燕山-太行山中生代收縮構(gòu)造變形成因與機(jī)制

燕山-太行山中生代收縮構(gòu)造變形成因與機(jī)制

中國(guó)北方克拉通的破壞包括巖石圈厚度的巨大規(guī)模（>120km）、地幔物質(zhì)組成、熱狀態(tài)的急劇變化以及強(qiáng)烈的構(gòu)造變形[1.8]。主要基于巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)，研究了克拉通巖石圈減薄的時(shí)空范圍、減少薄的過(guò)程和機(jī)制。關(guān)于減少薄巖圈的峰期（130.110ma），我也知道了。然而，關(guān)于巖石圈的減少，我們有不同的認(rèn)識(shí)：古生代末、早侏羅世末、早侏羅世早白堊世初（160ma）和早侏羅世早白堊世末（100ma）。至于巖石圈的減少機(jī)制，主要包括巖石圈壓沉降模型、熱-機(jī)和化學(xué)侵蝕模型以及地幔分離和交換模型。主張拆沉作用模型的眾多學(xué)者,盡管在拆沉的時(shí)間、范圍、層次和方式等方面存在不同認(rèn)識(shí),但都認(rèn)為拆沉作用發(fā)生前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)顯著的地殼加厚,并從火山巖巖石地球化學(xué)特征、埃達(dá)克質(zhì)巖石的特征與分布[19~26]和火山巖深源包體特征分析的角度分別論證了中生代時(shí)期加厚地殼的存在.但是這些研究并未揭示和證明地殼加厚的具體方式和加厚幅度.眾所周知,在華北克拉通東部中生代時(shí)期曾經(jīng)發(fā)生廣泛而強(qiáng)烈的收縮變形,對(duì)其中一些具體構(gòu)造變形的研究已近百年.但是,這些在時(shí)間上發(fā)生在穩(wěn)定的克拉通狀態(tài)(約457~460Ma)和遭到破壞的克拉通狀態(tài)(130~110Ma)期間,空間上分布于克拉通破壞范圍之內(nèi)的巖石圈淺層收縮構(gòu)造變形,在克拉通地殼加厚和破壞過(guò)程中發(fā)揮了怎樣的作用,目前為止并不清楚.為此,本文擬通過(guò)對(duì)這些收縮變形的構(gòu)造樣式、時(shí)-空分布和典型區(qū)域收縮變形造成的地殼縮短與加厚效應(yīng)的研究,探索它們對(duì)淺層伸展變形及深部拆沉作用的可能影響和對(duì)克拉通破壞方式及破壞過(guò)程的意義.為了陳述方便,文中將介于鄂爾多斯盆地東緣以東到渤海灣-華北盆地西界以西的區(qū)域籠統(tǒng)地稱作太行山地區(qū)或太行山構(gòu)造帶.1逆沖帶收縮變形的機(jī)制燕山和太行山地區(qū)中生代構(gòu)造變形,是在具有強(qiáng)硬的結(jié)晶基底及穩(wěn)定的沉積蓋層組成的克拉通淺層地殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)生的,與在被動(dòng)大陸邊緣沉積楔形體基礎(chǔ)上發(fā)育的俯沖或碰撞造山帶外緣前陸褶皺逆沖帶收縮變形存在著顯著差異.由于不存在被動(dòng)大陸邊緣發(fā)育的早期海侵作用之初形成的蒸發(fā)巖沉積,因此,雖然在蓋層巖系和下伏基底變質(zhì)結(jié)晶巖系之間存在巖石力學(xué)性質(zhì)的差異,但這種界面也難以起到蒸發(fā)巖系那樣的滑脫層作用,從而更多地表現(xiàn)為剛性基底與上覆層狀沉積蓋層一起卷入收縮變形.1.1逆沖構(gòu)造的構(gòu)造背景基底卷入的大型逆沖推覆構(gòu)造是燕山和太行山一帶收縮變形的重要構(gòu)造樣式之一.位于前人所謂“燕遼沉降帶”北緣、長(zhǎng)期被看作深大斷裂的尚義-赤城-豐寧-隆化-凌源-北票斷裂(圖1),是燕山北部最重要、規(guī)模最大的基底變質(zhì)巖系卷入逆沖構(gòu)造變形的實(shí)例[28~32].沿著它,原“內(nèi)蒙地軸”區(qū)域的變質(zhì)巖系逆沖于燕山沉降帶中元古代沉積巖系以及中生代陸相沉積巖系之上.與脆性斷裂系統(tǒng)平面展布方向大致平行的方向上,發(fā)育強(qiáng)烈的韌性剪切變形,總體上表現(xiàn)為傾向北,上盤(pán)向南的逆沖作用.韌性變形礦物組合特征和糜棱巖形成P-T環(huán)境研究結(jié)果[33~35]顯示,韌性逆沖變形形成于高角閃巖相條件下,相當(dāng)于20~25km深度范圍.逆沖型韌性剪切帶同變形黑云母和角閃石40Ar/39Ar測(cè)年結(jié)果表明,深層次韌性變形曾經(jīng)先后發(fā)生在二疊紀(jì)晚期(263Ma)和中侏羅世(163Ma).而在逆沖構(gòu)造前緣形成的類似于前陸盆地的小型盆地沉積及其沉積相特征與變形作用[37~41]表明,至少在晚侏羅世土城子組沉積期間和之后它還曾發(fā)生上盤(pán)向南的脆性逆沖變形.冀西北下花園-北京延慶西北部和張家口市萬(wàn)全縣韭菜溝-小蒜溝一帶的逆沖構(gòu)造,表現(xiàn)為基底與蓋層巖系共同卷入變形的逆沖構(gòu)造.燕山中部興隆逆沖構(gòu)造[42~45]和承德縣西部鞍匠-孟家莊一帶的逆沖構(gòu)造(AMF)(圖2和3(a))也表現(xiàn)為基底與蓋層共同卷入逆沖變形的構(gòu)造樣式.燕山東段冀遼省界區(qū)域及遼西地區(qū)的逆沖構(gòu)造,除了上述凌源-北票斷裂呈現(xiàn)為基底卷入式變形以外,遷西縣喜峰口-寬城縣峪耳崖-凌源縣雹神廟逆沖構(gòu)造(XBT)(圖1和2)中段亦呈現(xiàn)為基底卷入式逆沖構(gòu)造.河坎子-南公營(yíng)子逆沖構(gòu)造(HNT)(圖1)和建昌-朝陽(yáng)-北票逆沖系統(tǒng)(JCBT)(圖1)等,盡管在逆沖構(gòu)造中部區(qū)域主要表現(xiàn)為逆沖變形發(fā)育在蓋層內(nèi)部的薄皮構(gòu)造特征,但是,在這些逆沖斷層向西南部延伸時(shí)也呈現(xiàn)為基底共同卷入變形的情形(圖3(b)).錦州西部紅螺峴和南票一帶,更清楚地表現(xiàn)出基底與上覆長(zhǎng)城系地層一起卷入逆沖構(gòu)造變形的變形樣式(圖1).太行山北部大同盆地西緣中生代逆沖構(gòu)造(DET)[48~50](圖1和3(c))和忻州-定襄-五臺(tái)東南部的系舟山逆沖構(gòu)造(XZT)(圖1),亦都具有基底與蓋層一起卷入變形(圖3(d))的構(gòu)造特征.1.2構(gòu)造變形特征基底為核的大型縱彎褶皺構(gòu)造是燕山和太行山地區(qū)中生代收縮變形的另一種重要構(gòu)造樣式.冀東馬蘭峪背斜(MLYA)(圖1和2)過(guò)去被認(rèn)為是印支期或燕山早期南北向收縮構(gòu)造變形的產(chǎn)物,但在20世紀(jì)90年代后期以來(lái)被不少研究者認(rèn)為是伸展變質(zhì)核雜巖構(gòu)造[52~58],并被作為中國(guó)東部中生代大陸伸展構(gòu)造變形的典型變形形式.研究發(fā)現(xiàn),這些所謂變質(zhì)核雜巖并不具備典型變質(zhì)核雜巖應(yīng)有的基本構(gòu)造要素,如大規(guī)模低角度拆離斷層及上覆巖系中的高角度斷層系列和下伏巖系頂部的低角度韌性剪切帶等[61~63].在馬蘭峪背斜北翼(圖4(a))、南翼及西部轉(zhuǎn)折端一帶開(kāi)展的構(gòu)造變形研究都表明它是近南北向縮短變形期間形成的、基底與蓋層共同卷入變形的大型褶皺構(gòu)造.太行山北部阜平和贊皇隆起長(zhǎng)期被認(rèn)為是古老的片麻巖穹隆.20世紀(jì)90年代中期以來(lái),牛樹(shù)銀等[66~69]提出了阜平隆起和贊皇隆起是中生代、新生代形成的變質(zhì)核雜巖的認(rèn)識(shí),并指出區(qū)域褶皺構(gòu)造是橫彎褶皺作用的產(chǎn)物.這種認(rèn)識(shí)被一些學(xué)者引用,作為華北克拉通晚中生代伸展構(gòu)造變形表現(xiàn)之一.但是,最近的構(gòu)造變形研究結(jié)果,以及部分熱年代學(xué)研究結(jié)果并不支持上述變質(zhì)核雜巖構(gòu)造模型.我們?cè)谔猩奖倍螙|麓河北易縣、滿城和唐縣西北部一帶的初步研究發(fā)現(xiàn),在蓋層巖系當(dāng)中發(fā)育有一系列逆沖構(gòu)造變形及相關(guān)褶皺構(gòu)造,區(qū)域褶皺內(nèi)部發(fā)育的次級(jí)褶皺和斷裂構(gòu)造也顯示出典型的縱彎褶皺變形特征,在基底與蓋層之間或者基底內(nèi)部尚未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的必要構(gòu)造要素—大規(guī)模拆離斷層及低角度韌性剪切帶等.蓋層巖系與下伏深變質(zhì)巖系之間為正常的角度不整合接觸.而且,在阜平隆起結(jié)晶變質(zhì)巖系分布區(qū)域的南緣,發(fā)現(xiàn)基底變質(zhì)巖系向南逆沖于上覆寒武-奧陶系蓋層沉積巖系之上(BST)(圖1和4(b)).阜平隆起中部神仙山南側(cè),亦見(jiàn)有基底變質(zhì)巖系和中元古界蓋層巖系向北逆沖于寒武系紫紅色泥巖之上(ZLT)(圖1和4(c)),因此,阜平隆起表現(xiàn)出曾遭受近南北向縮短和NW-SE向縮短變形的疊加變形,不是伸展變形導(dǎo)致的大面積基底變質(zhì)巖系剝露的產(chǎn)物.上述特征表明,燕山中部的馬蘭峪背斜、太行山北段的贊皇隆起和阜平隆起,是基底與蓋層共同卷入收縮變形產(chǎn)生的大型基底為核的縱彎褶皺,或可稱作厚皮褶皺構(gòu)造.1.3個(gè)古生代構(gòu)造特征以北京婦人與紅無(wú)山緣處除了在尚義-崇禮-赤城一帶發(fā)現(xiàn)有反映深層收縮變形的韌性剪切逆沖構(gòu)造之外,在京北燕山中段也發(fā)現(xiàn)有形成時(shí)代更晚的大型倒轉(zhuǎn)褶皺與韌性逆沖推覆構(gòu)造,以北京密云四合堂大規(guī)?；拙砣氲鸟薨櫷聘矘?gòu)造及四合堂韌性逆沖剪切帶為代表.基底為核的褶皺逆沖構(gòu)造倒轉(zhuǎn)翼厚約15km,韌性逆沖剪切帶厚逾6km.它們的存在表明在侏羅紀(jì)末-早白堊世初曾經(jīng)發(fā)生強(qiáng)烈的收縮變形與淺部地殼加厚作用,并可能導(dǎo)致了其前、后巖漿巖成分特征的顯著變化.該韌性逆沖推覆構(gòu)造與尚義-赤城韌性-脆性多相逆沖構(gòu)造共同反映了晚古生代末以來(lái)直到晚中生代,燕山地區(qū)卷入收縮變形的較深層次構(gòu)造特征.2收縮變形空間分布特征太行山北部和燕山地區(qū)的收縮構(gòu)造,在空間上主要表現(xiàn)為WE-NWW向和NE-NNE向展布.2.1逆沖斷層和混亂構(gòu)造的基本格局近WE和NWW向展布的收縮構(gòu)造見(jiàn)于太行山北部和整個(gè)燕山構(gòu)造帶,以燕山中部的近東西向構(gòu)造最具有代表性.燕山構(gòu)造帶中部的收縮構(gòu)造變形,主要由一系列近東西向展布的逆沖構(gòu)造和大型褶皺構(gòu)造組成(圖1和2).主要逆沖構(gòu)造自北而南依次為豐寧-隆化斷裂、大廟娘娘廟斷裂和古北口-平泉斷裂,都表現(xiàn)為上盤(pán)向南的逆沖或斜沖作用,褶皺構(gòu)造主要有北部的承德向斜(CDS)和南部的馬蘭峪背斜(MLYA)(圖1和2).位于古北口-平泉斷裂和大廟-娘娘廟斷裂之間的承德向斜兩翼的逆沖斷層,曾被認(rèn)為是一個(gè)大型褶皺變形的逆沖構(gòu)造,沿著它發(fā)生的水平位移超過(guò)35km.近年來(lái),這一模型遭到中生代沉積巖相和中生代構(gòu)造變形研究[82~84]的質(zhì)疑,但并未對(duì)該區(qū)域復(fù)雜構(gòu)造面貌提出更加合理的解釋.本次研究證實(shí),承德向斜北翼的大廟-六溝逆沖斷層(DLT)(圖2)和南部的吉余慶-影北山逆沖斷層(JYT)(圖2)是形成時(shí)間基本一致(147~135Ma)、自承德向斜核部分別向向斜之外逆沖的背離向斜逆沖斷層(out-of-synclinethrust),而不是一條大型低角度逆沖斷層褶皺變形的結(jié)果.承德向斜東部轉(zhuǎn)折端南側(cè)以及南翼西段的鞍匠-孟家莊逆沖構(gòu)造(AMF)(圖2和4(d))及大營(yíng)子-潘家店逆沖斷層(DPT)(圖4(d)),都表現(xiàn)為基底變質(zhì)巖系和上覆長(zhǎng)城系蓋層一起向南逆沖于古生界和晚侏羅世土城子組地層之上,造成了較大規(guī)模的水平縮短和垂向地殼加厚.NNE向太行山構(gòu)造帶中,也發(fā)現(xiàn)有一系列重要的近東西向和NWW向收縮構(gòu)造變形.在太行山中部的石家莊-忻州-靜樂(lè)南部一帶,一系列近東西向展布的褶皺和逆沖構(gòu)造分布在南北寬約32km、東西長(zhǎng)約177km的帶狀區(qū)域內(nèi)(圖1),區(qū)域性不對(duì)稱褶皺軸面以向北傾居多.逆沖構(gòu)造中包括阜平背斜南端基底變質(zhì)巖系向南逆沖于古生界蓋層之上的北冶-上社逆沖斷層(BST)(圖1和4(b)).另外,在阜平背斜核部也發(fā)現(xiàn)有一系列NWW走向、上盤(pán)向北逆沖的收縮變形,如阜平-后峪逆沖斷層(FHT)、孟家臺(tái)-南臺(tái)逆沖斷層(MNT)以及鐘耳寺-龍王莊逆沖斷層(ZLT)(圖1和4(c)).在阜平背斜核部變質(zhì)巖系大面積出露區(qū)域的北部,沿著荊莊-王莊鋪逆沖斷層(JWT)和水堡逆沖斷層(ST),基底變質(zhì)巖系和部分長(zhǎng)城系地層向北逆沖于薊縣系、古生界及土城子組地層之上(圖1).此外,在總體構(gòu)造展布NE-NNE向的遼西地區(qū)燕山東段,也發(fā)現(xiàn)有被NE-NNE向逆沖構(gòu)造及相關(guān)褶皺變形包含的早期NWW-WE向逆沖斷層和褶皺構(gòu)造.在凌源南部瓦房店一帶(圖5)、溝門子西北部,喀左五十家子?xùn)|南部(圖4(e))、南公營(yíng)子鎮(zhèn)西部和南部、朝陽(yáng)市東南部鳳凰山(圖4(f))及建昌-朝陽(yáng)逆沖斷層上盤(pán)巖席、朝陽(yáng)西北部邊杖子西部、冀遼省界河北青龍東北部張家店和遼西凌源河坎子等地,都發(fā)現(xiàn)有早于NE-NNE向逆沖構(gòu)造和褶皺變形的早期褶皺和逆沖構(gòu)造.由于這些近東西向和NWW向構(gòu)造被隨后形成的NE-NNE向收縮構(gòu)造和伸展構(gòu)造等強(qiáng)烈改造,總體面貌已不再連續(xù)清晰.2.2收縮變形和非向收縮2.2.1逆沖構(gòu)造地質(zhì)背景太行山北段以逆沖構(gòu)造及區(qū)域性縱彎褶皺為代表的收縮變形可以大致分為西部、中部和東部三個(gè)帶.西帶位于山西離石和大同到河北懷安西部一帶,自南向北依次為陽(yáng)坡-閻家灣逆沖系(YYT)、大同西部的大峪口-鵝毛口逆沖系(DET)和小蒜溝-韭菜溝逆沖構(gòu)造(XJT)(圖1),各段斷層產(chǎn)狀和相應(yīng)的上盤(pán)逆沖方向并不完全一致.南部的陽(yáng)坡-閻家灣逆沖構(gòu)造,傾向NW,上盤(pán)基底變質(zhì)巖系向南東逆沖于寒武-奧陶系蓋層之上.在偏關(guān)-五寨隆起東北部與寧武-靜樂(lè)向斜(NJS)相鄰的區(qū)域,表現(xiàn)為自背斜隆起區(qū)域往東南的向斜區(qū)域的逆沖—榆灣-蘆草溝逆沖系統(tǒng)(YLT)(圖1),并導(dǎo)致寧武向斜西翼的倒轉(zhuǎn).中段為分布于大同盆地西側(cè)的大峪口-鵝毛口逆沖構(gòu)造,后部表現(xiàn)為基底卷入的逆沖構(gòu)造(圖3(c)),前部蓋層巖系當(dāng)中也發(fā)育強(qiáng)烈的收縮變形(圖4(g)),中間表現(xiàn)為沿著石炭系非能干巖系楔入式逆沖并導(dǎo)致上覆巖層發(fā)生斷彎褶皺的構(gòu)造樣式(圖6(a)).但在中段南部的吳家窯附近,逆沖斷層傾向NW,上盤(pán)向南東逆沖,而且逆沖斷層具有沿著基底變質(zhì)巖系各向異性面理向上擴(kuò)展延入蓋層巖系的構(gòu)造面貌(圖6(b)).北段位于張家口懷安西北部小蒜溝-韭菜溝一帶,基底與蓋層共同卷入變形并向NW逆沖.寧武-靜樂(lè)向斜(NJS)及其伴生的背離向斜逆沖構(gòu)造是西帶收縮構(gòu)造變形的一個(gè)重要組成部分,也是太行山北部發(fā)育和保存比較完整的中生代褶皺構(gòu)造.它NE向展布,長(zhǎng)約160km,寬約25km,核部相對(duì)開(kāi)闊寬緩,兩翼較陡,且在兩翼發(fā)育自向斜核部向翼部逆沖的背離向斜逆沖構(gòu)造,北西翼以東寨-溫嶺逆沖構(gòu)造(DWT)為代表(圖1和6(c)),南東翼以杜家村-莊旺逆沖系(DZT)和神山-白草溝逆沖系統(tǒng)(SBT)為代表(圖1).中帶位于太行山隆起區(qū)中部,由三段組成.南段由前人所謂系舟山逆沖系統(tǒng)(XZT)(圖1)為主組成,沿逆沖帶基底變質(zhì)巖系向南東逆沖于寒武-奧陶系之上,導(dǎo)致這些蓋層巖系的劇烈陡傾甚至倒轉(zhuǎn)(圖3(d)),并在局部區(qū)域仍保留有逆沖構(gòu)造產(chǎn)生的飛來(lái)峰構(gòu)造.上盤(pán)基底內(nèi)部表現(xiàn)為典型的脆性變形(圖6(d))并發(fā)育有約20cm厚的綠泥石化角礫巖(圖6(e)).中段位于廣靈南部,基底變質(zhì)巖系和上覆長(zhǎng)城系高于莊組及薊縣系霧迷山組一起,沿南陽(yáng)寨-陳家莊逆沖系(NCT)向南東逆沖于寒武-奧陶系及上覆土城子組之上(圖1).北段即位于懷來(lái)-延慶新生代盆地西緣的冀西北下花園-麻峪口逆沖構(gòu)造(XMT)(圖1),燕山地區(qū)著名的雞鳴山逆沖推覆構(gòu)造屬于該構(gòu)造系統(tǒng)的中部.它與中段和南段的逆沖構(gòu)造表現(xiàn)為上盤(pán)向南東的逆沖不同,主要表現(xiàn)為中元古界蓋層巖系向NW逆沖于侏羅系髫髻山組及土城子組之上,上盤(pán)元古界地層內(nèi)部發(fā)育一系列次級(jí)逆沖斷層(圖6(f),(g)).在延慶西部,基底變質(zhì)巖系沿該逆沖構(gòu)造掩覆于長(zhǎng)城系和中生代地層之上.東帶分布在太行山東麓,包括太行山中南部的晉-獲斷裂、曲陽(yáng)-唐縣和易縣一帶西南部的逆沖構(gòu)造以及北京西山的逆沖構(gòu)造,向北一直可以追索到京北懷柔西北部和冀北赤城東南部一帶(圖1).該帶的收縮變形中,北京西山的逆沖構(gòu)造曾經(jīng)得到眾多學(xué)者的關(guān)注和研究,而在太行山東麓的構(gòu)造研究更多關(guān)注的是所謂太行山山前斷裂,對(duì)該區(qū)域的收縮構(gòu)造變形研究相對(duì)較少.研究發(fā)現(xiàn),在易縣西部及北京西山地區(qū)的逆沖構(gòu)造主要表現(xiàn)為自SE向NW的逆沖作用及伴生的褶皺變形,但是,在曲陽(yáng)北部和唐縣西部一帶,至少存在著自南向北的逆沖、NW-SE向縮短導(dǎo)致的基底卷入式褶皺變形和逆沖構(gòu)造以及自北西向南東的褶皺后逆沖構(gòu)造(圖1).太行山東麓收縮構(gòu)造帶往北,經(jīng)北京西山妙峰山一帶的曹家堡-黃土梁逆沖斷層(CHT),可以延伸到北京北部的昌平十三陵-上莊-懷柔紅螺寺逆沖構(gòu)造(SSHT)、湯河口逆沖構(gòu)造(THT)、沙梁子逆沖構(gòu)造(SLT)和千家店逆沖構(gòu)造(QJT).而北京西山八寶山-南大寨逆沖構(gòu)造(BNT),向北東延伸應(yīng)該可以與薊縣斷裂(JXF)相連(圖1),它們共同構(gòu)成了華北-渤海灣新生代盆地西緣的晚中生代逆沖構(gòu)造系統(tǒng).2.2.2地質(zhì)構(gòu)造變形在冀遼省界附近,由近東西向延伸的燕山中段向NE向展布的燕山東段過(guò)渡區(qū)域,發(fā)育一系列NE向基底卷入式逆沖構(gòu)造變形——大杖子-三道河-雹神廟逆沖斷層系統(tǒng),它們導(dǎo)致長(zhǎng)城系和部分薊縣系地層發(fā)生三重重復(fù)(圖2).遼西地區(qū)的NE向收縮變形,在北西側(cè)表現(xiàn)為基底卷入式逆沖變形,往南東則主要表現(xiàn)為發(fā)育在蓋層內(nèi)部的逆沖斷層和褶皺構(gòu)造.主要逆沖斷層包括楊杖子-瓦房店逆沖構(gòu)造(YWT)、河坎子-南公營(yíng)子-湯神廟逆沖構(gòu)造(HNT)以及建昌-朝陽(yáng)-北票逆沖構(gòu)造系統(tǒng)(JCBT)(圖1).這些逆沖構(gòu)造都表現(xiàn)為自北西向南東的逆沖作用,卷入變形的最新地層是位于北票東部的晚白堊世孫家灣組,侵入切穿逆沖斷層的黑山巖體顯示逆沖變形結(jié)束于116Ma以前.凌源南部瓦房店一帶地層與構(gòu)造形跡保存相對(duì)完好,而且其中所包含的構(gòu)造變形信息在遼西地區(qū)具有比較好的代表性,因此在該區(qū)域開(kāi)展了比較詳細(xì)的地質(zhì)填圖(圖5).區(qū)內(nèi)代表性的構(gòu)造形跡主要有NE向展布的逆沖斷層、逆沖斷層相關(guān)的褶皺構(gòu)造以及被改造的控制白堊紀(jì)斷陷盆地的高角度正斷層系.主要逆沖斷層是區(qū)域上楊杖子-瓦房店逆沖系(YWT)的一部分(圖1),長(zhǎng)城系和部分薊縣系地層沿著它向SE逆沖于古生界及上覆郭家店組和鄧杖子組之上,逆沖系統(tǒng)在西部和北部被義縣組火山巖(123~124Ma)所覆蓋.圖區(qū)中北部上白尺溝到哈叭氣一帶的復(fù)式箱狀背斜由3個(gè)次級(jí)背斜組成,且在背斜核部發(fā)育有4條逆沖斷層,其中以發(fā)育在上白尺溝到哈叭氣西北部的逆沖斷層(TF2)規(guī)模較大(圖5).這些逆沖斷層從薊縣系霧迷山組或鐵嶺組開(kāi)始發(fā)育,向上擴(kuò)展終止于新元古界青白口系頂部.位于孟杖子-王木匠溝南東側(cè)的逆沖斷層(TF3)的規(guī)模和地層效應(yīng)表明它可能是上盤(pán)向南東逆沖斷層(TF4)的反沖斷層,它們之間的所夾持的部分地層顯示出沖起構(gòu)造組合樣式(圖5),這些特征顯示該背斜可能具有斷展褶皺變形屬性.需要指出的是,在圖區(qū)中部大榆樹(shù)林-沈家屯-榆樹(shù)底下北部一帶,亦即大致沿AB剖面線位置,發(fā)育有一被NE-NNE向褶皺和逆沖斷層改造的早期NWW-WE向背斜構(gòu)造.該背斜位于楊杖子-瓦房店逆沖斷層(YWT)上盤(pán)的部分,核部由長(zhǎng)城系高于莊組組成,且在井上村西部呈現(xiàn)為向南倒轉(zhuǎn)的背斜(圖5).位于楊杖子-瓦房店逆沖斷層下盤(pán)的部分,背斜核部地層為薊縣系霧迷山組,其總體輪廓可由青白口系的分布狀況大致反映出來(lái),只是由于后期NNE向逆沖作用和褶皺的改造而變得較為復(fù)雜.與該早期NWW向背斜對(duì)應(yīng)的向斜位于郭杖子-北莊戶-牛營(yíng)子一帶,核部最新地層為二疊系,被主干低角度逆沖斷層所壓蓋,轉(zhuǎn)折端在牛營(yíng)子?xùn)|南部的紅石砬山保存完好(圖5).上述兩個(gè)不同方向構(gòu)造之間的疊加改造關(guān)系表明,NWW向構(gòu)造形成早于NE向構(gòu)造變形.區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀赤平投影統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖7)比較好地反映了區(qū)內(nèi)NE-NNE向展布的收縮變形(圖7(a)淺色陰影擬合區(qū)),被改造的早期NWW向構(gòu)造亦有較好顯示(圖7(a)深色陰影擬合區(qū)).3晚侏羅世-早白堊世構(gòu)造背景及構(gòu)造演化以脆性變形為主的太行山北部和燕山地區(qū)的收縮變形時(shí)代,主要是在確定了變形與相關(guān)地質(zhì)體(火山巖和/或侵入巖)相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,通過(guò)測(cè)定這些相關(guān)地質(zhì)體的時(shí)代間接確定.對(duì)于韌性變形構(gòu)造,可通過(guò)直接測(cè)定同變形礦物的同位素年齡來(lái)限定其形成時(shí)代.近年來(lái),在燕山地區(qū)和太行山北部進(jìn)行的大量同位素地質(zhì)年代學(xué)測(cè)定工作,比較好地限定了部分收縮構(gòu)造變形的時(shí)代(表1).而另一些逆沖構(gòu)造,目前只能根據(jù)卷入變形的相關(guān)地層的時(shí)代做出定性的判定.從表1中已有較好年代學(xué)限定的逆沖構(gòu)造可以看出,燕山和太行山地區(qū)的收縮構(gòu)造變形在古生代末、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)到早白堊世超過(guò)130Ma的時(shí)間內(nèi)均有發(fā)生.具有確切時(shí)代限定的三疊紀(jì)逆沖構(gòu)造目前僅見(jiàn)于遼西凌源南部,并且先后具有大致相反的上盤(pán)逆沖方向[89~92].侏羅紀(jì)逆沖構(gòu)造上盤(pán)逆沖方向比較復(fù)雜,總體上表現(xiàn)為早-中侏羅世以南北向縮短變形為主,如燕山中部的清水湖-上莊子逆沖斷層(QST)(圖2)、下店子-平泉逆沖斷層(XPT)(圖1和2)和遼西喀左窟窿山逆沖構(gòu)造等,但同時(shí)有反映NE-SW向縮短的冷口逆沖斷層(LKF)(圖1和2)發(fā)育.晚侏羅世既有指向NNW的逆沖構(gòu)造,如承德逆沖斷層(CDT)(圖1和2),亦存在倒向SW的褶皺與逆沖構(gòu)造—云蒙山倒轉(zhuǎn)褶皺和逆沖構(gòu)造.晚侏羅世-早白堊世早期的逆沖構(gòu)造顯示存在近南北向和NW-SE向雙重收縮變形.本次研究中,運(yùn)用鋯石U-Pb離子探針(SHRIMP)測(cè)年方法,通過(guò)對(duì)卷入易縣西部清西陵一帶NE向褶皺和逆沖構(gòu)造變形的火山巖((137±2)Ma)以及穿切褶皺及逆沖構(gòu)造的旺隆水庫(kù)石英閃長(zhǎng)巖((131±3)Ma)進(jìn)行測(cè)年,確定該區(qū)域NW-SE向收縮變形發(fā)生于137~131Ma期間.早白堊世中期以NW-SE向收縮變形為主,只是在阜平隆起中南部見(jiàn)有NNE-SSW向縮短產(chǎn)生的逆沖構(gòu)造,如孟家臺(tái)-南臺(tái)逆沖斷層(MNT).由于該逆沖構(gòu)造切穿了麻棚巖體((125±3)Ma,鋯石U-Pb,SHRIMP),其形成時(shí)代被確定為125Ma之后.太行山北部及燕山西段的一系列主要反映NW-SE向縮短的逆沖構(gòu)造和褶皺變形,目前只能根據(jù)其中卷入變形的地層時(shí)代推測(cè)它們的形成時(shí)代在中晚侏羅世之后,早白堊世(東嶺臺(tái)組)之前(表2和圖1).4區(qū)域構(gòu)造剖面的編制為了定量和半定量地估算收縮變形所造成的淺部地殼縮短和加厚效應(yīng),我們編制完成了遼西凌源南部瓦房店的局部構(gòu)造剖面以及燕山中部的南北向剖面并進(jìn)行線長(zhǎng)平衡復(fù)原,以了解和評(píng)估NE向收縮構(gòu)造變形與近WE向收縮構(gòu)造變形所反映的縮短量.4.1地質(zhì)構(gòu)造及資料遼西地區(qū)總體構(gòu)造線走向?yàn)镹E-NNE(圖1),其中發(fā)育一系列重要的逆沖構(gòu)造及相關(guān)的褶皺變形,而且白堊紀(jì)以來(lái)的伸展變形廣泛發(fā)育.由于晚中生代伸展變形的改造和破壞,之前形成的構(gòu)造形跡與地層記錄保存和暴露不全,給平衡剖面的編制帶來(lái)較大困難.為了初步了解NE向收縮構(gòu)造變形所造成的縮短與地殼加厚狀況,在遼西南部凌源瓦房店一帶詳細(xì)填圖(圖5)的基礎(chǔ)上,編制了兩條NWW向貫穿性構(gòu)造剖面(圖8).在AB剖面上,由于剖面西端被九佛堂組和義縣組覆蓋區(qū)缺乏必要的構(gòu)造幾何學(xué)限制,因此僅對(duì)其中地表地質(zhì)研究能夠較好構(gòu)建幾何學(xué)格架的部分進(jìn)行線長(zhǎng)平衡復(fù)原.復(fù)原部分的變形剖面現(xiàn)長(zhǎng)約16.63km,復(fù)原后剖面長(zhǎng)度約34.11km,縮短率約51.25%.剖面CD變形后長(zhǎng)度約18.83km,復(fù)原后長(zhǎng)度約31.75km,縮短率約41%.卷入上述收縮變形的蓋層地層厚度約6.9km,如果上述縮短變形都通過(guò)垂向加厚予以調(diào)節(jié)的話,縮短變形可使蓋層加厚至11.6~14.2km,加厚量約4.7~7.3km.目前的研究尚未能夠?qū)υ缙贜WW-WE向收縮變形造成的縮短和加厚效應(yīng)作出評(píng)估.4.2延遲和附加量估算的實(shí)際誤差為了定量估算近NS向收縮變形所造成的水平縮短與垂向加厚效應(yīng),本次研究觀測(cè)并編制完成了穿越燕山中段主體部分的承德-豐潤(rùn)構(gòu)造剖面,并進(jìn)行了線長(zhǎng)平衡復(fù)原(圖9).復(fù)原部分現(xiàn)剖面長(zhǎng)度約148.4km,復(fù)原剖面長(zhǎng)度約239.1km,縮短率為37.94%.在馬蘭峪背斜南翼,密云-喜峰口斷裂與古北口-平泉斷裂之間以及古北口-平泉斷裂與承德逆沖斷層三個(gè)不同區(qū)段,卷入逆沖變形的蓋層地層厚度存在差異,在實(shí)際變形剖面當(dāng)中(圖9(a))如實(shí)反映了這種差異.為了使剖面復(fù)原簡(jiǎn)化,在復(fù)原圖中沒(méi)有反映這種厚度變化.卷入上述收縮變形的蓋層地層厚度7.5~12.4km.按照平均厚度為10km計(jì),如果收縮變形導(dǎo)致的縮短被垂向地殼加厚所調(diào)節(jié),則僅蓋層收縮變形可以使地層柱加厚至約16.16km,加厚幅度約為6km.需要指出的是,這種縮短和加厚量的估算是比較粗略的.導(dǎo)致縮短量估算誤差的因素主要包括以下幾個(gè)方面:首先,剖面盡管穿越了燕山造山帶中段的主體,但是未能將一般所認(rèn)為的燕山帶的北緣——豐寧-隆化斷裂編制在內(nèi).沿豐寧-隆化斷裂下盤(pán)(南盤(pán))分布的長(zhǎng)城系地層序列和主要巖性,完全可以和承德南部的同時(shí)代地層對(duì)比,只是地層厚度較小,因此,在豐寧-隆化斷裂和承德逆沖斷層以及下店子-平泉斷裂之間實(shí)際上是一個(gè)蓋層被剝蝕掉的基底卷入變形的大型背斜構(gòu)造.但是,由于該區(qū)域被剝蝕掉的部分在剖面上的位置缺乏應(yīng)有的限定,會(huì)給剖面的復(fù)原帶來(lái)更大的不確定性,因此目前的研究未將其計(jì)入在內(nèi).這種處理可能導(dǎo)致縮短和加厚量被明顯低估.其次,在密云-喜峰口斷裂和古北口-平泉斷裂之間,除了本文剖面上比較好地反映出的收縮變形之外,在剖面西側(cè)的興隆逆沖斷層,將太古界深變質(zhì)結(jié)晶巖系逆沖至石炭系煤系地層之上,造成約13km的水平縮短,縮短率達(dá)36.6%,造成的局部地殼加厚幅度約為5.2km.同時(shí),在剖面南段東側(cè),馬蘭峪背斜核部向東延伸區(qū)域的NW向冷口斷裂,太古代結(jié)晶巖系逆沖至古生界地層之上,下盤(pán)楊莊組泥質(zhì)白云巖顯示出顯著的透入性韌性變形,這種地層的和構(gòu)造的變形效應(yīng)都表明水平縮短與地殼加厚是非常顯著的.但是,上述變形尚未能反映在貫穿性剖面所能夠給出的縮短與加厚評(píng)估當(dāng)中,因此,目前所給出的估算可能明顯小于實(shí)際的縮短與加厚量.第三,上述加厚量估算并未將基底結(jié)晶變質(zhì)巖系卷入收縮變形的厚度計(jì)算在內(nèi).如前所述,燕山和太行山北部的收縮變形,具有基底和蓋層巖系共同卷入變形的特征,但是已有研究?jī)H初步厘定了蓋層收縮變形的基本格局,尚未查明基底結(jié)晶變質(zhì)巖系是如何響應(yīng)和調(diào)節(jié)的.從目前厘定的蓋層變形構(gòu)造樣式和卷入變形的地層厚度資料,以及在興隆縣掛蘭峪鄉(xiāng)東北部大青山一帶馬蘭峪背斜核部常州溝組的分布狀況可以大致確定,燕山中段基底頂面埋深高程差異達(dá)13km(圖9(a)).構(gòu)造變形形跡及其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征顯示這樣大幅度的基底起伏不是由于伸展變形所造成的,而是基底卷入式的大型褶皺和逆沖作用的結(jié)果.如果將卷入變形的基底部分的厚度計(jì)算在內(nèi),收縮變形導(dǎo)致的地殼加厚量將顯著加大.除了上述可能導(dǎo)致縮短量和加厚量低估的因素之外,估算過(guò)程中完全將水平縮短轉(zhuǎn)換為垂向地殼加厚,沒(méi)有考慮側(cè)向逃逸的影響可能會(huì)導(dǎo)致加厚量的高估.盡管沿著古北口-平泉斷裂和密云-喜峰口斷裂發(fā)現(xiàn)有右行走滑構(gòu)造活動(dòng),但是現(xiàn)有研究尚無(wú)證據(jù)表明南北向收縮變形期間存在大規(guī)模側(cè)向物質(zhì)逃逸.因此將縮短變形量轉(zhuǎn)換為垂向加厚是基本合理的.4.3地殼厚度估算為了估算由卷入收縮變形的地殼厚度與縮短率導(dǎo)致的最終地殼加厚狀態(tài),可采用圖10(a)所示水平縮短完全由垂向增厚調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單圖解.其中,H0為卷入收縮變形的地殼厚度,L0為變形前地殼長(zhǎng)度,變形后長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,ΔL為縮短量,縮短率εs為假定水平方向縮短量完全由垂向地殼加厚所調(diào)節(jié),導(dǎo)致的地殼加厚量為ΔH,則將式(1)代入式(2)可得變形后地殼厚度:T0為變形前的地殼厚度.由此,可以根據(jù)變形前的地殼厚度、卷入變形的地殼厚度和縮短率,來(lái)估算由于收縮變形導(dǎo)致的地殼加厚狀態(tài)(圖10(b)).高分辨率寬頻地震觀測(cè)揭示的燕山造山帶現(xiàn)今地殼厚度為30~37km.巖相古地理研究表明,華北東部中、晚石炭世-二疊紀(jì)早期屬于淺海相沉積環(huán)境,二疊紀(jì)為海陸交互相沉積環(huán)境,三疊紀(jì)已經(jīng)完全屬于陸相沉積環(huán)境[105~110].根據(jù)全球地殼厚度分布特征和重力均衡大陸地殼厚度計(jì)算結(jié)果,即穩(wěn)定大陸區(qū)域的地殼厚度大致為35~45km,大陸邊緣地殼厚度30~35km,海平面附近地殼厚度約30km,推測(cè)在華北東部和燕山構(gòu)造帶發(fā)生強(qiáng)烈的收縮構(gòu)造變形之前的三疊紀(jì)時(shí)期地殼厚度約為35km.沿尚義-赤城斷裂發(fā)現(xiàn)的晚古生代和中侏羅世角閃巖相韌性逆沖變形[33~36]以及晚中生代北京密云四合堂韌性逆沖構(gòu)造表明,卷入燕山地區(qū)中生代收縮變形的地殼厚度約有20~25km.由此,按照燕山中部的縮短率可以計(jì)算得出,收縮變形可能導(dǎo)致的地殼加厚狀態(tài)(47~50km)(表3),已經(jīng)接近下地殼榴輝巖化所需地殼厚度.如果將晚古生代時(shí)期“內(nèi)蒙地軸”或內(nèi)蒙古隆起區(qū)域的巖漿活動(dòng)[116~120]可能導(dǎo)致的早期地殼加厚考慮在內(nèi),或者根據(jù)路鳳香等估算的中侏羅世髫髻山組火山活動(dòng)時(shí)的地殼厚度為40~45km,而在髫髻山組火山活動(dòng)之后區(qū)域上又發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的收縮變形,則中生代收縮變形導(dǎo)致的地殼加厚狀況,有可能已經(jīng)達(dá)到下地殼榴輝巖化所需的地殼厚度.5討論5.1代北緣晚-晚侏羅世之高原收縮變形時(shí)-空分布特征及其可能造成的地殼水平縮短與加厚評(píng)估表明,晚古生代以來(lái)直到早白堊世早期,NNE向的太行山北部和近東西向燕山構(gòu)造帶,甚至包括渤海灣-華北盆地北部在內(nèi)[121~123],共同經(jīng)受了近NS向和NW-SE向收縮變形,并導(dǎo)致了顯著的地殼加厚.因此,從構(gòu)造變形的角度看,華北克拉通此時(shí)已經(jīng)明顯失去了其本應(yīng)有的穩(wěn)定性.這種遭到初步破壞的構(gòu)造狀態(tài),在燕山地區(qū)曾被叫做燕山板內(nèi)(或陸內(nèi))造山帶[124~127],在太行山區(qū)被叫做太行山構(gòu)造帶或太行山板內(nèi)造山帶.重新厘定的收縮構(gòu)造變形特征和構(gòu)造疊加特征顯示,它們盡管在現(xiàn)今構(gòu)造展布方向上存在差異,但實(shí)際上,至少是太行山北部與燕山地區(qū)經(jīng)歷了相近的中生代收縮變形過(guò)程.近年來(lái),一些學(xué)者根據(jù)中生代巖漿巖地球化學(xué)特征等研究,提出中國(guó)東部曾經(jīng)存在燕山晚期高原的假說(shuō)[19,20,21,22,23,24,25,130,131],認(rèn)為該高原的大規(guī)模抬升發(fā)生在中-晚侏羅世期間,在早白堊世之后塌陷.巖相古地理研究早已揭示,晚三疊世-侏羅紀(jì)期間中國(guó)東部曾經(jīng)存在一個(gè)華北高地,并在不同階段其分布范圍在發(fā)生逐漸變化,但是是否曾經(jīng)抬升很高成為高原,還需要從多方位開(kāi)展古高程的細(xì)致研究.高原的隆升機(jī)制和隆升過(guò)程問(wèn)題目前仍然存在比較大的分歧,但是,高原具有異常厚的地殼已成為共識(shí).加厚地殼的重力均衡、水平縮短導(dǎo)致的直接抬升、巖漿活動(dòng)導(dǎo)致的熱隆升、巖石圈地幔移除(或拆沉)導(dǎo)致的均衡回跳、中下地殼物質(zhì)的側(cè)向流動(dòng)和地表過(guò)程導(dǎo)致的表層物質(zhì)遷移與重力均衡響應(yīng)等,都可能單獨(dú)或聯(lián)合在高原抬升的過(guò)程中發(fā)揮作用[112,133,134,135,136,137,138,139].華北北部燕山構(gòu)造帶晚古生代以來(lái),尤其是三疊紀(jì)-白堊紀(jì)早期收縮變形導(dǎo)致的強(qiáng)烈地殼加厚,與在此期間廣泛的巖漿活動(dòng)可能產(chǎn)生的熱隆升效應(yīng),都是華北東部晚中生代高原形成的有利因素.亦即收縮變形研究結(jié)果比較傾向于支持早白堊世初期可能存在東部高原的假說(shuō).5.2造山帶自然地理原因太行山-燕山地區(qū)晚古生代-白堊紀(jì)初強(qiáng)烈的收縮變形之后,發(fā)生了廣泛的伸展構(gòu)造變形.除了已經(jīng)廣受關(guān)注的、主要形成于130~110Ma期間的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造[77,78,140,141,142,143,144,145,146,147,148]以外,在更廣泛的區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為不同方向的高角度正斷層及其所控制的斷陷盆地.沉積巖相分析表明,伸展斷裂控制的斷陷盆地沉積作用發(fā)生在九佛堂組沉積時(shí)期及其之后[149~151],下伏義縣組(126~120Ma)[152~154]和張家口組火山巖的分布范圍遠(yuǎn)大于這些地表伸展變形所控制的沉積作用范圍,與主動(dòng)裂谷作用模型預(yù)計(jì)的火山活動(dòng)和伸展變形地質(zhì)事件序列類似.華北克拉通北緣晚中生代伸展構(gòu)造,是東亞晚中生代-新生代伸展構(gòu)造的一個(gè)重要組成部分.它們的形成和演化無(wú)疑會(huì)受到晚中生代以來(lái)東亞總體構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景和構(gòu)造體制的制約.因此,關(guān)于東亞晚中生代伸展構(gòu)造形成的動(dòng)力學(xué)背景,有學(xué)者主張是西太平洋俯沖帶回撤的結(jié)果,另有學(xué)者認(rèn)為興蒙造山帶東部到華北克拉通北緣北部的晚中生代伸展構(gòu)造是蒙古-鄂霍次克帶碰撞后洋殼板片斷離和高原重力擴(kuò)展的結(jié)果,或者是巖石圈地幔拆沉所造成的.但是,區(qū)域性的構(gòu)造變形是直接反映了板塊尺度的大區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力狀況,還是也可以由于區(qū)域性因素所引起,仍需進(jìn)一步評(píng)價(jià)與甄別.造山帶伸展構(gòu)造變形研究顯示,造山帶收縮變形導(dǎo)致地殼加厚,又加厚地殼重力失穩(wěn)和深部地殼物質(zhì)部分熔融又引發(fā)造山帶地殼強(qiáng)度降低,并最終導(dǎo)致造山帶的伸展垮塌和造山后巖漿活動(dòng),是造山帶逆沖構(gòu)造-巖漿活動(dòng)-伸展構(gòu)造發(fā)育過(guò)程的一般規(guī)律.早期地殼加厚和均衡抬升所產(chǎn)生的與周圍非加厚地殼區(qū)域之間的重力勢(shì)能差,完全可以成為伸展變形的主要驅(qū)動(dòng)力[113,132,160,161],并且可以在區(qū)域板塊構(gòu)造背景和應(yīng)力體制不發(fā)生改變的情形下產(chǎn)生垮塌作用.造山帶地殼加厚達(dá)到正常大陸地殼厚度的兩倍或大于50km時(shí),即可產(chǎn)生足夠的重力勢(shì)能差,并驅(qū)動(dòng)造山帶發(fā)生伸展垮塌.而且,如果這種重力勢(shì)能差驅(qū)動(dòng)的造山帶或造山帶型高原的垮塌同時(shí)伴有巖石圈地幔移除(removal)的聯(lián)合作用,則有可能使一個(gè)造山帶或造山帶型高原最終形成地中海型弧后盆地.如果造山帶加厚地殼區(qū)域出現(xiàn)部分熔融,則更有利于造山帶的伸展垮塌作用的產(chǎn)生.因此,從造山帶構(gòu)造變形的角度看,燕山造山帶晚中生代伸展構(gòu)造變形之前的地殼加厚,為隨后發(fā)生的伸展構(gòu)造變形奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)和驅(qū)動(dòng)力基礎(chǔ).而在收縮變形期間不斷發(fā)生的巖漿侵入和火山活動(dòng),表明地殼在加厚期間始終處在深部熱活動(dòng)引起的強(qiáng)度弱化過(guò)程中.這兩種因素的共同作用,為觸發(fā)加厚地殼的伸展垮塌做好了充分準(zhǔn)備.如果再加上區(qū)域板塊構(gòu)造活動(dòng)體制的改變導(dǎo)致維持地殼加厚狀態(tài)的應(yīng)力場(chǎng)的變化,則更易導(dǎo)致加厚地殼區(qū)域的垮塌作用.因此,至少對(duì)于燕山和太行山北部區(qū)域的伸展構(gòu)造變形來(lái)說(shuō),早期地殼加厚引發(fā)的伸展垮塌是不容忽視的重要方面.模擬研究表明,影響造山帶收縮與伸展變形間隔時(shí)間長(zhǎng)短的重要因素之一是Moho界面的初始溫度,如果初始Moho界面溫度超過(guò)700℃,那么一旦縮短作用停止,隨即發(fā)生伸展作用;而當(dāng)溫度低于450℃時(shí),伸展作用滯后于收縮作用可達(dá)100Ma.燕山地區(qū)已有的部分研究表明,收縮變形早于伸展變形,但時(shí)間間隔相對(duì)較短,這可能說(shuō)明了燕山造山帶晚中生代時(shí)期Moho面溫度較高,也暗示了深部熱作用引起的地殼強(qiáng)度弱化更有利于造山帶的伸展垮塌的地殼狀態(tài).5.3巖石圈減薄和構(gòu)造變形期k對(duì)收縮變形產(chǎn)生的地殼縮短和加厚的估算表明,太行山和燕山地區(qū)南北向收縮變形導(dǎo)致的地殼加厚狀態(tài),可能已經(jīng)接近下地殼榴輝巖化并進(jìn)一步誘發(fā)下地殼拆沉作用所需要的地殼厚度.因此,收縮變形為拆沉作用的發(fā)生奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ).另一方面,縮短變形導(dǎo)致的地殼加厚幅度本身也為隨后發(fā)生的造山帶重力垮塌奠定了基礎(chǔ).從這個(gè)意義上講,深部拆沉作用和淺部伸展垮塌,都是早期地殼加厚的結(jié)果,伸展變形不必是拆沉作用的必然響應(yīng).圖11表示了基于收縮變形及其與其他地質(zhì)作用過(guò)程相互關(guān)系分析而建立的克拉通破壞過(guò)程,表明在晚三疊世到白堊紀(jì)初期(230~135Ma),克拉通(燕山-太行山北部)在原有穩(wěn)定狀態(tài)(圖11(a))基礎(chǔ)上經(jīng)受了強(qiáng)烈的收縮變形和地殼加厚,期間所發(fā)生的火山活動(dòng)和巖漿侵入及其巖石與地球化學(xué)特征表明在此期間巖石圈可能已經(jīng)在減薄,因此是一個(gè)地殼加厚和巖石圈減薄的過(guò)程,并伴隨有地表的較大幅度抬升(圖11(b)).135~120Ma期間,即大致相當(dāng)于張家口組和義