 发生海退， 广泛遭受剥蚀， 缺失 新元占代晚期震q纪沉积 三)古生代 占 生代燕山地区为克拉通盖层发育阶段， 沉积环境和地层系统与整个华北地块其它地区 的占 生界基本相同， 发育有下古生界寒武系、奥陶系 ( 下 、中统) 、 上古生界石炭系 ( 中、 上 统) 和 一 叠系， 缺失志留纪、 泥盆纪、 晚奥陶世及早石瑞借时期的沉积n 茸中宾 r c 以v 中国 地质科学院硕士学位论文 医巫间山 变质核杂岩构造分析 第一章研究区地质概况 第一节区域地质背景 医巫阎山 位于 华北地块北部， 燕山 造山 带东端， 在行政区划上属辽宁省北宁市管辖 该 区作为燕山造山带的组成部分， 该区经历了克拉通结晶基底形成、 克拉通盖层演化和中新生 代陆内造山等多个构造演化阶段，具有复杂的变形历史 一、沉积建造 ( 一)太古宇一古元古界 燕山地区最老的岩石记录可达3 8 亿年 ( 刘敦一等。1 9 9 0 ) 图 1 -1 ) 太占宙一古元古 界结晶基底变质岩系主要出露在冀东的山 海关一马兰峪隆 起及其北侧的内蒙占 隆起地区。 占 元古代末的吕 梁运动 ( 约1 8 亿年) ( 白 瑾等， 1 9 9 6 ) 导致燕山 地区以 至整个华北地块统一的 结晶基底最终形成。 图1 一1 华北克拉通太古宙古陆核示意图 1 .吉 辽2 .燕辽: 3 、怀宣:4 .胶辽;5 ,鲁西 6 .沁水: 7 、 太华; 8 、 五淮 (? ) ;9 .鄂尔多斯;1 0 .阿拉善 资 料来源:s h e n 程裕淇 ( 1 9 9 0 ) : 伍家善 ( 1 9 9 8 ) ; z h a i e t a l ( 1 9 9 6 ) ;邓晋福等 ( 2 0 0 0 ) ( 二)中新元古界 吕 梁 运动 形成结晶基底以 后， 燕山 地区进入了盖 层发育阶段。 中 一新元古代燕山 地区为 坳拉槽发育阶段 ( 崔盛芹等， 2 0 0 2 ) ( 图1 - 2 ) ， 发育一套巨 厚的 滨海一 浅海相碎屑岩一 碳酸盐 岩建造 新元古代早期青白口系主要为稳定沉积环境的陆源碎屑岩建造， 景儿峪组发育毯状 海绿石石英砂岩建造 西部长 城系至青白口 系层序齐全， 厚 度大; 向东厚度减薄， 有些层位 缺失。 青白口 纪之后发生的蓟县上升运动， 使得该区隆升、 发生海退， 广泛遭受剥蚀， 缺失 新元占代晚期震q纪沉积 三)古生代 占 生代燕山地区为克拉通盖层发育阶段， 沉积环境和地层系统与整个华北地块其它地区 的占 生界基本相同， 发育有下古生界寒武系、奥陶系 ( 下 、中统) 、 上古生界石炭系 ( 中、 上 统) 和 一 叠系， 缺失志留纪、 泥盆纪、 晚奥陶世及早石瑞借时期的沉积n 茸中宾 r c 以v 中国地质科学院硕士学位论文 医巫间山变质核杂岩构造分析 岩、 页岩为主， 与下伏青白口系呈平行不整合接触。 奥陶系下 统、 中统以灰岩为土， 与寒武 系整合接触。中石炭统一二叠系以滨浅海相及海陆交互相陆相含煤砂页岩系为主 ( 图 1 - 3 ) 。与 f 伏中奥陶统呈平行不整合接触 虽然燕山地区古生代地层十分发育，但是在研究区内基本 上 未见古生代盖层的沉积。 图1 -2华北地块北部中新元古代古构造及沉积类型区划简图 ( 据崔盛芹等，1 9 9 6 ) l . 燕山 型( p t 3 - p t 3 l ) , 2 , 胶 辽 型( p y - z ) , 3 , 阴山 型( p t z ) , 4 , 剥 蚀 区， 5 , 隆 起带， 6 、 同 沉 积断 裂， 7 、 地层等厚线， 8 、 中基性火山 岩， 9 、中酸性侵入岩，1 0 、 后吕 梁期磨拉石建造。 长城系， 蓟县系， 青白日系， 震旦系 ( 四)中生界 中生界在燕山陆内造山带内发育较j 、 ， 主要为陆内中小型盆地的含煤碎屑岩建造、 火山 及火山 一沉积建造及类磨拉石建 造等， 北京西山及冀北上三叠统杏石口 组与下中三叠统双泉 组或更老地层之间为不整合接触。 自 早侏罗世到早白 坚世发育有二个喷发一沉积旋回， 如北 京西山一带分别由下侏罗统由南大岭组玄武岩一门头沟煤系、 中七 侏罗统省髻山组以中性为 土的火山 岩系 一后城组红层、 下白 翌统东岭台 组以酸性为主的火山 岩系 一河湖相沉积岩所构 成的三套喷发一沉积建造序列。冀北及辽西地区侏罗、白至系的发育特点与北京西山近似。 中国 地质科学院硕十学位论文 医巫间山变质核杂岩构造分析 沈 阳 硬 熟o 北京 滩门11.枷们 ，一伙安。 、延 100 匕 ira 10 iso o 西安 t些 ) o 0 a l o o - 徐州 e三1丁 .2 巨 三 ， m 3 s 04 0 1 2 02 00公， 止 图1 - 3 华北晚古生代聚煤盆地太原组 上图) 、山 西组 ( 下图) 地层等厚线及含煤性略图 ( 据杨起、 韩德馨，1 9 7 9 ) 、 地层等厚线: 2 . 3 、 表示煤厚级别 ( 厚一 薄) : 4 、古陆; 5 ，聚煤期后断裂: 6 、陆相聚煤盆地 ( 五)新生界 新生界 在燕山山 地以南的华北平原和以 东的 下辽河平原发育较全， 其河湖相沉积物以厚 度巨 大和含有油气为特征， 部分地区尚 夹有泥炭层和玄武岩。 燕山山 地内 部新生界发育不全， 连续性差， 古近系沉积物基本缺失， 新近系只零星存在于少数断陷盆地中， 如北京以西的延 庆、 怀来盆地直到新近纪上新世后期才开始发生断陷，形成有天竺组半胶结的碎屑沉积物， 到第四纪断陷加剧，上新统一第四系厚度可达 2 0 0 0 m 以上。 就燕山全区来说， 第四系的沉 积类型包括河流相沉积、 洞穴堆积、 土状堆积及冰水沉积物等， 厚度变化很大， 晋中人同盆 中国地质科学院硕士学位论文 医巫间山变质核杂岩构造分析 地及冀西北坝 卜 高原等地，尚有玄武岩喷发。 二、构造演化 研究区位于 华北陆块北部， 燕山造山带东端， 向东与中生代大型走滑断裂一邦庐断裂衔 接华北克拉通经吕梁运动 ( 1 8 0 0 - 1 9 0 0 ma )形成古地台的陆壳基底之后，进入稳定的盖 层发育阶段，直到古生代末期一直处于稳定构造环境，未发生过显著的构造变形。 华北陆块北缘在漫长的地质历史演化过程中， 其构造区带性质及区域构造格局发生了明 显的变化，因此分为以下几个重要的构造运动序列与构造演化阶段。 ( 一) 克拉通基底阶段( a r -p t , ) 在2 5 0 0 ma 以前的太古宙演化阶段， 位于 华北陆块北部的本区， 处于由高级变质的麻粒 岩一片麻岩区所组成的小型古陆核于相对活动的花岗岩一绿岩带相互对立而协调的发展过 程。 冀东遵化、 冀北承德及辽西建平、 阜新一带， 太占宇绿岩带呈小规则条带展布于麻粒岩 一 片麻岩区内， 绿岩带可与其伴生的主要由t t g岩类组成的花岗质岩石构成 “ 花岗岩一 绿岩 地体气 在2 5 0 0 1 8 0 0 m a 之间的古元古代演化阶段， 华北陆块北部在太古宇末构造运动所形成 的占 陆核基底的 基础上， 在伸展作用影响下再度发生裂陷，自 东向西， 在辽东一吉南、 冀东 青龙河、山西地区以 及北部的阴山一燕山北侧，形成四个条带状的占 元古代活动带。 ( 二)拗拉槽阶段 ( p t e ) 华北陆块北缘在吕梁运动 ( 1 8 0 0 ma )所形成的统一结晶基底之上，在中元占 代之初， 由于 裂陷作用， 在内蒙古块体之上形成白云鄂博拗拉槽和渣尔泰拗拉槽， 在燕山 地区形成燕 山拗拉槽。燕山 拗拉槽早期以断陷伸展作用为主，自 断陷中心的蓟县一带呈n e e向构成冀 北一辽西断陷;自 蓟县向西，构成近 e w 向的冀西北断陷;自 蓟县成 s w 向 延展的一支沉 积较薄 构成以 蓟县为中 心的n e e . e w和s w近三叉状的 裂陷系统。 其中西段略呈东西向 东段转人北东东向， 越过山海关一医巫阁隆起联向泛河拗拉槽， 两者共同构成燕辽地区燕山 一泛河的中元古代拗拉槽系。 ( 三) 克拉通盖层发育阶段( p t s - p z ) 人约在 1 0 0 0 -2 3 0 ma的新元古代一古生代及或中生代之初，构造带总体属于华北陆块 北部， 处于克拉通盖层发育阶段。 南北两侧分别构成燕山坳陷带及内蒙古隆起带。 由于同一 时期二者之北发育有兴蒙古生代造山带， 因 而使内 蒙古隆起带明显受到晚古生代的构造-岩 浆作用影响。 ( 四)中新生代陆内 造山阶段( m z - - c z ) 约自2 3 0 m a 至今的中 新生代阶段， 燕山 地区及整个华北陆块与其北侧的古生代褶皱带 拼联一体， 共同属于欧亚大陆的内陆部分。 燕山及邻区在中生代的印支一燕山期及新生代的 喜马拉雅期，处于陆内造山阶段盆地. 山 脉或盆一岭构造相互对立和协调发展过程中，印支 及燕山 期形成不同时期的构造一岩浆带与火山 沉积盆地群， 喜马拉雅期其南东侧发育有卜 辽 河一华北新生代大型的裂谷盆地，其西段则穿插有汾渭裂谷系东北部小型裂谷盆地群。 中国地赝利学院硕上学位论文医巫闽山变质核杂岩构造分析 第二节研究区出露的主要地层 研究区出露的地层主要有太古界建平群、中元古界氏城系、中生界白垩系以及新生界第 四系等。 一、太古宇 医内出露的最老地层是太古宁建平群，为套遭受区域变质作用而形成的中深变质岩 系，岩陛f 部主要为麻粒岩、片麻岩、变粒岩，夹斜长角闪岩：中部为黑云斜跃片麻岩、角 闪黑云斜长片麻岩、浅粒岩，夹斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、角闪变粒岩、大理岩及磁铁 石英岩：上部为黑云石英片岩、绢云绿泥片岩、黑云绿泥片岩、黑云角闪石英片岩，夹磁铁 石英岩。总厚3 9 3 1 一】3 0 5 7 m 。变质相下部为麻粒岩相，上部为高绿片岩相。原岩建造r 部 原岩主要为拉斑玄武质的超基性基性火山岩、玄武岩、英安岩和英安质火山碎屑岩，夹酸 性火山碎屑岩、沉积岩及硅铁质建造，同时伴有呈层状或似层状侵入的橄榄岩、辉石岩和角 闪岩：中部原岩组合主要为中酸性火山碎屑岩( 安山质、流纹质凝灰岩) 和沉积岩( 凝灰质 砂岩、长白石英砂岩) ，夹玄武岩、安山岩、流纹岩及碳酸盐岩；上部原岩为粘土岩、细碎 屑岩，夹白云质灰岩。 研究区太h - 宇地层由丁- 受医巫闾山变质核杂岩拆离断层的影响，火部分已经不同稗度的 糜棱岩化，发生了退变质。 根据岩性组和特征，建平群在研究区自下而上可依次划分为：小塔子沟组、大营子组和 瓦子峪组。岩性主要为磁铁石英岩、斜长角闪岩、角闪斜长变粒岩和黑云斜长变粒岩。 小塔子沟组：黑云角闪斜长片麻岩，微斜混合质黑云斜长片麻岩夹榴闪黑云麻粒岩及磁 铁石英岩扁豆体。 大营子组主要分布于医巫闾山花岗岩体北部广大地区。岩性为混合岩、混合质黑云斜长 片麻岩、| 吏英片麻岩、黑云二长片麻岩、角闪岩夹磁铁石英岩及大理岩透镜体。 瓦子峪组主要分布于医巫闾山花岗岩体的西部大榆树堡和西北部瓦子峪一带，在北宁市 咀东也有人片出露，岩性主要为二云石英片岩、绢云石英片岩、石英片岩夹片麻岩，局部夹 磁铁石英岩。 二、元古宇 中元古界地层在本区比较发育，在本区的北部卡拉房子一带分布较广。辽宁省第一区域 地质测量队( 1 9 7 0 ) 在义县幅等l ：2 0 万区测时，把分布于卡拉房子一带的一套浅变质的岩 系命名为卡拉房子群。卡拉房子群自下而上分为九仙洞组和青石岭缎。九仙洞组岩性是变质 砂岩、砂质向云岩、板岩、砾岩、长石砂岩和白云岩；青石岭组岩性为绿灰色黑云母石英片 岩、二云石英片岩夹薄层石英岩。辽宁省区域地质志( 1 9 7 9 ) 根据蓟县剖面，把相当于卡拉 房子群f 部的九仙洞组命名为大红峪组( c h d ) 。辽宁省地质矿产开发局第四地质大队( 1 9 9 5 ) 在对本区进行1 ：5 万区域地质调查时再次重新命名为大红峪组( c h d ) 和高于庄组( c a g ) 。 在本区出露的元占字地层主要为长城系的部分地层，自f 而上依次为：团山子组、大红 峪组和高于庄组。 ( 一) 团山子组 团山子组在医巫闾山地区分布极少，仅在医巫闯山北部的青石岭一带有小面积的出露， 岩性为白云质灰岩以及含有燧石条带的灰质白云岩。和f 伏太古宁断层接触，上与人红峪组 整合接触。 ( 二) 大红峪组 火红峪组主要分布于闯山花岗岩体北部九仙洞一卡拉房子一带，岩性为灰白色中厚层石 中国地质科学院硕士学位论文 医巫阊山变质核杂岩构造分析 英砂岩和含砾长石石英砂岩。上部为中厚层中粒石英砂岩；底部为石英岩质砾岩、含砾长石 打英砂岩，砑石磨圆度较高，分选较好，丰要由石英岩和石英砂岩组成。本区大红峪组和太 占宇呈断层接触。 该组地层主要为陆源碎屑岩，沉积物磨圆度及分选性均较高，沉积韵律明显，顶部岩石 中见有斜层理等现象。该组地层在排l j l 楼北部未见底，为一套碎屑岩拥台。 ( 三) 高于庄组 高于庄组在医巫闻山地区岩性以碳酸盐岩为主，仅含少量的陆源碎屑岩。该组厚度较大， 局部可达1 4 0 0 米以上。和大红峪组呈整台接触关系。该组地层可以和标准剖面相对比。在 本区高f 庄组可自下而上分为四段： 珂! 一段：条带状透闪石化含叠层石灰质白云岩、中厚层含锰砂质白云岩、厚层白云质灰 岩； 第二段：中厚层含锰长石石英砂岩、薄层泥质粉砂岩夹薄层自云质灰岩，灰岩透镜体： 第三段：上部为薄层灰质白云岩、灰岩互层，下部为厚层含燧石条带含锰自云岩、透闪 石化灰质白云岩； 第四段：厚层含燧石条带灰质白云岩和灰白色厚层白云岩，未见顶。 三、中生界 奉【页的中生界地层仅见自垩系，白垩系在本区分布范围较广，沉积厚度较大，主要分布 于医巫间山西部和东部的平原地区，在阜新一义县盆地最发育。白垩系下部为一套陆相中酸 - 性火山岩系，上部为一套陆相含煤及油页岩的河湖相陆源碎屑岩，厚万米以上，岩性、岩相 变化较大，热河生物群动、植物化石非常发育。自下面上分为下统义县组、九佛堂组、沙海 组、阜新组，上统孙家湾组。 ( 一) 义县组 义县绀在整个辽西地区分布极广，广泛分布于各地的中生代盆地中，医巫间山地区主要 分布丁中生代义县一阜新盆地南部的聚粮屯和八道壕盆地的八道壕镇附近，为一套陆相中酸 性火山岩，岩性主要为紫红、褐、紫灰、灰绿色安山岩、玄武岩、粗安岩、英安岩、流纹岩 及集块岩等，夹多层灰白色凝灰质砂页岩。以明显的角度不整合覆盖于长城系大红峪组或上 侏罗统土城子绢之上。本组总厚1 0 0 0 3 0 0 0 余米，沉积相为丛林浅水湖沼相沉积。 自下而上可以分为三段： 下部岩性为黄褐色、紫灰色和灰绿色砾岩、凝灰质砂砾岩以及灰白色、灰绿色、黄褐色 砂岩、粉砂岩、泥岩、煤页岩，夹灰紫色砂岩、粉砂岩，局部夹火山岩和泥灰岩或灰岩透镜 体。厚度为几寸到几白米： 中部以安山岩、安山玄武岩及碎屑岩为主，夹薄层沉积岩。厚度变化较大，为几百米至 2 0 0 0 余米： 上部以灰白色、灰绿色凝灰质砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂岩和页岩为主，夹泥灰岩或灰 岩透镜体。厚度7 0 3 0 0 米。 动物化石有：狼鳍鱼( l y c o p t e r a ) 、拟蜉蝣( e h e m e r o p s i s ) 、球蚬( s p h a e r i u m ) 、田螺 ( w v i p a r u s ) 、叠饰叶肢介( d i e s t h e r i a ) 、东方叶肢介( e o s e s t h e r i a ) 、女星虫( c y p r i d e a ) 等。 植物化石以短叶杉( b r a c h y p h y l l u m ) 为主。孢粉中裸子植物花粉占6 98 ，其中云杉、罗汉 松科花粉占优势，蕨类孔子以卷柏科常见。以及一些珍贵的脊椎动物：孔子鸟( 候连海等， 1 9 9 5 ) 、东方翼龙( e o s i p t e r u s ) ( 姬书安等，1 9 9 7 ) 、原始祖鸟( p r o t a r c h a e o p t e r y x ) ( 季强等， 1 9 9 7 ) 和中华龙鸟等( 季强等，1 9 9 6 ) 。 ( 二) 九佛堂组 九佛堂组在辽西地区分布广泛，除在九佛堂一带发育外，在朝阳七道泉子、阜新沙海、 1 2 中国地质科学院硕士学位论文医巫闾山变质