辽西中生代火山活动与华北克拉通北缘岩石圈减薄的作用关系探讨

【摘 要】辽西地区出露有大量的中生代火山岩，同时华北克拉通北缘岩石圈厚度在中生代期间发生了减薄作用，然而中生代火山活动与岩石圈减薄的相互作用关系尚不清楚，因此，本文通过对辽西中生代火山活动的研究，探讨火山活动的演化与华北克拉通北缘岩石圈减薄的作用关系。

【关键词】华北克拉通；减薄；辽西；中生代；火山活动

1.区域地质背景

辽西地区地处燕山带的东段，由北北东走向的郊庐断裂系、红山-八里罕断裂和东西走向的葫芦岛-要路沟断裂、赤峰-开原断裂围成的菱形区域，中生代期间该区发生了剧烈而频繁的火山活动，它以活动时间长、期次多、强度大、火山岩分布面积广和类型齐全而独具特色。

华北克拉通岩石圈减薄是东亚大陆岩石圈中生代构造演化的深部表现，它与该区火山活动演化是密切相关，中生代辽西地区火山活动时间较长，从侏罗纪延续到白垩纪，均属陆相火山岩，根据前人对地层学的研究，该区有四个含火山岩层位：即下侏罗统兴隆沟组、中侏罗统蓝旗组、下白垩统义县组、中白垩统张老公屯组。周新华等（2001）从Sr-Nd-Pb同位素地球化学分析出发，得出辽西中生代火山岩主要是碱性系列，源于I型富集地幔（EMI），源区与古老克拉通有亲缘性，而浅部地壳物质混染在火山岩形成中不占主要影响，并认为中生代火山岩可能是由于构造格局的转变引发岩石圈深部过程的产物。

2.中生代火山活动特征

辽西中生代火山活动较为强烈，始于早侏罗世，于早白垩世达到高潮，进入晚白垩世则大大减弱，并结束了中生代火山活动的历史。早侏罗世火山岩分布规模较小，仅出露在北票盆地南东侧的马营子、兴隆沟至三宝之间以及朝阳盆地上扣-泉盛合一带。中侏罗世火山岩分布规模较早侏罗世显著扩大，出露于辽西北票盆地、凌源-三十家子、金岭寺-羊山盆地、汤神庙以及汎河地区大甸子盆地等。早白垩世早期火山活动较中侏罗世有所减弱，仅分布于辽西地区凌源三十家子，建平铁营子、北票东官营子-大庙断裂喷发带、四家子盆地及义县地藏寺-上园断裂喷发带中。早白垩世中晚期火山活动最为强烈，辽西各地最为发育。晚白垩世火山活动大大减弱，火山岩分布面积明显减小，仅凌海市、义县等地有小面积出露。依据火山岩地层层序、喷发韵律，可将辽西火山岩划分为中生代侏罗纪兴隆沟火山喷发旋回、髫髻山火喷发旋回、白垩纪张家口火山喷发旋回、义县火山喷发旋回、大兴庄火山喷发旋回。火山活动经历了从弱-强-极强-弱-次强-弱的发展过程。中生代火山岩岩浆演化具由基性-中性-中酸性-酸性演化趋势。

3.中生代火山活动与华北克拉通北缘岩石圈减薄的作用关系

前人通过对辽西地区中生代火山岩年代学和地球化学的研究，得出辽西地区中生代的四次火山活动事件，分别是兴隆沟期（～176Ma）、蓝旗期（166-148Ma）， 义县期（132-120Ma），张老公屯期（-106Ma）；每次火山活动事件产生火山岩的地球化学性质都不相同，指示了每次火山活动的成因及区域地质背景不同。

辽西地区中生代存在四次火山活动事件，而不是一次连续的火山活动事件，表明岩石圈减薄需要一次长的、连续的火山活动，从上述四个火山活动事件看，义县期的下地壳拆离和张老公屯期的大规模引张可能是华北克拉通岩石圈减薄的主要动力来源。正如张旗等（2006）所指出的那样，前期有熔融事件往往能诱发后期拆离作用，辽西蓝旗期的玄武岩底侵可能为造成义县期下地壳连同岩石圈地慢拆离准备了条件，而郯庐断裂带大规模走滑则可能是导致拆离发生的一个重要诱因，拆离发生时喷发的玄武岩的同位素特征并没有立即转变为亏损，而是到张老公屯期变为亏损，这表明引张作用是华北克拉通岩石圈减薄的另一个动力来源，引张作用最终将辽西地区岩石圈减薄。

4.结论

火山岩是由加厚的下地壳中基性变质岩部分熔融形成的，其源岩来源较深，拆沉作用是辽西地区岩石圈减薄的主要方式。三叠纪-早侏罗世：蒙古带向华北克拉通俯冲并与之拼合，蒙古带洋壳平俯冲并底垫在华北克拉通岩石圈之下。～176Ma：底垫的洋壳在地慢中收到充分加热，发生部分熔融产生兴隆沟组埃达克质火山作用。166-148Ma：底垫的蒙古带岩石圈拆离，并扰动上地慢，诱发了大规模的玄武岩底侵作用及低镁粗安岩火山作用，玄武岩底侵作用使该区镁铁质下地壳增厚。148-132Ma：发生在义县组之前的燕山二幕挤压事件，导致地壳的进一步加厚并使加厚镁铁质下地壳相变为榴辉岩。132-120Ma：郯庐断裂系发生大规模走滑运动，诱发了榴辉岩相下地壳发生拆离和拉分引张事件，它导致义县组火山作用。106Ma：郑庐断裂系由最初的走滑运动转变为东西向引张运动，这一大规模引张作用导致岩石圈进一步减薄。

参考文献：

[1] 辽宁省地质矿产局，辽宁省区域地质志，地质出版社，1989年.

[2] 辽宁省地质矿产勘查局，辽宁省区域矿产总结，2006年8月.

[3] 杨蔚， 辽西中生代火山岩年代学及地球化学研究，中国科学技术大学 ，2007年6月.