燕山地區(qū)上侏羅統(tǒng)地層的形成與古環(huán)境

燕山地區(qū)上侏羅統(tǒng)地層的形成與古環(huán)境

燕山地區(qū)位于華北板塊的北緣。從晚古生代到中生代，它經(jīng)歷了許多構(gòu)造變形，形成了今天的燕山構(gòu)造帶（圖1）。第一次強(qiáng)烈的擠壓構(gòu)造變形發(fā)生在晚二疊世—早三疊世，主要與華北板塊北側(cè)的古亞洲洋的閉合相關(guān)；第二次強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造變形發(fā)生在中侏羅世的晚期，其成因與蒙古-鄂霍次克洋的閉合相關(guān)，這次構(gòu)造變形在燕山地區(qū)被定名為“燕山運(yùn)動(dòng)”，在華北板塊與西伯利亞地塊之間廣大地區(qū)的中—晚侏羅世地層間形成一個(gè)區(qū)域性不整合面。中生代期間，燕山地區(qū)不僅發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形，而且還發(fā)育廣泛的巖漿活動(dòng)，形成眾多的火山-沉積盆地[5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21]。燕山地區(qū)晚侏羅世地層包括髫髻山組和土城子組，它們不整合于下伏的九龍山組之上。髫髻山組主要為一套安山巖和玄武質(zhì)安山巖。土城子組則主要為一套碎屑巖，其上部被早白堊世張家口組火山巖覆蓋。早期研究者多將土城子組和髫髻山組作為正常的上、下地層關(guān)系，即土城子組晚于髫髻山組。近年來通過對(duì)火山巖的分布和年代學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)髫髻山組不僅僅由火山巖組成，其內(nèi)部還含有大量的火山碎屑巖和正常沉積碎屑巖，同時(shí)土城子組中也含有許多火山巖和火山碎屑巖層。Davis通過對(duì)晚侏羅世火山巖年齡的分析認(rèn)為，髫髻山組和土城子組的年齡有很大一部分是重疊的。承德盆地是發(fā)育和保存晚侏羅世地層最好的地區(qū)之一。對(duì)承德盆地晚侏羅世沉積過程和盆地成因已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的討論，多數(shù)研究認(rèn)為它是在擠壓構(gòu)造環(huán)境下形成的撓曲盆地[22,23,24,25,26,27,28]。然而，以往的研究并沒有很好地考慮髫髻山組火山巖和火山碎屑巖的堆積過程，以及它與土城子組碎屑巖和盆地發(fā)育之間的關(guān)系。本文對(duì)晚侏羅世火山巖的年齡進(jìn)行總結(jié)和分析，結(jié)合實(shí)際野外觀察，重新厘定了髫髻山組和土城子組之間的地層關(guān)系。通過巖相和相組合分析，恢復(fù)晚侏羅世盆地的古沉積環(huán)境、古流向體系和物源區(qū)的變化。在以上研究的基礎(chǔ)之上，本文提出一個(gè)新的承德盆地火山-沉積過程和構(gòu)造演化模型。1承德縣-德國土城子斷裂帶燕山地區(qū)主要斷裂有近東西向和北東向2組（圖1）。近東西向斷裂以豐寧-隆化斷裂和尚義-平泉斷裂為主，兩者中間夾有規(guī)模相對(duì)較小的大廟-娘娘廟斷裂。豐寧-隆化斷裂位于燕山構(gòu)造帶的北部邊界地區(qū)，該斷裂向東延伸到遼西凌源，西部走向略呈北東向，在赤城東部與尚義-平泉斷裂相交。在隆化以東斷層變成2條平行斷層，北側(cè)斷層斷面北傾，南側(cè)斷層斷面南傾，傾角60～70°。隆化以西部分，斷面皆南傾，傾角70～80°。尚義-平泉斷裂是燕山地區(qū)近東西向的最大斷裂。沿?cái)嗔训奈鞫沃饕雎短庞?，傾向或南或北，傾角較大。斷裂的中段，即赤城-平泉段，是爭(zhēng)議較大的一部分，關(guān)于斷裂系的延伸和組成的看法不統(tǒng)一，目前多數(shù)人認(rèn)為斷裂系在這一段分為南北兩部分，北側(cè)稱之為承德縣斷層，是目前承德盆地的南部邊界斷層，傾向南西，傾角約70°；南側(cè)為古北口斷層或壽王墳斷層，被認(rèn)為是壽王墳盆地北部斷層（圖2），斷層向北傾斜，傾角較大。2條斷層之間主要出露元古宙碳酸鹽巖。該斷裂向東越過平泉后形跡漸模糊，逐漸被遼西的朝陽-藥王廟斷裂帶取代。承德盆地位于燕山中段，屬于構(gòu)造帶走向由東西向到北東向轉(zhuǎn)折的地區(qū)（圖1、圖2）。盆地西北部為紅石砬-雙峰寺正斷層，傾向南東，下盤為太古宙花崗片麻巖，上盤為晚侏羅世土城子組粗碎屑巖，占據(jù)了盆地的絕大部分面積。盆地南側(cè)有零星的早—中侏羅世地層，但大部分為晚侏羅世髫髻山組火山巖。髫髻山組與老地層呈不整合超覆關(guān)系。在承德縣南部該組覆于三疊系杏石口組礫巖和下古生界碳酸鹽巖之上。另外，在盆地南部西側(cè)，髫髻山組多覆于早侏羅世地層或元古宙地層之上。承德盆地南側(cè)被承德縣斷層所限，而斷層西段又被132～129Ma的花崗質(zhì)巖體所切。承德盆地內(nèi)還發(fā)育有一條逆沖斷層，使中—新元古代石英砂巖和碳酸鹽巖層逆沖到北側(cè)的土城子組之上（圖2）。承德盆地晚侏羅世地層整體表現(xiàn)為一個(gè)不對(duì)稱的寬闊向斜，并被早白堊世張家口組流紋巖不整合覆蓋，流紋巖的鋯石U-Pb年齡為135Ma。2晚侏羅世火山巖沉積層2.1承德縣土城子組巖組髫髻山組由葉良輔等創(chuàng)立，命名地點(diǎn)在北京市門頭溝區(qū)髫髻山，指九龍山組礫巖之上、后城組之下的一套以中性火山巖為主的地層。在遼西與髫髻山組相對(duì)應(yīng)的地層為藍(lán)旗組。在新的地層系統(tǒng)中已統(tǒng)一使用髫髻山組這一名稱。髫髻山組以溢流相中性火山熔巖和近火山口相火山碎屑巖為主，間夾河流相碎屑巖。該組與下伏地層呈角度不整合接觸。在承德盆地內(nèi)，髫髻山組主要分布在盆地的南東部，典型剖面出露于承德縣西胡杖子—小郭杖子一帶，下部為紫色、灰色粗面巖、粗面質(zhì)角礫熔巖夾粗面巖、集塊巖等，間有泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、礫巖等；中部為灰紫色、灰色、灰綠色塊狀粗面巖、粗安巖、粗面質(zhì)角礫熔巖，間夾粉砂巖、凝灰?guī)r；上部為灰綠色、灰紫色粗安巖、粗安質(zhì)角礫熔巖夾集塊巖。底部火山巖年齡約為160Ma，頂部火山巖年齡約為152Ma。土城子組主體為一套沖積扇和河流相砂礫巖，間夾火山巖。在20世紀(jì)20—30年代該套地層被稱之為“承德礫巖”。60年代以后，河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局又將該地層命名為“土井子組”、“后城組”、“萬全紅砂礫巖”等。1989年《河北省區(qū)域地質(zhì)志》將其定名為“后城組”，《遼寧省區(qū)域地質(zhì)志》稱其為“土城子組”。90年代中期，河北省和遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局統(tǒng)一將其稱為“土城子組”。土城子組與上覆張家口組火山巖在承德盆地內(nèi)為角度不整合接觸關(guān)系，被認(rèn)為是燕山運(yùn)動(dòng)B幕的結(jié)果。承德向斜主要由土城子組組成，向斜軸呈東北向延伸，西北翼緩，東南翼較陡，表現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱狀。在向斜西北翼，該組底部發(fā)育一套火山巖或火山碎屑巖，直接上覆于太古宙變質(zhì)巖之上，火山巖年齡約156Ma。在向斜東南翼，該組與髫髻山組火山巖呈整合接觸關(guān)系，火山巖頂部年齡為152Ma，被視為盆地南部土城子組的沉積下限。2.2火山巖夾層的年齡時(shí)代歸屬近年來，對(duì)髫髻山組進(jìn)行了大量的同位素年代學(xué)測(cè)試，證明髫髻山組的主體時(shí)代為155Ma左右（表1）。土城子組主要為一套紅色粗碎屑巖層，不含具有明確時(shí)代意義的化石，其年代歸屬主要依據(jù)上、下地層的年齡來確定。近年來，許多研究者注意到土城子組沉積層中含有許多火山巖夾層，并對(duì)其進(jìn)行了同位素年代學(xué)測(cè)試。結(jié)果表明，火山巖夾層的年齡主體為155～136Ma（表2）?？紤]到上覆張家口組底部火山巖的年齡為135Ma，根據(jù)《中國地層時(shí)代表》將侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)的年齡界限劃在135Ma，所以，本文將土城子組的時(shí)代歸屬為晚侏羅世。2.3火山地層的年齡髫髻山組和土城子組屬于巖石地層單位，是在一定的時(shí)間間隔內(nèi)形成的具有類似巖石組合的地質(zhì)體。Davis通過對(duì)髫髻山組和土城子組火山巖同位素年齡的對(duì)比，認(rèn)為這2個(gè)組的主體形成于同一時(shí)間，只是內(nèi)部的組成不同。如在承德盆地內(nèi)，髫髻山組底部火山巖40Ar/39Ar年齡為160.7Ma±0.8Ma，頂部火山巖40Ar/39Ar年齡為152.6Ma±0.3Ma，該連續(xù)剖面的時(shí)間跨度約8Ma。同在承德盆地內(nèi)，土城子組底部火山巖鋯石的U-Pb年齡為156Ma，而頂部被約135Ma的張家口組覆蓋。在遼西和灤平盆地內(nèi)，土城子組火山巖夾層年齡為139Ma。以上年齡數(shù)據(jù)顯示髫髻山組和土城子組在156～152Ma期間共存，所以，簡(jiǎn)單地認(rèn)為兩者為上、下地層的疊覆關(guān)系是不合理的。結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查和上述火山巖的年齡數(shù)據(jù)，本文同意Davis對(duì)這一地區(qū)髫髻山組和土城子組的觀點(diǎn)，即認(rèn)為髫髻山組和土城子組部分是重疊的，并進(jìn)一步認(rèn)為兩者并非簡(jiǎn)單的上、下疊置的地層關(guān)系，而是同一時(shí)期不同地質(zhì)作用的產(chǎn)物。在火山噴發(fā)通道附近形成大量的火山巖和火山碎屑巖，在距離火山口較遠(yuǎn)的地區(qū)則以沉積作用為主，夾火山碎屑流和火山灰沉積，在兩者的過渡地帶火山巖和碎屑巖則呈指狀穿插關(guān)系。晚侏羅世火山巖和碎屑巖的互層現(xiàn)象在燕山地區(qū)是普遍存在的，如在河北赤城盆地中出現(xiàn)多層火山巖與沉積巖的交互產(chǎn)出現(xiàn)象。3盆地分析3.1承德盆地3.1.1翼占據(jù)了盆地的一部分承德盆地現(xiàn)今表現(xiàn)為一個(gè)不對(duì)稱的向斜，向斜西北翼占據(jù)了盆地的絕大部分。巖相分析結(jié)果顯示，向斜兩翼的沉積充填過程明顯不同，所以，本文將盆地劃分為盆地北區(qū)和南區(qū)兩部分，分別進(jìn)行描述和分析。(1）盆地加入未固結(jié)砂巖的巖石在盆地北區(qū)，土城子組底部發(fā)育一層安山質(zhì)熔巖和火山碎屑巖，不整合覆蓋在太古宙地層之上。土城子組在空間上表現(xiàn)出明顯的變化，自北向南分別為礫巖相、砂巖與泥巖互層相及粉砂巖、泥巖相等沉積相帶（圖3-A、B）。在盆地北區(qū)北部的肖杖子、老爺廟、槽碾溝及雙塔山一線，土城子組主要為一套礫巖，夾含礫砂巖透鏡體（圖3-A）。多數(shù)礫巖呈塊狀和基質(zhì)支撐，礫石大小混雜，礫石成分主要為花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖和安山巖，礫石直徑最大可達(dá)1m左右。礫石分選差，多呈次棱角狀，個(gè)別大的礫石突出層面。礫巖層一般0.5～1.5m厚。與塊狀礫巖共生的含礫砂巖透鏡體的礫石粒徑相對(duì)較小，平均約3～5cm，很少有超過20cm的。礫石分選中等，以次棱角狀到次圓狀為主，具疊瓦狀構(gòu)造。含礫砂巖透鏡體內(nèi)發(fā)育低角度交錯(cuò)層理。在盆地北區(qū)中部付營(yíng)子、偏橋子、駱駝山到唐家灣和六溝一線，雖然也出現(xiàn)礫巖，但礫巖厚度和顆粒粒度明顯減小，顆粒平均粒度為5cm，很少能見到大于1m的礫石。砂巖相所占比例明顯增高（圖3-A）。礫石分選好，多呈次圓狀，具疊瓦狀構(gòu)造。沿巖層向上含礫砂巖透鏡體出現(xiàn)的頻率增大，且每個(gè)砂巖透鏡體的規(guī)模也變大，部分含礫砂巖層延續(xù)較好，甚至呈層狀。砂巖透鏡體內(nèi)發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、板狀斜層理及平行層理，部分砂巖呈塊狀出現(xiàn)。在盆地北區(qū)南部的西營(yíng)、東營(yíng)到漫子溝處，厚層礫巖明顯減少，取而代之的是淺灰白色含礫粗砂巖、紫紅色砂巖及淺紫紅色粉砂巖、泥巖（圖3-B）。含礫粗砂巖和砂巖內(nèi)顯示向上變細(xì)的層序，底部具滯留礫石。上部細(xì)礫巖與粗砂巖層中發(fā)育各種斜層理，部分泥巖頂面出現(xiàn)泥裂。由含礫粗砂巖、砂巖和泥巖構(gòu)成的層序一般1～2.5m厚，并顯示向上厚度減薄的趨勢(shì)。部分泥質(zhì)粉砂巖或泥巖層中發(fā)現(xiàn)有不同厚度的灰綠色凝灰?guī)r。塊狀礫巖層為泥石流相沉積，而發(fā)育疊瓦狀構(gòu)造的礫巖則主要為片流沉積。含礫砂巖或砂巖透鏡體是牽引流對(duì)早期泥石流頂部沉積改造的結(jié)果。塊狀礫巖在盆地北區(qū)北部的發(fā)育，顯示出近源區(qū)沖積扇沉積的特征。在盆地北區(qū)中部地區(qū)，礫巖底部出現(xiàn)大量沖蝕面，表明當(dāng)時(shí)水流形式以牽引流為主，厚層礫巖整體沉積環(huán)境為礫質(zhì)河道壩體沉積，盆地北區(qū)中部應(yīng)為辮狀河沉積。盆地北區(qū)南部以細(xì)粒沉積物為主。含礫粗砂巖屬于滯留沉積，槽狀層理和板狀斜層理的大量出現(xiàn)指示當(dāng)時(shí)沉積以牽引流沉積為主。粉砂巖和泥巖相組合為河漫灘或洪泛平原相沉積，其中所夾的含礫粗砂巖透鏡體為決口扇沉積。這些特點(diǎn)表明盆地北區(qū)南部以曲流河沉積為主。承德市南部的鷹手營(yíng)子地區(qū)以粉砂巖和泥巖為主的特征表明其為湖相沉積。(2）中段礫巖的巖相特征盆地南區(qū)的土城子組可分為3段（圖3-A）。最底部為塊狀基質(zhì)支撐礫巖，礫石分選差，粒徑可大于1m，呈棱角狀到次棱角狀，成分基本全部為安山巖。下段厚約100m，露頭較差，主要巖相為中厚層礫巖、含礫粗砂巖相和薄層紫紅色砂巖、粉砂巖相。礫巖具槽狀交錯(cuò)層，含礫粗砂巖內(nèi)發(fā)育低角度斜層理和平行層理。礫巖礫石分選中等，直徑平均為5cm，呈次圓狀到次棱角狀。礫石成分主要為安山巖、花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖和少量石英等。礫巖中夾有砂巖層和粉砂巖層，呈沉積透鏡體。下段上部的砂巖連續(xù)性變好，沉積厚度逐漸增大。中段厚約500m左右，主要巖相為厚層礫巖夾含礫砂巖透鏡體。礫巖中礫石分選中等，部分層位中礫石直徑大于70cm。礫石磨圓較差，呈棱角狀到次棱角狀。含礫砂巖透鏡體內(nèi)發(fā)育低角度斜層理，所含礫石具有一定程度的疊瓦狀。中段礫巖的礫石成分與下段有明顯的區(qū)別，主要為碳酸鹽巖、安山巖和石英砂巖。上段厚度至少700m，主要巖相為基質(zhì)支撐礫巖、含礫粗砂巖、砂巖和粉砂巖、泥巖。礫巖中發(fā)育槽狀交錯(cuò)層，含礫粗砂巖和砂巖內(nèi)具低角度交錯(cuò)層和平行層理。礫巖厚度一般為1～1.5m。粉砂巖和泥巖多呈紫紅色，粉砂巖內(nèi)發(fā)育沙紋交錯(cuò)層理，泥巖中出現(xiàn)結(jié)核。粉砂巖和泥巖沉積層中，有時(shí)含有厚約0.5m的含礫砂巖透鏡體。上段中礫巖的礫石成分與中段基本相同。最底部基質(zhì)支撐礫巖主要由分選和磨圓差的安山質(zhì)礫石構(gòu)成，表明其可能為火山泥石流沉積。下段以粗碎屑沉積物為主，并發(fā)育斜層理和疊瓦狀礫石的特點(diǎn)，可能為辮狀河沉積。中段出現(xiàn)厚層塊狀礫巖，礫石分選和磨圓差，指示它們是沖積扇泥石流的產(chǎn)物。含礫粗砂巖透鏡體是牽引流對(duì)碎屑流沉積改造的結(jié)果。這2種巖相的共生組合指示，中段主要為沖積扇沉積。上段礫巖和砂巖組合中出現(xiàn)大量的斜層理，指示它為河道沉積，而與之共生的紫紅色粉砂巖、泥巖為泛濫平原沉積，所含的砂巖透鏡體為決口扇沉積。3.1.2盆地內(nèi)部古流場(chǎng)承德盆地晚侏羅世盆地古流向恢復(fù)，主要依據(jù)土城子組礫巖內(nèi)的礫石疊瓦狀構(gòu)造和砂巖內(nèi)的交錯(cuò)層理。在搜集古水流數(shù)據(jù)的過程中，一般在一個(gè)點(diǎn)測(cè)量20個(gè)以上的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行校正。在承德盆地北區(qū)，其古流向總體為自西北向東南，不同層位上未發(fā)生明顯變化，說明在整個(gè)盆地發(fā)展過程中沉積物主要來自于西北部。在承德盆地南區(qū)，古水流方向在層序的上、下部分發(fā)生了明顯的變化，下部古水流方向同盆地北區(qū)一樣，為自西北向東南，而在剖面上部則變?yōu)樽詵|南向西北（圖3、圖4）。3.1.3盆地南部碳酸鹽巖礫石的分布古地理盡管古水流流向可以給出盆地物源區(qū)的位置，但要確定物源區(qū)的性質(zhì)則需要對(duì)盆地沉積物的碎屑成分進(jìn)行詳細(xì)的研究。分析礫巖礫石的成分是研究物源區(qū)最好的方法。在對(duì)沉積剖面進(jìn)行分析的過程中，本文對(duì)不同層位礫巖的礫石成分進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和統(tǒng)計(jì)，以確定物源區(qū)的性質(zhì)及其時(shí)空變化。分析結(jié)果表明，盆地北區(qū)的礫石成分沿剖面自下而上沒有明顯的變化，基本為安山巖、太古宙變質(zhì)巖、侵入巖和石英等，而不同成分礫石的比例卻有明顯的改變，表現(xiàn)為安山巖礫石向上減少，而太古宙變質(zhì)巖礫石逐漸增多（圖3）。在盆地南區(qū)，礫石成分沿剖面自下而上有較大變化（圖4-A）。在下部沖積扇和辮狀河沉積體系中，礫巖的最底部礫石基本全部為安山巖，向上逐漸變?yōu)橐园采綆r、太古宙變質(zhì)巖、侵入巖和石英為主。在中段沖積扇沉積體系中，礫巖的礫石成分較為復(fù)雜，沿剖面向上礫巖中出現(xiàn)越來越多的碳酸鹽巖礫石，包括竹葉狀灰?guī)r礫石，這一現(xiàn)象一直延續(xù)到上段曲流河沉積體系中。盆地古流向和礫石成分的變化顯示承德盆地有2個(gè)物源區(qū)，分別位于盆地的北部和南部。盆地北區(qū)和南區(qū)早期的沉積物質(zhì)主要來源于盆地北部太古宙變質(zhì)巖基底和侵入巖體，安山巖礫石應(yīng)為早期火山噴發(fā)物。盆地南區(qū)晚期碳酸鹽巖礫石主要來自于盆地南部的中—新元古代和早古生代的碳酸鹽巖，如中寒武世張夏組的竹葉狀灰?guī)r層等，以及早中生代的碎屑巖和髫髻山組的火山巖。礫石成分自下而上的變化，揭示了盆地南部物源區(qū)地層的削頂過程。3.2壽王墳斷層體系壽王墳盆地位于承德盆地南側(cè)，走向近東西（圖1、圖2），晚侏羅世的充填與承德盆地的非常類似，發(fā)育髫髻山組火山巖和土城子組沉積巖?；鹕綆r直接覆于斷續(xù)出露的早—中侏羅世門頭溝群和中—新元古代碳酸鹽巖之上，其底部年齡為148Ma。土城子組主要出露于盆地北部，與北側(cè)中—新元古代地層呈斷層接觸，該斷層曾被稱之為古北口斷層，為尚義-平泉斷裂的一個(gè)主要分支，本文將它稱之為壽王墳斷層。土城子組主體由厚層礫巖組成。尚義-平泉斷層明顯被花崗巖侵入體所切割（圖1、圖2），其年齡為130Ma。因此，就目前放射性同位素測(cè)試所做出的年齡來看，壽王墳盆地形成時(shí)代的下限應(yīng)不小于148Ma，上限不大于130Ma。但是，壽王墳盆地內(nèi)的火山巖和沉積巖的特征表明，其主體發(fā)育時(shí)間可能與北部的承德盆地相當(dāng)接近或是同期的（圖4-B）。壽王墳盆地內(nèi)的土城子組下段總厚度約400m，為沖積扇到辮狀河相礫巖、含礫粗砂巖，間有火山碎屑巖，礫石成分主要為安山巖，還有少量花崗巖和花崗質(zhì)片麻巖，古水流流向?yàn)樽员毕蚰?。中段為紫紅色含礫粗砂巖、粉砂巖和頁巖互層，并夾有火山碎屑流成因的礫巖，厚度約200m，為砂質(zhì)曲流河沉積環(huán)境。礫巖中礫石成分主要為安山巖，并間有灰?guī)r礫石，古水流流向自北西向南東。上段為沖積扇礫巖沉積，厚度估計(jì)約800m，礫石成分主要為碳酸鹽巖、安山巖、石英砂巖等。盆地的物源顯然來自于盆地北部的中—新元古代和早古生代地層。4討論中的盆地發(fā)育4.1晚侏羅世盆地的形成與發(fā)展早期盆地研究主要集中于對(duì)土城子組沉積層的分析，認(rèn)為燕山地區(qū)晚侏羅世盆地形成于擠壓環(huán)境。和政軍等認(rèn)為，位于華北北緣的晚侏羅世盆地，包括尚義盆地、承德盆地、壽王墳盆地等，主要受控于東西走向、斷面北傾的武川-尚義-平泉-北票逆沖斷裂系，盆地的形成是上述斷裂系向南推進(jìn)和遷移的結(jié)果，屬于背馱式盆地性質(zhì)。劉少峰等認(rèn)為承德盆地是在南、北兩大斷裂相向逆沖作用下形成的，即由于豐寧-隆化斷裂向南逆沖和尚義-平泉斷裂向北逆沖，屬于擠壓體制下的撓曲型盆地。李忠等通過對(duì)土城子組的巖相分析也認(rèn)為，承德盆地屬于擠壓撓曲盆地。金羊盆地位于燕山東段，也形成于晚侏羅世。南天門斷裂呈北東延伸，平行于盆地長(zhǎng)軸方向，斷面傾向北西。由于該斷裂目前表現(xiàn)為向南東方向逆沖，所以金羊盆地的形成也被認(rèn)為與擠壓構(gòu)造作用相關(guān)。將燕山地區(qū)晚侏羅世盆地的形成和發(fā)展與擠壓構(gòu)造相聯(lián)系并建立相關(guān)的盆地模型，實(shí)際上存在一系列的問題。首先，燕山地區(qū)的主大斷裂，如豐寧-隆化和尚義-平泉等控盆斷裂均為深大斷裂，它們最為明顯的特征是斷面陡傾，傾角平均達(dá)70°左右，在豐寧-隆化斷裂的某些地段已達(dá)80°。這種陡傾的斷層即便發(fā)生逆沖推覆運(yùn)動(dòng)，也難以使其斷層下盤發(fā)生撓曲沉降形成盆地。豐寧-隆化斷裂被認(rèn)為是控制承德盆地形成的主控邊緣斷層，然而，承德盆地主體與該斷層相距近40km，幾乎相當(dāng)于整個(gè)盆地的寬度?？嘏钄嗔雅c盆地之間有大面積基底出露，并沒有發(fā)生沉降，而是發(fā)生了抬升。對(duì)灤平盆地白堊紀(jì)沉積物源的分析表明，盆地內(nèi)的沉積碎屑主要為太古宙變質(zhì)巖和張家口組的流紋質(zhì)火山巖等，沒有晚侏羅世地層被剝蝕的痕跡，說明在晚侏羅世期間，豐寧-隆化斷裂與承德盆地之間就沒有土城子組的沉積。另外，晚侏羅世發(fā)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā)，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12Ma左右。盡管不同的研究者對(duì)晚侏羅世火山巖的形成有各種不同的解釋，但一個(gè)明顯的事實(shí)是，火山巖的地球化學(xué)性質(zhì)表明其巖漿來源較深，并可能形成于巖石圈伸展環(huán)境。來自地球深部強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)與擠壓構(gòu)造環(huán)境模式似乎是矛盾的。擠壓構(gòu)造作用導(dǎo)致地殼的縮短和增厚，所以不利于巖漿的向上運(yùn)移。4.2晚侏羅世火山巖厚度在燕山地區(qū)，晚侏羅世火山巖多沿大斷裂分布，如燕山中、西部的尚義-平泉斷裂和遼西的朝陽-藥王廟斷裂帶（圖5）。本文認(rèn)為，火山巖的產(chǎn)生與大斷裂密切相關(guān)，兩者具較好的時(shí)空配置，指示巖漿沿深大斷裂上涌至地表，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā)。晚侏羅世火山巖主體噴發(fā)時(shí)間段為160～148Ma，最小年齡為136Ma。尚義-平泉斷裂在前中生代就已存在，但在中生代仍繼續(xù)活動(dòng)。尚義-平泉斷裂的中東段又被稱之為平泉-古北口斷裂，該斷裂的一個(gè)分支在平泉崖門子附近切割了約161Ma的侵入巖體，然后又被132Ma左右的巖體侵入，表明在161～132Ma期間是活動(dòng)的。從晚侏羅世火山巖厚度分布趨勢(shì)也可以看出，靠近斷裂帶火山巖較厚（圖5），如冀西北赤城地區(qū)靠近斷層的火山巖厚度為2128m、冀北承德盆地南側(cè)髫髻山組火山巖厚度達(dá)2952m、壽王墳盆地壽王墳破火山口和灤河西破火山口內(nèi)火山沉積巖系厚度分別為3500m和1475m、遼西北票盆地內(nèi)晚侏羅世火山巖厚度達(dá)1935m、金羊盆地內(nèi)火山巖厚1542m。相比之下，遠(yuǎn)離斷層的地區(qū)火山巖的厚度相對(duì)較小，甚至缺失。如在承德盆地北區(qū)，僅在底部發(fā)育少量火山巖，并向北逐步消失。土城子組沉積巖中雖普遍出現(xiàn)同期火山巖夾層，但火山巖層均向上減少。圖5顯示了火山巖的大致出露范圍。4.3晚侏羅世至壽王墳盆地通過對(duì)早期擠壓盆地模型的評(píng)述，本文認(rèn)為，承德盆地在晚侏羅世時(shí)期的區(qū)域地質(zhì)格架和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)并不支持盆地的形成是逆沖推覆和撓曲沉降的結(jié)果。邵濟(jì)安等通過對(duì)冀西北地區(qū)晚侏羅世盆地充填物的巖石地球化學(xué)和沉積環(huán)境的分析，認(rèn)為當(dāng)時(shí)盆地形成于伸展背景之下，即晚侏羅世火山巖和沉積物形成于伸展斷陷盆地之中。盡管尚義-平泉斷裂在西段空間分布較為穩(wěn)定，呈單一的大斷裂，但在中東段出現(xiàn)多條分支，在承德盆地和壽王墳盆地所在區(qū)域，該斷裂主要有2個(gè)分支，分別為北部的承德縣斷層和南部的壽王墳斷層，它們分別成為承德盆地和壽王墳盆地的盆地邊緣斷裂。承德縣斷層?xùn)|部，即承德縣縣城到上谷段，南側(cè)早古生界沿?cái)鄬酉虮蹦鏇_于晚三疊系之上。另外，在承德縣縣城西部可見斷層切穿了髫髻山組火山巖，且在西部被黃花頂巖體（132～129Ma）侵入，說明承德縣斷層的主要活動(dòng)時(shí)間應(yīng)該為晚侏羅世—早白堊世。壽王墳盆地內(nèi)的同沉積地層表明，該斷裂至少控制了盆地內(nèi)土城子組的沉積，而這套地層覆蓋在148Ma的火山巖之上，并被132～129Ma的黃花頂巖體和壽王墳巖體侵入，表明該斷層至少在148～132Ma期間是強(qiáng)烈活動(dòng)的，即在晚侏羅世—早白堊世期間強(qiáng)烈活動(dòng)。鑒于此，本文認(rèn)為承德盆地和壽王墳盆地的形成和發(fā)展與其南側(cè)的尚義-平泉斷裂直接相關(guān)。考慮到該斷裂具有較陡的傾角和火山巖主要沿?cái)嗔寻l(fā)育，本文進(jìn)一步認(rèn)為尚義-平泉斷裂（承德縣斷裂）在晚侏羅世時(shí)期的主體活動(dòng)可能并不是如今所顯示的逆沖。另外，張長(zhǎng)厚等認(rèn)為，相當(dāng)于尚義-平泉斷裂東段的平泉-古北口斷裂在147～132Ma曾經(jīng)表現(xiàn)出右行走滑的特征，在壽王墳盆地內(nèi)與之相應(yīng)的為一系列的北西向張裂隙和北東向壓性斷層。尚義-平泉斷裂本來就為一條長(zhǎng)期活動(dòng)的陡傾深大斷裂，且與盆地相關(guān)的走滑斷裂具有容易沿老斷層面復(fù)活的特征。另外，加上承德盆地和壽王墳盆地近似菱形的盆地展布形態(tài)，以及它們與尚義-平泉斷裂的配置關(guān)系，可以認(rèn)為尚義-平泉斷裂為一條走滑性質(zhì)的區(qū)域大斷裂，它控制著承德盆地的構(gòu)造沉降和火山-沉積充填過程。圖6是本次研究建立的承德盆地構(gòu)造-沉積演化模型。尚義-平泉斷裂在晚侏羅世早期可能為左旋性質(zhì)，北西方向的伸展作用控制著當(dāng)時(shí)的巖漿活動(dòng)和髫髻山組火山巖的形成（圖6-A）。火山巖沿?cái)嗔褞Т笠?guī)模噴發(fā)和堆積形成負(fù)載，造成相鄰地區(qū)向斷裂-火山巖帶發(fā)生不對(duì)稱撓曲沉降。撓曲沉降主要發(fā)生在北部，沉積物主要來自于北側(cè)結(jié)晶基底的變質(zhì)巖區(qū)，形成土城子組沉積。在承德盆地南區(qū)，沉積巖與火山巖可呈指狀穿插或互層狀產(chǎn)出，但北區(qū)主體以沉積巖（土城子組）為主。壽王墳