特约主题:燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应

<正>编者按语:国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点研发专项"燕山期重大地质事件的深部过程与资源效应"项目拟从中生代全球板块运动格局及其主要驱动因素入手,多学科联合攻关,探究燕山期地壳变形的驱动机制,揭示大规模岩浆活动的动力学背景,阐明优势金属矿产形成机理,反演中国燕山运动的深部过程。项目由八个课题构成:(1)中国东部中生代构造格局与演化;(2)关键廊带的综合     

准噶尔盆地西北腹部燕山期构造活动与沉积响应

燕山运动是侏罗纪/白垩纪之交,区域规模和岩石圈尺度的重大构造运动.与中国东部地区相比,该运动在中国西部盆地的岩浆作用、构造事件动力学机制及其沉积响应等方面还存在诸多争议.利用碎屑锆石年代学和砂岩岩相学分析,对准噶尔盆地腹部石南地区的燕山期构造运动及盆地内的沉积响应进行分析,得到以下认识:（1）准噶尔盆地腹部侏罗纪-白垩纪同沉积期火山活动相关碎屑锆石是燕山期区域性火山活动的重要沉积响应.（2）准噶尔盆地燕山期发生强烈的陆内造山运动,盆地内构造单元发生相应的挤压变形.（3）准噶尔盆地内沉积体系对燕山期构造运动具有良好响应,白垩系底砾岩指示了盆地周缘造山带的快速隆升和盆地边界的萎缩.      

序言

燕山期构造运动在我国东部影响广泛。1926年翁文灏先生提出“燕山运动”,最早发现于燕山地区侏罗纪–白垩纪地层之间的不整合界面,逐步扩展到中国东部,甚至整个东亚地区,反映出晚中生代一次重大构造事件。随着我国地质学家们对燕山运动研究的不断深化,认识和理解也在逐渐提升。当前普遍认为燕山期构造运动是继晚三叠世东亚各大陆碰撞对接之后又一次重大地质构造事件,起始于中侏罗世,结束于晚白垩世(约170~80 Ma)。     

中国侏罗纪构造变革与燕山运动新诠释

随着一系列新构造观察资料和高精度同位素测年数据的累积,加深了对发生在中国东部晚侏罗世—早白垩世时期构造变革事件的认识,对燕山运动的性质、时限和动力学内涵有了新的诠释。中—晚侏罗世初期(165±5Ma)东亚多板块拼贴运动学发生重大调整,构造体制发生重大转换,启动了以中朝地块为中心、来自北、东、南西不同板块向东亚大陆"多向汇聚"的构造新体制,形成以陆内俯冲和陆内造山为特征的东亚汇聚构造体系。同时大陆地壳岩石圈发生显著增厚,并紧随早白垩世以剧烈的大陆岩石圈伸展和火山—岩浆活动为特征的岩石圈巨量减薄和克拉通破坏,导致燕辽生物群灭绝和热河生物群兴盛的重大生物群更替,成为中国大陆和东亚重大构造变革事件,这是燕山运动的基本内涵。本文依据燕山运动构造变形型式、动力学背景以及产生的深部过程,将"燕山运动"定义为起始于165±5Ma的"东亚多向汇聚"构造体制及其形成的广泛陆内造山和构造变革,并将中国东部岩石圈巨量减薄视作燕山期陆内造山和陆内变形的后效。     

燕山地区中生代构造应力场特征

燕山地区现今的构造、地貌景观,是在漫长的地质历史时期,经历了长期、复杂的建造、改造过程而形成的。从沉积建造及构造形变特点来看,自元古宙至古生界,本区构造运动平缓,建造和改造的特点主要反映基底断裂的控制作用。中、新生代构造运动是燕山地区主要造山作用期,基本特征是强烈挤压形成线状褶皱及推覆构造系统。
中生代时期,本区构造形变显示水平应力作用的主导性,新生代时期,则以均衡代偿导致的隆升作用为主。本文侧重中生代构造应力场及变形挠度场的重塑,借以恢复本区中、新生代构造形变形成的力学过程及运动程式。      

鄂尔多斯盆地燕山运动及其与油气关系

鄂尔多斯盆地是中国中西部重要的含油气盆地之一。燕山期是盆地油气运移和聚集的主要时期。通过晚中生代及其周缘地区沉积格局、构造变形、晚侏罗世—早白垩世的岩浆及热事件的分析 ,认为晚侏罗世以前盆地主要受特提斯构造域的控制 ,古太平洋板块对盆地格局的影响在晚侏罗世晚期以后才有所表现。深部地幔蠕散是盆地古地温场变化的主要原因。它不但导致了盆地地温梯度的急剧升高 ,而且还对后期盆地周缘的地壳浅层次构造变形有一定的影响 ,也是造成晚中生代山西地区与鄂尔多斯盆地差异的重要因素 ,还对油气的运移和聚集起着控制作用。综合燕山期盆地古应力场、古地温场及构造变形特点 ,可以认为燕山期构造运动对鄂尔多斯盆地的油气分布至关重要     

河南南部的燕山运动

燕山运动是我国东部的一次强烈而重要的构造变动,在河南南部形成了一系列坳陷、断陷,堆积了一套特殊的类磨拉石沉积建造,发育强烈的褶皱和断裂,并有大规模的岩浆喷发和侵入活动,蕴含了丰富的矿产。燕山运动可分早、晚两期5幕,各幕强弱表现不同。早期Ⅰ、Ⅱ幕主要发生在大别山一带,以隆升与小规模岩浆侵入活动为主;晚期Ⅲ幕以火山活动局部发育岩浆侵入活动为特征;Ⅳ幕为断裂、岩浆活动发育,是重要的成矿期;Ⅴ幕使盆地由断陷转入坳陷发育阶段,造成白垩系与三叠系之间普遍不整合或假整合接触。分析认为,燕山期发生的太平洋板块与欧亚板块相互作用及印度板块对中国的推挤,使中国东部始终处于一种以挤压为主局部拉伸的构造应力场中。     

燕山地区燕山期的挤压与伸展作用

燕山地区中生代断裂演化、区域性不整合界面和盆地演化的地质事实显示,燕山期不仅存在强烈的挤压作用,而且存在强烈的伸展作用。如果把整个侏罗、白垩纪期间的构造运动理解为燕山运动的话,那么燕山运动既形成强烈褶皱和逆冲推覆,又形成断陷盆地和变质核杂岩。整个燕山运动(旋回)包括3次挤压事件和3个伸展阶段,即早侏罗世末挤压事件(北票组沉积之后,海房沟组沉积之前)、晚侏罗世末挤压事件(土城子组沉积之后,义县组沉积之前)和白垩纪末挤压事件(第三系沉积之前);早侏罗世盆地伸展阶段、中晚侏罗世盆地伸展阶段和白垩纪盆地伸展阶段。燕山期内发生了3次由伸展到挤压的转换。     

中国西部燕山运动及岩浆作用与成矿

本研究以中国西部(主要为扬子西缘及邻区)的燕山期岩浆岩和相关的金属矿床为重点研究对象,重点解决的关键科学问题为多幕次燕山期岩浆作用形成的深部动力学机制及其与金属成矿的关系,约束中国西部"燕山运动"前的构造背景,探讨特提斯洋的产生、俯冲和闭合过程及其与燕山期多幕式岩浆的时空演化关系,构建扬子地块西缘及邻区中生代洋陆演化格局,揭示中国西部多幕式"燕山运动"的基本特征、本质及其驱动机制,探讨中国西部"燕山运动"与中国东部燕山期重大地质事件之间的关联,为揭示"燕山运动"的驱动机制提供制约;同时,总结中国西部燕山期"安第斯型"金属成矿的动力学机制,为找寻中国的"安第斯型"金属成矿带提供重要启示。     

鲁西地区燕山期构造变形:古太平洋板块俯冲的构造响应

根据近几年对鲁西地区的区域地质调查,本文阐述了燕山期构造变形特征,厘定出NE或NNE向宽缓褶皱和后期的同向逆冲断裂,揭示出一系列NW向张性断裂是由印支期形成的逆冲断裂发生构造反转所致并控制中生代盆地。这些燕山期的构造变形可能是Izanagi板块于中侏罗世—早白垩世向华北地区NWW向俯冲的构造响应。随后,太平洋板块在早白垩世取代Izanagi板块,导致鲁西地区下地壳拆沉,能很好地解释鲁西地区大量130~125 Ma多源区的岩浆事件,是华北克拉通破坏的产物。     

燕山事件

“燕山运动”是对中国大陆影响很大的一次地壳变动,北京地区的实际资料表明它是在快速侧向挤压应力作用下,以突发的民块活动为开端,并继之以拉张,导致基性岩浆喷溢,花岗岩侵入,冯及一系列沉积盆地的形成。中国东部其他地区也经历了类似的历史,“燕山运动”从现象看是一次来自太平洋方向快速打击的结果,地槽造山理论和板块学说都难以给出解答,用燕山事件能更确切地描绘有关现象。本文在排除了其他可能性以后,提出燕山事故的     

燕山地区金矿床类型及区域成矿特征

燕山地区内生金矿床分为5类（其中产于侵入岩和变质岩中的金矿床是最重要的类型），具显著的区域成矿学特征；明显分为密云-青龙和尚义-平泉南北两个金矿成矿带；内生热液成矿期主要分为4个成矿阶段；成矿时代主要为燕山期（150-200Ma)。     

燕山地区金矿床包裹体成分特征

燕山地区金矿床主要有5种类型，并明显地分为南北两个成矿带，其流体包裹体的成分特征也存在明显差别。北矿带主要表现为高H2O、低CO2、K^ /Na^ 值低，K^ 、Na^ 含量高，盐度低等特征。南矿带则主要表现为低H2O，高CO2，K^ /Na^ 值稍高，Ca^2 含量高，盐度高等特征。阐述了产于变质岩和侵入岩中两类金矿床包裹体成分的差异和成矿流体成分的差异。     

鲁中南地区燕山期侵入岩与金成矿

鲁中南地区受区域性大断裂－－沂沭断裂带控制，中生代有较大规模的中性、偏碱性火山岩型岩体侵入和火山喷发，在火机构内或围绕次火山岩小岩体，形成与之相关的火山岩型金矿化。燕山期火山夺具备幔源特征。侵入岩对金成矿有2种作用，一是通过岩浆携带成矿物质经过分异派生形成金矿，二是在岩浆活动过程中，借助热力和气液循环对围岩进行了广泛改造和蚀变，使之活化迁移，在构造裂隙中富集成矿。燕山期侵和岩为金矿形成提供了物源和热源，是金成矿的主要控制因素。     

燕山造山带构造变形格局研究及相关问题

燕山造山带具有极其复杂的地质结构构造，其复杂性在现有公开出版的地质图件中未能有效地反映出来。从事地学研究的科研人员，以公开出版的地质图件为基础所衍生的相关分析图件和由此作出的结论与野外实际地质情况往往相去甚远。本文作者近年来所做基础地质调查成果显示，基础地质调查成果的缺陷成为制约国家地学科研发展的严重障碍。影响基础地质调查成果质量提高的原因很多，但较为重要的是国家对基础地学科研资金的政策性投入存在问题。     

“燕山运动”的分期及几个关键问题

翁文灏最初定义的"燕山运动"主要根据《北京西山地质志》所提供的信息,当时并未对"燕山运动"分期。在赴辽西北票地区考察后,翁文灏将"燕山运动"分为A、B两期,A期为绪动,B期为主要期。详细的文献研读发现,翁文灏对"燕山运动"在北京西山和辽西的原始定义有出入。经对比分析,本文认为在北京西山一带代表"燕山运动"的主不整合面应在上窑坡组煤系地层与龙门组砾岩之间,在辽西一带应为北票组煤系地层与海房沟组砾岩之间。另外,本文认为"燕山运动"的A期(绪动)可能与中国东部北东向区域性大断裂发生同时。最为重要的是,本文认为A期"燕山运动"形成于极短的时间,如同时间坐标上的一个点,这个点构成了B期的边界点。     

燕山式板内造山带基本特征与动力学探讨

板内造山带的基本特征是前期已经固结的岩石圈重新活化。前期地壳基底的复活对后期构造的控制和造山期新生的构造对前期地壳的改造是板内造山作用的两大特征。燕山地区元古宙东西向基底断裂带在中生代的复活控制了区域盖层的构造,表现为沿古断裂的斜滑作用形成的正花状和负花状构造对中生代盖层沉积盆地及其构造的控制,形成盆缘逆冲断层;在基底和盖层中形成羽列式断层及大型Ｓ Ｃ 式排列的褶皱和断裂组合。其中的逆冲推覆构造也与发育于板缘的不同,主要为基底卷入型。幔源热活动导致强烈的岩浆活动和地壳被加热、软化,从而诱发变形是造山期新生的特点。燕山的纬向构造被ＮＮＥ向太行山构造带所叠加,以及许多以变质核杂岩和岩浆底辟为代表的垂向构造穿插其中,组成了燕山式板内造山带的主要构造格局。地球内部物质的垂向调整,幔源物质和热流的上升是板内造山带的主因。重力和地球自转引起的切向力是形成板内造山带表层构造的不可忽视的力源     

从深部背景看燕山陆内造山作用的主因

中生代华北燕山造山带是陆内造山作用的典型,但长期来对造山作用的动力学机制存在多种分歧观点。本文尝试将岩石圈不同深度的构造整合在一起,探索陆内造山作用的主因。本文拟从燕山带中生代构造运动的基本特征入手,选择集宁-承德基底岩石圈断裂带作为先存构造薄弱带,结合不同深度层次的地质作用:①地表的断陷盆地及其火山-沉积岩建造;②断块构造的差异隆升;③固态流变和地热活动;④幔源或者壳幔混溶的火山岩,论证先存构造薄弱带的活化现象。在此基础上,通过幔源熔-流体的交代作用讨论了岩石圈强度的弱化,结合岩石圈结构的层析成像研究,得到初步结论:地幔底辟体上涌是华北克拉通中生代构造活化的重要背景。不排除不同板块间相互作用的影响。最后,从与国外典型的陆内造山带的对比中,进一步认识到:深部地幔物质上涌和上部岩石圈物质的均衡调整,是陆内造山与陆缘造山的本质区别。     

冀京津地区燕山构造旋回岩石圈演化探讨

冀京津地区燕山构造旋回岩石圈的演化构成一个完整的构造演化旋回,岩石圈经历了晚三叠世早期拉张裂解(非造山)、晚三叠世晚期稳定过渡(前造山)、早侏罗世至早白垩世中期挤压板内造山(同造山)、早白垩世晚期至古新世稳定过渡(后造山)的发展演化阶段。在燕山构造旋回板内造山过程中,原有克拉通型岩石圈被强烈改造与再造,形成新的造山型岩石圈,这是燕山构造旋回最为重要的内容和板内造山的实质性结果。