（构造地质学专业论文）燕山褶断带东段承德盆地及邻区燕山期构造演化.pdf

中国地质科学院博士学位论文 论文摘要 位于华北地块北缘的燕山褶断带，是中国地质工作的摇篮，以中新生代强烈的板内变形 闻名于世。从上个世纪初开始。国内外学者就这一地区中新生代的地质与构造问题开展了大 量的研究工作，取得了许多重要的认识。近年来，随着对燕山地区中生代盆地深入研究，前 人取镘了长足的进步。但是，对燕山褶断带以燕山运动为代表主要变形事件的时限、时代、 变形过程以及中生代地层时代的划分、盆地沉积记录和变形等尚有诸多争论和问题有待进一 步澄清。 冀北承德地区晚侏罗世的推覆构造和褶皱变形比较典型，己引起了国内外学者的关注， 深入研究该地区构造变形及中生代盆地演化有助于更好地理解“燕山运动”及其构造意义。 本文以承德盆地为主，对承德地区中生代盆地沉积序列、砾石成分、古流向、盆地变形以及 盆缘构造变形特征进行了深入研究，同时运s h r i m p 和l a i c p - m s 等锆石u p b 测年方法，对承 德盆地髫髻山组火山岩时代限定，并且结合燕山地区相关同位素年代学资料对区域中侏罗世 一早白垩世早期的地层时代进行了初步划分。本文通过恢复和探讨承德地区中生代三个世代 的原型盆地及其演化。确定不同时期盆地性质、盆地叠加关系，在此基础上重点探讨承德地 区燕山期盆地构造演化及燕山褶断带主要构造事件。 通过本论文的研究，取得一些新的认识及进展，主要包括以下几个方面： l 、在结合前人对燕山地区髫辔山期( 蓝旗期) 火山岩测年工作的基础上对取自冀北承 德盆地若隆山附近髫髻山组火山岩顶、底样品的锆石进行u p bl a i c p - m s 测年，进一步限 定该地区髫髻山期火山岩起始和结束的时代分别为1 5 6 3 m a ( 2o ) 和1 5 3 1 m a ( 2o ) 。燕山 地区髫髻山期( 蓝旗期) 火山岩时代综合对比分析结果表明髫髻山组( 蓝旗组) 火山岩初步限 定的底部年龄和限定的顶部年龄分别为1 5 8 1 m a 和1 5 3 1 m a 。其形成时代在晚侏罗世。土 城子组( 后城组) 与髫髻山组( 蓝旗组) 火山岩的界线年龄为1 5 3 _ + 1 m a ，土城子组顶部的时限 确定在1 3 4 2 m a 1 3 6 2 m a 之间。其沉积时代为晚侏罗世至早自垩世。而髫髻山组火山岩 之下的九龙山组的时代可能亦为晚侏罗世。 2 、冀北承德盆地在晚侏罗世早期，发生了区域性髫髻山组多次中基性火山岩喷发。之 后盆地中心逐渐向北迁移。晚侏罗世期间土城子组中发育的粗碎屑沉积特征、古流向及物 源分析并且结合盆地边缘断裂的活动特征，显示盆地北区沉积过程受控于北部的丰宁一隆 化断裂带的构造活动，土城子组沉积中期盆地南区开始受其南缘承德县断裂和吉余庆断裂 的构造作用控制。晚像罗世一早白垩世早期( 土城子期) 承德盆地快速充填过程是该时期 区域较强烈的一次板内变形幕的反映。这一陆内变形幕起始于城子组，至土城子组沉积 期末，使承德盆地形成了一个不对称向斜褶皱。承德盆地鸡冠山地区发育的早白垩世张家 口组底部火山岩同位素年龄( 1 3 5 + l m a ) 制约了这一时代上限，这一构造事件是燕山期的 又一重要的构造运动幕。 3 、通过双庙逆冲岩片及三道河予逆冲岩片的构造变形分析，双庙逆冲断层在晚侏罗世 土城子组之后，由于近南北向构造挤压作用形成的向北北西逆冲断层。三道河子逆冲岩片 l 中国地质科学院博：忙学位论文 主要形成于前髫髻山期，为多期构造叠加的构造岩片，构造变形过程明显较承德盆地的构 造变形复杂。 4 、通过冀北卜- 板城盆地( 三叠纪一晚侏罗世早期) 沉积特征及物源分析，本文揭示了 盆地演化过程。盆地的形貌和充填反映了下板城盆地早期阶段是东西向河流相的沉积，早侏 罗世盆地主要受到平泉一古北口断裂向南逆冲构造控制作用，杏石口组一至二段的扇上辫状 河相沉积记录了该时期内蒙古隆抬升剥蚀过程。在其之后盆地中心逐渐向北迁移。从龙门组 一九龙山组沉积已经开始孕育着中侏罗世晚期一晚侏罗世早期强烈的构造变形，该时期是区 域构造变形疑强烈的阶段，也是燕山板内变形最主要的构造事件主幕的发生时期，其时代为 1 5 8 ：i ：1 m a 之前。 关键词；燕山褶断带平泉一古北口断裂燕山期盆地充填沉积物源构造变形 2 中国地质科学院博士学位论文 a b s t r a c t l o c a t e da tt h en o r t h e r nr e a l g i no f t h en o r t hc h i n ab l o c k , t h ey a n s h a nf o l d - a n d - t h r u s tb e l th a s o f t e nb e e nr e f e r r e dt oa st h ec r a d l eo fc h i n e s eg e o l o g ya n di sf m r t o u sf r o mi t ss t r o n gi n t r a p l a t e d e f o r m a t i o ni nm e s o z o i ca n dc e n o z o i c f r o mt h eb e g i n n i n go ft h el a s tc e n t u r y , m a n yr e s e a r c h e s h a v eb e e nd o n ea n dm u c hp r o g r e s sw a sa c h i e v e do nt h em e s o z o i c - c e n o z o i cg e o l o g ya n dt e c t o n i c s i nt h i sa r e a t h et i m ea n dp r o c e s s e so fm a j o rd e f o r m a t i o ne v e n 协i ny a n s h a n i a n ，t h ec o r r e l a t i o no f t h em e s o z o i cs t r a t aa n dt h ed e f o r m a t i o no ft h em a j o rs e d i m e n t a r yb a s i n sa r es t i l lc o n t r o v e r s i a l a n dm o r er e s e a r c h e sa r ee s s e n t i a lt oc l a r i f yt h e s ep r o b l e m s n a p p et e c t o n i ca n df o l dd e f o r m a t i o no fl a t ej u r a s s i cw e r ev e r yt y p i c a li nc h e n g d ea r e a ， n o r t hh e b e ip r o v i n c e ，a n da t t r a c t e da t t e n t i o no fd o m e s i t ca n do v e r s e a se x p e r t s t or e s e a r c h d e e p l yt e c t o n i cd e f o r m a t i o nt h e r ea n db a s i ne v o l u t i o ni nm e s o z o i cc a r th e l pt ok n o wy a n s h a n i a n m o v e m e n ta n di t sm e a n n i n gw e l l i nt h i st h e s i s ，t h es e d i m e n t a r ys e q u e n c e ，c l a s tc o m p o s i t i o n s ， p a l e o c u r r e n td a t ao ft h r e em e s o z o i cs e d i m e n t a r yb a s i n sn e a rc h e n g d ew e r es t u d i e d o nt h eb a s e o f t h en e w f i r c o ns h r i m pa n d l a c p - m sd a t i n g o f t h e t h ev o l c a n i cr o c k so f t h e t i a n j i s h a n i n t h ec h e n g d eb a s i na n dp r e v i o u si s o t o p i cd a t i n gr e s u l t si ny a n s h a na r e a , t h em i d d l ej u r a s s i c - e a r l y c r e t a c e o u ss t r a t aw e l er e d i v i d e d m o r e o v e r , t h en a t u r e ，e v o l u t i o na n do v e r l a po fo r i g i n a lb a s i n s w e r es t u d i e da n dt h em a j o rt e c t o n i ce v e n t s & t h ey a n s h a nb e l tw e r ed i s c u s s e d t h em a i np r o g r e s s e so f t h et h e s i sa r ea sf o l l o w i n g ： 1 o nt h eb a s i so ff o r m e ri s o t o p i cd a t i n gr e s u l t so ft h et i a o j i s h a n ( l a n q i ) p e r i o dv o l c a n i c r o c k si nt h ey a n s h a na r e aa n do u rn e wz i r c o nl a i c p - m su p bd a t i n gr e s u l t so fv o l c a n i cr o c k s f r o mt h et o pa n dt h eb o t t o mo ft h et i a o j i s h a nf o r m a t i o ni nx i n g l o n gm o u n t a i na r e a , c h e n g d e b a s i n ，t h ei n i t i a la n dt h et e r m i n a t i v et i m eo ft i a n j i s h a np e r i o dv o l c a n i cr o c k si nt h i sr e g i o nw a s c o n s t r a i n e dt o 1 5 3 士1 m “2 0 ) a n d l 5 6 士3 m a ( 2 0 ) ，r e s p e c t i v e l y c o m p a r i s o no fi s o t o p i cd a t i n g r e s u l t so ft h ev o l c a n i cr o c k so ft i a o j i s h a n ( l a n q i ) f o r m a t i o ni ny a n s h a nr e g i o ni n d i c a t ei t s b o t t o ma g ea n dt o pa g ei s1 5 8 ：e l m aa n d1 5 3 士l m a ，r e s p e c t i v e l y t h e r e f o r e ，t h ev o l c a n i cr o c k so f t i a o j i s h a n ( l a n q i ) f o r m a t i o nf o r m e di nl a t ej u r a s s i c t h eb o u n d a r ya g eo f t u c h e n g z i ( h o u c h e n g ) f o r m a t i o na n dt h ev o l c a n i cr o c k so f t i a o j i s h a n ( l a n q i ) f o r m a t i o nw a sr e s t r i c t e dt o1 5 3 士l m a t h e u p p e r ( t o p ) t i m i n go ft u c h e n g z i ( h o u c h e n g ) f o r m a t i o nw a sr e s t r i c t e dw i t h i n1 3 4 2 m a 1 3 6 士2 m a ，a n di t sd e p o s i tt i m ew a sf r o mt a t ej u r a s s i ct oe a r l yc r e t a c e o u s f u r t h e r m o r e ，t h ea g eo f j i u l o n g s h a nf o r m a t i o nb e l o wt h ev o l c a n i cr o c k so ft i a n j i s h a nf o r m a t i o ni sl i k e l yl a t ej u r a s s i ci n a g e t h eb o r o ma g eo f z h a n g j i a k o uf o r m a t i o nw a sr e s t r i c t e dt o1 3 4 - + - 2 m ai nt h ey a n s h a nr e g i o n 2 i ne a r l yl a t e - j u r a s s i c ，v o l c a n i cr o c ko f t h et i a n j i s h a nf o r m a t i o ni nt h ec h e n g d eb a s i n e r u p t e dc o n t i n u a l l y 。s u b s e q u e n t l y ，t h ed e p o c e n t e r so f t h eb a s i ns h i f t e dg r a d u a l l yt ot h en o r t h s e d i m e n t a r yc h a r a c t e r i s t i c so f c o a r s ef r a g m e n t ，p a l a e o e u r r e n ta n dp r o v e n a n c eo f t h el a t el a t e j u r a s s i ct u c h e n g z if o r m a t i o n c o m b i n e d 、v i t it h em o v e m e n tc h a r a c t e r i s t i c so f t h ef a u l ti nt h e m a r g i no ft h ec h e n g d eb a s i ni n d i c a t et h a tt h en o r t h e r np a r to f t h eb a s i nw a sc o n t r o l l e db yt h e 3 中国地质科学院博士学位论文 f e n g n i n g - l o n g h u a t h r u s t f a u l t i n t h e m i d d l e t u c h e n g z h ip e r i o d ，t h es o u t h e r np a r t o f t h e b a s i n w a sc o n t r o l l e db yt h ec h e n g d ec o u n t yt h r u s ta n dt h ej i y u q i n gt h r u s tf a u l t f r o ml a t ej u r a s s i ct o e a r l ye a r l y c r e t a c e o u s ( t u e h e n g z h ip e r i o d ) t h ec h e n g d eb a s i nw a sr a p i d l yf i l l e db yc o a r s e f r a g m e n t t h ec o u r s er e f l e c t e das t r o n gi n t r a p l a t ed e f o r m a t i o ne p i s o d e t h ee p i s o d ed e f o r m a t i o n o c c u l t e dd u r i n gs e d i m e n t a r yo f t h et u c h e n z h if o r m a t i o n ，w h i c hr e s u l t e di nd i s s y m m e t r i cs y n c l i n e o f c h e n g d eb a s i n i nt h ee a r l yc r e t a c e o u sv o l c a n i cr o c k so f t h ez h a n g j i a k o uf o r m a t i o nw i t ha n a g eo f1 3 5 + l m ai nt h ej i g u a n s h a na r e ao f c h e n g d eb a s i nr e f l e c t st h eu p p e rl i m i to f t h i s d e f o r r a a t i o n ，t h ed e f o r m a t i o ui sa n o t h e rm a j o rp h a s eo f d e f o r m a t i o ni nt h ey a n s h a nb e l t 3 s t r u c t u r a la n a l y s i so f t h es h u a n g m i a ot h r u s ts h e e ta n dt h es a n d a o h e z it h r u s ts h e e ti n d i c a t e t h a ts h u a n g m i a nt h r u s tw a san n w - w a r df a u l tr e s u l t e df r o mn e a rn sc o m p r e s s i o na f t e r s e d i m e n t a t i o no ft h et u c h e n g z if o r m a t i o ni nt h el a t ej u r a s s i c t h es a n d a o h e z it h r u s t ，w h i c hh a s am o r ec o m p l e xt e c t o n i ch i s t o r yt h a nt h ec h e n g d eb a s i n , w a sf o r m e db yt e c t o n i cs u p e r p o s i t i o no f m u l t i - s t a g et h r u s ls h e e tp r i o rt ot h et i a n j i s h a ns t a g e 4 o nt h eb a s i so fs e d i m e n t a r ya n dp r o v e n a n c ea n a l y s i so ft h et r i a s s i c - l a t e s tj u r a s s i c x i a b a n c h e n gb a s i ni n n o r t h e r nh e b e ip r o v i n c e ，t h ee v o l u t i o no ft h eb a s i nw a ss t u d i e d a p p e a r a n c ea n ds e d i m e n t a r yo ft h eb a s i ni n d i c a t et h a tt h es e d i m e n t si nx i a b a n c h e n gb a s i ni so f f l u v i a lf a c i e sd u r i n ge a r l ys t a g eo fb a s i n i ne a r l yj u r a s s i c ，t h ex i a b a n c h e n gb a s i nw a sc o n t r o l l e d b yt h es o u t h - w a r dt h r u s to ft h ep i n g q u a n - g u b e i k o uf a u l t b r a i d e dr i v e rf a c i e ss e d i m e n t a r yr o c k s f r o mt w ol o w e rs e g m e n t so ft h ex i n g s h i k o uf o r m a t i o nr e c o r dt h eu p l i f ta n de x h u m a t i o no ft h e i n n e rm o n g o l i a np a l e o - u p l i f tp r o c e s sd u r i n gt h i sp e r i o d s u b s e q u e n t l y ，t h ed e p o c e n t e r so ft h e b a s i ns h i f t e dt ot h en o r t h f r o mt h el a t em i d d l e - j u r a s s i ct ot h ee a r l yl a t e - j u r a s s i c ，t h es e d i m e n t a r y o fl o n g m e nf o r m a t i o na n dj i u l o n g s h a nf o r m a t i o nw a ss t r o n g l yd e f o r m e d t h i si st h em o s t s t r o n gd e f o r m a t i o np e r i o da n da l s ot h em a j o rp h a s eo ft h ey a n s h a ni n t r a p l a t ed e f o r m a t i o n t h i s s t a g eo f d e f o r m a t i o nh a p p e n e dp r i o rt o1 5 8 + l m a k e yw o r d s ：y a n s h a nf o l d - a n d - t h r u s tb e l t ；p i n g q u a n - g u b e i k o uf a u l t ；b a s i n f i l l ；s e d i m e n t a r y p r o v e n a n c e ；s t n l c t u r a id e f o r m a t i o n 4 中国地质科学院博士学位论文 前言 一、选题目的及科学意义 燕山褶断带位于华北地块北缘，是中国地质学研究的摇篮地区之一，其地质研究历史已 逾百年。特别是在燕山褶断带中生代盆地及构造演化方面进行了大量的研究工作，取得了许 多重要的认识( 葛肖虹，1 9 8 9 ：赵越，1 9 9 0 ，2 0 0 4 a ；任纪舜等，2 0 0 0 ；c h e n ，1 9 9 8 ；宋鸿林 等，1 9 9 9 ：d a v i se ta l ，1 9 9 8 ；2 0 0 1 ；崔盛芹等，2 0 0 0 ；2 0 0 2 ：l ijy ，1 9 9 8 ，2 0 0 5 ) 。 板内变形带的构造发展过程是板内变形研究需要着力阐明的。而板内变形带中不同世 代的盆地演化及其变形是阐明这一过程的理想研究对象。燕山褶断带中生代的变形属于板 内变形过程。近年来，对燕山褶断带东段承德地区中生代构造及盆地研究取得了一些重要 的进展。冀北承德地区晚侏罗世的推覆构造和褶皱变形比较典型，已引起了国内外学者的 关注( d a v i se t a l ，1 9 9 8 a ，b ，2 0 0 1 ：c o p etd ，2 0 0 3 赵越等，1 9 9 0 ，2 0 0 4a ，b ；和政军等，1 9 9 8 ， 1 9 9 9 ，2 0 0 4 ；刘少峰等，2 0 0 4 ；徐刚等2 0 0 6 ) ，其中突出的是承德盆地中发育的土城子组 沉积是否主要受控于盆地承德北部的向南冲断作用( 和政军等，1 9 9 9 ) 还是在相对构造平 静期由于地形差异造成的( d a v i s ，2 0 0 5 ) ，承德市一承德县之间南( 三道河断裂) 北( 双庙 断裂) 两条走向近东西向断层活动时间是否如d a v i se t a l ( 2 0 0 1 ) 认为的其在1 3 2 1 6 1 m a 期间曾经发生过由南或南东方向向北或北东方向大规模的逆冲推覆，其中承德县北侧大片 中元古代地层被认为是从南南东方向远距离推覆过来的飞来峰，推覆距离大于4 0 - 4 5 k m 。 以及这两条近东西向断层的构造变形的时代、构造指向、发展特征、最大主应力轴方向等。 而这些问题关系到整个区域中生代构造作用方式和反映当时区域地球动力学背景。 本文通过冀北承德盆地充填特征、物源和盆地变形特征的精细分析，并与该地区下板 城盆地和北台盆地的比较，动态地考察盆地的原型及其演化，确定不同时期盆地性质、盆 地叠加关系及其反映的燕山板内造山的发展过程以及更好地理解“燕山运动”及其构造意 义。 承德盆地( 晚侏罗世一早白垩世盆地) 晚侏罗世髫辔山组( 蓝旗组) 火山岩代表了燕山期 大规模火山喷发的开始，也代表了中国东部乃至东亚环太平洋构造域发展阶段的开始( 赵越 等，2 0 0 4 a ，b ) 。近年来，关于燕山地区髫髻山组( 蓝旗组) 的年代学数据迅速积累，研究取得 了长足的进步( d a v i se ta 上，2 0 0 1 ；c o p e ，2 0 0 3 ：赵越等，2 0 0 4 a ；l i el iy ，e t 日，2 0 0 4 ； 陈文等，2 0 0 4 ：季强等，2 0 0 4 ；柳永清等，2 0 0 4 ：袁洪林等，2 0 0 5 ：张宏等，2 0 0 5 ) 。但是 髫髻山组( 蓝旗组) 火山岩开始和结束的时代意见并不一致。而对燕山地区髫髻山组( 蓝旗组) 火山岩之上的土城子组与髫髻山组( 蓝旗组) 火山岩的界线年龄和土城子组沉积时代更是知 之甚少。另外， 前人( 河北省地质局，1 9 7 6 ：河北省地质矿产局，1 9 8 9 ) 曾在承德县小郭 杖子附近紫红色砂砾岩中采获c o n i o p t e r i s - p h o e n i c o p s i s 中期植物化石组合，井把该套地层归 为中侏罗世九龙山组。而其却角度不整合覆盖在压门子花岗岩( 锆石s h r i m pu p b 年龄为 1 6 1 _ + 3 m a ( 据赵越未刊数据) ) 之上。最近，杨进辉等( 2 0 0 5 ) 对北京西山上三叠统杏石口 中国地质科学院博士学位论文 组( 河北省地质矿产局，1 9 8 9 ) 碎屑锆 i 的年龄进行了系统测定工作，结果皓示了杏石口组 的时代应当不早于早侏罗世。赵越等( 2 0 0 6 ) 对北京西山南犬岭组玄武岩中锆石u p b 年龄 进行了定年，工作结果显示南大岭组火山岩时代可能为( 1 7 4 8 m a ) 。高山等( g a os h a ne t a 1 ，2 0 0 4 ) 在辽西北票附近的金岭寺一羊山盆地中获得兴隆沟组底部流纹岩的锆石u p b 年龄 为1 5 9 3 m a 。这表明曾经认为的早侏罗世兴隆沟组( 辽宁地层典编写组，1 9 7 8 ；辽宁省地 质矿产局，1 9 8 9 ) ，其实际时代为中侏罗世或晚侏罗世初。因此有必要对燕山地区中生代地 层时代进行进一步的厘定。 近期，张栓宏( 2 0 0 4 ) 对内蒙古隆起东段晚古生代一早中生代构造岩浆岩带研究中指 出：该时期侵位的花岗质侵入岩在晚三叠世一早侏罗世前后己剥露至地表，暗示其与平泉 一古北口断裂自北向南强烈逆冲作用有关。然而对该断裂南侧发育的冀北下板城盆地( 三 叠系一晚侏罗世盆地) 沉积特征、砾石成分、沉积物源是否响应这一构造作用过程，目前 知之甚少。 平泉一古北口断裂把燕山造山带分为南北两个大的构造单元( 赵越，1 9 9 0 ) ，一南被认为 是内蒙地轴的南部边缘断裂。然而，中生代不同时期构造变形特征、活动时代、构造指向、 最大主应力轴的方位等都不是很清楚，这直接影响到对燕山褶断带构造演化的认识。因此， 有必要对其进行精细的研究。 二、研究目标、内容及方法 1 、研究目标 通过精细地分析该地区中生代盆地沉积序列、砾石成分、古流向、盆地变形以及盆缘构 造变形特征，以及运用先进的锆石s h r i m p 祁l a i c p m s 等测年方法对髫髻山组火山岩时代 准确厘定及盆缘构造交形时期限定。动态遗分析盆地原型及其演化，确定不同时期岔地性质、 盆地叠加关系，以期准确确定主要构造变形时期，探讨板内板形过程，以其更好理解“燕山 运动”及其构造意义。 2 、研究内容及方法 论文研究对象主要集中在冀北承德盆地燕山期充填记录为主耍研究内容包括以下几个 方面： 1 ) 髫髻山组火山岩同位素地质年代学 通过髫髻山组火山岩锆石成因学研究及其l a i c p m su p b 测年，结合燕山地区现有的 髫髻山组火山岩及土城子组年代学数据试图限定髫髻山组火山岩喷发起始及结束时代，进一 步对土城子组与髫髻山组火山岩的界线年龄，土城子组沉积时代和张家口组起始时代进行限 定。 2 ) 中生代盆地沉积记录分析 通过中生代盆地( 下板城盆地、承德盆地及北台盆地) 沉积记录、沉积楣分布、砾石成 分统计、古流向等分析，确定盆地充填与物源区剥蚀过程。 2 中国地质科学院博士学位论文 3 ) 中生代盆缘构造变形特征 根据翔实的野外地质调查、构造填图及构造要素研究基础上，确定盆缘断裂构造变形的 时代、构造指向、发展特征、最大o - 的方向和不同期次逆冲作用的构造叠加关系等精细的 构造变形的研究：确定盆缘断裂构造变形特征。 4 ) 中生代盆地变形特征分析 通过对中生代原型盆地恢复，并且结合盆缘构造变形特征，阐述盆地的产生、发展和消 亡过程，确定燕山期构造演化过程。 5 ) 河北平泉县王土房花岗岩岩体的同位素年代学 通过岩体中锆石成因学研究及其l a i c p - m su - p b 测年，结合下板城盆地充填及其变形 过程，探讨平泉一古北口断裂构造演化过程。 6 ) 平泉县小寺沟花岚闪长斑岩的同位素年代学 通过岩体中锆石成因学研究及其s h r i m pu 。p b 测年限定平泉一古北口断裂活动的上 限。 论文工作情况及主要工作量 论文研究工作从2 0 0 5 年初开始，历时一年半。2 0 0 5 年初系统地收集了本区及邻区有关 地质资料，特别是中生代沉积盆地充填及构造演化的资料，在此基础上制定了论文研究方向 及详细的野外 二作计划。从2 0 0 5 年上半年开始。笔者先后三次到冀北进行野外地质考察t 对本区主要断裂带、沉积岩层的岩相、相组合、古流向、物源分析及其盆缘构造变形特征进 行了详细调查。并采集了大量的样品用于室内分析工作。在野外地质调查及室内岩石薄片观 察鉴定的基础上，选择样品进行了锆石s h r i m p 及乙a 一 c p m so - p b 测年分析工作。在野 外地质调查、室内分析测试及对前人研究资料综合分析的基础上，于2 0 0 6 年6 月完成了论 文。 表。一l 论文完成的主要工作量一览表 t a b l e0 1m a i nw o r kh a sb e e nd o n ef o rt h i st h e s i s 苴 工作内容单位数量工作内容数量 位 野外地质调查天 9 0l a - i c p m su - p b 测年 件 5 岩石标本 牛 8 0 钴石阴极发光图像 张7 0 岩石薄片 件 l l o 岩石薄片观察鉴定件 1 0 0 野外照相张 4 5 0 吉流向统计个 7 4 4 单矿物分选件 l o 断层面及其上发育的擦痕线理产状统计 个4 3 4 s h r i m pu - p b 测年件 l 野外剖面及图件张 4 l 中国地质科学院博士学位论文 第一章区域地质背景井口前人的工作 一、构造部位及单元刘分 燕山褶断带位于华北地块北缘，侏罗一白垩纪期间又处于华北蒙古联合扳块内部，距 西伯利亚扳块与华北板块燕山期蒙古一鄂霍茨克缝合带达8 0 0 一1 0 0 0k m ( 图1 - 1 ) ，东距日 本海的两海岸太平洋俯冲带约1 5 0 0k m 。因此，中一新生代期间燕山构造帝处于一个典型 的板内构造环境。 燕山构造带以平泉一古北日断裂为界，分为北部的内蒙古隆起( 即以往所称的“内蒙地 轴”，h u a n g ，1 9 4 5 ；任纪舜等，1 9 8 0 ) 和南部为盖层的复杂褶皱和冲断( 或称“燕山褶断带”， 中国地质科学院地质研究所) 。其中在内蒙古隆起内，早前寒武纪高级变质岩广泛出露，并 被侏罗一白垩纪沉积岩及火山岩及少量中元古代长城纪沉积岩所不整合覆盖。而南部的“燕 山摺断带”内，中新元古代及古生代沉积盖层非常发育，并发生了强烈的褶皱及冲断。 二、地层简述 燕山地区的地层以吕粱运动为界大致分为两大部分：太古宙古元古代的变质基底及中 新元古代巨厚的碎屑岩一碳酸盐岩系，古生界、中生界与颞生界( 表1 ) 。 1 、早前寒武纪变质基底 太古宙一古元古代基底中深变质岩系广泛出露于冀东、冀北、辽西与赤峰南部、阳高、 五台、阜平与乌拉山等地区。岩性为角闪斜长片麻岩、二长片麻岩、石榴二辉斜长麻粒岩、 斜长角闪岩、黑云变粒岩等。原岩以基性、中基性火山岩为主。岩石经多次地质事件的影响， 经历了较普遍的韧性变形及中深变质作用，局部地区经历了强烈的混合岩化。 古元古界在区内仅分布于青龙县，主要岩性为片岩、变粒岩等变质岩，底部有变质砾岩。 2 、沉积盖层 1 ) 中新元古界 中新元古界在燕山平泉一古北口断裂以南地区非常发育，以角度不整合覆盖于早前寒武 纪基底之上，项部被寒武系所覆盖。岩性主要为海相富镁碳酸盐岩及碎屑岩、粘土岩等组成， 局部发育碱性火山岩。厚度巨大。蓟县剖面上展大厚度9 3 5 5 m 。自下而上划分为中元吉界长 城系( 常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组及高于庄组) 、中元古界蓟县系( 杨庄组、 雾迷山组、洪水庄组及铁岭组) 、新元古界青白口系( 下马岭组、景儿峪组) ( 河北省地质矿 产局，1 9 8 0 ) 。中新元吉界各系、组之间均为整合或平行不整合接触( 河北省地质矿产局1 9 8 9 ) ( 表1 ) 。 2 ) 古生界 燕山地区古生界包括下古生界寒武系一中奥陶统及上古生界中石炭统一二叠系，属典型 的稳定地台沉积盖层主要分布于平泉一古北口一赤城一尚义断裂以南得广大地区( 图 卜2 ) 。寒武系为陆表浅海环境除底部地层变化较大外，主体为碳酸盐岩及泥砂沉积岩，分 4 中国地质科学院博士学位论文 表卜l 燕山地区地层简表 注：岗位素年龄值采用最新公布的“国际地层表”( g r a d s t e i n f mp t a l 2 0 0 4 ) 5 中国地质科学院博士学位论文 图l - 1 燕山构造带大地构造背景图( 据郑亚东等，2 0 0 0 ) f i g 1 - 1m a ps h o w i n gt h et e c t o n i cs e t t i n go f y a n s h a nt e c t o n i cb e l t ( a e e rz h e n g e ta l ，2 0 0 0 ) 6 咕卜昏一口暮霉6【昌譬，嗣u罾一80苟丑。工矗_)113q苗暑若p珊-p一皇写qs写i暑皂苫置咎93霉田。苦口一b日已鼻。1酱焉u强。一。占n-i雪 群豁霎收m粒擞i刍n辞蛀毯啪水i兽f_群拉理眷垒群蛀降描k【口爿札i各口谋蔷谢蟮瞄 击o 群葺丁等忸lk。d群喜避骚鞋l埋kf莹口睦蔷皋趣卅*，刍l| 埴棼崇瑶廿盆_n鹕辑崇赳嵌昔罱p舒暴蒜厦高啦苷是割醚巡垮隹竹n。啦蔷爵恃喀单牲一一啦剖恃龃援葛一掉掣瑚g拒惺 餐i芒证喊导。啪：|趣刘誉芒忸幅每l笨佃幅【|一赫退撄芒忸慷器芒恤喊乎一 一湘半匿竿州恤盛皇弧强榉笮蝌把嚣心一：|非牡鼙碌弧举皇挛掣g瓣酞掌=却丑撑鼎风举t|翥掣罐鼎削皿一。却蛆 g豫削皿1i却程堪碌州皿。一蒜扣惺_早l*忸艇鞯。搽扣忙幅i乎媒避蹦嚼幢精-一磷唰l峨蕊佴。一瞒嘲ih噬署j睁卧举导i卜甘”霹r|雄辩划甄避嚣n”露锋峰螺弧啦叫。唑曾谋崩皿一 甚蝰圃堪舞翟罐憾，碟土k。门i鞯)|匝窨蝴螺蟮鳃酃幅牡蒋孵r11牦甲_【匝 中国地质科学院博士学位论文 图卜3 冀北平泉地区地质构造略图( 据1 ：2 0 万平泉幅地质圈和笔者资料) 卜第四系；2 - 早白垩世；3 - 上慷罗统土城子组；4 一上铼罗统髫臀山组t5 _ 上慷罗统九龙山组：6 _ 中慷罗统 南大岭组厦下花园组；7 - 三叠系l8 - 寒武系；9 奥陶系；l o _ 蓟县系；1 1 - 长城系；1 2 _ 太古宇；1 3 花岗闪 长斑岩；1 4 - 花岗岩t1 5 一角度不整合：1 6 一逆冲断层及走滑断层；1 7 - 正常地层产状及饲转地层产状；1 8 一 心1 3 溢躲粼蹄黝勰僦州“蚓姗咖 布广泛。岩性以页岩、灰岩为主，形成于半深海浅海相环境。中、下奥唐统以浅海相灰岩 为主。与上寒武统呈平行不整合接触。中石炭统本溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组 与下石盒子组都以滨浅海相及海陆交互含煤碎屑岩系为主。上二叠统上石盒子组与石千峰组 以内陆河湖相泥砂岩、砂砾岩系为主。各组地层之问或呈整合接触，或呈平行不整合接触。 上、下古生界之问发育区域性平行不整合( 表1 ) 。 3 ) 中生界 燕山地区中生界为大陆内部类山前盆地河湖相碎屑岩系及中酸性火山岩系，含有大量动 植物化石，地层发育较为齐全( 表1 ) 。 1 三叠系 三叠系主要分布于京西盆地、下板城盆地、辽西凌源盆地与北票盆地及鄂尔多斯盆地等。 其中，下板城盆地内三叠系地层自下而上划分为下三叠统刘家沟组、中三叠统二马营组( 河 北省地矿局5 6 2 综合地质大队，1 9 9 6 ) 。 下三叠统刘家沟组主要为灰白、粉红和浅砖红色厚层含砾中粗粒砂岩，夹砖红色粉砂质 泥岩、灰色粉砂质页岩。与下伏中奥陶统马家沟组灰岩平行不整合接触。 中三叠统二马营组岩性为紫红、灰紫和黄灰色中租粒砂岩、粉砂岩及少量将砂质泥岩， 夹不稳定砾岩。整合于支f 家沟组之上。 2 侏罗系 燕山地区侏罗系出露范围远大于三叠系，广泛分布于区内各中生代盆地内。 其中冀北下板城盆地下一中侏罗统地层发育良好保存较完整、连续，主要分布于下板 城、武厂、黄杖子、上谷及北杖子一带( 图3 - 1 ) 。其中，下侏罗统杏石口组岩性主要为巨厚 3 中国地质科学院博士学位论文 层砾岩或砂砾岩，平行不整合于中三叠统二马营组之上。中侏罗统南火岭玄武岩分布r 。泛， 整合或平行不整合在杏石口组之上。中侏罗统下花园组为一套河湖相含煤地层，主要为砂砾 岩夹页岩及薄层煤，与下伏南火岭组呈整合接触。中侏罗统龙门组主要为一套粗碎屑砂砾岩， 与下伏下花园组呈整合或不整合接触。上侏罗统主要由九龙山组、髫髻山组和土城子组组成。 上侏罗统九龙山组分布基本与髫髻山组分布一致( 刘少峰等，2 0 0 4 b ) ，其岩性主要为砾岩、 砂岩和粉砂岩，多不整合在中元古及古生界之上。另外，在承德盆地兴隆山附近，髫髻山组 火山岩下部的“九龙山组”( 河北省地质局，1 9 7 6 ) 岩性明显有别于京西典型的九龙山组， 并且与其上覆地层紧密伴生( 李伍平等，2 0 0 4 ) 。刘晓文等( 2 0 0 5 ) 认为应将其真接归入髫 髻山组( 图2 4 ) 。在承德盆地北缘六沟、小范杖子附近也有少量分布。岩性主要为安山质沉 集块岩、紫红色页岩及少量的凝灰岩等，含c o n i o p l e r - p h o e n i c o p s i s 晚期植物化石组合，其面 貌与京西的髫髻山组、辽西的蓝旗组相近( 图2 - 2 ，2 - 3 ) 。 髫髻山组和土城子组在京西、冀北及辽西皆有分布( 河北省地质矿产局，1 9 8 9 ；辽宁 省地质矿产局，1 9 8 9 ，赵越等。2 0 0 2 ) ，其中冀北承德盆地保存较完整、连续。髫髻山组 火山岩主要分布在盆地南缘兴隆山附近，岩性主要为粗安岩、安山岩、气孔状安山岩、安山 质凝灰岩、凝灰岩夹凝灰质砂岩及薄层细砂岩和粉砂岩等。土城子组总体表现为一套红色 砂砾岩。其中，这