阜新-义县盆地

如题所述

阜新-义县盆地是长轴为北北东向的断陷盆地,盆地中的中生代地层为义县组、九佛堂组、沙海组、阜新组和孙家湾组,但是盆地东、西两侧在构造以及地层分布特征上有很大的差异:盆地东缘断裂(哈尔套-锦州断裂)的断陷规模明显大于西侧边缘断裂的断陷规模,从而导致盆地内火山岩—沉积地层以东倾或东南倾的单斜不对称盆地为特征,并且,随着东缘断裂晚期断陷作用的加强,导致义县组和后来的早白垩世地层在盆地内出现东西分制,盆地西部主要为义县组火山岩,而东部为九佛堂组、沙海组,并以正断层分割。

(一)盆地东缘断裂——哈尔套-锦州断裂

该断裂是阜新-义县盆地的东界断裂,在图3-6-2上④号断裂位于锦州市、医巫闾山的西侧、义县巨粮屯至阜新一线,断裂走向北东,倾向北西,倾角45°~60°,由断续相连平行展布的北北东向正断层带组成,断裂长170 km,宽约10 km。断裂的上盘(西盘)出露的主要是义县组、九佛堂组、沙海组、阜新组和孙家湾组,这些地层倾向南东,地层厚度自西向东明显增厚,而且其中砾岩层中的砾石在断裂带附近明显变粗,靠近断裂的主干还发育一些平行的次生的正断层;断裂的下盘(东盘)为太古宙、元古宙地层。在该断裂带上,破碎构造、挤压片理、构造透镜体均较发育,且宽度较大,说明断裂带以发生正断层作用为主,也经受过挤压作用的历史。已有证据表明,该断裂是在义县期形成并发展起来,对阜新-义县盆地的形成和发展起着绝对的控制作用(图3-6-3)。

图3-6-2 北票—义县地区构造纲要图

图3-6-3 阜新盆地的盆地构造样式

(二)医巫闾山韧性剪切带

医巫闾山韧性剪切带(图3-6-2,③号)和哈尔套-锦州断裂④一样,均位于阜新-义县盆地的东侧,它的形成和演化直接影响着哈尔套-锦州断裂,并间接控制着阜新-义县盆地的形成和发展。

医巫闾山是近年来一个越来越为地质学者关注的地区。近年来,随着燕山地区研究的升温(赵越,1994;马寅生等,2000;赵越等,2002;和政军等1999),地质学者对医巫闾山地区的注意力也在增加(马寅生等,1999、2000;张晓晖等,2002),因为医巫闾山不仅是探讨燕山运动、太平洋构造演化史的关键部位,也是探讨中生代岩石圈拆沉及其构造反映的重要地区。

在医巫闾山地区有一个关键的地质现象,就是韧性剪切构造。该韧性剪切构造部分地记录了医巫闾山中生代的形成、演化史,是研究医巫闾山地区的钥匙。但是对该地区的有关问题在认识上还存在较大的分歧(马寅生等,1999、2000;张晓晖等,2002;辽宁省地质矿产局,1989)。马寅生等(1999,2000)认为医巫闾山地区的韧性剪切构造是核杂岩作用的产物,是核杂岩作用同时期形成的。笔者通过野外的地质调查,认为该地区的韧性剪切构造是两期作用的产物,并且是在不同的区域应力场背景下形成的。

1.医巫闾山西北段韧性构造地质特征

医巫闾山的西北段(车坊—稍户营子—卡拉房子地区)是两期韧性剪切构造最发育的地区。在该地区,较早一期主要沿着车坊—瓦子峪—太平沟村、台子山—花尔楼—九仙洞—卡拉房子一线分布;较晚的一期主要在医巫闾山燕山期花岗岩岩体的西缘周边分布(图3-6-4)。早期韧性构造的特点是(图3-6-5a1、a2):倾向多为320°~340°,倾角25°~65°;延伸性好,以北东走向、西倾为主;韧性剪切带上的地层主要以太古宇瓦子峪组为主,其次为太古宙结晶基底和元古宇的卡拉房子群。糜棱岩中a线理发育,线理的走向和糜棱面理走向一致,线理的侧伏角绝大多数小于30°,说明韧性剪切是以走滑运动为主,根据运动指向要素的分析,反映当时是一种左行走滑机制(图版36-1,2,3,4)。

晚期韧性构造的特点是(图3-6-5b1,b2):倾向以270°~340°为主,倾角25°~60°,少数为70°左右;糜棱岩主要分布在燕山期岩体与围岩的接触带附近;糜棱岩的原岩为太古宙结晶基底及燕山期花岗岩。糜棱岩中的矿物a线理发育,线理的倾伏向和糜棱面理的倾向一致,线理的侧伏角主要为45°~90°,并且反映上盘是由上至下的伸展滑落(图版36-5、6)。

图3-6-4 医巫闾山西北部两期韧性剪切构造简图

2.两期韧性剪切构造的特征

1)小寺林场—台子山剖面(P1):在该剖面上早、晚两期韧性构造的糜棱面理在产状上有一定的一致性,但是在具体观察点上构造要素则有明显的区别(图3-6-6)。在小寺林场附近的1号观察点(gps:N:41°43.452′,E121°37.718′)见到花岗岩与太古宙结晶基底的接触带附近发育糜棱岩化(在花岗岩、太古宙结晶基底中的岩石内均有糜棱岩化现象),糜棱面理产状为:倾向300°,倾角65°~45°,糜棱岩中发育 a 线理(xy 面上),线理的侧伏角多数大于45°;长石的眼球及牵引构造明显地反映出线理形成时上盘是一种由上向下的滑落运动(伸展作用)(图版 36-5、6)。在图版 5(xz 面上)中,糜棱面理产状 300°∠65°,糜棱岩中的牵引褶皱反映上盘(糜棱岩)为向下的滑动,滑动的同时使得长石斑晶拉长;在图版6中,糜棱面理产状300°∠67°,a线理的倾伏向与糜棱面理的倾向一致,显示该韧性剪切作用是一种垂向运动。在 2 号观察点(gps:N:41° 44.016′,E:121°34.991′),太古宇瓦子峪组均已糜棱岩化,糜棱岩面理产状为:倾向 330°,倾角 30°~35°,糜棱岩的xy面上a线理发育,线理的走向和糜棱面理走向一致,线理的侧伏角小于15°,反映糜棱岩形成时以走滑运动为主。在 3 号观察点(gps:N:41° 45.061′,E:121°37.320′)见太古宇瓦子峪组均已糜棱岩化,糜棱岩面理产状为:倾向330°,倾角28°~36°,糜棱岩的xy面上a线理发育,线理的走向和糜棱面理走向一致,线理的侧伏角小于30°,并显示左行走滑特征,糜棱面理产状330°∠32°,在xz面上的长石眼球及不对称褶皱显示左行走滑运动。

图3-6-5 两期韧性剪切构造的面理,线理赤平投影图(下半球)

图3-6-6 医巫闾山韧性剪切构造小寺林场—台子山剖面(P1)

2)南五台沟—磨石厂剖面(P2):该剖面上两期韧性构造产状上有很大的差异。在南五台沟附近的观察点(gps:N:41°45.914′,E:121°42.269′),见太古宙结晶基底中发育糜棱岩,糜棱面理产状350°∠35°,糜棱岩的xy面发育a线理,线理的倾伏向与糜棱面理的倾向基本一致线理,线理的侧伏角大于75°,线理产状:倾伏向约340°,倾角约34°(图3-6-7),反映糜棱岩形成时的运动不是水平走滑运动。在卡拉房子附近(gps:N:41°49.547′,E:121°43.431′)见卡拉房子群发生糜棱岩化(图版36-3、4),在yz面上,见炭质板岩层发生强烈褶皱,糜棱面理的产状为320°∠60°,岩石中无根褶皱、s—c构造和不对称褶皱等显示左行运动的特点(图版36-3、4)。在 xy面上,a线理发育,线理的走向和糜棱面理走向一致,线理的侧伏角多数小于10°,反映糜棱岩形成时是一种平行糜棱岩走向的运动。

图3-6-7 医巫闾山韧性剪切构造南五台沟—磨石厂剖面(P2)

3)车坊地区的韧性构造特征:在车坊一带(gps:N:41° 35.678′,E:121° 26.692′),根据糜棱岩构造特征的变化可确定两期糜棱岩的先后交切关系(图3-6-8)。在该地区主要有两种糜棱岩,一种是a线理走向与糜棱面理走向一致的糜棱岩(以北西倾为主);另一种是 a线理倾伏向与糜棱面理倾向一致的糜棱岩(以西倾为主)。平面图反映糜棱面理的产状变化很大,由北侧的北西倾,倾角32°左右,向西逐步变成北西西倾,倾角 80°左右,再向西南变为西倾,倾角30°左右。线理的产状也是变化的:在糜棱面理北西倾的地区,a线理的走向主体与糜棱面理的走向相近,虽然线理的倾伏向为西倾,但是侧伏角多数在30°以内;在糜棱岩面理西倾时,a线理的倾伏向主体与糜棱面理的倾向一致,线理的倾伏向主体为西倾,侧伏角多为80°~90°。在两种构造的转换地带,见 a线理走向与糜棱面理走向一致的糜棱岩褶皱而发生构造置换;在该褶皱的岩石中,构造置换的程度有很大的差异:北西倾向(或近北西倾向)的岩石原有线理保存较好而没有被置换,而西倾的糜棱岩中原生a线理不清晰,并且主体已为新生的 a线理(a线理的倾伏向与糜棱面理的倾向一致)所代替,仅在褶皱转折端附近见有不清晰的残存的原生线理。剖面图上的糜棱岩中,a线理的倾伏向与糜棱面理的倾向一致。结合 P1、P2 剖面和区域构造背景以及前人分析结果(马寅生等,1999;张晓晖等,2002)可知,在医巫闾山中生代花岗岩的周边地区,具有a线理倾伏向与糜棱面理倾向一致的糜棱岩是伸展作用的产物。该剖面中 xz面的 s—c构造也证明西倾向的构造是伸展作用的产物,它解释了平面图中的构造置换现象:由于该点地处中生代花岗岩岩体的西侧,在以该中生代岩体为中心的伸展过程中,车坊地区的最大伸展方向是由东向西的,即在近东西方向上的伸展位移量最大,该方向构造改造性最强,所以在西倾的糜棱岩中,发育 a 线理(侧伏角多数为 80°~90°),并且倾伏向与糜棱面理倾向一致。结合 P1和 P2剖面,说明发育a线理走向与糜棱面理走向一致的北西倾向的糜棱岩形成时间较早。

图3-6-8 车坊地区两期韧性构造的叠加情况简图

从上述三个剖面区的构造特征可知,医巫闾山的韧性剪切构造不是一期形成的,而是两期作用的产物;早期以左行走滑运动为主,晚期以伸展滑落为主;它们分别有着不同的运动学特征。

3.两期韧性构造的总体规模及产状

区域上早期韧性剪切构造主要沿着黑山县的新立屯—阜新的大巴—排山楼—义县的稍户营子—张必堡—凌海市—锦州一线分布,宏观上为一个“S”型(图3-6-4)。在新立屯地区,糜棱岩化岩石的走向为北东向,倾向以北西为主,倾角多数在60°左右。在大巴地区糜棱岩走向为北东或北北东向,倾向北西,倾角为40°~70°。在排山楼地区受后期构造改造的影响,糜棱岩走向为北东东向,以北倾为主,倾角为40°~85°。在医巫闾山地区,糜棱岩以北东走向、北西倾为主,倾角较小,多数为20°~45°,尤其在医巫闾山南段的张必堡地区,走向、倾向均有一定的旋转,倾角多为15°~25°。在凌海市附近,糜棱岩为北东走向,倾向北西或南东,倾角40°~60°。在锦州双羊店的紫荆山地区,该期糜棱岩在产状发生较大变化,糜棱岩在紫荆山东侧由北东(40°)向变为紫荆山东南侧的北东东(70°)向,在紫荆山南侧(锦州附近)糜棱岩走向已旋转为近东西向(80°~90°)。

晚期韧性剪切构造的糜棱岩主要分布在医巫闾山燕山期岩体的周边,以西侧发育为主,东侧少见;并且晚期的糜棱岩面理均向岩体外侧倾斜。

4.两期韧性构造形成时间的讨论

医巫闾山韧性剪切构造的形成时代问题,有以下认识:马寅生等(1999,2000)认为医巫闾山的韧性剪切构造为核杂岩的产物,并认为主体形成在118~81 Ma;张晓晖等(2002)通过40Ar/39Ar 法测定了“医巫闾山白厂门的东西向韧性剪切带中糜棱岩的坪年龄为219±4 Ma”,北北东向韧性剪切带中糜棱岩的两个坪年龄分别为116±2 Ma和127±3 Ma。

笔者认为医巫闾山晚期韧性构造是伸展体制下形成的,在医巫闾山花岗岩的边部见有晚期的韧性剪切构造,而该燕山期花岗岩的同位素年龄为118 Ma(辽宁省地质矿产局,1989),可见该期韧性构造的形成时间应和辽西大规模断陷作用时期相近——相当于义县中期到沙海期(125~110 Ma),即和张晓晖等(2002)的127~116 Ma的时间相近。医巫闾山早期韧性构造的形成时代问题有待进一步研究,但是有一点应该注意,就是该韧性剪切构造和医巫闾山地区近东西向构造应严格区分,二者是不同构造背景下的产物,即张晓晖等(2002)在白厂门东西向构造中测得的219 Ma的坪年龄应代表古亚洲构造域晚期构造事件形成的东西向构造的年龄。在医巫闾山地区,北北东、北东向韧性构造切割改造近东西向构造的特点说明北北东、北东向韧性构造的形成时间较晚。同时晚期韧性构造对早期韧性构造有明显的改造,说明早期韧性剪切作用应形成在引张作用造成的大规模断陷作用之前即医巫闾山地区的早期北北东向韧性剪切构造的主体形成时间应在219 Ma之后,而在125~110 Ma之前;同时在辽西地区的整个侏罗纪,只有晚侏罗世(末期)的挤压—推覆—造山作用最为强烈(辽宁省地质矿产局,1989),而在早、中侏罗世较弱,说明医巫闾山地区的早期北北东向韧性剪切构造的形成时间应在晚侏罗世(末期),即和任纪舜等(1999)的变格时期应是一致的。

(三)盆地西缘断层——金家屯-马家沟断层

为阜新-义县盆地西缘盆缘断裂的一部分在图3-6-2上⑦号断裂,断层走向为北北东向,倾向为南东东向,为正断层,断续出露长度约15~18 km,断层出露宽度约30~60 m,断层规模远小于盆地东缘断裂(哈尔套-锦州断裂)。

断层(图3-6-9)的上盘主要为义县底部的碎屑岩及火山岩,断层的下盘主要为一套酸性火山岩(王家屯组),在金家沟地区,断层不仅位于盆地的边缘,在控制义县组形成的同时,也不断发展为同沉积断层。这反映了阜新-义县盆地形成初期的盆地性质。

(四)盆地内部断层——拉拉屯-刘温屯断层

该断层是阜新-义县盆地内部的重要断层在图 3-6-2 上⑩号,产状以 NNE 走向为主,倾向80°~100°,倾角45°~70°,它将义县盆地分为东西两部分:西部以义县组火山岩为主,东部为义县期之后的中生代沉积岩,该断层经义县的孟家屯、拉拉屯、吴家沟、宋八户至八塔子、刘温屯一线断续出露,长约 23 km,断层以东倾为主,倾角多为 60°~80°,均为正断层(图3-6-10)。

图3-6-9 金家屯—马家沟断层金家沟剖面

图3-6-10 拉拉屯-刘温屯断层构造示意图

该断层也反映在义县期之后,义县盆地内部断陷差异的增大—东部断陷作用进一步加强,从而使得盆地内部再次引发错断,这和地球物理分析的结果是一致的。

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