东北大学学报:自然科学版   2015, Vol. 36 Issue (8): 1179-1183   PDF (1140 KB)    
引用本文
张志斌， 巩恩普， 赵明鹏， 王海娇. 辽宁省黑水镇地区中生代断陷盆地分析[J]. 东北大学学报:自然科学版 , 2015, 36(8): 1179-1183.  
ZHANG Zhi-bin, GONG En-pu, ZHAO Ming-peng, WANG Hai-jiao. Analysis of Mesozoic Faulted Basin in Heishui Town, Liaoning Province[J]. Journal Of Northeastern University Nature Science, 2015, 36(8): 1179-1183.  
辽宁省黑水镇地区中生代断陷盆地分析
张志斌1, 巩恩普1, 赵明鹏1,王海娇2    
(1. 东北大学 资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 110819； 2. 中国地质调查局 沈阳地质调查中心， 辽宁 沈阳 110034)
收稿日期：2014-05-28
基金项目：中国地质调查局“内蒙古1∶5万元宝山煤矿等四幅区调项目”(1212011120662).
作者简介：张志斌(1979-)，男，吉林四平人，东北大学博士研究生，中国地质调查局 沈阳地质调查中心高级工程师； 巩恩普(1958-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师； 赵明鹏(1958-)，男，吉林白山人，东北大学教授，博士生导师.
摘要：通过对辽宁省朝阳市建平县黑水镇地区中生代沉积盆地的调查，系统采集盆地周缘出露好、较为新鲜的侵入岩、火山岩样品，对其进行锆石激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb同位素测试.分析得出此盆地奠基于早三叠世-晚侏罗世侵入岩之上，其盆地基底为义县组火山岩，根据孢粉样品测试及沉积特征分析可知，盆地依次充填下白垩统九佛堂组、阜新组、上白垩统孙家湾组地层.结合钻孔资料对比研究，建立了盆地演化模型，盆地北缘控盆断裂为同沉积构造，是形态呈簸箕状展布的断陷盆地.
关键词： 辽宁省     同沉积构造     模型     义县组     基底    
Analysis of Mesozoic Faulted Basin in Heishui Town, Liaoning Province
ZHANG Zhi-bin1, GONG En-pu1,ZHAO Ming-peng1，WANG Hai-jiao2    
(1. School of Resources & Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China; 2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, CGS, Shenyang 110034, China. Corresponding author: ZHANG Zhi-bin, E-mail: 52472201@163.com)
Abstract: Based on a survey of Mesozoic sedimentary basin in Heishui Town, Jianping County, Chaoyang City, Liaoning Province, the intrusive and volcanic rocks with good peripheral exposure and fresh at the basin edge were sampled systematically, whose chronology was tested through zircon with (LA-ICP-MS) U-Pb isotopic method. It was concluded that the basin was based on the intrusive rocks which formed during the early Triassic to the late Jurassic, and the basin basement is composed of the volcanic rocks of Yixian Formation. Based on the sporopollen testing and sedimentary characteristics, it was found that the basin is composed of lower Jiufotang Formation, Fuxin Formation in lower Cretaceous and Sunjiawan Formation in upper Cretaceous. By combining the borehole data, an evolution model of the basin could be established. The faults at the northern edge of the basin are contemporaneous structure, and the base is a graben basin in the shape of dustpan.
Key words: Liaoning Province     contemporaneous structure     model     Yixian Formation     basement    

研究区地处辽宁省朝阳市建平县与内蒙古自治区赤峰市平庄区结合部位，为努鲁儿虎山低山丘陵地貌.研究区主要发育古元古界宝音图岩群，下二叠统三面井组，中二叠统额里图组、于家北沟组，下白垩统义县组、九佛堂组、阜新组，上白垩统孙家湾组，古新统五枝箭组、太平地组，渐新统昭乌达组及第四系地层[1, 2].黑水镇地区中生代火山岩位于环太平洋带中部，大兴安岭-燕山火山岩带东侧，宁城-敖汉旗火山喷发带上.区内北东向构造叠加于东西向构造之上，呈“厂”字形态展布，通过本次研究对“赤峰-开原”断裂(1∶20万敖汉旗幅区域地质调查报告)在本区内的表现形成新的认识 .

1 盆地模型分析

本次研究工作选取出露好、较为新鲜的侵入岩、火山岩样品，对其进行锆石U-Pb ICPMS同位素测年实验.研究区钻孔位置及地质略图见图1.样品的破碎和锆石的挑选工作由河北省区域地质矿产研究所实验室完成.锆石激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析在中国地质大学(北京)MC-LA-ICPMS上进行.

图 1 研究区钻孔位置图及地质略图 Fig. 1 Drilling location map and geological scheme

研究区中生代盆地的北缘岩性为晚侏罗世中粗粒黑云母二长花岗岩(采样位置E119°27′48″，N42°11′42″)，测得的样品年龄值为(159.3±1.6)Ma(图2a).赤峰-开原断裂(1∶20万敖汉旗幅区域地质调查报告)控制着盆地的北缘，展布方向为近东西向，后转北东向延伸至研究区外.此断裂为压性逆冲构造，断层面倾向195°，倾角40°，破碎带宽为几十至几百米不等.盆地南缘岩性主体为早三叠世中粒正长花岗岩，向东过渡到边缘相细粒正长花岗岩(采样位置E119°40′05″，N42°01′34″)，测得的样品年龄值为(247.6±1.2)Ma(图2b).在上述山岭之间狭长地带发育了火山-沉积盆地[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

图中Mean为平均值，n为拟合数据，MSWD为平均标准权重偏差，95%为置信度图 2 锆石U-Pb谐和线图 Fig. 2 Zircon 207Pb/235U-concordia diagrams(a)—中粗粒黑云母二长花岗岩； (b)—中粒正长花岗岩； (c)—流纹岩； (d)—流纹斑岩.

由于盆地盖层大部分为第四系所覆盖，通过地表基岩及钻孔资料分析盆地同沉积构造模式.

盆地东缘为义县组火山岩的盆地基底(采样位置E119°40′50″，N42°10′46″；E119°36′01″，N42°04′09″)，测得的流纹岩样品年龄值为(124.5±1.2)Ma(图2c)，流纹斑岩样品的年龄值为(127.7±1.8)Ma(图2d)，出露厚度大于2400m.义县组火山旋回发育爆发相、喷溢相、次火山岩相、火山通道相、火山喷发沉积相等，火山岩浆在时间上由酸性向中酸性、偏碱性演化，在空间上从西北向南东逐渐迁移，综合分析义县火山旋回形成于板内岩石圈不均匀伸展作用环境[10].

九佛堂组主要岩性为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩、砂岩等，钻孔中可见几条细小的煤线.钻孔可见厚度大于200m，层位由北向南逐渐变薄(图3a).阜新组主要岩性为细砂岩、泥岩、砂质泥岩互层产出，钻孔可见厚度大于900m.本次测试样品(采样位置E119°15′03″，N42°19′59″)均为中生代常见孢粉，以裸子植物花粉为主，蕨类植物孢子较少.裸子植物花粉以双气囊花粉为主.蕨类植物孢子：伯莱梯孢(未定种)Biretisporites sp.，窄环拟套环孢Densoisporites augustus，具唇孢(未定种)Toroisporis sp.，紫箕孢(未定种)Osmundacidites sp.，光面三缝孢(未定种)Leiotriletes sp.，石松孢(未定种)Lycopodiumsporites sp.，凹边瘤面孢(未定种)Concavissimisporites sp.，棒瘤孢(未定种)Baculatisporites sp.，亚三角密穴孢Foveotriletes subtriangularis，近极粒纹三角块瘤孢Converrucosisporites proxigranulatus，无突肋纹孢(未定种)Cicatricosisporitesx sp.，伸长圆角孢Cardioangulina elongata，里白孢(未定种)Gleicheniidites sp.，棘刺新叉瘤孢Neoraistrickia aculeata，刺毛孢(未定种)Pilosisporites sp.，克鲁克孢(未定种)Klukisporites sp.，金毛狗孢(未定种) Cibotiumspora sp.，桫椤孢(未定种)Cyathidites sp.，波缝孢(未定种)Undulatisporites sp.，里白孢(未定种)Gleicheniidites sp.，大克拉梭粉Classopollis major.裸子植物花粉：亚颗粒苏铁粉Cycadopites subgranulosus，雪松粉(未定种)Cedripites sp.，云杉粉(未定种)Piceaepollenites sp.，双束松粉(未定种)Pinuspollenites sp.，罗汉松粉(未定种) Podocarpidites sp.，皱球粉(未定种)Psophosphaera sp.，无口器粉(未定种)Inaperturopollenites sp.，细条同心粉Concentrisporis striatus，细条同心粉Concentrisporis striatus，原始松柏粉(未定多种)Protoconiferus sp.，假云杉粉(未定种)Pseudopicea sp.，古松柏粉(未定种)Paleoconiferus sp.，苏铁粉Cycadopites sp.，单束松粉(未定种)Abietineaepollenites sp.，拟云杉粉(未定种)Piceites sp.，假松粉(未定种)Pseudopinus sp.，二连粉(未定种)Erlianpollis sp..

Qh3eol—上全新统风成粉砂； Qh1pal—下全新统亚砂土(一级阶地)；Qp32w—上更新统乌尔吉组(风成黄土)；Qp31pal—上更新统亚砂土(二级阶地)；Qp22c—中更新统赤峰黄土；K2sj2—晚白垩世孙家湾组二段复成分砾岩；K2sj1—晚白垩世孙家湾组一段复成分砾岩；K1f—早白垩世阜新组含砾细砂岩；K1f—早白垩世九佛堂组含砾细砂岩；K1y2—早白垩世义县组二段熔结凝灰岩；εγmT1—早三叠世正长花岗岩；βμ—辉绿玢岩图 3 研究区地层对比柱状图 Fig. 3 Stratigraphic comparison histogram of the study area(a)—近南北向； (b)—近东西向.

九佛堂组、阜新组钻孔中岩性均为细砂岩、粉砂岩、泥岩等；二者岩性差异不大；结合上述孢粉组合分析，九佛堂组、阜新组为由湖相过渡为沼泽相的山间盆地沉积，二者从北向南逐渐变薄(图3a).

孙家湾组分为上下二段，下段岩性为杂色复成分砾岩，砾岩中有红色杂砂岩夹层；上段岩性含砾粗砂岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质砂砾岩等，该组地层出露厚度大于2300m.该组的主要岩性为复成分砾岩、砾岩中间夹有红色薄层杂砂岩，砾岩分选差，物源为附近的花岗岩，属于山前急速滑落快速堆积产物.其产出状态由北向南，由西向东逐渐变薄(图3b).

研究区中生代盆地的北缘由晚侏罗世中粗粒黑云母二长花岗岩控制，盆地南缘由主体为早三叠世中粒正长花岗岩控制，两处山岭之间形成了狭长近东西向的火山-沉积盆地.盆地向东延出研究区，出露义县组火山岩形成的盆地基底，显示出火山-沉积盆地向东变薄的趋势.伴随着同沉积构造运动盆地内充填上覆沉积地层.

根据地表地质体展布，结合钻孔柱状图分析得出研究区盆地由北西向向南东逐渐变薄的“簸箕状”展布形态(图4).

Qh3eol—上全新统风成粉砂； Qh1pal—下全新统亚砂土(一级阶地)；Qp32w—上更新统乌尔吉组(风成黄土)；Qp31pal—上更新统亚砂土(二级阶地)；Qp22c—中更新统赤峰黄土；K2sj2—晚白垩世孙家湾组二段复成分砾岩；K2sj1—晚白垩世孙家湾组一段复成分砾岩；K1f—早白垩世阜新组含砾细砂岩；K1f—早白垩世九佛堂组含砾细砂岩；K1y2—早白垩世义县组二段熔结凝灰岩；εγmT1—早三叠世正长花岗岩；βμ—辉绿玢岩图 4 研究区盆地演化模型 Fig. 4 Basin evolution model
2 结论

1)研究区中生代受古太平洋板块俯冲及西伯利亚板块与欧亚板块碰撞的影响，区域应力场由挤压碰撞转为碰撞后的伸展阶段，此断陷盆地为板内造山活动陆内岩石圈拉伸构造环境的产物，义县组火山岩组成了该盆地的基底，依次充填白垩系下统九佛堂组、阜新组，白垩系上统孙家湾组沉积岩系及第四系松散堆积物.

2)研究区为山间沉积盆地，盆地物源区为北侧的晚侏罗世中粗粒黑云母二长花岗岩，盆地北缘的控盆断裂为同沉积构造的控盆断裂，盆地的演化模型为簸箕状形态，展布趋势南东方向逐渐变薄，西南方向逐渐变厚，盆地的沉积中心应在研究区西南方向，研究区处于盆地的西北侧沉积边缘.

致谢     感谢沈阳地质矿产研究所邢德和教授、刘世伟教授、陈井胜工程师、刘淼工程师、杨佳林工程师及东北大学彭艳东教授给予的帮助.

参考文献
[1] 张志斌,巩恩普,赵明鹏,等.辽宁省北二十家子镇第四纪肿骨鹿化石的研究[J].东北大学学报:自然科学版,2014,35(5):747-750.(1)
[2] 陈晓红,巩恩普,赵忠华,等.平庄盆地含铀矿化的砂岩沉积体系分析[J].东北大学学报:自然科学版,2011,32(4):583-586.(1)
[3] Davis G,Wang C,Zheng Y D,et al.The enigmatic Yinshan fold-and-thrust belt of northern China: new views on its intraplate contractional style[J].Geology,1998,26(1):43- 46.(1)
[4] Enkin R J,Yang Z Y,Chen Y,et al.Paleomagnetic constraints on the geodynamic history of the major blocks of China form the Permian to the present[J].Journal of Geophysical Research,1992,97(B10):13955-13988.(1)
[5] Lin C S,Zhang Y M,Li S T,et al.Quantitatively modeling of multiple stretching of lithosphere and deep thermal history of some tertiary rift basins in east China[J].Acta Geologica Sinica,2002,76(3):324- 330.(1)
[6] Lin C S,Erikoson K,Li S T,et al.Sequence architecture,depositional systems and their control of lacustrine sequence of the Erlian Basin[J].AAPG Bulletin ,2001,85( 11) :2017- 2043.(1)
[7] Strecker U,Steidtmann J R,Smithson S B.A conceptual tectonostratigraphic model for seismic facies migrations in a fluvio-lacustrine extensional basin[J].AAPG Bulletin,1999,83( 1) :43-61.(1)
[8] Egger H,Homayoun H,Schnabel W.Tectonic and climatic control of Paleogene sedimentation in the Rhenodanubian Flysch basin ( Eastern Alps,Austria) [J] .Sedimentary Geology,2002,152(3/4) :247-262.(1)
[9] Pavelic D.Tectonostratigraphic model for the North Croation and North Bosnian sector of the Miocene Pannonian Basin System[J].Basin Research,2001,13( 3) :359-376.(1)
[10] 彭艳东,黄菲,邢德和,等.辽西建平县义县组火山岩形成构造环境的地球化学鉴别[J].东北大学学报:自然科学版,2013,34(7):1012-1016.(1)