研究表明,埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩形成于加厚地壳的底部,而浙闽型和南岭型花岗岩形成于正常地壳或减薄的地壳底部(见本书第4章)。根据地壳均衡原理,地壳加厚导致地表抬升形成高山(高原或山脉)。 因此,根据上述不同类型花岗岩的分布,即可确定高山是否存在、高山的范围以及大致的高度。例如,埃达克岩对应于>50km厚的地壳,根据地壳均衡原理,假定地壳厚度平均每增加6 km地表抬升1 km,推测华北北山的高度应当在3000～5000 m之间,喜马拉雅型花岗岩对应的地表高度估计在1000～3000 m范围,而浙闽型和南岭型花岗岩对应的地表高度则低于1000 m。
按照上述标志,有埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩分布的地区代表该时期可能存在的山脉。 于是,从图7.2即可看出,在早中生代时的华北北缘存在一个东西向延伸的山脉,我们称其为“华北北山(NorthMountain Range of North China, NMR)”。该山脉位于华北地块和塔里木地块与中亚造山带之间,东西延伸约3000 km,东达吉林省东端的珲春地区,消失于古太平洋西岸,西抵甘肃省敦煌以北中蒙边界的北山地区(可能向西进入新疆的东部,但是缺少资料),其南为三叠纪的华北内陆湖盆,大体从北京附近通过,北界在长春—蛟河—汪清一带,可能还包括蒙古、俄罗斯以及北朝鲜的一部分。南北最窄处不到100 km(位于现今的冀东平泉一带),最宽约500 km(图7.2)。埃达克岩大多出露在张家口以东的地区,暗示华北北山的东段地势较高;西段仅在甘肃的北山地区见有一处埃达克岩出露,其余均为喜马拉雅型花岗岩,说明华北北山的西段地势较低。
由于缺少来自正常地壳厚度的花岗岩资料,华北北山的北界不是非常明确。 但是,在东部可以确信山脉的北界不会超过长春—蛟河(图7.1和图7.2)。在吉林省的蛟河地区,相距几十公里的地方分别出现埃达克岩和A型花岗岩(孙德有等,2001,2005):南岭型花岗岩位于蛟河的东西两侧,是晚三叠世-早侏罗世的(三道河花岗岩216 Ma,Sr含量在75～89×10-6之间,Yb=4.4～5.7×10-6);天桥岗花岗岩182～188 Ma,Sr=6～101×10-6,Yb=1.78～14.91×10-6,据孙德有等,2005),埃达克岩位于蛟河之南的白石山(196 Ma,Sr=406～630×10-6,Yb=0.65～1.36×10-6,据孙德有等,2001),限制了晚三叠世-早侏罗世时期华北北山的北界。 山脉的南界在中段比较明确,位于北京附件和三叠纪的华北内陆盆地(马丽芳等,2002)以北。据杨进辉等(2005)对采自北京西山晚三叠世杏石口组的碎屑锆石的研究,杏石口组沉积的下限年龄为198±2 Ma,锆石的Hf同位素研究表明,杏石口组以一套快速堆积的粗碎屑沉积为主,沉积岩的部分物源来自于北方的中亚造山带,暗示晚三叠世时北京以北的地势较高。
图7.2 华北北山分布图
Wu FY et al.(2002)详细研究了东北地区的A型花岗岩,他们所研究的早中生代A型花岗岩(如:清水、毛家屯、密林、大王折子、天桥岗和白石砬子等,182～222 Ma,据Wu FY et al., 2002;孙德有等,2004a,2005)统统位于图7.1和图7.2所示的华北北山以北(Sr非常低,在2～12×10-6之间,Yb很高,在3.7～13.8×10-6之间),说明东北的北部在早中生代时相当于正常地壳厚度或略低于正常地壳厚度,处于伸展环境。从图7.1看,在华北北山西部有两个南岭型花岗岩的出露点,一个为苏亥图岩体,另一个为查黑林嘎顺,二者均是极端贫Sr和富Yb的(苏亥图岩体的Yb=3.35～5.00×10-6,Sr=28～61×10-6,任康绪等,2005;查黑林嘎顺岩体Yb=3.15～4.71×10-6,Sr=60～81×10-6,王廷印等,1998),是地壳伸展减薄环境的产物,可能来自比正常地壳厚度低的源区,它们的年龄分别为250±18 Ma(Rb-Sr法,任康绪等,2005)和251.3 Ma(U-Pb法,王廷印等,1998),如果上述年龄是可信的话,则它们是晚二叠世的(苏亥图的Rb-Sr年龄误差比较大)。 因此,我们大体可以判断,至少在早三叠世初期,山脉还没有抬升。该区除发育南岭型花岗岩外,还有更多的喜马拉雅型花岗岩,如巴颜诺尔公花岗岩(247 Ma,王喜宽等,2004)、乌力吉(205 Ma,王喜宽等,2004)、温都尔浩(213 Ma,任康绪等,2005)以及东部板申图—乌兰敖包一带(203～227 Ma,陶继熊,2003;阎国翰等,2001),在北山地区还有埃达克岩出现(马鞍山北花岗岩,238 Ma,刘强明等,2006)说明从三叠纪早期开始(247 Ma前),该区已经开始抬升了。
据韩宝福等(2004)报道,在河北省平泉光头山存在一个晚三叠世(220 Ma)的A型花岗岩(图7.1),应当是代表地壳减薄的产物。如果该资料可靠的话,表明在山脉的内部也存在地形上的明显变化,或许华北北山在北京东北部可能存在一个向北开口的瓶颈(图7.1和图7.2),该处之南为埃达克岩(都山和柏杖子,222～223 Ma,苗来成,2000),东部有邓杖子组垮塌堆积(胡健民等,2005),暗示该区地形陡峻,是否为早中生代南北向挤压导致的东西向拉张事件的产物还不太清楚。
上述资料表明,在早中三叠世时,华北北山以喜马拉雅型花岗岩为主,埃达克岩仅见三处,即吉林通化大玉山(248 Ma,孙德有等,2004a)、张家口东的谷嘴子(236 Ma,Miao LC et al.,2002)和北山的马鞍山北花岗岩(238 Ma,刘明强等,2006),暗示山脉已经开始抬升了。 晚三叠世时华北北山范围内的埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩广泛发育,构造事件强烈、粗碎屑沉积发育(例如,北京西山晚三叠世的杏石口组和冀北—辽西晚三叠世的邓杖子组,Yang et al.,2006;胡健民等,2005),说明山脉开始剧烈抬升和达到最高的高度。至早侏罗世,埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩仍然有相当的规模,说明山脉依然存在,直至早侏罗世晚期(～180 Ma左右)山脉才逐渐消失。
华北北山位于华北地块和塔里木地块与中亚造山带之间,中亚造山带以北为西伯利亚地块(Wangand Mo,1996)。许多人认为,中亚造山带与华北地块是在晚二叠世-早三叠世期间沿索伦山缝合带碰撞的(Davis et al.,2001; Zhang ZM et al., 1986; Wang and Liu, 1986)。该区三叠纪地壳加厚推测可能与华北地块与西伯利亚板块之间的碰撞有关。 据郑亚东和王涛(2005)研究,中蒙边界的亚干地区在晚三叠世-早侏罗世期间经历了一次地壳缩短导致的总体向南的特大型推覆构造。据徐刚等(2003,2005)和胡健民等(2005)研究,在华北北山东部北侧的辽西—冀北地区存在晚三叠世的逆冲构造,同构造的晚三叠世邓杖子组(下部安山岩砾石的SHRIMP锆石U-Pb年龄为212 Ma,胡健民等,2005)是一套以碳酸盐岩砾岩为主的崩塌、泥石流、滑坡及深水浊积岩序列,说明晚三叠世末曾经发生过构造挤压和强烈快速的地表隆升事件。据此推测,华北北山可能是西伯利亚板块和华北地块碰撞形成的。
以上推测是根据近年来发表的资料归纳的,由于西部地区的资料较少,精确的地球化学和年龄资料不及东部地区,因此,上述推测还有许多不确定的因素。