华北与华南地块在中-晚三叠世沿秦岭造山带碰撞拼合，最终形成了中国东部大陆(Meng and Zhang, 1999，2000; 张国伟等，2001)。受北部蒙古-鄂霍茨克洋向南俯冲、阿穆尔地块与西伯利亚地块碰撞以及古西太平洋向东俯冲的影响，中国东部大陆内部在晚中生代或燕山期又发生了多期构造变形，经历了燕山运动旋回的强烈改造(Davis et al., 1998; 郑亚东等，2000; Davis et al., 2001; Cope，2003; 赵越等, 2004a, 2004b; 张长厚等，2004; 董树文等，2007; 张长厚，2008)。对华北北缘晚中生代地层序列、盆地演化、构造变形和岩浆活动已开展了长期研究，对不同地质过程之间的相互关系有了初步了解(图 1)。然而，对中国东部大陆晚中生代不同阶段盆地的构造性质、沉积过程以及成因机制等方面还存在诸多争论。如对华北北缘不同岩石地层单元的精确时代、空间变化以及区域对比还缺乏很好的限定(赵越等，2004a; Yang et al., 2006; 刘健等，2007; 黄迪颖，2015)。对华北北缘阴山-燕山构造带及邻区中生代不同时期盆地的构造属性和沉积充填过程还存在很大争议(Meng et al., 2003a; Meng，2003b; Meng et al., 2014; 刘少峰等, 2004a, 2004b; Xu et al., 2016)。

图 1

图 1 华北地块北缘晚中生代地层、火山-沉积序列、盆地演化以及与燕山运动旋回之间的关系 Figure 1 Diagram showing late Mesozoic stratigraphy, volcano-sedimentary succession, basin development and their relations with the Yanshanian orogenic cycle in the northern North China block

本课题将通过对中国东部燕山期沉积盆地的研究，解决以下关键科学问题：(1) 中国东部中生代不同时期原型盆地的分布状态和改造过程；(2) 不同类型盆地的形成、发展和叠加与深部热构造过程和陆缘俯冲/碰撞作用之间内在联系；(3) 沉积作用的时空演变如何响应深部过程以及对外生矿产的富集的控制。

建立地层精确时间格架是恢复沉积盆地演化历史的基础，也是了解盆地构造发展和沉积环境变迁与区域构造作用之间时空联系的关键。本课题拟通过对沉积地层中火山岩和凝灰岩同位素定年以及生物地层学分析，精确限定主要岩石地层单位的时限、空间穿时特征和各地层单元的空间对比，识别主要地层不整合界面和性质。重点研究的地层单元包括：京西-冀北地区下花园组和九龙山组，辽西地区郭家店组、海房沟组、髫髻山组和土城子组等。根据对上述岩石地层的精确定年，厘定和建立华北北缘中生代新的地层时空格架，为分析和重建华北北缘中生代沉积盆地演化奠定坚实的地层学基础。

对华北北缘阴山-燕山构造带及邻区中生代不同时期盆地的构造属性和沉积充填过程还存在很大争议。一种观点认为，燕山运动A幕挤压构造作用贯穿于整个中侏罗世晚期-晚侏罗世，这一时期火山—沉积地层被认为形成于挤压盆地；另一观点则认为，燕山运动A幕是中侏罗世晚期一次短暂的强烈挤压构造事件，晚侏罗世燕山构造带处于伸展构造环境，或者说早-中侏罗世形成于伸展盆地。对晚侏罗世盆地构造属性和沉积过程的不同认识，不仅关系到对燕山运动这一重大地质事件构造过程的恢复，而且也影响人们对这一时期区域构造环境和深部过程的理解。华北北缘中生代盆地构造演化、沉积环境变化还伴随外生资源的聚集，但对它们之间的内在联系未深入探究。该课题将对阴山-燕山构造带及邻区晚中生代沉积盆地开展详细研究，重点剖析石拐子盆地、西山-宣化盆地、承德—平泉盆地、凌源盆地、朝阳-北票盆地以及阜新盆地等。上述盆地较完整地保存了晚中生代地层，是揭示华北北缘燕山运动精细过程以及盆地构造-沉积响应的最佳窗口。通过地层学、沉积学和构造地质学相结合的方法，对每一个盆地开展综合性分析，划分各个盆地的构造-沉积演化阶段、揭示不同时期盆地类型、恢复盆地沉积充填过程、重建不同盆地演化的差异、确定燕山运动旋回与盆地阶段性发展之间的对应关系、建立晚中生代盆地演化的地质模型，探讨中生代不同阶段沉积环境演变对外生资源富集的控制机理。

华南地区发育着许多中生代盆地。然而，由于燕山期强烈构造变形，这些盆地的原始构造面貌、时空展布、地层层序以及相互关系受到极大改造。人们对不同时期盆地的性质、不同类型盆地的相互叠合、盆地构造演化与深部过程之间的耦合关系等还缺乏系统认识。该课题拟对华南中生代不同阶段原型盆地开展研究。通过对晚三叠世-中侏罗世盆地类型和时空演化、晚白垩世红色盆地构造属性和沉积过程、不同阶段盆地地层格架及岩相古地理、盆地构造-沉积演化与盆缘构造的成因联系等内容的综合研究，揭示燕山期构造演化对盆地形成和发展制约，探讨盆地沉降-充填与盆缘构造作用和隆升剥蚀之间的耦合关系，明确叠合盆地之间界面的成因和构造涵义；通过同位素地球化学、同位素年代学和裂变径迹等多手段综合分析，反演盆地热演化历史，示踪沉积物源区类型和时空变化，恢复基底剥露和盆地沉降的构造过程，探讨中生代盆地演化的深部动力学机制；选择典型盆地进行相关外生矿产资源研究，揭示盆地演化对外生资源形成和富集的制约。

中国东部燕山期发生了大规模岩浆活动。晚中生代地层中出现大量火山岩和火山碎屑岩，碎屑岩层序中也普遍含有火山/火山碎屑岩夹层。已有的研究结果显示，燕山期岩浆活动具有明显的旋回性，并且这种旋回性的岩浆活动与盆地构造属性阶段性的变化在时间上存在很好的对应关系。上述现象清晰地表明中国东部中生代盆地构造-沉积演化与深部热构造过程存在着密切的成因联系。然而，目前对深部热-力学过程如何控制地壳上部盆地构造发展和沉积环境演变尚缺乏系统认识。该课题拟通过盆地分析与数值模拟相结合的方法来研究深部热-力学过程与盆地发展之间的成因联系。通过盆地分析方法，确定中国东部不同类型盆地的沉降过程以及火山-沉积作用的时空变化，建立相应的地质构造模型。在此基础上，利用二维热-力学数值模拟手段，反演地壳伸展减薄、盆地发展和构造岩浆活动过程，揭示不同地质作用的时空变化与深部热构造过程的内在关联。