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内蒙古中部大青山地区位于华北板块北部,北邻兴蒙造山带,南接华北板块内部,向西与燕山造山带相接,该区多期构造历史包括了晚古生代和中生代早期地壳收缩变形,中生代晚期和新生代伸展变形。区内主要出露有早前寒武纪变质岩、古生代一中生代沉积地层和不同时代、不同类型的侵入岩。在中生代板内变形过程中地壳构造变形经历了从挤压缩短-伸展-逆冲推覆挤压-伸展-挤压缩短等多期演化过程,形成了十分复杂的构造样式。该区独特的构造位置和变形特征是探索中生代板内构造变形作用的极佳场所。通过对这一地区中生代构造变形的几何学、运动学研究,取得如下新的认识:
⑴大青山石拐地区晚侏罗世推覆构造具构造分带性,自南向北可分为根部逆冲推覆岩席带、中部斜歪倒转褶皱-逆冲断层带和前缘断层相关褶皱带。典型构造由根带的结晶岩席内部低角度逆掩推覆,转变为中部结晶岩席叠瓦状推覆,再转变为前缘带沉积盖层中台阶状断层-褶皱变形。构造变形强度由南向北逐渐减弱,构造变形层次由南向北变浅。对断层面产状及断层相关褶皱的运动学分析表明,推覆构造运动方向是由南南东向北北西方向推覆。
⑵东大青山地区晚侏罗世推覆构造表现为大规模远距离运移的外来岩席,由于后期的隆升剥蚀形成典型的构造窗、飞来峰构造。断层破碎带相对石拐地区厚度较大,金銮殿—蘑菇窑子段破变形更强烈且有矿化蚀变现象。根据断层面附近的破碎带厚度变化及伴生构造分析,推覆构造总体由南东向北西方向推覆。
⑶早白垩世末推覆构造发育在东大青山地区,太古宙变质岩由南东向北西推覆到早白垩世地层之上,表现为典型的楔状推覆体。通过对古城机场一带推覆构造特征的分析,给出了这期推覆构造的形成模式,表明其形成于盆地内部,并与盆地内先存断裂及不整合面密切相关。
⑷研究区内石拐盆地在各个时期性质不同。早侏罗世时期为伸展断陷盆地,对其内部的小型地堑分析表明,盆地早期受北北东~南南西方向的伸展作用力而形成,生长指数为1.3~2.5。中侏罗世末受到东~西向挤压作用力,形成一系列共轭节理、断裂构造,并造成长汉沟组与大青山组的不整合。晚侏罗世时期为推覆构造前缘盆地,大青山组具类磨拉石性质。
⑸早白垩世呼-包盆地为北断南超的半地堑盆地,由于新生代的断层改造和地层覆盖而露头主要残存在东大青山地区,其性质为强拆离盆地发育后期阶段被呼和浩特变质核杂岩所分隔的南翼盆地。先发育呼和浩特变质核杂岩构造,而后形成早白垩世末推覆构造。
⑹内蒙古大青山地区中生代板内造山的基本特点是:①古老结晶基底以逆冲推覆及基底褶皱的形式广泛的卷入中生代构造变形;②先存构造样式的广泛复活并对后期地层沉积和断层发育的控制作用。研究认为,华北板块北缘中部中生代板内变形可能是这一时期北侧西伯利亚与拼合后的华北板块沿蒙古-鄂霍茨克洋缝合带碰撞的应力传递,及南侧拉萨地块沿班公湖缝合带向北拼合的应力传递共同作用的结果。