晋北中新生代断裂构造特征及成因机理

发布时间：2020-07-13 02:52

【摘要】：晋北地区的口泉断裂带、六棱山北麓断裂带和恒山北麓断裂带位于新生代大同盆地周缘,控制盆地的形成与演化。本文通过野外地质考察、平衡剖面恢复、低温年代学测试和离散元颗粒流模拟等方法试图阐明这些边界断裂带的构造变形特征和构造演化过程,进而尝试结合区域构造背景来推断其成因机理。结果显示,研究区断裂带在中生代所受的挤压应力场方向是NW—SE向的,由于先存地质条件和位置分布差异,受力程度不均,口泉断裂带主要向西逆冲,六棱山北麓断裂带主要向东逆冲,恒山北麓断裂带主要向南逆冲。新生代在伸展应力场作用下,同时伴随火山喷发等构造岩浆活动,断裂带反转为右旋倾滑正断层向内部发生断陷,大同盆地形成。研究区断裂带从中生代到新生代共经历了四个构造阶段:1.中侏罗世大同期末(170.2Ma左右),此时伊泽奈崎板块已经向东亚板块俯冲,燕山运动进入一幕,研究区地层在挤压背景下发生基底卷入扭压构造变形,为断裂带的形成奠定了先期条件。2.晚侏罗世—早白垩世(149.2~137.6Ma),在晚侏罗世研究区的几条断裂带从东向西逐渐形成,之后燕山运动进入三幕,区域构造应力场转变为伸展状态,断裂带开始发生断陷。3.晚白垩世—古近纪(86.2~33.4Ma),燕山运动进入四幕,在伊泽奈崎板块的持续俯冲作用下构造应力场由伸展状态转变为挤压隆升状态,断裂带在先存条件下发生剧烈的逆冲推覆,到古近纪时由于地幔活动和软流圈上涌发生火山喷发,在地表形成玄武岩(繁峙组玄武岩)。4.新近纪构造应力场再次转变为伸展状态,并且在火山喷发等构造岩浆活动影响下,基底发生扭张构造变形。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P618.13
【图文】：

- 2 -图 1-1 华北克拉通主要构造单元及研究区位置图(据文献[81]改编)Fig. 1.1 The main tectonic units of North China Craton and the location of studiedarea(Modified from refs.[81])研究区的几条断裂带均位于华北克拉通腹地，中生代表现为在挤压应力场作用下的逆冲断层，故而其形成与发育和华北克拉通破坏可能存在一定的联系。克拉通破坏既包含有与地壳和幔源物质相互作用的深部过程，也有浅部岩石圈发生的构造变形、隆升和沉降及相关的沉积作用等表现[76]。而关于华北克拉通破坏的动力学特征和成因机理，一直以来都存在争议。很多学者支持并采用拆沉作用模型来解释华北克拉通的破坏机制[29,58]。郑建平[72]、徐毅刚[67]等认为岩石圈减薄是通过热化学侵蚀作用来实现的。翟明国[73]认为华北克拉通整体上的减薄很难用造山带拆沉模型来解释，它不仅包括地幔岩石圈的减薄，新生成的下地壳置换掉老

图 1.2 怀仁鹅毛口推覆构造和逆掩断层剖面图(据文献[41]修改)Fig. 1.2 Nappe structure and overthrust fault profile in Emaokou,HuaiRen（Modified fromrefs.[41]）（三）大同盆地及东南部断裂带研究现状大同盆地是形成于新生代的断陷盆地，区内广泛分布玄武岩和火山岩，地震现象也频繁发生，故而学者们对大同盆地及其东南部断裂带构造特征的研究多集中于地震构造和新构造运动[31,37,48,53,54,64,65]，而对该区中生代的构造特征及中生代到新生代构造演化的相关研究较少。研究区大同盆地所在的山西地堑系在中生代燕山期，受 NW—SE 向主压应力和左旋剪切分力的作用，形成共轭 X 型断裂构造体系和一系列 NE 向挤压性质的雁行状构造带。新生代喜山期，由于板块间作用力发生改变使得构造应力场转换成伴随有右旋剪切分力的 NE—SW 向的主压应力，从而使之前形成共轭 X 型断裂构造体系处于右旋剪切伸展状态[43]。对于大同盆地东南部断裂带的演化过程，段瑞涛[34]通过地质调查得出六棱山北麓断裂带的正断层是在燕山期形成的逆冲推覆构造基础上发生反转形成的。段

图 1.3 部分样品手标本及正交偏光镜下照片Fig. 1.3 Hand specimens and orthogonal polarizer photos of some samples根据鉴定结果和前人资料对比基本可以确定该岩浆岩就是早白垩世喷出安山岩，旧高山一带的玄武质安山岩临近研究区口泉断裂带，喷发时间带活动的时间临近，故而可以推断研究区逆冲断裂带形成之前经历了一浆热事件，该事件可能与断裂带之间具有某种成因上的联系，为断裂带定了先期条件。 存在问题（1）研究区几条断裂带构造变形特征复杂，同一断裂带不同分段的构造差异明显，因而前人对其研究的观点不尽相同，争议颇多。（2）关于研究区断裂带中新生代构造演化，西北部的口泉断裂带总体构杂，相关研究较为片面；而东南部的断裂带的研究多集中于新生代地震构造运动，对中生代断裂带的形成和中新生代的演化研究较少。（3）对研究区断裂带变形的成因机理解释仍不到位，未很好地与区域构

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本文编号：2752851