辽西地区早白垩世中期挤压构造事件确认的研究进展

陈梦雅

（东华理工大学，江西 南昌 730030）

1 概述

辽西地区中生代火山一沉积地层发育，该时期岩浆活动十分强烈，并伴有多处构造变形，是一种特殊的板内造山带。其发育在前寒武纪克拉通的基础上。前中生代经历了三个阶段，分别为太古宙一古元古代结晶基底形成阶段、中新元古代拗拉槽阶段以及古生代盖层发展阶段。中生代地壳活化开始，并伴有强烈的岩浆活动及构造运动，进入板内造山阶段。

辽西中生代时期发生了强烈的地壳运动，并交替发生了多期次的伸展和收缩作用。通过总结前人的成果，发现对辽西地区早白垩世中期的挤压构造事件是否真实存在缺乏系统性研究。因此，本文以辽西地区为研究对象，查明该地区存在有地层缺失、褶皱变形、逆掩断层等现象，确认了该地区在早白垩世中期存在过挤压构造事件，为今后该地区更深入的探索打下了基础。

2 区域地质概况

辽西地区位于华北克拉通北部，我国著名的燕山中新生代板内造山带东段，北邻内蒙古生代造山带，东至下辽河断陷之西缘，西到赤峰—平泉一线。辽西地区曾被称为准地槽、褶断带、活化区等。这是由于辽宁在吕梁运动之后，一直处于稳定的构造环境中，一直到古生代末期都没有发生过明显的构造活动。直到中新生代时期其南侧前中生代的沉降带与北侧相辅而行的隆起带，一并发生强烈的造山作用，共同构成具有一定典型意义的古克拉通基础上线系性较为明显的陆内或板内造山带。

3 区域地层

辽西地区在中生代进入了一个新的构造演化阶段。辽西地区晚三叠世至早侏罗世，受印支运动和早燕山运动的影响，古老的地层发生了活化，形成了一系列断裂构造。沿着这些断裂构造和山间凹陷形成了大量的小型盆地，并且伴随着火山活动发育局部分布了厚层火山—沉积地层。辽西地区地层白垩系下统极为发育，其岩性及岩相变化大，厚度可至万米以上。下统自下而上可分为：土城子组、义县组、九佛堂组以及分布在阜新地区的沙河组、沙海组、阜新组。

土城子组：自下而上可分为三段：一段为紫红色凝灰质页岩，夹粉砂岩及砾岩；二段为灰紫色泥砂质胶结砾岩，夹砂岩；三段为绿、紫色凝灰质砂岩，夹砾岩及页岩，与其下部的髫髻山组呈平行不整合角度接触。

义县组：主要为紫红、褐、灰绿色安山岩、玄武岩、流纹岩以及凝灰岩等，总厚713～4000m。与土城子组呈明显的角度不整合接触。

九佛堂组：以灰、黄绿色粉砂质页岩、粉砂岩及砂岩为主，厚206.3-2685.1m，平行不整合覆于义县组之上。

4 挤压构造事件的地质证据

辽西地区早白垩世中期挤压构造事件的地质证据主要包括了土城子组与上覆义县组之间的角度不整合接触以及断层、褶皱、高压型粗面岩、埃达克岩等。

4.1 角度不整合

华北北部侏罗纪—早白垩世地层序列中，存在三个角度不整合接触关系。其中义县组与土城子组地层之间就出现了角度不整合接触关系。这种角度不整合在辽西地区较为普遍，尤以在建昌地区最为明显。建昌盆地位于辽宁省西部，其早白垩地层由下自上分别为土城子组、义县组、九佛堂组和沙海组。义县组底部主要为灰褐色的安山岩，在盆地的西侧不连续分布，与其下部的土城子组砂砾岩形成了角度不整合（如图1所示）。角度不整合接触证明了在土城子组地层形成之后义县组地层形成之前曾经存在挤压作用，使得已经沉积的上白垩统地层发生变形，形成逆冲断层及褶皱，地层逐步抬升后遭受剥蚀。并在白垩世中期之后，再次沉降并进行沉积，因此形成了沉积间断。

图1 义县组（K1y）与土城子组（K1t）角度不整合

4.2 断层

早白垩世的断层由一系列断层组成，集中发育在朝阳、北票、凌源等地。断层将晚侏罗世的地层逆冲于早白垩世的地层之上，又被后期沉积的白垩世地层角度不整合覆盖。其中凌源—建平—北票逆掩断层是发生在早白垩世中期的典型逆掩断层，证明在该时间段辽西地区发生了挤压构造事件。

凌源—建平—北票逆掩断层的特征为断裂延伸较长，并弯曲呈之状。断层由西向东分布，从承德、平泉的EW构造走向，转为凌源、建平NE构造走向，被朱碌科一中三家NNE向走滑断裂切割，东段断裂走向有NE-EW-NE-EW向变化，再向东延伸到北票北部。该断层为中浅层次的构造变形，其运动方向由北东向南西，为卷入基底的逆冲断层。

北票—凌源逆掩断层下盘卷入的古生界在凌源附近被早白垩世土城子组不整合覆盖，逆掩断层上盘太古宙地层和逆掩断层被早白垩世义县组不整合覆盖。推测出该逆掩断层形成时代应为土城子组和义县组的地层形成时间之间，暗示在这期间发生过挤压构造事件。

4.3 褶皱变形

早白垩世因挤压构造运动形成了褶皱构造，主要由中上侏罗统地层组成，顶部被白垩世地层角度不整合覆盖。褶皱一般呈现对称开阔平缓的褶皱，其在盆地边缘被逆断层破坏，在西北翼产状比较陡，甚至发生直立及倒转。例如在汤神庙盆地南公营子北子山地区，古生代的地层逆冲于三叠纪地层之上，它们又逆冲于侏罗纪髫髻山组和白垩纪的土城子组之上，导致三叠纪、侏罗纪地层发生褶皱，上部被白垩系的义县组地层角度不整合覆盖 （如图2所示）。这也证明了褶皱形成时间在土城子组和义县组形成之间，暗示着在早白垩世中期发生过挤压构造运动，使得地层发生褶皱。

图2 汤神庙盆地南公营子北子山构造剖面图

4.4 高压型碱性粗面岩

粗面岩岩浆的起源较为复杂，其既可起源于地幔及下地壳，也可由幔源玄武质岩浆和壳源花岗质岩浆混合产生。研究表明，地壳岩石的深熔作用并不能直接形成粗面岩岩浆。但是在陆壳加厚背景下，地壳底部部分熔融所形成的低熔岩浆是粗面岩岩浆。相当于高压共结点组成。其稀土元素分布显示为无负铕异常。高压型碱性粗面岩在一般情况下可以指示岩石形成之前地壳处于加厚状态，可能发生过挤压作用造成了地壳的加厚。

地球化学研究数据表明，辽西建昌地区义县组火山岩具有较高的 Si02和碱含量，w （SiO2）=63.52%-65.94%，w （Na2O+K2O）=9.63%一 10.15%，w（Na2O）/w（K2O）为 0.96-1.08，属于高钾碱性岩系列，同时具有较低的w（MgO）（0.75%～1.05%），稀土配分模式为轻稀土富集，重稀土亏损的右倾型模式((La/Yb)N=8.96-12.02），较弱的正 Eu 异常(δEu=1.07 一1.16），相容元素 Cr(1.46x10-6-4.15x10-6,Co(19.8x10-6-45.9x10-6)和Ni(0.100x10-6-1.55x10-6)含量低。微量元素蛛网图显示明显的Ba和Pb正异常，以及Sr,Ti和Y负异常，此外，Zr和Hf显示一定的正异常。

主微量元素研究表明，辽西地区义县组火山岩属于高压型碱性粗面岩，暗示在义县组火山岩形成之前该区发生过挤压构造事件，导致地壳增厚。

4.5 埃达克岩

通过对辽西凌源地区义县组火山岩进行地球化学研究，结果表明，该火山岩Si02=65.6%-73.4%，Mg0=0.35%-1.23%,Mg#=16-41，A1203=13.40%-16.79%,Na20=3.54%-4.26%，Sr=(445-774)×10-6，Yb=(0.51-0.97)×10-6，Y=(7-14)×10-6，Sr/Y=49-66，LaN/YbN=33-48，高Sr和Sr/Y比值，低 Y和Yb，轻重稀土元素分异明显，显示出埃达克岩的地球化学特征，但其Mg#较低。它们可能是加厚的基性下地壳部分熔融的产物。暗示了在义县组火山岩形成之前该地区地壳发生增厚，可能存在挤压构造事件。

5 挤压构造事件的地质时代

通过之前的研究我们可以发现辽西地区在早白垩世中期确实存在过挤压构造事件，时间是在土城子组形成之后、义县组形成之前。为了确定这次挤压构造事件具体的时间，我们需要对土城子组和义县组进行同位素定年。

辽西地区土城子组在金岭寺—羊山盆地分布最广，张宏（2008）以该地区的凝灰岩夹层为对象，对其进行了采样和测年。据统计该地区土城子组底部年龄约在146.5±1.7Ma，上部年龄约在 137.2±6.7Ma。郑月娟（2010）对辽西北票地区的凝灰岩和安山岩进行采样和测年，得出北票地区土城子组的底部年龄约在147.4±2.2Ma，土城子组顶部年龄约为137.2±6.75Ma。王思恩和高林志（2013）对辽西地区凝灰岩进行采样和测年，得出土城子组顶部年龄约为137.3±1.0Ma。综合以上数据，我们可以得出土城子组的年龄约为148Ma-136Ma。

辽西地区义县组的火山岩在建平马场地区大量出露，陈井胜（2015）对该地区的进行了剖面测制研究。义县组的火山岩有三期，分别为早中晚三期，形成时间相差较大，因此分别对这三期火山岩进行采样及测年。得出得出义县组火山岩形成时间约为128Ma-113Ma。

通过对土城子组与义县组的年龄测定，我们可将辽西地区早白垩世中期的挤压构造事件的形成时代定在136Ma-128Ma。

6 结论

通过对辽西中生代地层的区域背景的了解，综合地层特征、构造特征、地球化学特征等方面的深入研究和分析得出了以下结论：

1）辽西地区早白垩世中期存在地层缺失，即土城子组与义县组之间，指示这一时间段发生过构造事件，导致沉积间断。

2）辽西地区的角度不整合接触、逆冲断层、褶皱、高压型碱性粗面岩、埃达克岩等现象证明了辽西地区在早白垩世中期发生了挤压构造事件。

3）通过对土城子组和义县组地层的年龄测定，我们可将这次的挤压构造事件的发生时间定在136Ma-128Ma。