辽西寺儿堡-白塔盆地晚侏罗世火山岩地质特征及其对燕山运动的响应

　　摘要：(意义)辽西地区位于燕山造山带东段，发育有大规模的中生代火山-沉积盆地，是研究中生代燕山运动构造体制转换、岩石圈减薄和克拉通破坏的关键地区之一。(方法)本文报道了辽西寺儿堡-白塔盆地晚侏罗世火山岩岩相学、锆石 U-Pb 年代学、地球化学和锆石 Hf 同位素组成等资料，确定了其形成时代、岩石成因及构造背景，探讨了晚中生代期间古太平洋板块对华北克拉通东部俯冲后撤作用时间，为进一步认识燕山运动和燕山期岩浆活动的地球动力学机制提供可靠的地质依据。(结果)盆地内大范围出露的流纹岩形成时代为 153.8 ~ 160.3 Ma，在空间上呈 NE 向展布，具有较高的 SiO2、Al2O3 和全碱含量，显示准铝质-过铝质和高钾钙碱性特征。样品相对富集大离子亲石元素(LILEs: Rb、Ba、Pb、K 等)和轻稀土元素(LREEs)，亏损高场强元素(HFSEs: Nb、Ta、P、Ti 等)和重稀土元素(HREEs)，具明显的 Eu 负异常和较低的 Cr、Co、Ni 含量，结合岩浆成因锆石具有负 εHf(t)值(-17.8 ~ -23.2)和相对古老的 Hf 同位素二阶段模式年龄(TDM2 = 2334 ~ 2697 Ma)，暗示初始岩浆可能来自于太古代或元古代的古老下地壳的部分熔融。(结论)综合研究表明，辽西地区晚侏罗世岩浆构造活动主要受控于古太平洋板块俯冲和后撤。寺儿堡-白塔盆地中流纹岩形成于古太平洋板块俯冲的 NW 向挤压构造背景，同时，在辽西地区存在大量与古太平洋板块后撤密切相关的变质核杂岩和伸展盆地，暗示区域上伸展体系的存在。因此，本文认为燕山辽西地区构造体制于晚侏罗世发生转变，由挤压体系逐渐过渡为伸展体系，为燕山运动的响应。

　　关键词：燕山运动;锆石 U-Pb 年龄;华北克拉通;辽西地区;古太平洋板块

　　宋志伟; 郑常青; 林波; 徐学纯; 梁琛岳; 陈龙; 赵英利; 温泉波， 地球科学 发表时间：2021-11-26

　　0 引言

　　中国著名地质学家翁文灏根据燕山地区的构造运动特点于 1926 年首次提出“燕山运动” 这一概念(Wong, 1926)，最初是指辽西地区火山岩和髫髻山组火山岩的底部角度不整合所代表的构造运动及相应的岩浆活动，随后又将其推广至整个中国东部(Wong, 1927)。近几十年来，学者们对燕山运动进行大量的相关研究，认为燕山运动是中国东部地区在整个侏罗纪至白垩纪期间发生的重大构造运动，根本性的改变了中国东部的构造格局，中国东部地壳由东西向构造转变为北东向，并经历了强烈的挤压造山作用向伸展构造体制的转变(Dong et al., 2015, 2018; Wang et al., 2018)。但是关于燕山运动形成的动力学背景和构造体制转换时间仍存在不同认识。部分学者将燕山运动的形成联系于新特提斯、蒙古-鄂霍茨克和古太平洋三大构造域的共同作用(Dong et al., 2015, 2018)，或考虑燕山运动是蒙古-鄂霍茨克洋闭合和古太平洋板片俯冲交替影响的结果(Davis et al., 2001)，然而更多的研究认为燕山运动是古太平洋板块俯冲作用的产物(Li et al., 2014; Wang et al., 2015, 2017, 2018; Dai et al., 2018; Zhang et al., 2020)。古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲作用开始于早侏罗世(Wang et al., 2017; Tang et al., 2018)，与燕山运动的初始时间不谋而合(Dong et al., 2018; Zhang et al., 2020)。此外，燕山运动构造体制转变也受古太平洋板块俯冲后撤作用的强力制约(Li et al., 2014; Wang et al., 2018; Hu et al., 2019; Zhang et al., 2020)。因此，准确厘定古太平洋板块俯冲后撤作用的时间是必要的。

　　华北克拉通具有～38 亿年的演化历史，是世界上最古老的克拉通之一(图 1; Zhao et al., 2012; Wang et al., 2020)。在中生代受到燕山运动的强烈影响，岩石圈减薄，并在地表浅层发育大规模的岩浆活动和区域性构造变形(Yang, 2003)。辽西地区位于华北克拉通北缘，燕山构造带的东段(图 1, 2)。中生代时期，地壳由稳定转为活化，辽西地区具有与华北克拉通相似的演化历史。强烈且频繁的构造岩浆活动,导致区域内发育了大量的中生代岩浆岩和火山-沉积断陷盆地，并富含丰富的湖相古生物化石，是研究燕山运动和古太平洋构造体系演化历史的典型地区之一(Liang et al., 2015a, b; Song et al., 2021)。前人对该地区出露的大面积中生代岩浆岩进行了系统的研究工作，但工作重点主要集中于侵入岩类(Hu et al., 2019; 崔芳华等, 2020)，对火山岩的报道相对较少，并且部分火山岩的年代划分是通过野外岩石组合和生物化石完成的，定年工作不够细致。因此，本文对辽西寺儿堡-白塔盆地出露的晚侏罗世火山岩进行岩石学、锆石 U-Pb 年代学、地球化学以及锆石 Hf 同位素组成等多方面的综合研究，确定了其形成时代，岩石成因及构造背景，探讨了晚中生代期间古太平洋板块对华北克拉通东部俯冲后撤作用时间，为进一步认识燕山运动和燕山期岩浆活动的地球动力学机制提供了可靠的地质依据。

　　1 区域地质背景

　　华北克拉通位于中国东部，形态上呈三角状，北邻西伯利亚克拉通，南邻扬子克拉通，东缘与太平洋板块相连(图 1)。辽西地区位于华北克拉通北缘燕山褶皱带内，其东南为渤海湾盆地，向北为内蒙地轴(辽宁省地质矿产局, 1989)。在古生代期间研究区处于稳定沉积阶段，整体以升降运动为主，构造、岩浆活动不活跃(崔芳华等, 2020; Song et al., 2021)。而在中生代则先后经历了古亚洲洋、蒙古鄂霍茨克洋和古太平洋等构造体系的叠加影响，引发了强烈的构造-岩浆-成矿-成盆活动，是研究区的构造活跃期(图 2; Davis et al., 2001; Meng, 2003; Dai et al., 2018)。印支期时华北克拉通与相邻的扬子克拉通和西伯利亚克拉通发生碰撞拼合(Davis et al., 2001; Meng, 2003; Yang et al., 2003)，导致研究区发育了一系列近东西向的褶皱和断裂构造，随后晚中生代的燕山运动又对印支期的构造格局进行了强烈的改造，造成研究区的近东西向和北西向的断裂又被后期的燕山期北东向断裂错断，形成了大量走向为北东或北北东向的韧性剪切带、变质核杂岩和中小型断陷盆地。强烈的岩浆构造活动使得区域性隆升、伸展和走滑等构造现象较为普遍，同时还广泛分布着火山岩地层，如晚侏罗世髫髻山组和早白垩世义县组等(图 2;Song et al., 2021)。因此，晚中生代火山岩与中国东部中生代构造格架的转换、燕山运动的演化历程以及华北克拉通破坏等地质问题密切相关(Gao et al., 2004; Zhu et al., 2012)。

　　中生代火山岩在辽西地区广泛分布，大面积的火山岩出露于小德营子、新台门、寺儿堡 -白塔和阜新-义县等地区，分布面积约占总面积的 30%(图 2a;辽宁省地质矿产局, 1989)。研究区内火山喷发活动从晚三叠世开始，至早白垩世达到顶峰，之后区域处于相对稳定期，后期改造较弱。兴隆沟组中生代火山岩是辽西地区第一次火山喷发旋回的产物。随后进入强烈的晚侏罗世髫髻山(蓝旗)组和早白垩世义县组火山喷发旋回。研究区中生代频繁且强烈的岩浆活动和构造运动也造成区域上火山-碎屑岩地层较为发育，由下而上依次为晚三叠世红垃子组、中-晚侏罗世海房沟组、髫髻山(蓝旗)组和土城子组以及早白垩世义县组(辽宁省地质矿产局, 1989)。根据现今的盆地残留地层，又将辽西地区广泛发育的火山-沉积盆地划分为侏罗纪盆地和白垩纪盆地。其中，侏罗纪盆地为金岭寺-羊山盆地，白垩纪盆地主要包括小德营子盆地、新台门盆地和寺儿堡-白塔盆地等(图 2a)。寺儿堡-白塔盆地位于杨家杖子岩浆热液成矿带东南部(图 2b)，盆地内发育有一套中酸性火山岩岩石组合，主要由粗安岩，粗面岩、粗面英安岩，流纹岩以及少量火山碎屑岩组成，因受燕山期构造运动的影响，火山岩均呈北东或北北东向展布，与下伏早-中元古代灰岩和早古生代灰岩地层呈不整合接触。对该套白垩纪盆地中晚侏罗世火山岩的详细厘定，有助于建立区域中生代火山岩年代学格架和确定火山岩岩石成因及其构造背景。

　　2 样品岩相学特征

　　晚侏罗世火山岩在辽西地区广泛发育，主要由粗安岩、粗面岩、粗面英安岩、流纹岩以及少量火山碎屑岩组成，其中流纹岩仅出露在寺儿堡-白塔盆地内 ，在空间上呈北东或北北东向展布，岩石风化面呈土黄色，新鲜面呈黄白色，斑状结构，块状构造或流纹构造(图 3a, b)。斑晶主要由石英，斜长石，黑云母及少量钾长石组成(图 3c, d)。其中，斜长石呈半自形-他形板柱状，具聚片双晶，高岭土化严重，粒径介于 0.3 ~ 1.5 mm，含量约 10% ~ 15%;石英呈他形粒状，粒径介于 0.4 ~ 0.7 mm，含量约为 3% ~ 5%;黑云母呈不规则的片状分布在基质中，含量约为 1% ~ 3%。基质为微晶-隐晶质结构，主要由石英和斜长石组成，钾长石含量较少，石英颗粒包含斜长石和钾长石微晶构成包含微晶结构(图 3c, d)。

　　3 分析测试方法

　　3.1 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 同位素测试分析

　　本文选取 3 件流纹岩(S4047, S4049, S4073)样品进行 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 同位素测试分析。锆石单矿物分选在河北廊坊地质调查院完成。样品靶由北京锆年领航科技有限公司制备。LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学测试在吉林大学东北亚矿产资源评价自然资源部重点实验室完成。激光剥蚀使用德国相干公司(Coherent)COMPExPro 型 ArF 准分子激光器，质谱仪为美国安捷伦公司 7500A 型四极杆等离子质谱。具体操作流程见梁琛岳等, 2020。使用 Glitter 软件处理原始数据。年龄计算及图像绘制采用 ISOPLOT(Version 3.0; Ludwig, 2003)程序，数据结果和锆石 U-Pb 谐和图给出误差为 1σ，表示 95%的置信度(表 1)。

　　3.2 全岩主、微量元素分析

　　全岩主量元素的前处理和测试分析在中国冶金地质总局一局测试中心完成，主量元素测试采用X射线荧光光谱(XRF)法，测试仪器为顺序式X-射线荧光光谱仪(AXIOS Minerals)。微量元素测试采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS Agilent 7500ce)完成。详细分析流程参考 Song et al.(2021)。

　　3.3 锆石 Lu-Hf 同位素分析

　　在锆石年代学分析之后，对辽西寺儿堡-白塔盆地晚侏罗世火山岩进一步做了原位微区锆石Hf同位素组成分析。分析工作在中科院地质与地球物理研究所完成。实验仪器为GeoLas Plus 和 MC-ICP-MS 为 Neptune 准分子激光器。数据结果处理(包括对样品和空白信号的选择、同位素质量分馏校正)采用 ICPMSDataCal 程序完成。具体分析流程见 Hu et al. (2012)。

　　4 分析测试结果

　　4.1 年代学测试结果

　　本文对采自寺儿堡-白塔盆地的 3 件流纹岩样品进行 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 同位素定年，数据结果见表 1，部分锆石的阴极发光图像如图 4 所示，所有锆石颗粒均呈自形-半自形粒状或椭圆状，颗粒长 100 ~ 300 μm，长宽比为 1.5:1 ~ 3:1，颗粒内部结构清晰，绝大多数锆石发育有典型的岩浆震荡环带，少量锆石保存有捕获的残留核(图 4a2, b2, c2)，结合其较高的 Th/U 比值(0.03 ~ 3.23)，暗示锆石均为岩浆成因，详细结果如下：

　　样品 S4047 共有 25 个分析点，剔除 4 个偏离点，17 个分析点的 206Pb/238U 加权平均年龄为 159.3 ± 2.0 Ma(MSWD = 0.19, n = 17; 图 4a1)。其余 4 颗锆石的年龄值分别为 ~ 170, ~ 175, ~ 190 和 ~ 245 Ma。该样品的最小年龄为 159.3 ± 2.0 Ma，代表了流纹岩的结晶年龄，其余较老的锆石年龄均为流纹岩形成过程中捕获的或继承的锆石年龄。样品 S4049 共有 25 个分析点，剔除 2 个偏离点，22 个分析点的 206Pb/238U 加权平均年龄为 160.3 ± 1.7 Ma(MSWD = 0.25, n = 22; 图 4b1)，代表了流纹岩的结晶年龄。剩余 1 颗锆石的年龄为 199.0 ± 6.0 Ma，可能代表了捕获的或继承的锆石年龄。

　　样品 S4073 共有 24 个分析点，剔除 1 个偏离点，23 个分析点的 206Pb/238U 加权平均年龄为 153.8 ± 1.5 Ma(MSWD = 0.29, n = 23; 图 4c1)，代表了流纹岩的结晶年龄。

　　4.2 地球化学特征

　　本文对辽西寺儿堡-白塔盆地 7 件晚侏罗世火山岩样品进行了全岩主、微量元素分析，详细结果见表 2

　　本次在辽西寺儿堡-白塔盆地采集的晚侏罗世火山岩样品为流纹岩(图 5a)，具有较高的 SiO2(75.53 ~ 76.10 wt.%)、K2O(5.01 ~ 5.49 wt.%)、Al2O3(12.84 ~ 13.05 wt.%)和全碱含量(8.68 ~ 9.04 wt.%)，CaO(0.33 ~ 0.58 wt.%)、MgO (< 0.20 wt.%)和 TFeO 含量较低(0.97 ~ 1.45 wt.%)。在 TAS 图解中，样品落入亚碱性区域(图 5a)，其 K2O/Na2O 比值为 1.37 ~ 1.61 wt.%，属于高钾钙碱性系列(图 5b)。在 A/CNK-A/NK 图解中，A/CNK 值介于 0.99 ~ 1.07 之间，样品落在准铝质-过铝质范围内,显示准铝质-过铝质特征(图 5c)。

　　样品的稀土元素总量中等偏低(∑REE = 58.10×10-6 ~ 126.10×10-6)，在球粒陨石标准化稀土元素配分图中(图 6b)，稀土元素配分模式整体右倾，轻重稀土分馏中等(∑LREE/∑HREE = 14.26 ~ 20.84;(La/Yb)N =8.66 ~ 22.43))，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损。除 S4049 显示具有弱的 Eu 正异常外(δEu = 1.15)，其余样品均为明显的 Eu 负异常(δEu = 0.53 ~ 0.86)。在微量元素组成上(图 6a)，流纹岩样品相对富集大离子亲石元素(LILEs：Rb、Ba、 Pb、K 等)，而相对亏损 Nb、Ta、Sr、P、Ti 等高场强元素(HFSEs)。

　　4.3 Hf 同位素组成

　　本文对研究区 3 件流纹岩(S4047，S4049，S4073)样品中部分锆石进行了原位 Hf 同位素组成分析，测试结果见表 3。 3 件流纹岩样品锆石 206Pb/238U 年龄虽有差别，但其 Hf 同位素具有相似的地球化学特征。样品 S4047(t = 159 Ma)中代表结晶年龄的 10 颗锆石 176Hf/177Hf 比值为 0.282055 ~ 0.282176，以其结晶年龄计算得到的 εHf(t)值为-22.3 ~ -17.8，二阶段模式年龄(TDM2)介于 2334 ~ 2610 Ma。样品 S4049 中 14 颗代表岩石结晶年龄(t = 160 Ma)的岩浆成因锆石 176Hf/177Hf 比值为 0.282008 ~ 0.282131，εHf(t) = -21.7 ~ -19.4，TDM2 = 2430 ~ 2697 Ma。样品 S4073(t = 154 Ma)中 10 颗岩浆成因锆石 176Hf/177Hf 比值为 0.282030 ~ 0.282148，以其结晶年龄计算得到 εHf(t) = -23.2 ~ -18.8，TDM2 = 2391 ~ 2663 Ma。

　　5 讨论

　　5.1 火山岩形成时代

　　华北克拉通先后受到了古亚洲洋构造域、蒙古-鄂霍茨克洋构造域及古太平洋构造域的相互作用影响，在华北北缘燕山-辽西地区发育了大面积的岩浆岩，并具有多期构造-岩浆活动叠加的特点(Gao et al., 2004; 马强, 2013; Song et al., 2021)。出露的大规模中生代火山岩可划分为四期：早侏罗世(兴隆沟组或南大岭期)、晚侏罗世(蓝旗组或髫髻山组)、早白垩世(义县期或张家口期)和晚白垩世(大兴庄期)(Yang and Li, 2008; 马强, 2013)。其中，晚侏罗世中酸性火山岩岩石组合主要以粗安岩，粗面岩、粗面英安岩，流纹岩以及少量火山碎屑岩为主，出露于金岭寺-羊山盆地和寺儿堡-白塔盆地内。寺儿堡-白塔盆地原被认为是白垩纪盆地，主要发育早白垩世义县组火山岩(辽宁省地质矿产局, 1989)。但本次通过详细的野外地质调查和锆石 U-Pb 同位素年代学分析发现盆地内具有两套不同时期的火山岩，大部分火山岩形成于晚侏罗世，其时代与髫髻山(蓝旗)组火山岩相近，而早白垩世火山岩仅在盆地南缘的尖山-老滩地区出露。本次对盆地内白塔满族乡附近的 3 件流纹岩样品进行锆石 U-Pb 年代学分析，样品中锆石颗粒均呈自形-半自形粒状或椭圆状，发育有典型的岩浆震荡环带，Th/U 比值(0.03 ~ 3.23)较高，暗示锆石为岩浆成因。因此，经原位 U-Pb 同位素测试分析得到的年龄即为火山岩的结晶年龄，其结果显示白塔地区流纹岩形成于 153.8 ~ 160.3 Ma，即晚侏罗世。此外，在野外可见该套火山岩与上覆土城子组砂砾岩具有明显的不整合接触关系，火山岩中包含有晚侏罗世的凝灰岩和翼龙化石。因此，本文认为该火山岩应该为晚侏罗世火山岩，与区域上已发现的中酸性火山岩和花岗质岩石结晶年龄基本一致(马强和郑建平, 2009; 崔芳华等, 2020)。

　　5.2 岩石成因及源区特征

　　主微量元素数据和锆石 Hf 同位素组成是探讨岩浆源区性质的可靠手段。辽西地区晚侏罗世酸性火山岩具有较高的 SiO2，Al2O3 和全碱含量，较低的 MgO(< 0.20 wt.%)、Cr、Co、 Ni 含量(Cr、Co、Ni 平均值为 4.96×10-6、0.79×10-6、1.78×10-6)，结合低 Ce/Pb 值(1.79 ~ 4.45)，说明岩浆起源于地壳物质的部分熔融(Zhang et al., 2018)。中等偏高的 Th、U、Sr 含量和 K、Pb 正异常及 P、Ti 负异常，暗示着岩浆在上升过程中可能遭受了中上地壳的混染作用(马强, 2013)。流纹岩属于高钾钙碱性系列，显示准铝质-过铝质特征。大离子亲石元素(LILEs：Rb、Ba、Pb、K 等)和轻稀土元素(LREEs)相对富集，高场强元素(HFSEs： Nb、Ta、Sr、P、Ti 等)和重稀土元素(HREEs)相对亏损，并具有 Eu 负异常，Sr 弱正异常或无异常的特点，暗示岩浆起源于正常深部陆壳的部分熔融。整体上，晚侏罗世流纹岩轻重稀土分异程度中等((La/Yb)N = 8.66 ~ 22.43; ∑LREE/∑HREE = 14.26 ~ 20.84)，稀土元素总量不高(58.10×10-6 ~ 126.10×10-6)，明显低于同时期的中基性火山岩。辽西地区晚侏罗世中基性火山岩主要为埃达克质岩石，具有较晚侏罗世流纹岩更强的轻重稀土元素分馏和更高的 MgO(> 1.00 wt.%)、Sr(> 400×10-6)含量，一般表现出不明显的 Eu 负异常或具有 Eu 正异常(Yang and Li, 2008; 马强, 2013)。因此，晚侏罗世流纹岩不可能是中性岩浆直接分异结晶的产物。本次研究中除样品 S4049 外，其余样品均表现出明显的 Eu 负异常，具有低 Sr 含量、Ti 和重稀土元素亏损的特点, Er 和 Dy 之间具有明显的线性关系(图 7a)，表明其经历了斜长石和角闪石的分离结晶作用。在火山岩 Rb/Y-Nb/Y 图解中(图 7b)，流纹岩具有部分熔融程度增加的趋势，说明酸性岩浆曾经历明显的部分熔融过程，后期则以斜长石、角闪石等矿物的分离结晶作用为主。

　　流纹岩相对富集 Rb、Ba、K 等大离子亲石元素，亏损 Nb、Ta、Ti、Th、U 等高场强元素，明显的 Pb 正异常和 P 负异常，结合低 Nb/Ta 值(10.2 ~ 12.4;古老地壳值为 11;Sun and McDonough, 1989)，暗示其源区可能为古老的下地壳，这在流纹岩锆石 Hf 同位素组成上也有体现(图 8)。虽然 3 件流纹岩样品锆石年龄值略有不同，但其 Hf 同位素具有相似的地球化学特征。锆石具有明显的负 εHf(t)值(εHf(t) = -17.8 ~ -23.2)和古老的 Hf 同位素二阶段模式年龄(TDM2 = 2334 ~ 2699 Ma)，与区域上中酸性火山岩和花岗质岩石相似，均表现出富集 Hf 同位素特点(马强和郑建平, 2009; 马强等, 2013; 崔芳华等, 2020; Xue et al., 2020)。本次研究结果在 Hf 同位素相关图解中分别落入 2.5 Ga 地壳演化线和下地壳区域内(图 8)，指示其岩浆源区应为太古代或元古代的古老下地壳的部分熔融。结合岩石中高的 SiO2、Th、 U 和重稀土含量及低 Sr/Y 值，指示岩浆可能是由下地壳中上部长英质麻粒岩或片麻岩部分熔融形成，再经历斜长石、角闪石等矿物的分离结晶作用，最后喷发至地表形成流纹岩。

　　5.3 华北克拉通北缘晚侏罗世的构造演化及其对燕山运动的响应

　　华北克拉通自晚古生代以来先后受到了古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋等多构造体系的叠加影响，是研究燕山运动、岩石圈减薄和克拉通破坏的重要地区之一(赵越等, 2004; Zhu et al., 2018)。侏罗纪是燕山运动构造体制转换的关键时期(赵越等, 2004)，燕山地区经历了强烈的构造变形和岩浆活动，并发育了大规模北东-北北东向火山-沉积断陷盆地(Liang et al., 2015a, b)。辽西地区位于燕山造山带的东段，出露有大面积的中-晚侏罗世火山岩，与区域上中生代火山岩和花岗质岩石呈现一致的北东向展布方向。晚侏罗世流纹岩具有与活动大陆边缘岩浆岩相似的地球化学特征(Pitcher, 1997)，显示高钾钙碱性和准铝质-过铝质特点，P2O5 含量极低(0.02 ~ 0.03 wt.%)，属于 I 型流纹岩(图 9; Pitcher, 1997)。在相关的构造判别图解中样品分别落在岛弧花岗岩(图 10a, b)和活动大陆边缘区域(图 10c, d)，与同时期的花岗质岩石基本一致(Hu et al., 2019; 崔芳华等, 2020)，共同显示的强烈 Nb、Ta 亏损，暗示它们应形成于相同的构造环境，即与俯冲相关的活动大陆边缘构造环境。

　　目前大多数学者认为，燕山地区早白垩世岩浆岩形成于与古太平洋板块俯冲相关的伸展背景下(Sun et al., 2007; 崔芳华等, 2020)，但对晚侏罗世岩浆岩的成因及其构造背景仍存在较大争议。部分学者将燕山地区晚侏罗世的岩浆活动联系于蒙古-鄂霍茨克洋消减闭合的远程效应(张长厚等, 2004; 赵越等, 2004)，古太平洋的俯冲(Wang et al., 2015)，或者两者的叠加影响(马强, 2013; Dong et al., 2015)。最新的古地磁资料表明，在晚侏罗世时华北克拉通与西伯利亚之间相距 1600 Km(Ren et al., 2016; Wang et al., 2018)，并且在燕山地区未发现较大规模的南北向岩浆活动。因此，蒙古-鄂霍茨克洋的消减闭合可能对燕山地区晚侏罗世的岩浆活动起到推动作用，但绝不是引起辽西地区构造岩浆活动的必要条件。燕山地区晚侏罗世岩浆活动仅次于早白垩世，空间上，晚侏罗世火山岩和早白垩世火山岩分别位于燕辽火山岩带的东南侧和西北侧，整体表现出火山活动随时间由南东向北西迁移的趋势(Dong et al., 2018)。并且，辽西地区晚侏罗世火山岩及同时期花岗质岩石的展布方向与古太平洋俯冲带方向近乎平行，均呈 NE 向(崔芳华等, 2020)，暗示区域上晚侏罗世岩浆活动可能与古太平洋板块的俯冲有关。Hu et al. (2019)提出辽西兴城地区晚侏罗世花岗岩形成于古太平洋板块俯冲的挤压环境。辽西凌源蓝旗组火山岩(166 ~ 153 Ma)及台里地区晚侏罗世 ENE 向花岗质糜棱岩带的形成也与古太平洋板块的俯冲相关(马强, 2013; Liang et al., 2015a, b)。除广泛分布的岩浆岩外，华北北缘发育有大规模的晚侏罗世逆冲构造，例如大青山逆冲推覆构造带(~ 170 Ma)，十三陵冲断褶皱构造(161 ~ 141 Ma)以及四合堂逆冲推覆构造(148 ~ 143 Ma)等(Davis et al., 2001; 张长厚等, 2004; Dong et al., 2018)。燕山地区则以承德逆冲断层为代表(Dong et al., 2018)，这些广泛发育代表挤压的变形样式暗示着区域处于古太平洋板块俯冲引起的挤压环境。因此，辽西寺儿堡-白塔盆地的晚侏罗世火山岩具有与活动大陆边缘岩浆岩相似的地球化学特征，形成于古太平洋板块俯冲的北西向挤压构造环境。这为确定辽西地区晚侏罗世中酸性火山岩的成因提供了更有利的证据。晚侏罗世古太平洋板块向欧亚大陆的斜向俯冲脱水扰动了燕山地区的岩石圈地幔，使其部分熔融形成幔源岩浆，幔源岩浆底侵古老下地壳并加热下地壳，造成下地壳不同层次的部分熔融，持续的底侵作用导致下地壳中上部长英质麻粒岩或片麻岩部分熔融，再经历斜长石、角闪石等矿物的分离结晶后形成流纹岩岩浆。

　　目前已有的区域资料表明古太平洋板块的俯冲和后撤作用是引起燕山运动构造体制发生重大转变的主要原因(赵越等, 2004;Mercier et al., 2007; Zhu et al., 2012; Wang et al., 2018; Hu et al., 2019)，但对后撤作用的初始时间依旧存在不同的认识，例如 ~145Ma(Zheng et al., 2018; Zhu et al., 2019)、~135Ma(Mercier et al., 2007; Zhu et al., 2012)以及 ~ 100Ma 等。燕山地区晚侏罗世火山岩 SiO2 含量变化范围较大，主要为一套中酸性岩石组合，火山岩地球化学组成多变，成因呈多样化，单一的成岩模式很难解释，这可能是由燕山地区壳幔结构不均一导致的，与区域上构造体制转变密切相关(Yang and Li, 2008; 马强, 2013)。本次在寺儿堡-白塔盆地识别出晚侏罗世火山岩形成于活动大陆边缘构造背景，与下伏地层呈角度不整合接触，其北东向展布与古太平洋板块俯冲方向正交，暗示其可能处于古太平洋板块俯冲的北西向挤压构造环境。但同时期金岭寺-羊山盆地出露的火山岩则为碱性岩石系列，暗示着区域上伸展体系的存在。辽西医巫闾山地区保存有明显的晚侏罗世伸展构造形迹，其邻区存在双峰式火山岩侵位(李刚等, 2013;梁琛岳等; 2016)。同时，花岗岩磁组构资料指出燕山地区晚侏罗世碱厂岩体和四干顶岩体的侵位受控于古太平洋板块俯冲引起的区域伸展(Lin et al., 2021)。燕山地区除广泛分布的火山岩外，还存在着大量的晚侏罗世变质核杂岩和伸展盆地(梁琛岳等, 2016; Lin et al., 2021)，例如：辽西大红旗断陷盆地、后城盆地(160 ~ 152Ma; 邵济安等, 2003)以及下板城盆地等(160 ~ 153Ma; Davis et al., 2001; Lin et al., 2021)。晚侏罗世(160 ~ 150Ma)是华北克拉通中生代变质核杂岩发育的高峰期之一(Dong et al., 2018; Hu et al., 2019)。辽西医巫闾山晚侏罗世伸展变形、台里韧性剪切带以及片麻状花岗岩体中矿物之间的破碎具有明显定向，均暗示着区域上存在伸展体系(许文良等, 2004; Liang et al., 2015a, b; 梁琛岳等, 2016)。综上所述，燕山-辽西地区出露的大规模晚侏罗世中酸性火山岩、花岗质岩石及逆冲构造形成于古太平洋板块俯冲的挤压构造环境，局部变质核杂岩、侵入岩体与沉积盆地受区域伸展体系控制，暗示着燕山-辽西地区构造体制于晚侏罗世(153.8 ~ 160.3 Ma)发生转变，由挤压体系逐渐过渡为伸展体系，为燕山运动的局部响应(图 11)。

　　6 结论

　　基于对辽西寺儿堡-白塔盆地晚侏罗世火山岩岩相学、锆石 U-Pb 同位素年代学、地球化学及锆石 Hf 同位素组成的研究，得出如下主要结论：

　　(1)最新锆石 U-Pb 年代学结果表明寺儿堡-白塔盆地除早白垩世火山岩外，还发育有大规模的晚侏罗世火山岩，成岩时代为 153.8 ~ 160.3 Ma，空间上呈 NE 向展布。

　　(2)晚侏罗世流纹岩具有与活动大陆边缘岩浆岩相似的地球化学特征，岩浆成因锆石显示负的 εHf(t)值(εHf(t) = -17.8 ~ -23.2)和古老的 Hf 同位素二阶段模式年龄(TDM2 = 2334 ~ 2697 Ma)，暗示初始岩浆来源于太古代或元古代的古老下地壳的部分熔融，形成于古太平洋板块俯冲的北西向挤压构造背景。

　　(3)晚侏罗世燕山-辽西地区受古太平洋板块俯冲后撤作用的影响构造体制发生转变，由挤压体系逐渐过渡为伸展体系，为燕山运动的局部响应。