华北东部中生代构造体制转折的关键时限

第２２卷　第２期地　球　物　理　学　进　展Ｖｏｌ．２２　Ｎｏ．２２００７年４月（页码：４０３～４１０）ＰＲＯＧＲＥＳＳ　ＩＮ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳＡｐｒ．　２００７华北东部晚中生代伸展构造作用段秋梁１，　谭未一２，　杨长春１，　张延玲１，　闫　臻１（１．中国科学院地质与地球物理研究所，北京１０００２９；　２．中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京１０００８３）摘　要　本文在对华北东部晚中生代变质核杂岩、原型裂陷盆地群分布特征研究的基础上，结合区域地壳和上地幔的地球物理场特征，分析了变质核杂岩构造、裂陷盆地群的主要控制因素和岩石圈巨大减薄作用的形成机理，阐明了华北东部晚中生代的构造演化受太平洋板块俯冲效应、扬子板块碰撞挤压和软流圈大规模上涌联合作用的控制，而地表、中－上地壳分界和Ｍｏｈｏ界面是深部地质过程和浅部地质构造之间耦合的关键界面．关键词　华北东部，晚中生代，变质核杂岩，原型盆地群，岩石圈减薄中图分类号　Ｐ６３１ 文献标识码　Ａ 文章编号　１００４ ２９０３（２００７）０２ ０４０３ ０８犃狉犲狏犻犲狑狅狀狋犺犲犾犪狋犲犕犲狊狅狕狅犻犮犲狓狋犲狀狊犻狅狀犪犾狋犲犮狋狅狀犻犮狊狅狀狋犺犲犲犪狊狋犲狉狀犖狅狉狋犺犆犺犻狀犪犆狉犪狋狅狀ＤＵＡＮＱｉｕ ｌｉａｎｇ１，　ＴＡＮＷｅｉ ｙｉ２，　ＹＡＮＧＣｈａｎｇ ｃｈｕｎ１，　ＺＨＡＮＧＹａｎ ｌｉｎｇ１，　ＹＡＮＺｈｅｎ１（１．犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犌犲狅犾狅犵狔犪狀犱犌犲狅狆犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００２９，犆犺犻狀犪；２．犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿犈狓狆犾狅狉犪狋犻狅狀牔犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋，犛犐犖犗犘犈犆，犅犲犻犼犻狀犵１０００８３，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋　ＢａｓｅｄｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌａｔｅＭｅｓｏｚｏｉｃｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｅｓａｎｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｂａｓｉｎｓａｎｄｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｒｕｓｔａｎｄｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｔｅｃｔｏｎｉｃａｎｄｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｉｃｔｈｉｎｎｉｎｇａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｔｈａｔＭｅｓｏｚｏｉｃｔｅｃｔｏｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｕｄｉｅｄａｒｅａｓｈｏｕｌｄｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｏｆＰａｃｉｆｉｃｐｌａｔｅ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＹａｎｇｔｚｅｐｌａｔｅａｎｄＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｐｌａｔｅａｎｄａｓｔｈｅｎｏｓｐｈｅｒｅｕｐｗｅｌｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｅａｒｔｈ’ｓｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｂｅｔｗｅｅｎｕｐｐｅｒａｎｄｍｉｄｄｌｅｃｒｕｓｔａｎｄＭｏｈｏｓｈｏｕｌｄｂｅｔｈｅｋｅｙｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｄｅｅｐｇｅｏｌｏｇｉｃｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｈａｌｌｏｗｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊　ｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ，ｌａｔｅＭｅｓｏｚｏｉｃ，ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｅｓ，ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｂａｓｉｎｓ，ｌｉｔｈｏｓ ｐｈｅｒｉｃｔｈｉｎｎｉｎｇ收稿日期　２００６ １１ １８；　修回日期　２００７ ０２ ２８．基金项目　中国科学院知识创新工程重大项目（ＫＺＣＸ１ ＳＷ １８ ０４）资助．作者简介　段秋梁，男，１９６８年９月生，工程师，现为中国科学院地质与地球物理研究所博士后，主要从事油气区域构造研究．（Ｅ ｍａｉｌ：ｄｑｌ＠ｍａｉｌ．ｉｇｇｃａｓ．ａｃ．ｃｎ）０　引　言渤海湾盆地是华北地台的重要组成部分，是我国东部主要的油气产区之一；其北、西、南分别与燕山、太行山、鲁西隆起接壤，东以郯庐断裂为界．盆地包括６个坳陷和５个隆起，它们是辽河坳陷、渤中坳陷、济阳坳陷、埕宁隆起、黄骅坳陷、沧县隆起、冀中坳陷、沙垒隆起、邢衡隆起、临清坳陷和内黄隆起，构成了隆－坳相间分布的格局．渤海湾盆地内发育数百米－近万米厚的新生代陆相沉积层，具有丰富的油气资源，现已建成陆上辽河、黄骅（包括冀东）、冀中、济阳、东濮等６个油气勘探开发基地．渤海湾盆地内各坳陷中的第三系油气勘探已取得了很大成功，而广泛分布的前新生代海相碳酸盐岩，虽然经历了中、新生代期间的印支、燕山、喜马拉雅（济阳运动、东营运动）等多期构造运动的叠加和改造，仍然具有巨大的油气资源潜力，构成了我国陆内断陷盆地下伏以古生界碳酸盐岩为主的残留盆地的主体［１，２］，勘探难点也集中在勘探思路、勘探程度和勘探技术三个方面［３］．我国于１９５９年在酒西盆地的鸭儿峡志留系内发现了第一个潜山油藏，但真正有突破意义的是１９７３～１９７４年在冀中坳陷任丘构地　球　物　理　学　进　展２２卷造的上元古界碳酸盐岩中发现“古潜山”型高产油气流，并为华北油田的形成起了重要作用［４］．近年来，在辽河、冀中、黄骅、济阳等坳陷和渤海海域的古潜山油气勘探中均取得了突破，展示了前第三系、特别是古潜山油气勘探非常诱人的前景．虽然，古潜山的油气勘探已经取得了令人瞩目的成绩，对华北东部残留前第三系分布特征和区域构造演化的认识也随着勘探的不断深入而深化，但影响与控制华北东部中、新生代构造演化的主要因素，特别是晚中生代伸展构造作用的主控因素存在多种不同的认识，如太平洋板块的俯冲效应［５］、周围块体夹击所引发的区域性大规模地幔隆起［６］、西太平洋古陆与亚洲大陆的碰撞［７］、陆内壳下拆沉和壳内挤出逃逸构造的综合作用［８］或岩石圈去根作用［９］等，使得对渤海湾地区中、古生代地层展布规律缺乏深入理解，为此极大地限制了华北地区前第三系油气勘探的进一步发展．本文就是利用华北东部晚中生代期间发育的变质核杂岩、原型盆地分布特征、岩石圈减薄现象并结合深部地球物理场特征来讨论影响晚中生代以来华北东部地区盆地构造演化和前新生代地层构造样式的区域和深部地质构造作用．１　变质核杂岩变质核杂岩作为大陆伸展构造的重要表现形式和特征产物，首先在研究北美科迪勒拉造山带过程中提出并得到发展［１０，１１］．随后，Ｃｏｎｅｙ进行了系统研究［１２］，并指出科迪勒拉变质核杂岩是一群由变质岩和侵入岩组成的穹形或拱形孤立隆起与其上覆不变质盖层组成．随后，“变质核杂岩”引起了地学界的广泛关注，并被确认为大陆断裂过程的基本模式之一［１３］．变质核杂岩往往与大型岩浆侵入体相伴生，然而究竟是地壳伸展过程控制了岩浆的侵入和核杂岩的形成，还是地幔上隆和岩浆侵入导致了地壳的伸展作用，始终是变质核杂岩成因研究的基本问题．在８０年代的文献中大多强调伸展作用的主导性，其中以Ｌｉｓｔｅｒ和Ｄａｖｉｓ［１４］的模式为代表．随着研究工作的不断深入，幔源熔体引起的异常热的软流圈上隆所产生的岩浆衬垫作用受到了重视，Ｌｉｓｔｅｒ和Ｂａｌｄｗｉｎ［１５］进一步探讨了侵入作用与变质核杂岩的成因，认为连续的席状侵入体加入可导致核杂岩的差异隆升和岩浆热作用下围岩在应力作用下可能发生糜棱岩化和韧性剪切，为岩浆作用与糜棱岩化的时空配置关系提供了合理的解释．华北东部作为晚中生代以来伸展构造发育的地区之一，形成了大量的变质核杂岩构造［１６～２５］，如分布于华北板块内部的辽西医巫闾山变质核杂岩、北京房山变质核杂岩、北京云蒙山变质核杂岩、马兰峪变质核杂岩、太行山阜平和赞皇变质核杂岩，分布于华北板块北缘的亚干变质核杂岩、呼和浩特变质核杂岩和南缘的桐柏山变质核杂岩、熊耳山变质核杂岩、小秦岭变质核杂岩等．这些学者在讨论变质核杂岩的成因中，一般强调区域水平拉伸应力场为伸展构造和岩浆作用提供了条件，而岩浆作用则是形成伸展构造的必要因素．关于变质核杂岩和岩浆侵入体的关系，以前倾向于以伸展构造为主导，但越来越多的研究表明岩浆侵位在变质核杂岩的形成过程中起着决定作用［２６］．依据核部同构造侵入岩放射性同位素年龄，确定这些变质核杂岩均形成于燕山期以来［１６～２５］，这个时限与我国东部火山作用或岩浆作用在１１０～１０３Ｍａ达到高超［５］、早白垩世时华北地块岩石圈减薄到了峰期［２７］和我国多数变质核杂岩成型于燕山期［２８］相一致，表明华北东部乃至于整个中国在燕山期具有广泛而强烈的岩浆活动．对华北东部地区变质核杂岩进行露头构造研究的同时，地球物理方法的应用更加明确了中、上地壳之间存在的明显差异性，而该界面可能构成了浅部拆离的深部滑脱面并为变质核杂岩的发育创造了条件．１９８０年代实施的全球地学断面（ＧＧＴ）计划为不同学科共同探索广阔的基础性问题以及解释大陆岩石圈构造演化作了成功尝试，江苏响水至内蒙古满都拉地学断面就是国际岩石圈全球地学断面之一，该剖面显示了新生代盆地区与基岩出露区（或稳定地块）的地壳、岩石圈之间除存在厚度方面的差异外，地壳、上地幔的速度、电性、重力、磁场和大地热流等方面也存在很大差异，而盆地区古近纪伸展形成的铲式正断层向下可能归并于新生代沉积基底或显生宙地层与前寒武纪基底之间变缓的低角度滑脱面上［２９］．应县～淄博地震测深剖面的重力反演表明，这个地壳内部的滑脱面上、下存在较明显的密度差异［３０］；郑炳华和马宗晋［３１］应用地震转换波测深资料对华北北部变质花岗层之上的Ｇ面和地壳底界Ｍ面的隆、凹格局进行了研究，初步确认了中、下地壳之间存在普遍的、定向的构造滑脱现象，其中在冀东断块上Ｇ界面隆起相对向西南方向偏移达到了２０～３０ｋｍ；华北中西部冀中坳陷内临城－巨鹿深地震反射剖面［３２］在５ｋｍ～１０ｋｍ深度（双程旅行时２．５～５ｓ）的滑脱断层表现为一系列连续性好、能量强的低角度反射事件，其向东倾角变缓，向西可能以４０４２期段秋梁，等：华北东部晚中生代伸展构造作用高角度出露地表，呈现出典型的铲式断裂特征，并控制了其上束鹿和晋县两个晚中生－新生代断陷盆地的发育；有限元模拟也显示了滑脱面上、下应力场特征的差异性，其下以一致的近水平的北东－北北东的最大主压应力场为特征，而其上一致性很差［３３］．华北板块内部和边缘均有变质核杂岩分布的事实，说明晚中生代伸展作用具有区域性特点，且可能与基底构成无关．而渤海湾盆地内部与西缘太行山、北缘阴山、燕山隆起区的地壳结构的巨大差异［２９，３４］以及盆地内深部广泛分布的大型滑脱面［２９］可能指示了新生代盆地与深部滑脱面之间的耦合效应．软流圈上涌和岩石圈加热使地幔驱动的岩浆增生到地壳中去的底侵作用及其热源驱动了大陆裂谷岩浆作用的发生和变质核杂岩的形成，并引起造山带地壳增厚上隆和裂陷盆地的发育，其中造山带的隆升剥蚀为裂陷盆地提供了碎屑物质，而深部壳幔物质作为补偿向隆起区迁移，太行山东缘断裂附近地壳中不连续高导体的存在［３５］可能为此提供证据，构成了大陆裂陷盆地与变质核杂岩块断山岭之间的耦合效应［３６］．因此，晚中生代以来华北东部地区广泛分布的变质核杂岩和深层次滑脱界面的发育是区域伸展作用的结果，而软流圈上涌和岩石圈加热所产生的底侵作用是这种区域伸展作用的动力来源．２　晚中生代原型盆地分布原型盆地是指一定地质历史时期内发育的尚未经过后期构造作用改造的盆地，具体包括两种，其一为盆地形成后尚未经历后期构造改造或改造轻微，现存盆地即为原型盆地；其二为后期较为强烈构造改造，但经地层展布、沉积相、构造形态、构造发育史等进行恢复的原型盆地．华北东部的晚中生代盆地已经历了燕山末期、喜马拉雅期强烈的构造改造作用，现存的盆地形态与原始沉积盆地之间存在较大差异，必须进行盆地原型的恢复工作．华北东部晚中生代原型盆地的恢复，特别是原型盆地分布格局的恢复，是阐明华北东部晚中生代构造发育过程、分析区域地球动力学背景的基础．早－中侏罗世（Ｊ１－２）除在辽西地区发育一些北东－北北东向原型盆地外，其它广大地区均为近东西向盆地，而晚侏罗－早白垩世（Ｊ３ Ｋ１）的原型盆地分布（图１）显示了以北东－北北东向盆地为主体的格局，是东部太平洋构造域影响程度不断加强的体现［３７］．图１　华北东部Ｊ３ Ｋ１原型盆地的分布图［３７］盆地名称：１．陆家堡；２．哲中；３．双辽；４．张强；５．铁岭～昌图；６．赤峰～元宝山；７．平庄；８．建昌～喀佐；９．阜新；１０．下辽河；１１．水泉；１２．花吉营；１３．风山；１４．滦平；１５．北京；１６．大厂；１７．葛渔城；１８．黄骅；１９．五号桩；２０．惠民～东营；２１．东广；２２．饶阳；２３．石家庄；２４．临清；２５．沂源；２６．莱芜；２７．蒙阴；２８．平邑；２９．郯庐断裂中断；３０．莱阳；３１．汶泗；３２．巨野；３３．济宁；３４．商丘；３５．宿县；３６．泗县；３７．合肥～横川；３８．霍山；３９．晓天；４０．义乌；４１．济源；４２．沈丘；４３．临泉；４４．阜阳；４５．瓦穴子；４６．南召；４７．白湾；４８．汝南；４９．任店Ｆｉｇ．１　ＰｒｏｔｏｙｐｅｂａｓｉｎｓｄｉｓｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｔｏｅａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ 华北东部的晚侏罗－早白垩世（Ｊ３ Ｋ１）原型盆地，依据盆地的展布特征及其总体走向以济源－徐州一线为界明显地分为北、南两个区，二者之间的盆地走向存在较大差异．北区的原型盆地除鲁西隆起上的沂源、莱芜等５个盆地的走向呈北西向或近东西向外，其它均为北东－北北东走向，而南区的原型盆地除临近郯庐断裂的宿县、泗县两个盆地为北东走向外，其它均为北西西走向．济源－徐州一线以北可分为松辽南部、辽西和渤海湾等三个盆地群，其中松辽南部盆地群为褶皱基底，而辽西、渤海湾两个盆地群均为地台型基底，虽然存在盆地基底的差异，但盆地群的总体展布特征、各盆地的形态、走向基本一致，说明这些盆地的形成可能受到统一的地球动力学过程控制，即太平洋板块俯冲的影响．该线以南的祁连－秦岭盆地群５０４地　球　物　理　学　进　展２２卷基底的主体为褶皱带，以北西西走向为主的盆地群展布格局显示了其与秦岭造山带有关，但由西向东盆地规模的增大则可能指示了其与太平洋板块俯冲效应之间的内在联系．郯庐断裂强烈的走滑活动虽然对华北东部晚中生代盆地的形成演化起到非常重要的作用，尤其是对邻近郯庐断裂的盆地，但对远离郯庐断裂的盆地来说，这种影响作用随着距离的增加迅速减弱，因此，华北东部地区晚中生代济源－徐州一线以北以北东－北北东向盆地为主和该线以南以北西西走向为主的盆地群展布格局的形成，不能单纯用郯庐断裂的走滑作用得到圆满解释，而可能更多地与太平洋板块的俯冲效应有关．虽然，华北东部地区晚中生代以来在区域上主要受到东部太平洋板块俯冲、华北板块与西伯利亚板块、扬子板块碰撞挤压作用的共同影响，但华北板块与西伯利亚板块的碰撞对接作用在古生代末就已结束［３８］，而华北板块与扬子板块的碰撞时间为早中生代［３９］，前者的时间要早于后者，当太平洋板块俯冲强烈影响华北东部期间，华北板块与西伯利亚板块之间的挤压造山作用已经终止，而祁连－秦岭一带则仍然受到来自扬子板块的强烈挤压作用，正是造山作用完成的先后和挤压作用的强烈程度的差异导致了华北东部晚中生代裂陷盆地分布的这种区域性展布特征．太行山重力异常梯度带的形成可能是印支晚期华北与华南板块碰撞时形成的南北向区域挤压应力的结果［４０］，也可能是印度板块、欧亚大陆和太平洋板块之间相互运动、深部地幔流动和地幔热柱三种因素联合作用的结果［４１］，但集中表现华北克拉通中部特征的该重力异常梯度带［４２］构成了与太平洋板块俯冲、消减有关伸展张裂构造体系分布的西界［３４］，可能代表了太平洋板块俯冲作用所能影响到的范围．由于裂谷的形成与地球深部地壳与地幔结构、深层过程及其动力学机制密切相关［４３］，而渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流以及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性［４４］，因此，晚中生代以来地幔底侵熔浆活动与太平洋板块俯冲、扬子板块的挤压一起导致了华北东部地区的裂陷盆地分布格局．３　岩石圈减薄华北东部地区早古生代的岩石圈厚约２００ｋｍ，而新生代的岩石圈厚约８０～１２０ｋｍ，说明显生宙期间岩石圈减薄近百余ｋｍ，这一岩石圈的巨量减薄作用［９，４５］虽然在减薄时间、减薄幅度、减薄机制和减薄控制因素等方面仍存在争议［４６］，但所导致的结果为大家所熟知：东部地区“冷壳热幔”型岩石圈结构的形成［４７］、碱性花岗岩的发育［４８］、渤海－鲁西地区的白垩纪火山岩来源于Ⅱ型富集地幔［４９］、渤海盆地较高的大地热流值［５０］、东部中生代成矿大爆发［５１］、胶东金矿以及华北东部的许多其它金矿床的形成［５２］，这种作用是壳幔物质和能量大循环的必然结果，而深部地幔柱对岩石圈的突变机制控制了燕山期地质生态的大变革［５３］．华北东部中新生代岩石圈减薄机制中，交代和拆沉是文献中经常提及的两个模型［４６，５４］．拆沉作用是指岩石圈因重力不稳定（如岩石圈因含有榴辉岩而比重大于软流圈）而被拆沉到软流圈中，这一过程通常是大尺度的且在相对较短时间内完成［５４］，是岩石圈机械“去根”作用的有效机理之一［９］．所谓交代是指岩石圈最底部物质在上涌软流圈的热传导“烘烤”下发生软化、在软流圈水平流动所产生的水平方向剪切应力作用下转变为软流圈的一部分，具体过程包括了化学侵蚀和机械热侵蚀两部分［４６］．华北东部中生代构造作用的转折可能是一个从深部开始的、长期的地质过程，其可能起始于约１５０～１４０Ｍａ［２７］或中侏罗世（～１６０Ｍａ）［５５］，而峰值可能是早白垩世［５６］、１２０Ｍａ［２７］、１２０～１３０Ｍａ［４６］，转折过程可能经历了早中生代岩石圈结构的深部调整和底侵作用、中晚侏罗世的断块差异隆升和火山喷发、早白垩世的地壳伸展和岩石圈减薄［５７］，这一构造转折的峰期与地表热流～１１０Ｍａ的变更［５５］以及引起地球最近一次脉动的超级地幔柱高潮时段（１２５～１００Ｍａ）［５８］基本一致．拆沉作用需要加厚的岩石圈，而关于中国东部高原的讨论可能为此提供线索，张旗等［５９］根据化学性质类似于埃达克岩的花岗岩的大量出露，推测由陆内事件形成了中生代中国东部高原，任纪舜［６０］认为西太平洋古陆与古亚洲大陆的碰撞造成了晚侏罗世晚期－白垩纪初亚洲东部“宏伟的中生代高原－山脉系统”，吴根耀等［６１］则认为位于苏皖地块与华北克拉通之间苏鲁洋于晚侏罗－早白垩世的最终闭合导致了中国东部燕山期高原的形成．关于全球中白垩世超级地幔柱起因的研究可能对正确认识东部岩石圈减薄具有重要的启示意义［４６］．新生代中国东部可能存在以大别－苏鲁为中心的地幔热柱上升所导致的热减薄作用［９］，而渤海６０４２期段秋梁，等：华北东部晚中生代伸展构造作用湾盆地的形成可能受地幔柱活动所控制［６２］．不仅高精度的地球物理观测和岩石圈内壳幔精细结构的刻划是当今中国岩石圈物理学研究重要问题之一［６３］，而且以地震层析成像为主体的地震、地球物理观测资料成为认识地幔对流的强有力工具之一［６４］，为此对深部进行地球物理观测就成为揭示华北东部地区构造演化的有效途径之一．东亚及西太平洋边缘海的高分辨率面波层析成像研究表明，东经１１０°Ｅ以东地区为软流圈上涌（地幔物质上升）引起的岩石圈拉张减薄区［６５］；华北地区Ｌｇ尾波Ｑ０值具有隆起区高、盆地区低的特征，但总体应该属于低值异常区，可能是地壳减薄、热物质上升导致构造活动强烈的结果［６６］；华北地区大的构造断裂与热岩石圈底部的隆起相对应，犕ｓ＞６．５的地震大都发生于岩石圈底部隆起区附近和莫霍面温度高值区［６７］．正是由于深部上地幔软流层的大规模上涌，使得华北东部地区的地壳、岩石圈内部结构显示出多样性的特点．依据深地震测深资料，华北地区的地壳在太行山－阴山－燕山隆起区与裂谷盆地区之间存在显著差异，其中前者的中地壳和下地壳仅局部发生轻微速度逆转，而后者则表现为基底下陷、破碎、壳内介质松散、速度低、减薄横向结构差异明显的特征［３４］．渤海湾盆地北西盆山边界处的泊松比值，在山区侧分布均匀，而在盆地侧虽存在小范围（１００～２００ｋｍ）的一致性但总体变化剧烈的特点［６８］．华北东部重力梯度带两侧壳 幔结构的地震层析成像研究表明，以东盆地区的下地壳厚度减薄至１２ｋｍ左右，而以西厚度达到２０ｋｍ左右［６９］．中新生代地台的“活化”和改造形成了具有不同地质和地球物理特征的以鄂尔多斯为代表的残存的克拉通型岩石圈、以燕山－太行山为代表的残留造山带型岩石圈和以华北裂谷盆地为代表的裂谷型岩石圈三种类型［７０］．与地壳中基性岩体或其它侵入体有关的多重拱弧地震构造在东部广泛分布，并具有与向上通道不通畅时幔源岩浆由下而上逐步分异形成的简单的垂直型、盆地多次扩张伴随着玄武岩浆侵位而形成的弥漫型多重拱弧地震构造和与幔源玄武岩浆快速渗入上地壳形成的花束型多重拱弧地震构造等多种类型［７１］．在１２０ｋｍ深度上，渤海湾盆地、太行山及其胶东半岛大范围低速异常的出现和燕山北部、下辽河、辽河东部以及鲁西地区的高速体的存在就与地幔上涌的动力背景有关［７２］．华北岩石圈演化的数值模拟表明，热扰动对于华北东部岩石圈减薄起到关键作用［７３］．华北东部晚中生代岩石圈深部主要表现为岩石圈的减薄和软流圈的上涌，减薄峰值与地球最近一次超级地幔柱活动时间上相一致，而岩石圈增厚和东部高原（或高原－山脉系统）的形成尚缺乏直接的地质证据．深部地幔剪切波速度结构研究也表明，华北东部地区的软流层及其更深层次的地幔中没有发现埋深或厚度比较统一的高速或低速体，因此可能没有岩石圈或下地壳拆沉进入地幔中［７４］，因此，华北东部岩石圈减薄机制更可能为由深部软流圈上涌引起的交代作用而不是由岩石圈增厚所诱发的拆沉作用．正是这种长期逐渐发展的岩石圈减薄过程导致了华北东部晚侏罗－早白垩世比早－中侏罗世的裂陷盆地群更为发育和北京房山、太行山阜平和赞黄、桐柏山等变质核杂岩构造的形成，正如劭济安等［７５］所指出的“深部作用是构造格局转换过程的主导因素，地表的变形和建造是对它的响应”．４　结　论综上所述，华北东部晚中生代（晚侏罗－早白垩世）是变质核杂岩构造和裂陷盆地群的重要形成期，表明该区经历了广泛的伸展构造作用，裂陷盆地群分布西界北北东向重力异常梯度带和整个中国东部构造岩浆带的发育以及裂陷盆地的规模由西向东增大是华北东部受到太平洋板块俯冲作用影响的结果；而以北西西走向和盆地规模向东增大为特征的祁连－秦岭盆地群的发育则显示了扬子板块挤压应力场和太平洋板块俯冲影响共同作用的结果．深部地球物理研究表明，软流圈地幔的上涌不仅为岩石圈的巨大减薄作用和裂谷盆地的发育提供动力来源，而且改造了地壳和岩石圈地幔的内部结构并导致了中、上地壳之间显著的物理性质差异和其间区域滑脱面的发育，为区域变质核杂岩的发育创造了条件．因此，由深部软流圈上涌所引起的岩石圈减薄作用是变质核杂岩构造和裂陷盆地群相互耦合过程的深部控制因素，而太平洋板块俯冲效应、扬子板块的碰撞挤压则构成了区域性控制因素．深部地质过程对浅部地质构造的影响是通过壳幔物质的垂向和横向迁移来实现的，垂向物质迁移表现在伴随岩石圈的减薄、软流圈融浆上涌并侵入到Ｍｏｈｏ面附近，并进一步上侵到地壳浅部、甚至喷出地表形成火山岩；而横向物质的迁移则包括地球表面变质核杂岩区隆升剥蚀的物质向裂陷盆地内搬运沉积和壳幔内物质由裂陷盆地区向隆升区迁移两个过程（图２）．因此，华北东部晚中生代的构造演化７０４。

华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制中生代火成岩和深源捕虏体证据一、本文概述《华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制：中生代火成岩和深源捕虏体证据》一文旨在深入探索华北克拉通东部中生代时期岩石圈减薄的具体过程与机制。

通过对该区域中生代火成岩和深源捕虏体的详细研究，文章期望揭示岩石圈减薄的地质历史、动力学背景以及可能的影响因素。

文章将首先概述华北克拉通东部的基本地质背景和中生代火成岩的时空分布特征，接着深入探讨岩石圈减薄的具体过程和可能机制，包括岩浆活动、构造运动、热体制变化等。

文章将总结中生代火成岩和深源捕虏体提供的证据，对华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制提出新的认识和解释。

这一研究不仅有助于深化对华北克拉通岩石圈演化的理解，也为全球范围内类似地质现象的研究提供借鉴和参考。

二、华北克拉通东部中生代火成岩研究华北克拉通东部中生代火成岩的研究，为我们理解岩石圈减薄的过程与机制提供了重要的证据。

这些火成岩广泛分布于研究区域，包括花岗岩、闪长岩、辉长岩等多种类型。

它们不仅在空间上呈现出一定的分布规律，而且在时间上也有明显的演化趋势。

在华北克拉通东部，中生代火成岩的岩石学特征表现为高钾、富硅、贫镁、铁等特征，这些特征暗示了岩浆源区可能位于地壳较深处。

火成岩中的微量元素和同位素组成也为我们提供了岩浆源区性质的线索。

例如，高场强元素（如Nb、Ta、Zr、Hf等）的富集和稀土元素的亏损，表明岩浆源区可能受到了地壳物质的混染。

同时，Sr-Nd 同位素组成的变化也反映了岩浆源区的复杂性。

在岩浆演化方面，华北克拉通东部的中生代火成岩显示出明显的岩浆分异和混合作用。

这些过程不仅影响了岩浆的成分和性质，也进一步影响了火成岩的岩石学特征。

岩浆的分异作用可能导致了岩浆中不同组分的分离和聚集，而岩浆的混合作用则可能使得不同源区的岩浆相互融合，形成新的岩浆类型。

中生代火成岩的时空分布规律也是我们理解岩石圈减薄过程的关键。

中国大地构造格架及动力学成因介绍中国大地构造格架及动力学成因介绍胡经国本文作者的话中国大地构造形成演化与大地构造分区研究已有百余年的历史。

由于不同大地构造学派对中国大陆地壳形成演化有不同的认识和方法论，因而对于整体论述中国大地构造分区有不同的方案。

《中国大地构造格架及动力学成因》一文，在“新全球构造”思想指导下，以板块构造学说为基础，以大陆动力学为线索，对中国区域大地构造及其演化进行了讨论，并且进行了构造区划。

由于板块构造随着时间的推移不断发生变化，因而该文的构造区划以古生代时中国的板块构造格局为基础，同时考虑前古生代和后古生代时期中国的地壳演化，将中国大地构造划分为7个一级构造单元（板块）和30个二级构造单元，包括克拉通（或微陆块）和不同时期的造山带。

本文根据《中国大地构造格架及动力学成因》一文，将其主要内容介绍于下，仅供读者进一步了解和研究该文参考。

特此说明。

下面是正文一、概述1、大地构造单元及其划分该文指出，大地构造分区又叫做大地构造单元划分，是大地构造研究成果的表达方式之一。

它可以直接服务于资源预测需求，作为成矿地质背景或油气盆地分析以及地质灾害评估的基点。

若一个大区域尺度的地壳物质组成、岩石构造组合以及地球物理和地球化学场明显不同于相邻地域，则这样的一个区域就是一个大地构造单元。

大地构造单元既反映了地壳物质组构上大地构造环境（或大地构造相）的时空属性，又具有不同构造阶段的时空层次属性。

板块构造将6大（或更多）板块作为全球的一级构造单元，并将分隔它们的边界也作为构造带看待。

但是，板块构造观的构造单元的细结构划分，以及中国大地构造单元的细结构划分，需要结合特定区域的地质特征进行厘定。

2、不同大地构造观和学派的出现该文指出，近数十年来，由于各个学科的迅猛发展，包括对海洋的研究、对地壳深部的研究等，因而促使大地构造学的研究取得了一些重大的突破，有了极大的进展。

这些在近年出现的许多不同的大地构造观和学派中，都得到了充分的体现。

地幔中金的赋存特征及对金成矿的指示胶东地区是我国最重要的金矿集区，其黄金储量和产量均居全国首位，已探明黄金储量超过5000吨。

随着开采程度的加深，胶东地区浅部金矿日渐枯竭，探寻地壳深部的金矿的需求日渐加深。

传统认为，胶东金矿床在空间上与地幔具有强熔体交代的区域一致。

该矿集区集中成矿时代与克拉通破坏峰期一致，金矿集区成矿热液是来自于富集的岩石圈地幔。

胶东金矿省陆下岩石圈经历大范围的地幔富集过程，经历了碳酸盐熔体、硅酸盐熔体和硫化物熔体的多期次、多阶段交代过程。

关键词：大陆岩石圈地幔；熔体交代作用；金富集机制[1]胶东金矿集区是全球唯一晚于赋矿围岩几十亿年而发生大规模金成矿的地区（Goldfarb and Santash et al, 2014）。

其成矿地质背景与产出环境及成矿作用在全球金成矿中独具特色。

前人对中国东部中、新生代岩石圈减薄-构造转折-大规模成矿作用的研究已经取得了大量成果，深化了对克拉通破坏作用的时空分布、机制和驱动力等认识。

华北克拉通东部（较中西部）经历了显著的破坏作用。

胶东金矿与华北克拉通岩石圈的演化存在密切联系。

地壳中的Au矿床的形成可能是由时间和空间两个要素共同作用产生的：上地幔或下地壳源区富集Au；短暂的再活化事件和有利的岩石圈规模的管道结构。

其中，地幔岩石圈熔/流体演化过程中对围岩产生了多大的影响？熔/流体中的Au的迁移富集受到什么因素的控制？由于岩浆演化和构造活动的多期性、叠加效应和复杂性，对于这些问题仍存在争议。

对于华北克拉通金矿的构造背景，多数学者认为胶东金矿床形成于中生代强烈的构造体系和动力机制转换的背景下，华北克拉通由早期的东西向构造格架向北北东构造格架转变，动态背景由挤压变为伸展。

近年来，提出了多构造动力系统的伸展成矿理论，建立了胶东金矿“陆壳重熔-流体活化-伸展拆离”成因模式（宋明春等, 2010）。

华北东部大陆地壳，特别是下地壳，作为中生代构造转换时期岩石圈减薄的陆内动力过程的直接响应，经历了剧烈的重组和重熔，壳幔物质的大比例交换和混合导致了强烈的陆内动力学过程花岗岩岩浆活动和流体活动，形成了新的岩浆流体成矿系统。

华北北缘燕山褶断带早中生代地层年代学格架及其意义华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,自¹.8Ga克拉通化之后保持了长期的相对稳定,直到中生代以来开始活化,导致了复杂的构造变形、频繁的岩浆活动和剧烈的地貌差异,并形成了一系列火山–碎屑沉积的山间盆地。

中生代是华北克拉通从相对稳定状态到开始活化的关键时间节点。

燕山褶断带位于华北克拉通北缘,是一条近东西向自内蒙古延伸到辽宁西部的板内造山带。

它在中生代经历了从古亚洲洋到古太平洋构造域的重要构造体制变革,是华北克拉通北缘中生代岩浆活动、构造变形、盆地演化、生物与环境的协同演化及板块动力学研究的经典地区。

而对上述问题的讨论都要以精准的地层年代学格架为基础,这有赖于详细、系统的地质调查以及对关键地层和岩体的精确定年。

此前在燕山褶断带的研究多集中在中生代晚期,因此本文聚焦于中生代早期（三叠纪–侏罗纪）。

我们在燕山褶断带的盆地内选择经典剖面对关键层位和重要岩体展开系统的地质调查和测年工作,并结合前人的研究成果,建立精确的中生代早期的地层年代学格架。

燕山褶断带三叠系多为陆源碎屑沉积,缺少可以限定地层时代的生物化石及火山岩夹层,这严重制约了地质工作者对该区域地层时代及盆地演化的认识。

笔者在冀北下板城盆地上三叠统的辉石安山岩中获得了229±3 Ma的锆石LA–ICP–MS U–Pb年龄和232.6±0.6 Ma的黑云母⁴⁰Ar–³⁹Ar坪年龄。

同一样品使用不同的测年方法获得了误差范围内一致的同位素年龄,该套火山岩覆盖在蓟县系燧石条带白云岩验证了测年结果的可靠性。

．之上,为下板城盆地最底部地层,其喷发年龄为²30 Ma,岩性和时代均可与辽西凌源上三叠统水泉沟组火山岩对比。

长江中下游及其邻区中生代构造体制转换宋传中;Lin ShouFa;周涛发;闫峻;任升莲;李加好;涂文传;张妍【摘要】长江中下游及其邻区中生代以来经历了特提斯、古亚洲、太平洋三大构造体制复杂的转换过程,地壳活动频繁,不同期次、不同方向、不同性质的构造叠加强烈,并控制了区内的岩浆活动和热液成矿.(1)印支晚期特提斯构造体制作用,具有俯冲带性质的襄樊-广济断裂带和先后具有左旋平移转换断层性质的郑庐断裂带产生.(2)燕山早期特提斯构造体制向古亚洲构造体制和太平洋构造体制转换,其一,晚侏罗世古亚洲构造体制近南北向挤压,桐柏-大别造山带形成共轭剪切带.其二,晚侏罗世与早白垩世之交古太平洋板块活动,NE向展布的华南板内构造形成.(3)燕山晚期脉动式伸展构造产生大规模火山喷发和岩浆活动;晚白垩世-始新世长江中下游地区盆-岭构造形成.(4)喜马拉雅早期太平洋构造体制下近E-W向挤压作用,近S-N向展布的红色盆地发生反转,呈NE-SW向线状展布.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2010(026)009【总页数】15页(P2835-2849)【关键词】长江中下游;中生代构造体制转换;构造事件;主应力方向【作者】宋传中;Lin ShouFa;周涛发;闫峻;任升莲;李加好;涂文传;张妍【作者单位】合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;Department of Earth Sciences, University of Waterloo, Ont.,N2L 3G1;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】P541;P5421 引言中国东部中新生代构造体制转换一直是地球科学研究的热点问题。

简明扼要的总结中国区域大地构造时空演化规律一、中国区域构造演化阶段太古代以来，中国大陆岩石圈经历了从无到有，从小到大，从岛状古陆到大陆板块的发展过程。

根据大陆岩石圈构造演化的地球动力学体制和不同时期东亚大陆岩石圈的板块构造格局，将我国区域构造演化历史粗略地分为以下四个发展阶段(表4.3)：1. 古陆核形成演化阶段(Ar～Pt1)2. 元古大陆板块演化阶段(Pt2～Pt3)3. 古板块形成演化阶段(Z～T2)4. 活动大陆边缘与板内构造演化阶段(T3～Q)表4.3 中国大地构造演化阶段二、中国区域构造演化及其主要特点（一）区域地球动力学体制(系)的交替区域构造是在一定的地球动力学体制(系)作用下的产物。

不同的地球动力学体制(系)产生不同特征的区域构造，因而区域构造的演化反映地球动力学体制(系)的交替。

现在比较一致的观点认为，在太古代至早元古代，地球动力学体制可能与板块构造体制有本质的区别。

但这一阶段中究竟属于一种什么样的地球动力学体制，目前尚不十分清楚。

早元古代后，即距今1600Ma以来，板块构造体制开始占据主导地位。

在这种地球动力学体制中，大陆岩石圈的构造发展主要受控于与其相邻的大洋盆地的构造演化。

因此，我国大地构造学家常以在区域构造演化中起主导作用的大洋盆地来命名不同的地球动力学体系。

从我国区域构造演化来看，自中元古代至今曾出现过以下几个不同的地球动力学体系；1. 古蒙古洋地球动力学体系前中生代，我国北方大陆(即塔里木和华北板块)与西伯利亚板块之间曾被古蒙古洋占据。

随着古蒙古洋的扩张、消减闭合，塔里木一华北板块出现裂陷、褶断，大陆地壳向北增生、扩大，并最终于古生代末与向南扩大的西伯利亚板块碰撞对接。

因此在前中生代，我国区域构造的形成与发展主要受古蒙古洋地球动力学体系的控制。

2. 古太平洋地球动力学体系自二叠纪至早白垩世，我国东部处于古太平洋西岸，古太平洋的扩张、消减、关闭，直接控制着中国东部区域古生代晚期至中生代的构造演化。