科学研究

刘少峰:燕山双重逆冲与转换挤压作用:对华北早中生代造山和克拉通破坏的指示【BR,2021】
2021-08-23 阅读:5097

褶皱-逆冲带的结构构造和运动学对揭示古造山带演化的板块边界条件是至关重要的。汇聚型板块边缘伸展与收缩变形的时空变化与板块运动学和俯冲板片几何学变化有关。燕山山脉位于华北克拉通东北缘,北部和东部分别以中亚造山带、太平洋俯冲带为界,在中生代经历了多期陆内变形。然而,燕山山脉早中生代是伸展变形还是收缩变形仍然存在着争议。

针对上述科学问题,我校地球科学与资源学院、岩石圈构造求真研究群体刘少峰教授等,通过区域构造填图、精细的沉积学调查及锆石 U-Pb 年代学约束,对燕山凌源褶皱-逆冲带构造变形和盆地沉积开展研究,所获得的成果资料具足够的时空分辨率,充分展示了中生代早期以收缩变形、逆冲带与挠曲盆地系统占主导的构造格局(图1)。

研究结果表明,凌源褶皱-逆冲带内部的邓杖子盆地是在晚三叠世茶棚背形堆垛双重逆冲构造形成过程中发育的。该双重构造系统经历了幕式、指向东的、前展逆冲和随后的三叠纪末期或早侏罗世指向东的无序断头“beheading”)式逆冲。东部相邻的郭家店盆地是中侏罗世至晚侏罗世早期沿牛营子逆冲系上盘指向南南东的左旋转换逆冲而形成的挠曲盆地。老虎沟组砾岩和邓杖子组砾岩中发育的两套生长地层单元与茶棚双重逆冲系统的两幕逆冲耦合。郭家店组砾岩中的生长地层结构是牛营子逆冲系统中斜向逆冲的响应(图2和图3)。

这些研究结果支持了一个华北克拉通去克拉通化的新模型,包括 (a) 由中亚造山驱动的沿华北克拉通北缘逆冲和 (b) 由古太平洋板块平板式俯冲于东亚陆缘之下驱动的沿克拉通东部转换挤压变形。研究结果表明,华北克拉通由深部平板俯冲诱发的大规模缩短变形和地壳/岩石圈增厚是华北克拉通去克拉通化的基本构造作用过程。随后的白垩纪板块回撤导致华北克拉通的岩石圈减薄和地壳伸展。

图1 凌源褶皱-逆冲带剖面图


图2 邓杖子盆地西缘地层与盆地底板逆冲席之间几何关系剖面图、照片和解释性示意图


图3 凌源逆冲带与挠曲盆地系统构造恢复与运动学演化示意图

 

上述研究成果发表在地质学国际权威刊物《Basin Research》上:Liu SF, Zhang AD, Lin CF, Zhang B, Yuan HT, Huang DY, Steel J.R, Horton K.B. Thrust duplexing and transpression in the Yanshan Mountains: Implications for early Mesozoic orogenesis and decratonization of the North China Craton. Basin Res. 2021; 33(4): 2303–2327. [IF 2020=4.308]

全文链接:https://doi.org/10.1111/bre.12558

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