遼西中生代火山活動(dòng)與華北克拉通北緣巖石圈減薄的作用關(guān)系探討

司 政 黃喜臣 王學(xué)武 時(shí)景江 孫永華

【摘 要】遼西地區(qū)出露有大量的中生代火山巖，同時(shí)華北克拉通北緣巖石圈厚度在中生代期間發(fā)生了減薄作用，然而中生代火山活動(dòng)與巖石圈減薄的相互作用關(guān)系尚不清楚，因此，本文通過(guò)對(duì)遼西中生代火山活動(dòng)的研究，探討火山活動(dòng)的演化與華北克拉通北緣巖石圈減薄的作用關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】華北克拉通；減??；遼西；中生代；火山活動(dòng)

1.區(qū)域地質(zhì)背景

遼西地區(qū)地處燕山帶的東段，由北北東走向的郊廬斷裂系、紅山-八里罕斷裂和東西走向的葫蘆島-要路溝斷裂、赤峰-開(kāi)原斷裂圍成的菱形區(qū)域，中生代期間該區(qū)發(fā)生了劇烈而頻繁的火山活動(dòng)，它以活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、期次多、強(qiáng)度大、火山巖分布面積廣和類(lèi)型齊全而獨(dú)具特色。

華北克拉通巖石圈減薄是東亞大陸巖石圈中生代構(gòu)造演化的深部表現(xiàn)，它與該區(qū)火山活動(dòng)演化是密切相關(guān)，中生代遼西地區(qū)火山活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，從侏羅紀(jì)延續(xù)到白堊紀(jì)，均屬陸相火山巖，根據(jù)前人對(duì)地層學(xué)的研究，該區(qū)有四個(gè)含火山巖層位：即下侏羅統(tǒng)興隆溝組、中侏羅統(tǒng)藍(lán)旗組、下白堊統(tǒng)義縣組、中白堊統(tǒng)張老公屯組。周新華等（2001）從Sr-Nd-Pb同位素地球化學(xué)分析出發(fā)，得出遼西中生代火山巖主要是堿性系列，源于I型富集地幔（EMI），源區(qū)與古老克拉通有親緣性，而淺部地殼物質(zhì)混染在火山巖形成中不占主要影響，并認(rèn)為中生代火山巖可能是由于構(gòu)造格局的轉(zhuǎn)變引發(fā)巖石圈深部過(guò)程的產(chǎn)物。

2.中生代火山活動(dòng)特征

遼西中生代火山活動(dòng)較為強(qiáng)烈，始于早侏羅世，于早白堊世達(dá)到高潮，進(jìn)入晚白堊世則大大減弱，并結(jié)束了中生代火山活動(dòng)的歷史。早侏羅世火山巖分布規(guī)模較小，僅出露在北票盆地南東側(cè)的馬營(yíng)子、興隆溝至三寶之間以及朝陽(yáng)盆地上扣-泉盛合一帶。中侏羅世火山巖分布規(guī)模較早侏羅世顯著擴(kuò)大，出露于遼西北票盆地、凌源-三十家子、金嶺寺-羊山盆地、湯神廟以及汎河地區(qū)大甸子盆地等。早白堊世早期火山活動(dòng)較中侏羅世有所減弱，僅分布于遼西地區(qū)凌源三十家子，建平鐵營(yíng)子、北票東官營(yíng)子-大廟斷裂噴發(fā)帶、四家子盆地及義縣地藏寺-上園斷裂噴發(fā)帶中。早白堊世中晚期火山活動(dòng)最為強(qiáng)烈，遼西各地最為發(fā)育。晚白堊世火山活動(dòng)大大減弱，火山巖分布面積明顯減小，僅凌海市、義縣等地有小面積出露。依據(jù)火山巖地層層序、噴發(fā)韻律，可將遼西火山巖劃分為中生代侏羅紀(jì)興隆溝火山噴發(fā)旋回、髫髻山火噴發(fā)旋回、白堊紀(jì)張家口火山噴發(fā)旋回、義縣火山噴發(fā)旋回、大興莊火山噴發(fā)旋回?；鹕交顒?dòng)經(jīng)歷了從弱-強(qiáng)-極強(qiáng)-弱-次強(qiáng)-弱的發(fā)展過(guò)程。中生代火山巖巖漿演化具由基性-中性-中酸性-酸性演化趨勢(shì)。

3.中生代火山活動(dòng)與華北克拉通北緣巖石圈減薄的作用關(guān)系

前人通過(guò)對(duì)遼西地區(qū)中生代火山巖年代學(xué)和地球化學(xué)的研究，得出遼西地區(qū)中生代的四次火山活動(dòng)事件，分別是興隆溝期（～176Ma）、藍(lán)旗期（166-148Ma）， 義縣期（132-120Ma），張老公屯期（-106Ma）；每次火山活動(dòng)事件產(chǎn)生火山巖的地球化學(xué)性質(zhì)都不相同，指示了每次火山活動(dòng)的成因及區(qū)域地質(zhì)背景不同。

遼西地區(qū)中生代存在四次火山活動(dòng)事件，而不是一次連續(xù)的火山活動(dòng)事件，表明巖石圈減薄需要一次長(zhǎng)的、連續(xù)的火山活動(dòng)，從上述四個(gè)火山活動(dòng)事件看，義縣期的下地殼拆離和張老公屯期的大規(guī)模引張可能是華北克拉通巖石圈減薄的主要?jiǎng)恿?lái)源。正如張旗等（2006）所指出的那樣，前期有熔融事件往往能誘發(fā)后期拆離作用，遼西藍(lán)旗期的玄武巖底侵可能為造成義縣期下地殼連同巖石圈地慢拆離準(zhǔn)備了條件，而郯廬斷裂帶大規(guī)模走滑則可能是導(dǎo)致拆離發(fā)生的一個(gè)重要誘因，拆離發(fā)生時(shí)噴發(fā)的玄武巖的同位素特征并沒(méi)有立即轉(zhuǎn)變?yōu)樘潛p，而是到張老公屯期變?yōu)樘潛p，這表明引張作用是華北克拉通巖石圈減薄的另一個(gè)動(dòng)力來(lái)源，引張作用最終將遼西地區(qū)巖石圈減薄。

4.結(jié)論

火山巖是由加厚的下地殼中基性變質(zhì)巖部分熔融形成的，其源巖來(lái)源較深，拆沉作用是遼西地區(qū)巖石圈減薄的主要方式。三疊紀(jì)-早侏羅世：蒙古帶向華北克拉通俯沖并與之拼合，蒙古帶洋殼平俯沖并底墊在華北克拉通巖石圈之下?！?76Ma：底墊的洋殼在地慢中收到充分加熱，發(fā)生部分熔融產(chǎn)生興隆溝組埃達(dá)克質(zhì)火山作用。166-148Ma：底墊的蒙古帶巖石圈拆離，并擾動(dòng)上地慢，誘發(fā)了大規(guī)模的玄武巖底侵作用及低鎂粗安巖火山作用，玄武巖底侵作用使該區(qū)鎂鐵質(zhì)下地殼增厚。148-132Ma：發(fā)生在義縣組之前的燕山二幕擠壓事件，導(dǎo)致地殼的進(jìn)一步加厚并使加厚鎂鐵質(zhì)下地殼相變?yōu)榱褫x巖。132-120Ma：郯廬斷裂系發(fā)生大規(guī)模走滑運(yùn)動(dòng)，誘發(fā)了榴輝巖相下地殼發(fā)生拆離和拉分引張事件，它導(dǎo)致義縣組火山作用。106Ma：鄭廬斷裂系由最初的走滑運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向引張運(yùn)動(dòng)，這一大規(guī)模引張作用導(dǎo)致巖石圈進(jìn)一步減薄。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 楊蔚， 遼西中生代火山巖年代學(xué)及地球化學(xué)研究，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) ，2007年6月.