0.   引言

北京西山位于燕山板内造山带、太行山构造带与华北平原的衔接部位（图 1），中生代以来多期次板内变形十分活跃，是解析华北板块构造演化的重要窗口（张长厚等，2006；Wang et al., 2011；续海金等，2020）.周口店地区位于北京西山的南段（图 1），是我国地质事业的发祥地（北京市地质矿产局, 1988, 周口店幅1∶50 000区域地质及矿产地质调查报告；赵温霞，2003）.燕山期-新生代多个构造期次、多种构造体制和变形样式相互叠加，形成了复杂的变形格局（Wong, 1927, 1929；宋鸿林, 1987, 1996；单文琅等，1991；Yan et al., 2006, 2011；Wang et al., 2011；舒坦等，2019；续海金等，2020）.燕山运动塑造了北京西山NE向区域构造样式（张长厚等，2006；Wang et al., 2011），周口店地区表现为170~150 Ma NWW向挤压变形（张长厚等，2006；Wang et al., 2011）与133~128 Ma房山岩体的NW向侵位变形，如北岭新月形叠加向斜、车厂韧性剪切带等（Yan et al., 2006, 2011；He et al., 2009）.早白垩世（136~135 Ma）之后，华北板块构造体制发生重大转折，克拉通遭受大规模破坏（刘俊来等，2006；朱日祥等，2012；林伟等，2013），普遍发育变质核杂岩、断陷盆地等近EW向伸展构造（翟明国等，2003；万天丰，2004；刘俊来等，2006；董树文等，2007），房山岩体西侧发育时代为130~110 Ma的~110°SEE拉伸线理（Wang et al., 2011）.白垩纪末以后（70 Ma至今），北京西山发育脆性伸展构造，周口店见NS向辛开口同沉积正断层（Yan et al., 2006；Wang et al., 2011）.另外，部分学者认为北京西山板内变形始于印支运动（宋鸿林, 1987, 1996；单文琅等，1991），体现为晚三叠世的近水平韧性剪切带——“褶叠层”与三叠纪末近NS向挤压形成的EW纵弯褶皱、逆冲断层（Yan et al., 2006, 2011）.“褶叠层”由中元古界-下三叠统组成，垂向上表现为3层模式的伸展拆离构造（宋鸿林，1996；Yan et al., 2006）.

图  1  周口店地区地质-构造简图(a)及大地构造背景(b)

Fig.  1.  Regional geology of Zhoukoudian area (a) and its location in North China craton (NCC)(b)

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综上，北京西山及周口店地区中新生代构造变形历史复杂，变形期次的划分仍然存在一定争议（Shan et al., 2006；Wang et al., 2011；舒坦等，2019；续海金等，2020），部分构造变形的时代主要依据构造层的划分而厘定（宋鸿林, 1987, 1996；Yan et al., 2006），缺乏同位素年代学的精确制约（Shan et al., 2006；Wang et al., 2011）.另外，已有构造解析集中在燕山期变形（中侏罗世-早白垩世），即NE向或EW向挤压逆冲构造和后期伸展构造与岩浆事件（Yan et al., 2006, 2011；张长厚等，2006；He et al., 2009；Wang et al., 2011；舒坦等，2019；续海金等，2020）.再者，最新研究表明华北板块燕山运动可持续到晚白垩世（董树文等，2007），然而北京西山晚白垩世变形鲜有报道，并且缺乏精细运动学、年代学约束.

周口店黄院村金子沟出露连续的寒武纪-奥陶纪地层，保存着白垩纪-新生代多期次构造变形记录（图 2）.本文力图通过露头和显微尺度的构造解析，精细解剖不同期次变形的样式、运动学与叠加关系，并结合闪长岩脉锆石U-Pb定年，尝试建立黄院奥陶系变形期次，着重对晚白垩世极性向南的逆冲剪切带展开调查，为北京西山晚燕山期变形期次划分提供新佐证.

图  2  黄院金子沟地区宏观构造样式及各地质点构造要素吴氏网投影

a.金子沟东侧自然剖面AA′；b.Google地图显示的观察点和自然剖面位置, GPS点位详见附表 1；c.金子沟西侧自然剖面BB′；d~e.D005观察点马家沟组灰岩D₂期近EW向纵弯褶皱及岩层面上所显示的矿物拉伸线理L₁，近水平断面显示有D₁期倾竖型流变褶皱，白色岩层为大理岩化灰岩，表面存在连续分布的片状绢云母；f.D006观察点马家沟组泥晶灰岩中的闪长岩脉石香肠，岩脉边界存在热接触变质，灰岩发生大理岩化

Fig.  2.  Macro structural style and polar stereographic projection net for each geological element in Jinzigou, Zhoukoudian

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表  1  周口店金子沟奥陶系变形期次划分

Table  Supplementary Table   Summary of deformation phases in Jinzigou, Zhoukoudian

期次	变形样式	运动学/应力场	构造相	时间
D1	近EW剪切条带，面理S1，100°~120°SE向拉伸线理	上盘向SEE滑动	韧性变形-流变	130~110 Ma
D2	近EW向纵弯褶皱、逆冲型韧性剪切带，面理S2	NNE-SSW向挤压，指向SW的逆冲	韧性变形为主	晚白垩世
D3	沿面理S2的NNW向伸展滑动	上盘NNW向正断式滑动	脆-韧性	晚白垩世
D4	近NS向陡倾的正断层系	近EW向伸展	脆性变形为主	白垩纪末-新生代（70~60 Ma）

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1.   区域地质背景

华北板块夹持于北侧的中亚造山带和南侧的秦岭-大别造山带之间，东侧为NNE向左行滑动的郯庐断裂带所切割，北部被NEE向的燕山-阴山板内造山带所截切，中部分布着NNE向的太行山构造隆起带（图 1b）.周口店地区位于燕山、太行山两个构造带的接合部位（图 1b），出露有较完整的华北型结晶基底和沉积盖层（北京市地质矿产局, 1988, 周口店幅1∶50 000区域地质及矿产地质调查报告；赵温霞，2003）.早白垩世（136~128 Ma）房山花岗岩株南北两侧分布有变质基底-新太古界官地杂岩（图 1），斜长片麻岩~2 500 Ma的锆石U-Pb年龄代表了克拉通基底形成时代（Yan et al., 2006）.中元古代-晚古生代沉积地层以低角度拆离断层和变质基底相接触（Yan et al., 2006），地层时代相对连续，显示这一时期为华北地台较稳定的盖层沉积时期.中上元古界为一套滨海相沉积，包括长城系（石英砂岩为主的碎屑岩）、蓟县系（白云岩夹细碎屑岩）和上元古界青白口系（细碎屑岩、灰岩）.青白口系与上下地层之间均为平行不整合面，分别代表芹峪运动、蓟县（晋宁）运动.下古生界（寒武系，奥陶系地层）主要表现为浅海相的碳酸盐岩夹少量细碎屑岩，与上覆石炭系-二叠系之间为加里东期升降形成的区域性平行不整合面，后者由潮坪-泻湖相的泥岩、碳酸盐岩逐渐过渡为河流-湖沼相的碎屑岩夹煤层.上覆的三叠系主要为一套含砾岩的陆相红层，侏罗系为陆相的火山岩、碎屑岩（北京市地质矿产局，1991）.北京西山中生代主要经历了印支期、燕山期的变形（Yan et al., 2006；Wang et al., 2011），地层时代不连续，并且多以角度不整合相接触.

周口店地区主体构造样式为北岭复式向斜，由早期近EW向线状向斜被后期近圆形房山岩株NW斜向侵位改造为新月形.其核部地层为中侏罗统九龙山组，北翼构造行迹呈近EW向，南翼构造行迹由NW向逐渐转为EW向（图 1）.黄院位于北岭向斜的南翼，地层呈NW-SE向展布，主要出露上元古界青白口系绿片岩相碎屑岩和大理岩、寒武系-下奥陶统弱变质碳酸盐岩（图 1）.

2.   奥陶系构造变形

金子沟奥陶系具有多期次变形叠加的特征，但其宏观构造样式主要表现为一期SEE向展布的纵弯褶皱和顶面向SW逆冲的韧性剪切带（图 2a，图 2c），岩石形成了一组透入性的剪切面理S₂，置换了前期SEE向韧性剪切变形（图 3a，图 3b，图 4a，图 5a，图 5b，图 6a），后两期脆-韧性伸展正断层叠加切割逆冲剪切变形（图 3c，图 3d，图 3e，图 5d，图 6d，图 6e）.不同露头的观察均表明：奥陶系3个组（马家沟组（O₁m）、亮甲山组（O₁l）、冶里组（O₁y））的分界面具有主逆冲滑动面的特征，组内岩层因递进的简单剪切，发育较为连续的紧闭、同斜褶皱和石香肠，并具有“层内”或“片内”构造形态（图 2a，图 5a）.自然剖面上，3个组的逆冲剪切带产状基本一致，以中等角度倾向NE或NEE，并表现向SW的逆冲滑动（图 3a，图 3b，图 5a，图 5b，图 6a）.其中，马家沟组从北向南，近圆柱状斜歪褶皱逐渐向SW倒伏，连续过渡为南侧的韧性剪切带（图 2a）.

图  3  下奥陶统马家沟组各期次构造变形特征

a.显示D₂期指向SW的逆冲运动特征，闪长岩脉石香肠化，并发育有P、R等次级破裂；b.显示灰岩中较为透入的逆冲剪切面理S₂，其中的闪长岩脉石香肠为锆石定年样品；c~d.为D₃期沿剪切面理S₂发生的NNW向的正断层式滑动；e.为图 2b中岩层近EW向横截面，黑色脉体褶皱及碎斑系显示D₁期上盘向E的剪切滑动；f.为向西陡倾的高角度正断层，切割(B)中闪长岩香肠体为矩形块体，沿断层面形成小型牵引褶皱

Fig.  3.  Structural characteristics of each deformation phase in Majiagou Formation (Lower Ordovician)

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图  4  下奥陶统亮甲山组各期次变形特征

a.泥晶灰岩形成的D₂期逆冲剪切面理S₂，白色方解石脉石香肠化，次级破裂R显示上盘向南西的逆冲，面理中夹有白云质灰岩形成同斜褶皱，下部的白云质灰岩层出现一组雁列式张裂T(图 4c)；b.面理S₂伴生的方解石香肠体，发育两组里德尔剪裂；d.为一组NWW倾向的高角度正断层，伴生有雁列式的张裂脉

Fig.  4.  Structural characteristics of each deformation phase in Liangjiashan Formation (Lower Ordovician)

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图  5  下奥陶统冶里组多期次变形特征

图a显示两期次变形的叠加，下部硅质条带石香肠化，小型叠瓦构造指示D₂期上盘SW向的逆冲剪切，上部泥晶灰岩形成的S-C组构显示D₃期沿面理S₂向NNW滑脱；图b为面理S₂的近EW向截面，方解石不对称香肠显示D₁期上盘SEE向的剪切；图c为图d的垂向截面，显示D₃期沿面理S₂朝NNW向滑脱形成S-C组构，S构造面发生微弱滑动，改造面理S₂为“Z”形弯曲（图 5d）.图d~e为面理S₂显示的SEE向透入性拉伸线理；图f为面理S₂对S₁置换形成的褶劈理.图b, 图d和图f显示的露头位于金子沟东侧

Fig.  5.  Structural characteristics of each deformation phase in Yeli Formation (Lower Ordovician)

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图  6  黄院金子沟奥陶系多阶段变形的卡通图解

Fig.  6.  Cartoons to explain Ordovician multi-phase deformation in Jinzigou, Zhoukoudian area

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2.1   马家沟组（O₁m）变形

马家沟组变形大致可划分为南北两个亚带，即北侧的纵弯褶皱亚带和南侧的逆冲剪切带（图 2a）.北亚带主要表现两期变形的叠加，但以第2期连续的SEE向纵弯褶皱为主体样式（图 2a）.自然剖面中碳酸盐岩层形成了多个序次的弯滑褶皱，转折端多呈中常-开阔，少量紧闭褶皱，总体形态多变，平行-顶厚型都有分布，局部发育不协调褶皱.位态呈斜歪状，枢纽NWW向缓倾（例如图 2 D005），并且靠近南亚带，褶皱顶部逐渐向SW倒伏，轴面最终与剪切带近平行，反映上盘向SW的逆冲滑动.更小尺度的水平截面上，褶皱层理S₀已经被一组透入性变形面理S₁所置换，闪长岩和大理岩围岩形成了连续状的紧闭-同斜小褶皱，其位态随褶皱层产状而异，近直立岩层中呈倾竖型，褶皱轴面近NWW-SEE向展布（图 2d，图 2e），枢纽向NE陡倾.另外，面理S₁表面发育一组透入的近水平拉伸线理L₁（倾伏角≤20°），倾伏向集中在100°~120°之间，大致平行于第2期纵弯褶皱的枢纽（图 2d）.面理S₁伴生的片内褶皱轴面与线理L₁平行，枢纽与L₁近垂直，为典型B型褶皱，指示SEE向的简单剪切（图 2d，图 2e）.

南亚带为NE走向的逆冲剪切带，宏观上较早期SEE向纵弯褶皱卷入其中，递进剪切变形后轴面与剪切带一致，并被明显拉长为同斜状（图 2a，图 2c）.米级露头中见碳酸盐岩发育一组剪切面理S₂，大致平行于层理S₀，横向上因岩层能干性差异，透入性不均匀（图 3a，图 3b）.部分露头中，面理S₂的近EW向截面（YZ应变面）仍残留有第1期的EW向剪切条带，如黑色方解石脉体褶皱显示上盘E向的剪切滑动（图 3e）.剪切带内包夹的闪长岩脉发生脆-韧性变形后呈断续分布的石香肠，延伸方向大致与面理S₂一致，但相邻香肠体的排列明显受次级破裂或滑动带的控制，主要发育R、P破裂，偶见R'、D破裂（图 3a）.依据次级破裂系统的组合以及运动学特征可以判断出剪切带上盘向SW发生逆冲滑动.后两期变形（D₃和D₄）均表现为伸展构造，岩石变形行为并且由脆-韧性转变为韧-脆性.第3期为沿剪切面S₂向NW的滑动（图 3c，图 3d），第4期形成了一组向西陡倾的正断层系，横向切穿了剪切带，闪长岩脉被切断为矩形断块状（图 3f）.

2.2   亮甲山组（O₁l）变形

亮甲山组以倾向NE的韧性剪切带为变形样式，产状与地层界限近一致，陡于北侧马家沟组南亚带（图 2a，图 2c）.灰黑色泥晶灰岩以塑形流变为变形特征，剪切面理S₂十分透入，白色方解石脉作为能干层强烈石香肠化，次级破裂R或C′十分发育，错断脉体为细长的菱形块体，并在递进的剪切中发育细长拖尾（图 4b）.白云岩层能干性较强，以脆-韧性变形为特征，宏观上形成了连续的剪切褶皱，均呈紧闭-同斜状的斜歪水平褶皱，夹持于剪切带及其面理S₂之间（图 2c，图 5a），部分递进变形为“无根”钩状（图 2a）.露头中见白云岩经常发育一组雁列式的张裂脉和少量R破裂，雁列带明显在灰岩与白云岩分界面附近发生尖灭（图 4a）.通过对剪切面S₂、R和T破裂的统计和吴氏网投影（图 2 D003，D004），发现剪切带以逆冲滑动为主导，平移位移量十分微弱.另外，金子沟西侧自然剖面中，同斜褶皱与石香肠的不协调叠置关系反映剪切带具有压扁与逆冲剪切的复合特征（图 2c）.

亮甲山组后期叠加有两期的韧-脆性拉伸变形，前期变形继承在剪切带面理S₂之上，沿面理发生了N向正断层式滑动，可见一组密集的线状擦痕和正阶步（图 4c）.后一期脆性变形表现为NWW或SEE向陡倾的正断层或剪节理，常次生一组雁列式的张裂脉，吴氏网投影显示沿倾向拉张作用（图 4d）.

2.3   冶里组（O₁y）变形

冶里组变形与亮甲山组相似，NE向逆冲剪切面理S₂十分透入，白云质能干层强烈石香肠化，S型不对称褶皱和不对称眼球的叠瓦状构造显示上盘向SSW发生逆冲（图 5a）.第1期构造被改造较为彻底，面理S₁已被区域性面理S₂替换，但片内微劈石域仍保留早期近EW向剪切条带（图 5b），并且S₂表面保留有一组透入性的SEE向（100°~110°）缓倾拉伸线理L₁（图 5d，图 5e）.另外，部分露头可见2期面理置换形成的褶劈理构造（图 5f），面理S₁与层理S₀呈近平行状，发育紧闭状小褶皱.在面理S₂的YZ应变面上，白云岩和方解石出现不对称石香肠化，大部分指示上盘E向剪切滑动（图 5b），但部分岩石剪切指向发生了反转（图 7a），可能反映第2期褶劈理对面理S₁的叠加效果（图 6a）.冶里组后期叠加有一期NNW向滑动的韧性剪切变形，其运动学特征与马家沟组、亮甲山组沿面理S₂的正断层式滑动一致，但变形层次明显加深，泥晶灰岩普遍塑形流变，并发育良好的S-C组构（图 5a，图 5c），S面表现有类似P破裂的逆冲滑动，改造面理S₂为挠曲状，岩层表面可见一组间隔状的皱纹线理（图 5c，图 5d）.

图  7  奥陶系灰岩的显微变形特征

a. D001观察点冶里组灰岩定向薄片，白色方解石条带发生不对称石香肠化，显示上盘向W的剪切（构造指向发生了逆转，见图 6）；b.D006点马家沟组灰岩定向薄片，面理S₂与动态重结晶方解石颗粒瞬时拉伸应变轴（ISA2）的关系显示上盘向SW的逆冲.c, d.D002观察点马家沟组灰岩定向薄片，石英脉条带出现了普遍的亚颗粒化

Fig.  7.  Microscopic deformational features of Ordovician limestones

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2.4   构造期次的厘定

露头和显微尺度构造解析表明，金子沟奥陶系主要发育4个期次的变形，从早到晚具有从韧性向脆性递变的特点（表 1，图 6）.第1期（D₁）为近EW向的韧性剪切变形，冶里组和马家沟组均发育有EW向剪切条带、~110°倾伏的透入性拉伸线理（图 2d，图 7c）.马家沟组北亚带水平断面上显示白云岩能干层形成枢纽向NE倾伏的B型褶皱（图 2d，图 2e），南亚带和冶里组面理S₂的EW向截面上，白云岩薄层、方解石脉体递进变形为Z形不对称褶皱和不对称石香肠，指示上盘向东滑动的剪切指向（图 3e，图 7b，图 8a）.第2期变形（D₂）为近NS向水平挤压，金子沟自北向南发育SEE向纵弯褶皱和逆冲剪切带（图 2a，图 2c），基本置换第1期变形（D₁）及面理S₁（图 3a，图 3b，图 5a，图 5b，图 5c，图 7a）.马家沟组北亚带纵弯褶皱以S₁为变形面，顶部渐倒向南亚带发生倒伏（图 2a）.马家沟组南亚带、亮甲山组和冶里组发育指向SW的逆冲剪切带（图 2a，图 2c，图 3a，图 3b，图 5a，图 5b，图 5c，图 7a），泥晶灰岩塑形流变发育透入性剪切面理S₂，白云质能干层同斜褶皱递进变形后呈无根钩状、不连续石香肠（图 3a，图 3b，图 5a，图 5b，图 7a）.由于面理S₁和S₂劈理域未见新生变质矿物，主要为泥质薄膜所覆盖（图 7），推断变形条件在亚绿片岩相以下.

图  8  金子沟奥陶系灰岩定向薄片EBSD组构分析显示的结晶学优选（CPO）

a.D001冶里组方解石的EBSD极图；b.D002马家沟组石英的EBSD极图

Fig.  8.  The analytical results of crystallographic preferred orientation (CPO) for calcite and quartz in oriented thin-sections of Jinzigou limestone

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第3期（D₃）、第4期（D₄）分别表现为脆-韧性、脆性伸展变形，它们在金子沟奥陶系分布较广.第3期（D₃）向NNW的正向剪切滑动继承在面理S₂之上，片内的S-C组构、雁列式张裂脉叠加第2期逆冲变形（图 3c，图 3d，图 6a，图 6c）.第4期（D₄）NWW或SEE向陡倾的正断层以破劈理的形式叠加在前3期变形之上（图 3f，图 5d），尽管单条断层的规模和位移量有限，但总体上类似于阶梯状正断层的组合形式，可能反映区域尺度一次脆-韧性伸展变形事件.

3.   显微变形及EBSD组构

野外采集了马家沟组南亚带、冶里组发生强烈剪切的灰岩定向标本，显微镜镜下观察它们普遍为糜棱岩-超糜棱岩，方解石、石英动态重结晶而高度细粒化（图 7）.冶里组标本（D001-DB1）近EW向定向薄片中，灰岩、泥质成分均呈细长的剪切条带，横向上呈韵律状重复，灰岩条带C'破裂指示上盘向SEE向的剪切滑动，内部方解石普遍动态重结晶，压扁拉长后与剪切条带平行（图 7a）.马家沟组南亚带标本（D002-DB1）北东向切片也发育类似的剪切条带，泥质、方解石/石英质分异为域状成分条带，石英条带完全亚颗粒化（图 7c，图 7d）.另一马家沟组标本（D006-DB1）北东向切片中方解石彻底细粒化，亚颗粒旋转重结晶新晶粒呈眼球状或板条状，其所代表的瞬时拉伸方向（ISA）与剪切条带S₂小角度相交，指示上盘向SW的逆冲滑动（图 7b）.

D001薄片的方解石EBSD晶格优选具有明显的斜方对称性（相对于剪切面XY）（图 8a）.C轴 < 0001 > 呈2个较宽阔的点极密，垂直于剪切面理XY和拉伸线理X，a轴呈宽阔的大圆环带，平行于XY面.f面（e双晶）法线分布均匀，大致呈2个对称的单环带，分布于YZ面两侧.f面（e双晶）法线具有与C轴类似的点极密，但密度明显降低.r面法线呈2个宽阔的小圆环带，分布在Z轴附近.这些特征表明岩石显微尺度的滑移系很可能为c < a > 及e < a >，并指示低温共轴变形（Wenk et al., 1987；Cao et al., 2013）.然而，鉴于薄片所显示的简单剪切变形（图 5，图 8a），推测晶格优选代表的D₁期SEE向剪切可能受到了D₂期SW向逆冲剪切的明显改造.D002薄片石英EBSD组构反映多期次变形的叠加（图 8b），c轴极密图主要为平行YZ面的单环带和Z轴点极密或小圆环带的复合，很可能指示中低温菱面 < a > 滑移系后期被低温底面 < a > 滑移系所叠加.两期晶格优选（CPO）都具有单斜对称的特征，单环带可能显示早期（D₂）上盘向SW的逆冲滑动，小圆环带可能反映D₃期上盘向NE的正断层式滑动.

4.   闪长岩脉锆石U-Pb定年

在马家沟组南亚带闪长岩香肠体中采集了3块新鲜无裂隙的样品J-RZ1、J-RZ2、J-RZ3（图 3a，图 3b），切除风化表皮后粉碎至80目后，经淘洗、电磁选等常规方法，每个样品都分选出大于200粒的锆石，在显微镜下挑选裂纹较少、透明度好、干净的锆石制成环氧树脂样品靶，对每个靶样加入国内标准锆石Qinghu为监控标样.打磨、抛光靶样后暴露锆石中心环带，再对其拍摄透射光、反射光和阴极发光（CL）图像.3个样品锆石的形态、结构都较为相似，绝大部分呈长柱状或针状，内部发育规则的窄条状岩浆振荡环带（图 9），属于典型浅层次脉岩成因，与野外地质特征一致.锆石U-Th-Pb同位素分析是在中国地质大学（北京）苏犁教授监管的LA-MC-ICP-MS实验室进行，使用美国New Wave公司生产的UP 193 SS型激光器，激光波长为193 nm，He载气流速为0.89 L/min，激光束斑直径36 μm，激光频率为10 Hz，预剥蚀时间为5 s，剥蚀时间为45 s.电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）为美国Agilent公司生产的7500a型，Ar辅助气流速为1.13 L/min，RF功率为1 350 W.试验前反复对比3类锆石图像，挑选裂隙、包裹体少的锆石进行测试，尽量将激光束选择在环带棱角处（图 9）.使用标准锆石91500作为外标进行U-Pb同位素比值校正，²⁰⁴Pb校正方法同Andersen（2002）.实验数据处理借助Glitter 4.4.1软件完成，使用Ludwig研发的Isoplot4.0程序绘制U-Pb年龄谐和图和平均值计算.

图  9  马家沟组南亚带闪长岩石香肠的锆石阴极发光图像（样品野外特征见图 3b）

Fig.  9.  Cathodoluminescence (CL) of zircon in deformed diorite from southern subzone of Majiagou Formation (see outcrop photo of samples in Fig. 3b)

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绝大部分锆石的表面年龄（²⁰⁶Pb/²³⁸U）为~120 Ma，代表岩脉结晶成因，2个继承或捕获锆石表面年龄分别为1 349±9 Ma（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb）、429±4 Ma（²⁰⁶Pb/²³⁸U）（附表 2）.剔除不谐和度 > 10%的锆石年龄，发现岩脉成因锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄分布在106~138 Ma的区间内（附表 1），U-Pb谐和图显示锆石未发生明显的Pb丢失，但年龄较为分散，所取得的谐和年龄119.1±2.7 Ma具有很大误差（MSWD=21）（图 10）.然而，²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄直方图及概率曲线显示3个明显的峰值，依次为~132 Ma、~125 Ma和~116 Ma，其中最晚峰值具有高概率性（图 10）.鉴于金子沟与早白垩世（136~128 Ma）房山岩体（蔡学林等，2005；Yan et al., 2011；Wang et al., 2011）的毗邻关系（图 2），以及南窖闪长岩体获得的128.5±1.5 Ma（Davis et al., 1998, 2001）、136±1 Ma（王瑜和李锦轶，2007）锆石年龄，推测~116 Ma很可能代表了金子沟闪长岩脉的形成年龄，~132 Ma、~125 Ma可能反映继承或捕获锆石成因.

图  10  闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图和²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄统计直方图

Fig.  10.  Zircon U-Pb concordia and ²⁰⁶Pb/²³⁸U age diagram

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5.   讨论

5.1   变形时代

周口店地区中新生代变形主要包括5个期次（Yan et al., 2006；Wang et al., 2011），其中燕山期变形可划分为2个阶段：（1）晚侏罗世-早白垩世NW向逆冲（张长厚等，2006；Wang et al., 2011）或近NS向挤压（舒坦等，2019；续海金等2020）；（2）早白垩世房山岩株NW向侵位（He et al., 2009；Yan et al., 2011）和SEE向伸展（王瑜和李锦铁，2007；Wang et al., 2011；续海金等2020）.黄院位于新月形北岭叠加向斜的南翼，已有区域构造解析表明黄院奥陶系可能记录了燕山期2个阶段的构造变形：早期NS向挤压形成的近EW向褶皱与晚期房山岩体的NW向侵位叠加（舒坦等，2019；续海金等，2020）.露头及显微尺度的观测显示黄院奥陶系的透入性变形主要始于燕山期第2阶段，其中第2期（D₂）NW-SE向展布的纵弯褶皱和逆冲剪切带、第3期（D₃）沿面理S₂向N或NNW的滑脱在已有周口店地质文献中鲜有报道.

周口店地区广泛出露与黄院奥陶系第1期（D₁）剪切类似的伸展构造，例如房山岩体SW部、NW部、N部均保留稳定的SEE指向的剪切和拉伸线理（王瑜和李锦轶，2007；Wang et al., 2011），但其形成时代仍存在较大争议（Shan et al., 2006；Wang et al., 2011）.早期认为SEE向剪切是印支期（T_2-3）华北板块近水平伸展减薄形成的“褶叠层”（单文琅等，1991；宋鸿林，1996；Yan et al., 2006），后期研究依据南窖闪长岩锆石U-Pb定年和14件同剪切白云母Ar/Ar测年结果，推断SEE向剪切时代为130~110 Ma，略晚于房山岩体侵位（133~128 Ma）（王瑜和李锦轶，2007；Wang et al., 2011），与华北板块燕山运动的主伸展期（135~90 Ma）时间一致（董树文等, 2007, 2019），很可能是白垩纪华北克拉通伸展减薄的响应.黄院奥陶系纵弯褶皱亚带中（图 2a，图 3a，图 3b），闪长岩脉及大理岩围岩发生褶皱的面理S₁上分布定向排列的绢云母/白云母，并且可见一组SEE向透入性拉伸线理（图 2d）.据此判断，黄院闪长岩面理S₁及同生白云母SEE向拉伸线理时代应不早于闪长岩侵入（~116 Ma）.黄院奥陶系第1期（D₁）变形与房山岩体周围130~110 Ma的透入性SEE向伸展构造特征一致（Wang et al., 2011），也反映其时代可能为早白垩世的中晚期.

第2期（D₂）NE-SW向挤压变形是黄院奥陶系的宏观构造样式，逆冲剪切带面理S₂已基本置换前期（D₁）指向~110°SE的韧性剪切，马家沟组（O₁m）NW-SE向纵弯褶皱亚带以剪切面理S₁（S₁//S₀）为变形面.奥陶系中广泛侵入的闪长岩脉烘烤围岩发生热接触变质，碳酸盐岩大理岩化，泥质薄层变质为绢云母/白云母条带（图 2f）.露头中闪长岩已卷入D₂剪切变形，在纵弯褶皱亚带中发生明显弯曲（图 2d），逆冲剪切带中呈巨型石香肠包夹在面理S₂之间（图 3a，图 3b）.因此，D₂变形时间应晚于闪长岩脉年龄（~116 Ma），也晚于房山岩体的NW向侵位（136~128 Ma）.另外，奥陶系D₂纵弯褶皱和逆冲剪切带与周口店地区广泛分布的早白垩世EW向褶皱（147~136 Ma）存在构造行迹和变形样式的明显差异（舒坦等，2019；续海金等，2020）.区域上，华北板块和中国东部在晚白垩世发生了一次近NS向挤压变形（89~80 Ma），早期的伸展断陷盆地发生不同程度的构造反转（董树文等, 2007, 2019）.黄院奥陶系D₂期挤压变形特征、应力场与晚白垩世区域构造类似，因此时代很可能为晚白垩世.

第3期（D₃）浅层次脆-韧性条件下，面理S₂向N或NNW的正断层式滑动应发生在第2期（D₂）之后.黄院奥陶系第4期脆性（D₄）的正断层叠加在前3期变形之上，因此时代应晚于~116 Ma，断层运动学分析显示D₄最大拉伸应力方向为NWW-SEE向（图 2中D002，D003，D004）.周口店最新一期变形为白垩纪末-新生代近EW向伸展（Yan et al., 2006；Wang et al., 2011），例如房山岩体以东SEE向陡倾的辛开口-石家庄正断层，断层带绢云母Ar/Ar年龄指示的活动时限为70~60 Ma（Wang et al., 2011），它控制了晚白垩世-新生代断陷盆地河流相沉积（Yan et al., 2006）.综合上述区域构造背景，推测D₃时代为晚白垩世，D₄变形时代很可能为白垩纪末-新生代.

5.2   晚白垩世挤压变形的构造背景

Wong（1927，1929）发现并定义了“燕山运动”，认为A、B两幕分别对应于北美西部的侏罗纪和拉拉米运动.经过20世纪的调查，不同学者对板内造山作用的构造机制、活动时限及动力学背景进行了探讨.万天丰（2004）重新厘定出燕山期（205~135 Ma）、四川期（135~52 Ma）两个构造阶段，但多数学者认为燕山运动以髫髻山组下伏角度不整合为标志，大致起始于175~160 Ma（赵越等, 2004a, 2004b；董树文等, 2007, 2019），结束于~80 Ma（董树文等，2007）.燕山运动呈幕式演化，早白垩世华北板块从NW向挤压转变为SE向伸展减薄体制（翟明国等，2003），广泛出现变质核杂岩构造群（刘俊来等，2006；林伟等，2013）.董树文等(2007, 2019)划分燕山运动为3个变形阶段：（1）强挤压-陆内造山期（165~136 Ma）、（2）主伸展-岩石圈减薄期（135~90 Ma）、（3）弱挤压变形期（89~80 Ma）.赵越等(2004a, 2004b)认为中国东部的燕山运动以NE向环太平洋构造带为特征，指示古亚洲洋和古特提斯构造域汇聚体制向古太平洋构造域汇聚体制的转变.

北京西山燕山期NE向构造呈先挤压后伸展的两阶段演化特征（张长厚等，2006；王瑜和李锦铁，2007；He et al., 2009；Wang et al., 2011；Yan et al., 2011），但晚白垩世燕山晚期挤压变形鲜有报道.黄院奥陶系新发现的D₂期NWW-SEE向纵弯褶皱、逆冲型剪切带共同指示北京西山存在晚白垩世NE-SW向挤压变形，剪切带运动学指向显示收缩应变自NE向SW传导.D₂变形特征与华北板块北部晚白垩世NWW向的褶皱、逆冲断层（万天丰，2004）或NW-SE向挤压变形（董树文等，2007；Liu et al., 2017）相似，可能代表一次区域尺度近NS向挤压事件.

传统观点认为，华北板块燕山期变形和早白垩世构造体制转变受控于环太平洋活动大陆边缘增生造山作用，北京西山早期（170~130 Ma）NW向挤压变形与晚期（130~110 Ma）指向SEE的伸展滑脱与太平洋板块NW向幕式俯冲相关（万天丰，2004；赵越等, 2004a, 2004b；董树文等，2007；Wang et al., 2011）.董树文等（2007）晚白垩世NW-SE向挤压变形是对早白垩世伸展垮塌的调整，区域动力主要受控于古太平洋向亚洲大陆俯冲板块的边界应力场.然而，黄院奥陶系D₂期纵弯褶皱和逆冲剪切带指示最大主应力轨迹（σ₁）为NE-SW向，明显与太平洋板块NW向俯冲背景不协调.另外，华北北缘、中亚造山带燕山期变形，即近EW向褶冲带、盆地内部角度不整合被认为与蒙古-鄂霍茨克洋的向南俯冲和早白垩世的快速关闭相关（Yang et al., 2015；Zhu et al., 2015）.尽管周口店晚白垩世D₂和D₃构造变形时间晚于早白垩世蒙古-鄂霍茨克洋的关闭，但洋壳闭合后陆陆碰撞期可能存在西伯利亚板块和华北板块的挤压汇聚，导致晚白垩世华北板块内部出现NE-SW向挤压变形.

6.   结论

（1）北京西山黄院奥陶系发育4个期次的韧脆性变形，以第2期NE-SW向收缩变形为主体构造样式.第1期为顶面指向SEE的简单剪切，伴生110°~120°SEE向缓倾拉伸线理，第3期为沿面理S₂发生的NNW向正断式滑脱，第4期为近NS向陡倾正断层系.

（2）奥陶系第2期变形可划分为纵弯褶皱带和逆冲剪切带，褶皱轴面倒伏趋势和不对称剪切条带显示上盘向SW逆冲的运动学指向.

（3）第2期变形时代为晚白垩世（晚于~116 Ma），参与了北京西山近EW向构造格局的形成，可能代表蒙古-鄂霍茨克洋关闭之后的陆陆碰撞期构造事件.

附表见本刊官网（http://www.earth⁃science.net）.