华北克拉通东部早白垩世伸展盆地的发育过程及其对克拉通破坏的指示

在晚侏罗世华北克拉通东部破坏之初出现了区域性隆起,全区缺失上侏罗统沉积.在早白垩世早期.出现了区域性的伸展活动,断陷盆地形成,克拉通南、北缘伸展活动最强,北部燕山构造带以出现变质核杂岩为特征,南部出现宽裂谷型盆地.早白垩世中期华北克拉通东部普遍出现了火山活动与岩浆侵入.早白垩世晚期克拉通上以出现窄裂谷型盆地为特征.沿北北东走向的郯庐断裂带断陷活动最强.这些断陷盆地的演化过程揭示,经历地表抬升后,克拉通破坏之初的岩石圈热而弱,从而形成变质核杂岩或宽裂谷型盆地.这期间的破坏强度在空间上具有不均匀分布的特征.受控于早期岩石圈地幔的结构.经过早白垩世中期的大量岩浆活动之后,早白垩世晚期克拉通岩石圈温度降低、强度变大.从而利用早期大型断裂构造形成窄裂谷型盆地.这些现象支持华北克拉通东部晚中生代的岩石圈减薄是以逐渐拆沉机制为主.     

华北克拉通东部盆地白垩-古近纪构造沉降的时空变化及其与克拉通破坏的关系

白垩-古近纪为华北克拉通东部断陷盆地的形成时期,通过运用盆地分析技术,本次工作得到了这一时期各盆地的各阶段构造沉降曲线及相应的构造沉降量和沉降速率。构造沉降分析表明,华北克拉通东部白垩-古近纪盆地的最强构造沉降峰期为古新世(孔店期),次构造沉降峰期为早白垩世早期(莱阳期)。其中早白垩世早期为华北克拉通东部、南部盆地的最强构造沉降峰期,古新世为克拉通内部渤海湾盆地区的最强构造沉降峰期,而其它时期盆地的构造沉降特征表现为构造沉降峰期前后的弱沉降过渡阶段。结合盆地的分布规律,盆地的主要构造沉降中心在白垩纪集中在华北克拉通的南缘和北缘,而在古近纪则迁移到克拉通内部渤海湾地区,即由华北克拉通边缘向内部迁移。伸展期盆地的演化经历了宽裂谷(莱阳期)→窄裂谷(大盛期)→宽裂谷(孔店期)→窄裂谷(东营期)的循环演化模式,揭示了岩石圈的温度和强度的变化。而这种构造沉降的时空变化更支持华北克拉通破坏以拆沉机制为主。     

早白垩世华北克拉通岩石圈减薄与破坏动力学：兼论古太平洋型活动大陆边缘

早白垩世时期华北克拉通的演化为探索大陆再造提供了典型案例，强烈地壳伸展、岩石圈减薄及克拉通破坏的机理及动力学长期以来一直是争议的焦点。早白垩世岩石圈伸展形成了包括辽南和五莲变质核杂岩在内的地壳伸展构造组合，同时伴随着巨量壳- 幔岩浆活动性，这些构造- 岩浆活动是克拉通岩石圈壳- 幔耦合拆离与解耦拆离作用的结果，可以用克拉通岩石圈壳- 幔拆离模型(parallel extension tectonics)解释。与此同时，具有相似特点(时间、几何学、运动学和动力学)的构造- 岩浆活动遍布包含东北亚、中国华北和华南及俄罗斯远东地区等在内的整个欧亚大陆东部地区，反映在统一构造环境中发展和演化的本质，而华北克拉通成为早白垩世欧亚大陆东部地区岩石圈伸展的典型案例。广布的早白垩世伸展构造东侧紧邻古太平洋板块俯冲作用形成的陆缘增生杂岩带，构成独特的古太平洋型活动大陆边缘。这种大陆边缘保留和记录了与现今西太平洋型和安第斯型活动大陆边缘全然不一致的构造特点，包含增生杂岩(海沟增生楔处)与面状伸展构造域两个构造要素，但缺乏典型的大规模岩浆弧的存在。地幔分层对流对于古太平洋- 欧亚大陆间洋陆相互作用、大陆岩石圈伸展、克拉通岩石圈减薄与破坏提供了重要动力来源，而板块边缘力起着重要的辅助作用。     

岩石圈伸展的壳/幔拆离模型(Parallel Extension Tectonics):华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄与破坏机理

华北克拉通岩石圈减薄和破坏机理长期以来存在争议,基于岩石学、岩石地球的化学分析研究突出强调深部过程的重要性。前人提出了两种重要模式:包括以拆沉作用为代表的top-down tectonics模型和以热-机械侵蚀与化学侵蚀,或地幔置换、交代作用的bottom-up tectonics模型。然而,对于这两种模式而言尚存在许多无法合理解释的问题,比如在此深部过程中,区域性岩石圈伸展有多大的贡献?地壳伸展构造是作为深部过程的响应,还是同为岩石圈伸展的产物?本文基于早白垩世东亚地区(尤其是华北克拉通东部地区)伸展构造与岩浆活动的综合分析,揭示出华北克拉通东部不同地区伸展构造变形与岩浆活动之间的时、空和成因关系有一定的差异。但整体上看,岩石圈伸展起着主导作用,控制着岩浆上侵和就位,在拆离断层下盘侵入形成各种规模的花岗质为主的侵入体,或于上盘喷发形成火山-沉积岩盆地。在伸展构造发育的不同阶段,可以有伸展早期、伸展期及伸展期后的岩浆活动。岩浆活动的强度及岩浆源区特点有显著的时空变化。一方面,在同一地区不同演化阶段其源区有很大的差异。表现为主体上是早期以古老下地壳源为主,随着壳/幔伸展作用演化,逐渐向混合源或独立幔源的演化。同时,不同地区岩浆源区的变化规律也显著不同。以胶辽地区为例,胶东整体上是壳幔混合源区对于岩浆演化有重要贡献;而辽东地区具有显著的源区演化特点:从剪切早期古老下地壳源区为主,并伴有幔源物质加入,剪切期古老下地壳为主,到剪切晚期和剪切期后以新生下地壳为主。本文认为岩石圈伸展的壳/幔拆离模型(Parallel Extension Tectonics),可以合理地解释华北克拉通及邻区早白垩世构造-岩浆活动性。在该模型中,遭受伸展的华北克拉通岩石圈发生壳-幔拆离作用。在岩石圈伸展作用期间,地壳层次的拆离作用与岩石圈地幔层次上的拆离作用可以是耦合的或者是解耦的,从而导致华北克拉通岩石圈减薄过程中在地壳尺度上的拆离作用与变质核杂岩的剥露有三种不同的类型:同岩浆活动型伸展(C型:Co-magmatism mode extension)、无岩浆活动型伸展(A型:Amagmatism mode extension)和多阶段混合型(M型:Multi-mode extension)。     

华北克拉通北缘喀喇沁变质核杂岩早白垩世构造演化过程与形成模式

对于喀喇沁变质核杂岩早白垩世构造过程与形成模式长期以来存在着不同的认识。通过详细的野外构造观察及擦痕应力场反演,并结合前人年代学数据,有效地制约了喀喇沁变质核杂岩早白垩世的构造演化,并对其形成模式进行了分析。结果表明,起源于晚侏罗世的喀喇沁变质核杂岩,在早白垩世(141～100 Ma)再次经历了强烈的伸展与岩浆活动。在此伸展活动中,沿着核部杂岩两侧分别发育了NE走向、倾向相反的楼子店-八里罕和上店-东风大型正断层,进而控制两侧半地堑式的小牛与平庄盆地的发育。在这两条边界断层的伸展运动及随后的均衡隆升中,核部杂岩不断抬升与剥露,先后发育了NE-NNE向的伸展韧性变形带与脆性正断层。这些早白垩世韧性和脆性伸展构造一致指示拉张方向为NW-SE向。综合分析表明,区内早白垩世伸展活动经历了141～134 Ma的初始伸展与同构造岩体侵位阶段、133～126 Ma的边界断层强烈活动与核部快速抬升阶段以及125～100Ma的均衡隆升阶段。喀喇沁变质核杂岩在早白垩世的伸展活动中转变为地垒式伸展穹窿,其强烈伸展活动出现在华北克拉通破坏峰期,动力学背景是古太平洋板块俯冲导致的远场弧后拉张。     

华北东部早白垩世A型花岗岩与克拉通破坏

A型花岗岩是非造山的、无水的碱性花岗岩, 具有独特的矿物学、岩石学和地球化学特征, 形成于造山后、板内非造山或者地幔热柱等伸展动力学背景, 蕴涵着大陆地壳生长、岩石圈演化及区域构造发展等大陆动力学的重要信息.在华北东部广泛分布着一期中生代A型花岗岩及伴生的碱性岩, 结合前人的研究成果以及笔者近年来的研究发现: 它们主要侵位于早白垩世(130~110Ma), 来源于上地壳、下地壳和地幔等多元源区, 是不同成分的岩浆经过分离结晶、岩浆混合作用形成; 综合区域地球动力学研究和A型花岗岩本身的地球化学特征, 认为华北东部早白垩世A型花岗岩形成于地壳伸展背景之下, 是岩石圈减薄和克拉通破坏的浅部地质响应, 标志着华北东部岩石圈减薄和克拉通破坏作用的峰期.      

郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示

郯庐断裂带晚中生代的演化历史是华北克拉通破坏过程的重要记录。中侏罗世末(燕山运动A幕),郯庐断裂带局部发生左行平移活动,而华北克拉通上出现了一系列北北东走向的缩短构造,指示了西太平洋伊泽奈崎板块俯冲的开始。晚侏罗世期间,郯庐断裂带没有发生活动,而华北克拉通出现局部伸展与岩浆活动及区域性隆升,应为弧后弱拉张背景。早白垩世初(燕山运动B幕),郯庐断裂带再次发生强烈的左行平移活动,华北克拉通北部与东部出现了一系列近南北向挤压产生的构造,应是鄂霍茨克洋最终关闭与伊泽奈崎板块高速俯冲双重作用的结果。随后的早白垩世期间,华北克拉通在弧后拉张背景下发生峰期破坏,郯庐断裂带呈现为强烈的伸展活动。早白垩世末的区域性挤压作用,结束了华北克拉通的峰期破坏,并使郯庐断裂带再次发生了一期左行平移活动。这期挤压作用出现在太平洋板块接替伊泽奈崎板块这一重大板块调整的背景之中。     

胶东地区玲珑岩基隆升机制探讨

本文通过详细的野外构造观察,综合主干正断层运动学观测、擦痕应力场反演、岩体变形分析、岩脉与石英脉展布方位等多个方面,对胶东地区玲珑岩基的构造演化进行了有效地制约.研究结果表明,其为早白垩世的伸展穹窿构造,是NW—SE向区域性伸展的结果,并且北部的伸展与岩浆活动及金矿化作用要强于南部.在早白垩世强烈伸展与岩浆活动背景下,晚侏罗世侵位的玲珑岩基沿着倾向相背的两条大型脆性正断层(招平断裂带与焦家断裂带)以地垒构造形式发生隆升而最终出露地表,并非变质核杂岩型伸展构造.玲珑岩基在晚侏罗世侵位后并没有立即出露地表,而是在早白垩世区域伸展中才隆升与剥露,并伴随区内大规模金矿形成.玲珑伸展穹窿的厘定,一方面证实了区内早白垩世强烈岩浆活动是发生在NW—SE向伸展背景下,另一方面进一步验证了华北克拉通东部破坏的峰期出现在早白垩世.     

辽东半岛新房变质核杂岩形成机制及成矿指示意义

辽东半岛广泛分布变质核杂岩构造,作为华北克拉通破坏的浅部响应,具有重要的构造演化研究意义.新房变质核杂岩是近年来新发现的伸展构造单元,具备典型的三层结构:上盘主要包括新元古代-古生代弱变形沉积岩层和早白垩世庄河断陷盆地,下盘包括新太古代变质基底和同构造中生代花岗质侵入岩体,二者接触部位为拆离断层带.野外宏观运动学及显微构造特征明显,均指示上盘具由SEE向NWW的运动学特征,与太平洋板块早白垩世早-中期运动方向相吻合.本次工作通过锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素及常量、稀土和微量元素测试,将新房变质核杂岩的形成时代大致限定于早白垩世早期（123~125 Ma）,并进一步明确为华北克拉通破坏事件的早期产物.该变质核杂岩控制了区内新房大型金矿的生成,在辽东半岛变质核杂岩控矿、成矿较差的现状下,研究意义较大.      

地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。     

华北克拉通东部南北缘中生代火山沉积格局及其构造转折过程

通过华北克拉通东部北缘和南缘盆地充填序列和盆地分布演化对比研究，解析了该区中生代构造转折过程。研究发现两侧盆地均大致从早侏罗世开始发育，约以晚侏罗世为界，之前盆地充填记录反映以挤压作用、岩石圈增厚为主，之后以陆内伸展、岩石圈减薄为主，显示晚侏罗世明显的构造转折，并且地壳浅部的构造体制转变均滞后于岩石圈深部构造环境的变化。然而，两侧盆地演化也有明显差别：①北缘燕辽地区从早侏罗世到白垩纪，发育了多层系的从基性、中基性到中酸性的火山岩及火山碎屑岩组合，而南缘合肥盆地仅在晚侏罗世早白垩世产出钙碱性火山岩及火山碎屑岩组合，反映出不同的深部构造过程和源区特征；②北缘的岩石圈减薄可能始于约163 Ma，南缘明显的岩石圈减薄则始于约149 Ma，而反映在盆地构造与充填尺度上的伸展作用分别对应于大约145 Ma和132 Ma；③晚侏罗世构造转折期，北缘燕辽地区粗碎屑沉积以河流体系为主，反映盆山地势高差较小；而南缘该期发育冲积扇体系，盆山地势高差较大；④北缘盆地沉积中心迁移规律复杂，而南缘总体呈现由南向北的迁移趋势。显然，大别山碰撞造山和后造山期强烈的隆升和剥露对南缘盆地演化具有极大的主导和制约作用，而北缘则显示出强烈的壳幔相互作用并伴有区域性的陆内挤压推覆（转折前）和张裂 伸展（转折后）交替的特点。华北克拉通晚中生代构造转折的时限北缘较南缘早，说明诱发这一转折事件的区域构造动力可能首先与华北北部壳幔相互作用密切关联。     

大别山造山带与安徽沿江中新生代盆地的盆山耦合关系

安徽沿江中新生代盆地位于大别山造山带南缘，为先挤压、后伸展形成的叠合盆地，是探讨扬子板块陆内深俯冲—大别山造山带隆起与中、下扬子盆地沉降的耦合关系的理想场所。在早中生代，大别山为华南和华北大陆碰撞造山带，华南地壳向深处俯冲并承受超高压变质作用，超高压变质岩不断向上折返，沿江坳陷具有前陆盆地性质，盆地充填有晚三叠世—中侏罗世磨拉石层序；在晚中生代，在中国东部整体的拉张背景下，大别山变质带完全折返上隆，处于变质核杂岩隆升状态，而沿江坳陷具有裂陷盆地性质，充填有晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古近纪两个红色碎屑构造层序，起因于地壳拆沉而产生的均衡隆升和伸展断陷的构造耦合。     

Thermotectonic evolution of Precambrian basement rocks of the Kuruktag uplift,NE Tarim craton,China: evidence from apatite fission-track data

The Kuruktag uplift is located directly northeast of the Tarim craton in northwestern China. Neoarchaean-to-Neoproterozoic metamorphic rocks and intrusive rocks crop out widely in the uplift; thus, it is especially suited for a more complete understanding of the thermal evolution of the Tarim craton. Apatite fission-track (AFT) methods were used to study the exhumation history and cooling of these Precambrian crystalline rocks. Nine apatite-bearing samples were collected from both sides of the Xingdi fault transecting the Kuruktag uplift. Pooled ages range from 146.0 ± 13.4 to 67.6 ± 6.7 Ma, with mean track lengths between 11.79 ± 0.14 and 12.48 ± 0.10 μm. These samples can be divided into three groups based on age and structural position. Group A consists of five samples with AFT apparent ages of about 100–110 Ma and is generally associated with undeformed areas. Group B comprises three specimens with AFT apparent ages lower than 80 Ma and is mostly associated with hanging wall environments close to faults. Group C is a single apatite sample with the oldest relative apparent age, 146.0 ± 13.4 Ma. The modelled thermal history indicates four periods of exhumation in the Kuruktag uplift: late-Early Jurassic (180 Ma); Late Jurassic–Early Cretaceous (144–118 Ma); early-Late Cretaceous (94–82 Ma); and late Cenozoic (about 10 Ma). These cooling events, identified by AFT data, are assumed to reflect far-field effects from multi-stage collisions and accretions of terranes along the south Asian continental margin.     

Geophysical profiling across the Sulu ultra-high-pressure metamorphic belt, eastern China

The largest ultra-high pressure metamorphic (UHPM) belt in the world is located along the Dabie–Sulu region, which tectonically belongs to the east part of the central orogenic belt of China. Integrated geophysical investigations of using deep seismic reflection, MT, and geothermal observations have been carried out in the Sulu area since 1997. The results of integrated interpretation suggest the existence of three features: (1) a rift beneath the Lianshui basin by the Jiashan–Xionshui fault; (2) a special crustal pattern, called the magmatic multi-arch structure occurs beneath the northern Sulu UHPM zone; and (3) a northwest-dipping regional thrust crosses the Sulu crust, representing the intracontinental subduction of the Yangtze craton beneath the Sulu metamorphic belts after collision between the Yangtze and Sino-Korean cratons. A magmatic multi-arch structure consists of some arched reflectors that occur in both the lower and the upper crust where arched reflectors coincide with granitoid plutons. The multi-arch structures are common in eastern China where many Mesozoic granitoid plutons of different scales occur. The crustal structures in the Sulu metamorphic belts resulted from intensive dynamic processes following the Triassic collision between the Yangtze and Sino-Korean cratons. The formation and exhumation of UHPM rocks followed the collision, and then intracontinental subduction of the Yangtze craton beneath the Dabie–Sulu terranes took place in the early and middle Jurassic. In the late Jurassic, the Sulu lithosphere turned to an extensional regime, large-scale granitic intrusions occurred in eastern China; these likely resulted from lithospheric thinning and asthenospheric uplifting. The granitic intrusions came to a climax during the Cretaceous and were followed by rifting along existing faults in the early Eogene, resulting in many petroleum basins. The granitoid emplacement that generated the magmatic multi-arch structure and the rift were consequences of the lithospheric thinning process, and deep intracontinental subduction of the Yangtze craton beneath the Sulu metamorphic belt might partially contribute to the lithospheric thinning.     

辽东南地区晚中生代地层序列与盆地演化规律

辽东南地区晚中生代地层发育不甚完全,具有两期盆地叠合演化的特征,即早中侏罗世和早白垩世两个演化阶段,经历了2次伸展裂陷和2次挤压反转。在详细研究辽东南地区各盆地岩石地层序列、生物化石组合特征、年代地层格架以及区域地层对比的基础上,讨论了盆地的演化阶段和演化规律,指出是古太平洋板块向东亚大陆边缘不同方向的俯冲与走滑,以及来自北方西伯利亚板块的持续碰撞挤压的联合构造应力场制约了中国东北地区晚中生代盆地的裂陷过程和构造反转的演化,进而为揭示华北克拉通晚中生代岩石圈演化的动力学机制提供参考依据。     

鲁西隆起晚中生代盆地重矿物组合分析及其构造响应

本文以鲁西隆起区盆地及周边盆地砂岩中碎屑重矿物为研究对象,通过重矿物的稳定性分析,以及通过不同源区重矿物组合的差异,探讨了鲁西隆起及周边地区晚中生代以来的物源及构造演化过程。研究结果显示,鲁西盆地中生代早期早中侏罗纪时期主要源区为鲁西隆起,中晚侏罗纪时期主要物源为胶东地区和鲁西隆起,而早白垩世时期主要物源为胶东地区,其次才是鲁西隆起。晚白垩世沂沭断裂带盆地物源主要是鲁西隆起和胶东地区,鲁西隆起贡献量大于胶东地区。重矿物的稳定性也折射出源区构造演化历史。早-中侏罗世至中-晚侏罗世,鲁西盆地重矿物物源由鲁西隆起向胶东地区的显著转变,暗示着苏鲁造山带自三叠纪形成之后,经折返抬升,至晚侏罗世之前已经到达地表。重矿物的含量变化显示,早白垩世中期和晚白垩世中期鲁西盆地内沉积了大量的鲁西变质岩矿物组合,并且不稳定重矿物含量急剧增加,我们推测鲁西在早白垩世晚期、晚白垩世中期存在两次构造抬升。     

Petrogenesis of the Early Jurassic Nandaling flood basalts in the Yanshan belt, North China Craton: A correlation between magmatic underplating and lithospheric thinning

Integrated geochemical and Sr–Nd–Pb isotopic studies of the Early Jurassic Nandaling flood basalts (NFB) in the Yanshan belt, northern margin of the North China Craton (NCC), are presented in this paper. These sub-alkaline basalts evolved from a more magnesium-rich parental magma through fractional crystallization of olivine and clinopyroxene. The primitive magma of the NFB originated from 2–5% partial melting of spinel to garnet transitional peridotite at about 70–80 km depth in the Mesozoic lithosphere mantle. The NFB contain a distinctive lithospheric component, characterized by Nb (Ta), Th, U and Ti depletions, LREE enrichments, moderate Sr, and low Nd and Pb initial isotopic ratios, as a result of an interaction between lower crust (15–25%) and primitive magma evoked by magmatic underplating at crust–mantle boundary. The Early Jurassic NFB extruded in an intraplate extensional setting related to post-orogenic collapse in the northern margin of the NCC, indicating an event of lithospheric modification earlier than that in the southern margin (Early Cretaceous). The temporal similarity of the Jurassic–Cretaceous mantle-derived mafic rocks to lower crust replacement, and the decoupling of surface shortening with lithospheric thinning during the Late Jurassic–Early Cretaceous, suggest the important role of magmatic underplating and subsequent crust–mantle interaction accompanied by asthenosphere upwelling on the evolution of the Mesozoic lithosphere of the NCC. The correlation between lithospheric thinning and magmatic underplating may be an important process in continental rifting.