同位素年代学揭示的华北克拉通北部侏罗系火山-沉积地层穿时性

<正>华北克拉通北部燕山褶皱-冲断带的侏罗系由下而上依次为:(1)早侏罗世南大岭组(京西冀北)或兴隆沟组(辽西),(2)早侏罗世含煤地层——下花园组或北票组,(3)中侏罗世龙门组和九龙山组(京西冀北)或海房沟组(辽西),(4)晚侏罗世髫髻山组或蓝旗组火山岩,(5)晚侏罗世土城子     

辽西北票(金-羊)盆地中生代砂岩碎屑组分对区域构造演化的响应

根据北票 (金-羊 )盆地中生界砂岩碎屑组分分析,综合区域构造演化背景、盆地沉积充填序列及砾岩特征,对盆地中生代物源及构造演化进行了示踪 :晚三叠世为盆地构造活化的起始阶段,盆地物源应主要来自周缘隆升蚀源区的前中生代碎屑沉积物;早侏罗世辽西地区发生了明显的差异升降,北票 (金-羊 )盆地相对伸展陷落,盆地范围有所扩大;晚侏罗世北西-南东向逆冲推覆作用成为盆地的主要控制因素,北票 (金-羊 )盆地具有明显前陆盆地特征,盆地西缘太古代变质岩系出露剥蚀而成为盆地的主要物源之一;早白垩世辽西地区发生构造反转,北票 (金-羊 )盆地相对萎缩。Dickinson模型并不完全适用于辽西地区。     

辽西地区中生代盆地构造演化

辽西地区为华北地台北缘阴山－燕山造山带的东延部分，中生代发育火山－碎屑岩沉积盆地。盆地地质分析表明，该区在早白垩世早期之前发育的沉积盆地为挤压型盆地，早白垩世中期以后属伸展断陷盆地。根据沉积－构造分析，该区中生代盆地构造演化可划分为5个构造演化阶段；（1）早三叠世－－早侏罗世；（2）早侏罗世－中侏罗世；（3）中侏罗世－晚侏罗世；（4）早白垩世早期；（5）早白垩世中期－晚白垩世。     

关于辽西北票组地质时代及区域对比的再讨论

北票组是辽西侏罗纪主要含煤地层,大部分学者从植物化石角度论述其时代为早侏罗世,区域上与窑坡组、永定庄组、富县组、三工河组对比。本文从地层层序、岩性、构造演化、古气候演化等角度对北票组的地质时代和区域对比进行了讨论,认为该组为印支期后地壳伸展阶段早侏罗世早—中期兴隆沟组火山喷发之后和中侏罗世中晚期海房沟组、蓝旗组燕山期火山活动之前的含煤盆地沉积产物。前者火山活动在冀北、京西形成南大岭组,在北疆三工河组局部形成火山岩夹层;后者火山活动在冀北、京西形成九龙山组、髫髻山组,晋北形成云岗组、天池河组,北疆形成头屯河组。北票组底部杂色地层化石稀少,有机质含量低,气候应相对干热,北票组(杂色地层以上部分)、海房沟组、蓝旗组植物化石和孢粉证明古气候由温湿向干热逐渐演化,而该特征和中国北方以至全球早侏罗世晚期干热、中侏罗世从早期到晚期由温湿向干热的演化规律—致。从而,北票组底部杂色地层属于早侏罗世晚期并和三工河组、富县组、永定庄组、阳眷组、窑坡组底部对比;北票组杂色地层以上部分属于中侏罗世早期,与西山窑组、延安组、大同组、下花园组、窑坡组(K1砂岩以上部分)对比。     

内蒙古隆起及其南缘侏罗纪煤系研究

通过对内蒙古石拐、苏勒图、冀北和辽西北票等侏罗纪含煤盆地下-中侏罗统的五当沟组、召沟组、北票组等的岩性及其所含植物化石、古气候的对比研究,认为辽西北票组底部的一套粗碎屑岩为主的杂色岩系沉积为内蒙古西部、冀北的五当沟组东延部分,建议将其单独划出为五当沟组;底部杂色岩系之上的含煤地层和召沟组差别较大,建议仍保留北票组名称。通过植物化石和孢粉分析,五当沟组为早侏罗世晚期比较干热气候下的产物,而召沟组和北票组为中侏罗世早期温湿气候下的产物。     

辽西南天门断裂及其与北票组发育的关系

通过对辽西地区ＴＭ图像地质解译和对南天门断裂的研究表明，虽然南天门断裂现今在地形地貌上表现为其西的北票，朝阳，建昌盆地和其东的金羊盆地的区域性分隔断裂，但是实际上在早侏罗世末以前，则是一个统一盆地内的潜伏，断裂，由于盆地内普遍发育含有油气性良好的下侏罗统北票组，因此，辽西地区应具有良好的油气勘探开发前景。     

燕山造山带东段—辽西地区薄皮逆冲推覆构造

辽西地区为华北北缘中生缘生代燕山造山带东延部分，地表地质调查和新的地震剖面资料的构造解释表明辽西地区逆冲推覆构造系大为型薄皮构造组成的楔形体，主要由凌源－北票逆掩断层、牛营子－郭家店逆掩断层、汤神庙逆掩断层和建昌－朝阳逆掩断层，以及在这些逆掩断层上盘发育的大型推覆组成。逆冲构造的扩展方式为背驮式，逆冲指向南东，定型时代为早白垩世中期，即白垩世义县组火山碎屑岩（110Ma）和早白晋世九佛堂组之间，中侏罗世－早白垩世中期形成的辽西地区逆冲推覆构造系既与西伯利亚板块与华北板块之间蒙古－鄂霍茨克大洋最终闭合碰撞有关，同时也与古太平洋板块向西俯冲在东亚大陆之有关。     

松南-辽西地区中生代盆地发育特征及含油气性评价

松辽盆地南部-辽西地区横跨兴蒙-吉黑造山带、华北地台及其北缘的增生带几个大地构造单元。受不同类型基底和区域断裂控制,在辽西盆岭区、松辽盆地区和辽北盆地区发育不同类型的晚三叠世-早侏罗世、中-晚侏罗世、白垩纪盆地,各期盆地间继承性较差,方向性极强。三叠系烃源岩发育程度较差,下侏罗统、下白垩统2套煤系地层是主要烃源岩发育段。侏罗系北票组是朝阳-北票等盆地的重要烃源岩,白垩系烃源岩发育较好,除九佛堂组、沙海组、阜新组3套烃源岩外,义县组发育潜在烃源岩。盆地含油气性评价表明辽北盆地区发育4种不同级别的含油气盆地,其中以陆家堡断陷、钱家店断陷、昌图断陷和茫汉断陷勘探前景最好;辽西地区阜新-义县盆地、朝阳-北票盆地等具有一定的勘探价值。     

内蒙古宁城道虎沟地区首次发现中侏罗世蝌蚪化石

中国中生代的两栖类化石十分稀少,已报道的有尾两栖类仅见产于河北丰宁县凤山炮樟沟晚侏罗世的东方塘螈(Laccotriton subsolanus)、凤山中华螈(Sinerpeton fengshanensis)、辽宁葫芦岛市水口子早白垩世的钟健辽西螈(Liaoxitriton zhongjiani)、内蒙古宁城道虎沟地区中侏罗世的天义初螈(Chunerpeton tianyiensis)和奇异热河螈(Jeholotriton paradoxus),以及辽西早白垩世热河生物群中的无尾两栖类葛氏辽蟾(Liaobatrachus grabaui)、三燕丽蟾(Callobatrachus sanyanensis)北票中蟾(Mesophryne beipiaoensis)。本文记述了一件采自内蒙古宁城道虎沟地区中侏罗世的蝌蚪化石,这在中国乃至亚洲尚属首次报道,不仅填补了中国中侏罗世无尾两栖类化石分布的空白,而且进一步丰富了燕辽生物群的内容,对早期蛙类的地理分布、形态发生、生存环境等研究具有重要的科学价值。     

辽西金羊盆地北票组孢粉组合及其时代和古气候意义

金羊盆地内的北票组是辽西地区重要的含煤及生烃潜力层,确定其时代和古气候环境对进一步研究北票组有非常重要的意义.在坤头营子地区北票组剖面中采集到20件孢粉样品进行孢粉学研究,并对侵入北票组的花岗斑岩及该组地层下部的兴隆沟组安山岩进行了锆石U-Pb同位素测年.系统的分析、鉴定和研究表明:北票组自下而上可划分为3个孢粉组合,下部以Monosulcites-Chasmatosporites-Polycingulatisporites为代表,中部以Protopinus-Paleoconiferus-Alisporites为代表,上部以Monosulcites-Protopinus-Paleoconiferus为代表.锆石U-Pb同位素测年结果分别为172.6 Ma和189 Ma.最终确定北票组的形成时代为早侏罗世中、晚期,自下而上反映了从半湿润的北亚热带气候向湿润的温带气候转变的特征.      

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，又形成断陷地和为质核杂岩。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）、晚株罗世末挤压事件（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。     

关于“辽宁北票兴隆沟火山岩的野外产状、岩石成因及地质意义”一文的辩正

本文针对"辽宁北票兴隆沟火山岩的野外产状、岩石成因及地质意义"一文对笔者的质疑,阐述了对北票下侏罗统兴隆沟组开展地质调查的经过.结合质疑的问题,从野外地质观察和同位素年代学两个方面展开讨论,并且根据新获得的火山岩202Ma的Ar-Ar年龄,重申辽西北票兴隆沟组的时代属于早侏罗世的结论.     

辽西地区中生代环境变迁及生物演替

对辽西中生代盆地沉积相及地球化学特征的分析表明，辽西地区在中生代经历了复杂的环境变迁，从早期（晚三叠世－中侏罗世）的温暖潮湿气候环境过渡到中期（晚株罗世）干旱少雨的气候环境，最后再次过渡到晚期（早白垩世）温暖潮湿气候环境，其间发育有三次较大的火山作用；气候环境的巨变引起生物演化的更替，强烈的义县组火山作用一方面造成脊椎动物的集群灭亡，另一方面导致热河生物群的繁盛；早期鸟类的出现也是这一特定环境下的产物。     

辽西—大兴安岭晚侏罗世—早白垩世火山岩形成动力学背景的新认识

大兴安岭及附近地区中生代火山岩是两种动力学背景下形成的。 晚侏罗世早期,即相当于辽西—冀北的土城子期（156～145 Ma）,是大兴安岭地区的强挤压造山时期。大兴安岭地区晚侏罗世—早白垩世火山岩（150～100 Ma）是后造山期挤压背景下“减压—剪切”环境中形成的,该时期火山岩与地幔柱火山岩有较大差异。     

辽西北票中晚侏罗世髫髻山组木化石的古气候、古环境和古生态意义

木化石在陆地生态系统古气候、古环境和古生态研究方面具有重要的意义。辽西北票地区中晚侏罗世髫髻山组保存有数量丰富、类型多样且解剖构造保存完好的木化石。基于北票木化石树木年轮、树桩直径等数据计算了木材早材与晚材的比率(E/L),并推算了松柏类树木古树高。通过已有测量的树木年轮直径,应用Niklas(1994)和Mosbrugger(1994)两种方法恢复了化石森林中松柏类树木的古树高约为25m。推断中晚侏罗世的裸子植物森林树木生长的环境为以火山岩和湖相沉积为主,降水丰富。推断髫髻山组属于温暖、湿润、季节性明显的亚热带到暖温带气候,有利于植物的生长与发育。木化石木材组织中呈现的特殊解剖构造包括假轮、创伤树脂道、年轮扭曲、虫孔等,也能够揭示辽西北票中晚侏罗世植物生长过程中的古气候与古环境状况。表明辽西北票地区中晚侏罗世古气候虽然有利于植物生长,但生长期间受到了火山喷发、虫害、大风、降温等多种不利气候变化的影响与干扰。     

辽西朝阳地区晚侏罗世逆冲断裂及同构造沉积盆地系统

位于晚侏罗世燕山冲断带前缘拗陷盆地群东段的辽西金岭寺羊山盆地和北票盆地，形成于同沉积期的板内挤压变形。两个盆地横断面均显示出北西翼岩层陡立或倒转而南东翼平缓、以及同期碎屑堆积北西翼厚而南西翼薄的特点，具有典型的不对称结构。分别位于两个盆地北西侧的雷家营子和风凰山逆冲断裂带控制了它们的形成和演化。砾石成分统计分析显示，晚侏罗世土城子时期碎屑物质主要来源于辽西的西北部，即“内蒙地轴”上，是响应逆冲推覆活动的产物。两条断裂带及其所控制的盆地，构成了背驮式盆地构造系统，清楚地反映出这一时期的逆冲推覆扩展总体上指向SE方向。辽西地区土城子期盆地的形成和沉积充填是区域地壳缩短或增厚的重要方式之一。     

大兴安岭中北部晚侏罗世-早白垩世地层新认识

根据大兴安岭中北部地区晚侏罗世火山岩正常沉积夹层中所含叶肢介化石的研究成果和同位素年龄新资料，认为大兴安岭北部西坡被归入白音高老组中的“含Eosestheria的酸性、酸碱性火山碎屑岩和熔岩”不是白音高老组，应归入龙江组，层位与辽西义县组对比。大兴安岭主脊火山岩（满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组）从南到北是同期火山活动作用的结果，不存在“穿时”现象，形成于晚侏罗世早中期，层位与冀北大北沟组对比。     

辽西北票地区中-晚侏罗世土城子组恐龙足迹化石的发现

辽西朝阳北票南八家子附近中-晚侏罗世土城子组发现了大量恐龙足迹化石(兽脚类、鸟脚类、蜥脚类).本文主要对兽脚类恐龙足迹做了报道.兽脚类恐龙为两足行走,三趾型、窄行迹、多数为趾行式,化石均为上层面保存.层面发育泥裂和波痕.足迹大小从29.5cm×19cm到4cm×3cm,连续分布的足迹构成明显的行迹,行迹方向规律性分布为当时恐龙的行为习性提供了可靠证据.南八家子地区发现的大量小型兽脚类恐龙足迹表明:在北票地区小型兽脚类恐龙在中晚侏罗世土城子期已经出现.     

北票盆地侏罗纪砾岩沉积特征及对区域构造演化的指示

陆相盆地充填沉积物中砾岩沉积特征分析是示踪物源及反演源区构造演化背景的重要手段之一。通过对辽西北票盆地侏罗系的砾岩层沉积特征及砾岩的分散型式分析发现，北票盆地砾岩的沉积特征明显受到火山作用的影响，物源主要以盆地前期或同期火山岩及西缘前中生代沉积地层和变质岩系为主，砾石成分组成自下向上表现出一定的规律性变化，与盆地两次大的火山－沉积作用旋回有很好的对应关系，表现为从沉积早期以火山岩砾石为主向晚期以沉积岩及变质岩砾石为主的演化过程。早侏罗世晚期及晚侏罗世晚期砾岩主要为复成分砾岩，松散堆积，填隙物主要为泥砂质．分散型式为混合型，应为盆地在侏罗纪经历的两次大的逆冲推覆作用的沉积响应。中侏罗海房沟组巨厚的粗砾岩沉积对应于盆地西缘的一次快速隆升事件。     

辽西凌源牛营子盆地晚三叠世--中侏罗世地层层序及区域对比

本文根据重新理清的辽西凌源牛营子盆地晚三叠世-中侏罗世地层层序及时代,讨论其区域地层对比.晚三叠世晚期的邓杖子组是一套崩滑流为主的碳酸盐角砾,其为区域印支期构造运动的造山记录,与京西、冀北杏石口组、辽西北票羊草沟组(坤头菠罗组)可以对比;早侏罗世水泉沟组与京西、冀北南大岭组、辽西北票兴隆沟组层位相当,且各组火山岩时代基本相同;中侏罗世早期郭家店组底部含煤段与京西上窑坡组、冀北下花园组中部、辽西北票组中上部植物组合面貌一致;中侏罗世中期郭家店组砾岩段是燕山期构造变形主幕的产物,北京西山龙门组、冀北下板城下花园组上部、辽西北票海房沟组都是该期的记录,层位相当;辽西中侏罗世中晚期蓝旗组底部的时代为158±1Ma,与京西、冀北髫髻山组安山岩的同位素年龄总体一致.这说明差异较大的燕山板内造山带三叠纪-中侏罗世盆地的沉积记录显示了相似的演化规律.