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Early Cretaceous extensional structures in the Liaodong Peninsula:Structural associations,geochronological constraints and regional tectonic implications

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Science China Earth Sciences 2011年第6期54卷 823-842页

作者： LIU JunLai JI Mo SHEN Liang GUAN HuiMei gregory a davis State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources China University of Geosciences Beijing 100083 China China National Offshore Oil Corporation Research Institute Beijing 100027 China Institute of Geomechanics Chinese Academy of Geological Sciences Beijing 100081 China Department of Earth Sciences University of Southern California Los Angeles CA90089-0740 USA

Various extensional structures,e.g.,half grabens,detachment faults,and metamorphic core complexes,were formed in the Liaodong *** are two metamorphic core complexes (mcc's) in the western part of the Peninsula,*** Liaonan mcc and the Wanfu *** share the same lower plate and constitute a conjugate mcc *** Dayingzi detachment fault system and the three half grabens are exposed in the central and eastern parts,respectively.U-Pb dating of zircons from syntectonic plutons in the lower plates of the detachment faults and volcanic rocks from half graben basins indicates that their formation spans from 135 to 106 Ma,although the individual structure may be formed at a particular *** the differences in age of formation,in the regional attitudes,and in rooting depths,the extensional structures have great similarities in their kinematics,geometrical asymmetry,and coeval tectono-magmatic activities ***,the extensional structures constitute conjugate associations,but a particular one generally has asymmetric *** Cretaceous extensional structures extend from the Liaodong Peninsula to North China,Northeast China,South China,and eastern Mongolia and Transbaikal area in *** extensional structures from different areas share many common *** Liaodong Peninsula is the miniature of the East Asia with respect to the formation of extensional structures in Early *** is suggested that the interaction of the Izanagi Plate with Eurasia Plate is responsible for the extension of *** structural mobility of the lithosphere,partly attributed to the fluid flow at the depth,and detachment faulting in both the crustal and mantle lithosphere provide important constraints on the development of Early Cretaceous extensional structures in the East Asia.

关键词： Liaodong Peninsula Cretaceous extension geochronology East Asia the North China Craton

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The Dayingzi detachment fault system in Liaodong Peninsula and its regional tectonic significance

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Science China Earth Sciences 2011年第10期54卷 1469-1483页

作者： SHEN Liang LIU JunLai HU Ling JI Mo GUAN HuiMei gregory a davis State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources China University ofGeosciences Beijing 100083 China China National Offshore Oil Corporation Research Institute Beijing 100027 China Institute of Geomechanics Chinese Academy of Geological Sciences Beijing 100081 China Department of Earth Sciences University of Southern California Los Angeles CA90089-0740 USA

Large scale lithosphere thinning is an important characteristic of the destruction of the North China Craton （NCC） during the late Mesozoic. A series of extensional structures were developed under extensional setting, among which is the Dayingzi detachment fault system （DFS）. The DFS is constituted by three parts, volcano-sedimentary basins at the hanging wall, the Dayingzi-Huanghuadian detachment fault zone, and Paleoproterozoic metamorphic rock series and Mesozoic plutons at the footwall. In the section across the detachment fault zone, there is a sequence of tectonites including fault gouge, microbreccia, cataclastic-mylonites, mylonites, and gneissic biotite monzonite granite. Microstructural characteristics of tectonites and electron backscatter diffraction （EBSD） patterns of quartz indicate that the rocks from the footwall experienced a process from upper greenschist facies to lower greenschist facies. SHRIMP and LA-ICP MS U-Pb dating of zircons from the volcanic rocks in the basins, the tectonic evolution of the DFS is summarized as follows： 1） regional extension started at 135.0±1.2 Ma ago, when the detachment fault cut through the middle crust. Faulting induced the upwelling of magma and eruption of volcanic rocks and deformed a series of medium-acid volcanic rocks; 2） after 135.0±1.2 Ma, a large scale detachment faulting was active cross-cutting the mid-upper crust. The western margin of Jurassic and Triassic granite was ductilly and brittly sheared; besides, the Cretaceous volcanoedimentary rocks were tilted when the master fault approached the surface; 3） at around 127±1 Ma, the detachment fault stopped its activity and was intruded by the unsheared Cretaceous granite near Chaoyang. Comparison with the Liaonan metamorphic core complex （MCC） and other extensional structures in Liaodong Peninsula led to a general trend of including three zones in the Peninsula： MCC zone, detachment fault systems （DFS） zone, and half graben zone. MCC commonly cuts through t

关键词： Liaodong Peninsula detachment fault system Cretaceous extension lithosphere thinning North China Craton

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Early Cretaceous overprinting of the Mesozoic Daqing Shan fold-and-thrust belt by the Hohhot metamorphic core complex,Inner Mongolia,China

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Geoscience Frontiers 2010年第1期1卷 1-20页

作者： gregory A.davis Brian J.Darby Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos AngelesCA 90089-0740USA ExxonMobil Exploration Company HoustonTXUSA

The Early Cretaceous Hohhot metamorphic core complex （mcc） of the Daqing Shan （Mtns.） of central Inner Mongolia is among the best exposed and most spectacular of the spatially isolated mcc＇s that developed within the northern edge of the North China ＂craton＂. All of these mcc＇s were formed within the basement of a Late Paleozoic Andean-style arc and across older Mesozoic fold-and-thrust belts of variable age and tectonic vergence. The master Hohhot detachment fault roots southwards within the southem margin of the Daqing Shan for an along-strike distance of at least 120 km. Its geometry in the range to the north is complicated by interference patterns between （1） primary, large-scale NW-SE-trend- ing convex and concave fault corrugations and （2） secondary ENE-WSW-trending antiforms and syn- forms that folded the detachment in its late kinematic history. As in the Whipple Mtns. of California, the Hohhot master detachment is not of the Wernicke （1981） simple rooted type; instead, it was spawned from a mid-crustal shear zone, the top of which is preserved as a mylonitic front within Carboniferous metasedimentary rocks in its exhumed lower plate. 4~Ar-39Ar dating of siliceous volcanic rocks in basal sections of now isolated supradetachment basins suggest that crustal extension began at ca. 127 Ma, although lower-plate mylonitic rocks were not exposed to erosion until after ca. 119 Ma. Essentially synchronous cooling of bornblende, biotite, and muscovite in footwall mylonitic gneisses indicates very rapid exhumation and at ca. 122--120 Ma. Contrary to several recent reports, the master detachment clearly cuts across and dismembers older, north-directed thrust sheets of the Daqing Shah foreland fold-and-thrust belt. Folded and thrust-faulted basalts within its foredeep strata are as young as 132.6 ± 2.4 Ma, thus defining within 5--6 Ma the regional tectonic transition between crustal contraction and profound crustal extension.

关键词： North China Yin Shah Daqing Shan Hohhot mcc Cretaceous extension

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华北燕山带东部三叠纪和侏罗纪大地构造演化:来自备受争议的邓杖子组及相邻地层的线索(英文)

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地学前缘 2009年第3期16卷 69-86页

作者： gregory A. davis 美国南加州大学地球科学系

位于辽西凌源市南部的牛营子—邓杖子地区侏罗系地质问题多年来困扰着地质学家。争论最多的构造形迹是一套平面上呈狭长矩形,以断层为界的近直立中元古界常州沟组石英岩,及局部长城系顶部地层。这套地层绵延35km,呈北北东展布。其西界... 详细信息

位于辽西凌源市南部的牛营子—邓杖子地区侏罗系地质问题多年来困扰着地质学家。争论最多的构造形迹是一套平面上呈狭长矩形,以断层为界的近直立中元古界常州沟组石英岩,及局部长城系顶部地层。这套地层绵延35km,呈北北东展布。其西界为近直立的大齐子断层(新命名断层)和大部分向东倒转的陡倾下侏罗统邓杖子组;东界为近直立的朱杖子断层(新命名断层)和西倾的中侏罗统郭家店组。前人的构造解释倾向于大齐子断层为邓杖子组一侧下降的陡倾正断层,朱杖子断层为郭家店组一侧下降的陡倾逆断层。文中不同意这样的解释,并发现有证据表明上述两个断层都形成于之前尚未识别出的侏罗纪构造事件时期。将大齐子断层解释为早侏罗世晚期—中侏罗世早期形成的一条向西逆冲的断层,沿着它使长城系推覆于邓杖子组之上,然后,该逆冲断层上、下盘地层共同卷入后期褶皱变形当中。朱杖子断层原本为正断层,形成于原来未识别出的中侏罗世伸展变形阶段,并构成了郭家店半地堑边界断层。朱杖子断层沿着向东倾斜的常州沟组石英岩与串岭沟组页岩的界面发育。随着断层的发育,位于常州沟组石英岩之上的串岭沟组及长城系上部地层发生拆离沉降并被埋藏在半地堑之下。随后,发生在中侏罗世晚期或晚侏罗世早期收缩构造变形,改造了邓杖子—常州沟—郭家店组构造组合的几何形态。本期改造导致以下结果:(1)朱杖子正断层发生反转成为逆断层;(2)蓟县系沿着杨杖子—瓦房店逆冲断层向东掩覆于断层围限的长城系地层及相邻侏罗系之上。同时,邓杖子组倾角加大并向东倒转。研究表明,辽西地区的侏罗纪构造演化过程远比原先所认为的要复杂。

关键词：辽西中生代构造侏罗纪伸展牛营子邓杖子组常州沟组郭家店组

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燕山地区褶皱冲断带和盆地中的晚侏罗世土城子组/后城组形成分析(英文)

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地学前缘 2005年第4期12卷 331-345页

作者： gregory A.davis Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos Angeles

土城子组/后城组为广泛分布在中国北方的燕山褶皱冲断带和盆地中晚侏罗世的典型碎屑岩沉积.本文主要是针对目前在燕山地区的通行的有关土城子组/后城组、及其之下的髫髻山组/ 蓝旗组,和上覆的张家口组/东岭台组火山岩的相关对比方法提... 详细信息

土城子组/后城组为广泛分布在中国北方的燕山褶皱冲断带和盆地中晚侏罗世的典型碎屑岩沉积.本文主要是针对目前在燕山地区的通行的有关土城子组/后城组、及其之下的髫髻山组/ 蓝旗组,和上覆的张家口组/东岭台组火山岩的相关对比方法提出质疑.其他同行近期发表相关的氩-氩法和铀-铅法同位素测年数据指出髫髻山组/蓝旗组年龄为175～147 Ma、土城子组/后城组年龄为156～139 Ma、张家口组/东岭台组年龄为147～127 Ma,显而易见,上述地层组的年龄是相互重叠的.这些测年数据说明以往的地层对比是有问题的,燕山造山带在中、晚侏罗世所发育的火山岩和沉积岩地层是穿时的.因此,传统上用(165±5) Ma 和(135±5) Ma之间的区域不整合来作为划分髫髻山组和后城组的层序界限是值得商榷的.尽管一些髫髻山组的火山岩和土城子组/后城组的沉积岩是与向南或向北的冲断作用相伴生的,但在髫髻山组和土城子组/后城组沉积之间的30～35 Ma的时间间隔内却是相对的构造平静期.这一结论是基于以往的髫髻山组和土城子组之间为假整合或平行不整合的观点所得出的.新近基于对承德盆地土城子组地层形成研究分析认为承德冲断层的实际位移距离应小于davis等2001年所提出的位移距离,笔者接受这一观点.但笔者并不同意在承德地区土城子组的沉积主要是受控于承德北部的向南冲断作用.现今承德向形盆地主要是由于向北冲断的承德县冲断层下盘变形的结果, 主要是(1) 它向北发生倒转;(2) 盆地南部的粗碎屑沉积的物源主要是来源于承德县的异地体.土城子组/后城组的沉积没有必要完全受控于构造作用.土城子组/后城组的沉积是紧随着在燕山部分地区发生的,持续了20～25 Ma 的髫髻山组/蓝旗组火山及岩浆活动.在中、晚侏罗世期间,燕山地区的岩浆活动必定导致地形的起伏,这就为快速剥蚀及粗碎屑的沉积提供了有利条件.最后需要指出的是,从前所提及的有关燕山带的土城子组/后城组和阴山带的大青山组的地层对比的依据并不存在.

关键词：土城子组后城组髫髻山组张家口组燕山带内盆地

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辽南变质核杂岩主拆离断层的波瓦状构造(corrugation)及其成因

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地质科学 2008年第1期43卷 12-22,49页

作者：纪沫胡玲刘俊来关会梅 gregory davis 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 Department of Earth Sciences University of Southern California Los Angeles CA 90089-0740USA

基于对辽南变质核杂岩主拆离断层及下伏韧性剪切带的几何学分析以及拆离断层带构造岩的显微构造研究,结合变质核杂岩构造—岩浆活动及其形成过程和力学机制,重点讨论了主拆离断层的波瓦状构造的特点及其形成条件。结果表明:波瓦状构造... 详细信息

基于对辽南变质核杂岩主拆离断层及下伏韧性剪切带的几何学分析以及拆离断层带构造岩的显微构造研究,结合变质核杂岩构造—岩浆活动及其形成过程和力学机制,重点讨论了主拆离断层的波瓦状构造的特点及其形成条件。结果表明:波瓦状构造的发育与下盘晚期阶段花岗质岩体的侵位具有同时性。伸展构造发育初期就位的深成岩体加热和软化了上部地壳,此时岩石力学属性控制的钝角锯齿状断裂构成了波瓦状构造的雏形,晚期阶段花岗质深成侵入岩的不均匀侵位制约了波瓦状构造的发育。

关键词：拆离断层波瓦状构造深成岩体辽南变质核杂岩

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辽东半岛早白垩世伸展构造组合、形成时代及区域构造内涵

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中国科学：地球科学 2011年第5期41卷 618-637页

作者：刘俊来纪沫申亮关会梅 gregory a davis 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室中国海洋石油总公司研究总院中国地质科学院地质力学研究所 Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos AngelesCA90089-0740USA

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地(通远堡、本溪和丹东)、拆离断层(大营子)和变质核杂岩(辽南和万福),它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南... 详细信息

辽东半岛地区广泛发育了多种不同类型的伸展构造,包括伸展断陷盆地(通远堡、本溪和丹东)、拆离断层(大营子)和变质核杂岩(辽南和万福),它们具有宏观一致性但却表现出一定的差异.西部地区,结伴发育了两个共用同一下盘的变质核杂岩—辽南和万福变质核杂岩;中东部地区发育了大营子拆离断层系;东部地区广泛发育了多个伸展断陷盆地.对于伸展构造相关的同构造侵入岩与伸展断陷盆地火山岩的年代学分析揭示出伸展构造总体发育于135～106Ma之间,但是各个伸展构造发育时间有一定的差异.伸展构造具有运动学统一性、几何学上的不对称性和构造-岩浆共同活动性;它们在形成时间上具有差异性与跨越性,区域产状变化与切割深度的不一致性;伸展构造宏观上构成共轭组合,但单个伸展构造却具有不对称性.华北、东北、华南乃至蒙古和俄罗斯远东地区的早白垩世伸展构造与辽东半岛地区伸展构造的发育具有统一的组合规律,可以认为辽东半岛地区伸展构造的发育是东亚早白垩世伸展构造域的缩影.Izanagi板块与欧亚板块之间的交互作用以及东亚地区岩石圈结构调整、深部流体活动性和壳幔拆离作用是制约东亚地区早白垩世伸展构造发育的重要因素.

关键词：辽东半岛白垩纪伸展作用形成时代东亚华北克拉通

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辽东半岛大营子拆离断层系及其区域构造意义

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中国科学：地球科学 2011年第4期41卷 437-451页

作者：申亮刘俊来胡玲纪沫关会梅 gregory a davis 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 防灾科技学院燕郊065201 Department of Earth Sciences University of South California

华北克拉通晚中生代发生了大规模岩石圈减薄并伴随着地壳层次区域性伸展作用的发生.在此伸展背景下,华北克拉通区发育有一系列的伸展构造,大营子拆离断层系即为一个典型实例、大营子拆离断层系位于华北克拉通东部(辽东半岛东南部),主要... 详细信息

华北克拉通晚中生代发生了大规模岩石圈减薄并伴随着地壳层次区域性伸展作用的发生.在此伸展背景下,华北克拉通区发育有一系列的伸展构造,大营子拆离断层系即为一个典型实例、大营子拆离断层系位于华北克拉通东部(辽东半岛东南部),主要由上盘火山-沉积盆地,大营子-黄花甸拆离断层带以及下盘古元古代变质岩系和侵入岩体三部分组成.依据拆离断层带中构造岩组合、构造岩变形显微构造和石英EBSD组构分析揭示出下盘岩石主要经历了从高绿片岩相到低绿片岩相的变形变质过程.基于火山-沉积盆地中火山岩的SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果,推断伸展构造开始活动于(135±1.2)Ma之前,结束于(127±1)Ma.通过与辽南变质核杂岩及辽东半岛其他伸展构造的对比,以及这些伸展构造的分布及影响深度,可充分说明辽东半岛岩石圈破坏和减薄的不均一性,从而显示出其破坏程度的差异,并藉此探讨了华北克拉通破坏和伸展减薄的不均匀性.

关键词：辽东半岛拆离断层系白垩纪伸展作用岩石圈减薄华北克拉通

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地壳的拆离作用与华北克拉通破坏：晚中生代伸展构造约束

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地学前缘 2008年第3期15卷 72-81页

作者：刘俊来 gregory A.davis 纪沫关会梅白相东中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos AngelesCalifornia 90089 0740USA

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造（包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地）在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育，它们切过上部地壳（断陷盆地）、中、上地壳（拆离断... 详细信息

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造（包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地）在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育，它们切过上部地壳（断陷盆地）、中、上地壳（拆离断层）或中部地壳（变质核杂岩）。地壳拆离作用具有运动学极性（NWW或SEE）、几何学宏观（区域）对称与微观（局部）不对称性、遍布全区但不均匀性，以及形成时间的跨越性（140～60Ma）等特点，并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现令岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是，除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外，从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚，也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳（或地幔）拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用，区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏，华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。

关键词：地壳拆离伸展构造岩石圈减薄华北克拉通破坏

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辽宁南部万福变质核杂岩的发现及其区域构造意义

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地学前缘 2008年第3期15卷 199-208页

作者：关会梅刘俊来纪沫赵胜金胡玲 gregory A.davis 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 Department of Earth Sciences University of Southern CaliforniaLos AngelesCA 90089-0740

根据宏观与微观构造测量,结合白垩纪沉积盆地组成与结构、区域岩浆活动性及其测年资料等的综合分析,揭示出在辽宁南部辽南变质核杂岩东侧存在另一个变质核杂岩构造,即万福变质核杂岩。该核杂岩具有典型的三层结构:拆离断层带由不同层次... 详细信息

根据宏观与微观构造测量,结合白垩纪沉积盆地组成与结构、区域岩浆活动性及其测年资料等的综合分析,揭示出在辽宁南部辽南变质核杂岩东侧存在另一个变质核杂岩构造,即万福变质核杂岩。该核杂岩具有典型的三层结构:拆离断层带由不同层次构造岩构成,上盘为元古宇岩石,下盘是太古宇岩石和就位于其中的同构造花岗质侵入体。万福变质核杂岩形成于早白垩世,与辽南变质核杂岩构成一个变质核杂岩对,两者在很多方面具有相似性。该变质核杂岩对的厘定可能为阐明华北晚中生代岩石圈的力学和流变学属性以及岩石圈减薄过程提供了依据。

关键词：万福变质核杂岩伸展构造晚中生代岩石圈减薄辽南

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