北京云蒙山地区挤压_伸展体系构造特征及其岩石组构的动力学分析

地球学报

第21卷第4期ACT A GEOSCI EN T IA SI NICA Vo1.21No.4 2000年11月Bulletin of the Chinese Academy of Geol ogical Scien ces Nov.2000

北京云蒙山地区挤压-伸展体系构造特征及其岩石组构的动力学分析X

朱大岗崔盛芹吴珍汉马寅生冯向阳

(中国地质科学院地质力学研究所,北京)

摘要本文将云蒙山地区挤压-伸展体系的构造要素划分为:¹四合堂推覆体;º大水峪韧性

剪切带;»云蒙山背形构造;¼崎峰茶滑脱带;½河防口低角正断层;并简述了它们的地质特征。

采用X射线衍射法对云蒙山花岗岩及周围不同时代岩石的不同层次变形构造开展了岩石组构

特征研究,确定了韧-脆性构造变形时的力学性质和主应力方位,对挤压-伸展体系变形构造的形

成演化进行了运动学和动力学分析。

关键词挤压-伸展体系构造要素岩石组构力学分析云蒙山

云蒙山位于华北平原北缘,核部以早白垩世花岗岩为主体,周围由太古宙片麻岩、中新元古代和古生代碳酸盐岩及碎屑岩、侏罗纪火山岩及火山碎屑岩组成,几何上为一NE向背形,一条走向NE)NNE、倾向SE的低角度正断层将其与东南部的丘陵、平原区隔开(图1)。对云蒙山地区的变形构造,特别是挤压-伸展构造的研究起始于80年代,最初的研究者认为本区是花岗岩热穹窿引起滑覆构造[1,2];然后又从变质核杂岩的角度对本区的挤压-伸展构造进行了论述[3,4]。本文在前人工作的基础上,通过对云蒙山花岗岩以及周围不同时代、不同层次岩石变形构造的X射线岩石组构的研究入手,根据一些新的资料,着重探讨挤压-伸展体系构造变形特征及其形成演化的动力学机制。

1主要构造要素及其特征

1.1四合堂背斜推覆体

太古宙变质岩盖在北倾的中元古代长城系倒转岩层之上,构成四合堂平卧背斜南翼大型推覆体的倒转翼(图2);其北翼由长城系及新元古代地层沉积在太古界之上,产状正常。从四合堂向西到琉璃庙,倒转翼的构造减薄趋势明显,但从保留下来的岩层来分析,推覆体该翼的原生最小宽度可达15km[5]。根据四合堂倒转翼核部闪长岩体的U-Pb法锆石年龄为151?2Ma[5]、侵入褶皱岩层的花岗闪长岩体的U-Pb法年龄为142~143Ma[2],推测四合堂南翼推覆体发生于晚侏罗世;北翼正常的最新地层为上侏罗统,说明该推覆构造的形成时代与晚侏罗世的褶皱-变质作用的时代相一致[6]。

1.2大水峪-四合堂韧性剪切带

出露于大水峪-北石城-张家坟-四合堂一带,发育在花岗岩、闪长岩、片麻岩及碳酸盐岩地层中,倾角30b~40b,倾向SE)NE,宽1.5~6km,长约30km,呈半圆状展布(图2)。带

X第一作者:朱大岗,男,1951年生,副研究员,从事构造及矿田构造研究,邮编:100081

图1 北京云蒙山地区片麻状花岗岩体地质构造和布格重力异常图

F ig.1 Geological structural and Bouguer gr av ity anomaly map

of the gnei ssic granite in Y unmengshan M t.,Beijing

(据北京地质矿产局1991年资料修编)

1-早侏罗世地层;2-中元古代地层;3-元古宙地层;4-太古宙变质岩;5-太古宙变质闪长岩;6-燕山早期闪长岩、石英闪长岩;7-燕山早期花岗岩类;8-正长岩;9-云蒙山地区岩体编号

(¹云蒙山;º后山铺;»石门山;¼大水峪);10-压性或逆掩断裂;11-张剪性正或平移断裂;12-复式向斜轴;

13-复式背斜轴;14-岩相界线;15-构造挤压带、片理化带、韧性挤压带;16-岩浆混合岩带;

17-X 光岩组采样点及序号;18-构造剖面位置

内岩石变形强烈,可见揉皱带、小型韧性剪切带以及长英质岩脉纵向拉长形成的石香肠构造等。自边界至近中心部位,随剪切应变的递增变形增强,岩石依次渐变为初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩[7],其内部广泛发育有糜棱面理(S 与C )和滑动(a )线理、透入性拉伸线理,局部有A 型褶皱及鞘褶皱出现[8]

。根据四合堂北部切穿剪切带面理的黑云母花岗闪长岩体U -Pb 法锆石年龄为128M a [5]、花岗质糜棱岩的黑云母K -Ar 法年龄为106.2~112.9M a [2],推测该韧性剪切带的形成时代为早白垩世。1.3 云蒙山背形构造

云蒙山地形受大水峪-四合堂韧性剪切带中一组外倾的高角度面理化岩石控制,其形态

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呈短轴背斜状,在布格重力异常图上有明显的反映(图1)。背斜枢纽总体向NE 倾斜,倾伏角由近岩体处的15b ,向外渐变为40b ,转折端在四合堂附近,背斜由一套中元古代浅变质岩及太古宙四合堂群变质岩组成,地层产状随岩体边界转折而呈弧形分布,沿此方向挤压片理化带及俘虏体均很发育。根据侵入背斜核部呈穹窿状分布的云蒙山片麻状花岗岩的K -Ar 法年龄值为114~120Ma [9],晚于晚侏罗世的推覆和穿过背形而褶皱的早白垩世大水峪剪切带等,可判断出该背形形成的相对时间为早白垩世。图2 四合堂背斜推覆体和韧性剪切带剖面示意图F ig.2 Section map showing nappe of the Sihetang anticline

(据戴维斯G A 等,1994年资料修改;剖面位置、地层代号见图1)

1.4 崎峰茶-琉璃庙滑脱带

呈半环状展布于崎峰茶-琉璃庙一带的云蒙山岩体边部及其外围,宽2~8km,由发育在太古宙变质岩、长城系及片麻状花岗岩内的一系列韧性剪切带和韧性剥离断裂构成,总体走向NE,倾向NW,倾角中等(图3)。带内岩石韧性变形强烈,糜棱岩化、拉伸线理、布丁构造、置换面理、层间无根褶皱等变形构造极其发育。根据侵入滑脱带内的石英斑岩K -Ar 法年龄值为134.93?1.58Ma 、细粒花岗岩脉的全岩K -Ar 法年龄值为108.9?1.38Ma [10],图3 云蒙山地区构造剖面图

F ig.3 Strutural section map in Yunmeng shan M t.area

(据张建新等1997年资料修改;剖面位置、地层代号见图1)

可推断该滑脱带形成的相对时间为早白垩世晚期。1.5 河防口低角正断层

沿河防口-大水峪一线展布,走向NE50b ~60b ,倾向SE,倾角20b ~45b ,长度大于10km,在断层面上可见厚达数米的浅黄色富含粘土的断层泥,其内部具剪切组构(由条带层和择优取向的透镜状岩片组

成)。沿断层带将上盘的侏罗系、元古宇、太古宇的碎裂和角砾状岩石与下盘的角砾状太古宇片麻岩及侵入其中的花岗质片麻岩隔开。在溪翁庄北部断层以地堑出露,其断层面擦痕表明上盘相对SE 位移[11]

。根据该断层错断的最新地层为侏罗系,且断裂带中富伊利石的

断层泥,样品K -Ar 法年龄在89?4~72?2Ma 之间[2],推断该断层运动的末期或重新活动时期为晚白垩世。

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