演化简史

地质演化简史~

图1.3 地质演化示意图（据张国伟等,1996）

河南省的地质演化记录可追溯至36亿至34亿年前的古太古代。25亿年前的太古宙末,华北、扬子两个古陆块结晶基底基本形成。18亿年前的中元古代初,华北、扬子两个大陆板块与古秦岭洋洋壳板块之间的古板块运动发端。4.1亿年前的古生代中期古秦岭洋壳在两大板块运动作用之下消减完毕,华北、扬子板块前缘开始对接,统一的中国东部陆块形成。随后的陆内叠加造山产生了宏伟的秦岭山系（图1.3）。
在距今2亿年左右,扬子板块北部地壳的上部向北仰冲到华北板块之上,这部分仰冲的地壳之后演变成现今桐柏-大别山,下部向北俯冲到华北板块之下。从约6500万年前的中生代末起,河南省境内主要受太平洋板块和欧亚板块之间相对运动的影响,西部山地隆起,东部平原沉降,形成了北东向隆起与凹陷相间的现代地貌格局。新生代的地质演化,特别是260万年以来的第四纪气候变迁、新构造运动和外动力地质作用,为古人类的起源和进化提供了基础条件,造就了当代人类生存的地质环境。

区域构造演化历史的研究是一项综合性很强的课题。本节在研究沉积相序变化、海盆补偿状况的消长，结合世界海平面的地史变迁，分析本区地壳运动状态的变化。根据地层接触关系，结合岩浆活动、构造变形历史，划分构造阶段，探索本区构造环境的演化历程。
本区的构造发展历史可分为四个阶段：①晋宁期地块对接带时期；②加里东期陆内裂陷时期；③华力西-印支期陆内拗陷时期；④燕山-喜马拉雅期大陆边缘活动带时期。
1.4.2.1 晋宁期地块对接带时期
华夏地块和扬子板块是两个构造经历不同的古老地块。华夏地块具有复杂的基底组成，近年获得的同位素地质年龄数据多在900～2000Ma之间，反映了地块多次离合的历史。原岩恢复属陆屑与火山建造，晚期火山活动带有明显的双峰式特征，为克拉通裂陷槽的产物。扬子板块东南缘为泥质浊积岩系(上溪群)、火山-泥质浊积岩系(双桥山群)，沿绍兴-常山一线发育钙碱性系列的中基性-中性熔岩、火山碎屑岩系，上部熔岩具陆相喷发特点(双溪坞群)，为岛弧和弧后盆地产物，组成扬子地台褶皱基底的东南边缘。早晋宁期，华夏地块与扬子板块沿江山-绍兴深断裂碰撞对接，两侧陆壳对冲推覆，伴随中级区域变质作用及重熔型岩浆活动，完成了本区洋壳向陆壳的转化，海水退出本区。新元古代早期，在江山-绍兴深断裂与浙皖赣深断裂之间，发生大规模裂陷，在断陷盆地中，堆积了巨厚的陆相碎屑-火山碎屑岩系及双峰式火山活动。晚晋宁运动使裂陷槽褶皱封闭，伴随中酸性、酸性岩浆侵入，由于基底固结程度的差异，对浙江东、西两区的构造发展起着重要的控制作用。
1.4.2.2 加里东期陆内裂陷时期
震旦纪-志留纪间的地壳运动大致分成两个阶段。①震旦纪-早奥陶世早期，除早震旦世由于古构造地貌的影响，山前堆积迅速，造成盆地短期的均衡沉降外，盆地整体维持着长期的台地环境，华夏古陆与浙皖海盆无明显差异升降。火山活动主要发育在江山-绍兴深断裂南西段的赣东北地区。②早奥陶世晚期-志留纪末，以沉降为主。其中宁国期-胡乐期浙皖海盆与华夏古陆发生大幅度的整体下沉，形成范围广大的较深水盆地环境。砚瓦山期-黄泥岗期曾短暂抬升。盆内沉积相空间变化不大，仍保持着构造活动的均一性质。长坞期至志留纪末，华夏古陆与浙皖海盆的差异升降十分强烈，浊流沉积发育。深断裂同沉积活动增强，盆内沉积相系比较复杂。累计沉降幅度为震旦纪-寒武纪的3倍，沉降中心不断西移。志留纪末，由于补偿过剩，世界海平面下降和东部不断抬升等因素综合作用下，海水退出本区。由此可见，本区加里东运动为差异升降运动，北东向深断裂控制块体升降。地壳的较强活动时期为晚奥陶世晚期到志留纪末。根据节理统计及应力场模拟得出的两组主压应力的合力平行本区的深断裂方向。在北西-南东向的张力作用下，形成受深断裂控制的地堑型盆地。华南广大地区加里东运动为褶皱运动，但褶皱运动自南向北逐渐减弱，构造活动时间逐渐延迟，至浙皖地区已衰减为抬升运动。
1.4.2.3 华力西-印支期陆内拗陷时期
在泥盆纪-中三叠世间，浙皖海盆以拗陷为主，深断裂无明显活动。石炭纪和二叠纪浙皖海盆广泛发育浅海台地相碳酸盐沉积，但在华夏古陆西缘(江山、兰溪等地)藕塘底期尚发育以粗碎屑岩为主夹碳酸盐岩的混合沉积(图1.6)。早二叠世早期以前，地壳相对稳定，晚期以后，地壳活动比较频繁，分升降运动和褶皱运动两种。本区华力西-印支旋回的地壳运动可分为5期(表1.6)。

图1.6 浙西皖南晚石炭世早期(威宁期)岩相古地理略图

Ⅰ.华夏古陆；Ⅱ.混合沉积区；Ⅲ.碳酸盐台地；黑色箭头表示物源方向；空心箭头表示海侵方向
◎Ⅰ期见于黄龙期中时，在华夏古陆西侧形成下细上粗的沉积相序。
◎Ⅱ期见于丁家山组/孤峰组与龙潭组之间，即东吴运动。在浙皖地区使浅海盆地转化为大面积的滨海沼泽，为江南的主要成煤期。
◎Ⅲ期见于早三叠世之后，浙东隆起，海水向西萎缩，华南陆表海因阻隔不能与太平洋连通。华南动物群向特提斯型演化。

表1.6 浙皖地区华力西-印支旋回构造运动分期

◎Ⅳ期见于赣北中三叠统杨家群与上三叠统安源群之间，是一期遍及华南的盖层褶皱运动，即安源运动。它使本区震旦系-下三叠统地层形成北东向过渡型褶皱。在临近华夏地块的浙西，褶皱形态及轴面倾斜的空间变化，以及江山-绍兴深断裂西侧地层逆冲倒转等现象均说明挤压应力来自东南(图1.7)。从华南沉积类型、岩浆活动、褶皱变形强度及生物地理区的变迁等方面分析表明，发生于拉丁期末的褶皱运动与印支南海地块向北推挤及古太平洋板块向西俯冲有关，挤压作用强度自东南向西北方向递减。
◎Ⅴ期见于晚三叠世与早侏罗世之间，浙东枫坪组与乌灶组、浙西马涧组与下伏地层为角度不整合接触。其影响限于苏、皖、浙北部，与华北地台、扬子地台在三叠纪末碰撞对接有关。

图1.7 江山-绍兴深断裂构造剖面

1.4.2.4 燕山期-喜马拉雅期大陆边缘活动带时期
印支运动改变了中国构造发展史上长期的南北分异状态，形成了东隆西坳的构造格局。由于太平洋板块与欧亚板块的相互作用，燕山早期江山地区的主压应力为南东-北西向，引起早白垩世早期地层褶皱。燕山晚期浙东因地幔上拱呈拉张状态，沿江山-绍兴深断裂发育一系列断陷盆地。早期的逆断层演变成为正断层，在江山形成硅化角砾岩带切过上白垩统地层(图1.8)。

图1.8 老虎山-红岗山构造剖面图

鄂尔多斯盆地是一个整体升降、坳陷迁移、构造简单的大型多旋回克拉通盆地，其演化受北侧的“古中亚洋盆”、南缘和西南缘的秦祁海槽及其派生的贺兰拗拉槽的扩张、俯冲、消减作用的控制。其演化经历了以下几个阶段（表2-1）：

表2-1 鄂尔多斯盆地构造发展阶段及原型盆地演化阶段简表

（1）基底发育阶段（太古宙及古元古代）

太古宙及古元古代主要表现为鄂尔多斯盆地大陆壳的垂向增厚和横向扩展。以斜贯盆地中部的环县-大同基底断裂为界，北部以太古宇集宁群及乌拉尔山群结晶基底岩系为代表，组成近东西向的构造线，代表了古陆核形成时期，岩性以基性、中基性到酸性火山岩及富铝粘土岩为主。以此陆核为中心，向外发育了乌拉尔山群及与其大体相当的千里山群、界河口群、凉山群。以古元古界褶皱变质基底岩系为代表，组成了北东向（吕梁群、绛县群）及北北东向（岚河群和野鸡山群）的构造线，并于17亿年前经中条运动固结为盆地基底。

（2）大陆裂谷（拗拉槽）集中发育阶段（中新元古代）

古元古代形成的鄂尔多斯大陆壳（基底），尚未完全固结稳定，于中元古代长期发育了一系列裂谷。其西有贺兰裂谷，东为秦晋裂谷，中部（东经107°30′～109°）为中央隆起所隔，两裂谷南延部分与秦祁裂谷相接，构成具有两个三联点的三叉裂谷系，贺兰、晋陕裂谷就是这一裂谷系的衰亡支——拗拉槽。其间中央隆起北高南低，向北过渡为伊晋古陆，向南呈舌形倾没于秦祁裂谷中。地震资料揭示，中元古界沉积首先是长城系的填平补齐堆积，尔后是晚长城系或蓟县系对断槽外围隆起的超覆。之后，于青白口纪全部抬升为陆，成为一完整而稳定的地块。

（3）槽台对立发展阶段（早古生代）

早古生代是鄂尔多斯地台与秦祁地槽对立活动的时期，华北陆块南北两侧的洋盆处于扩张时期，鄂尔多斯西缘的南北向贺兰拗拉槽亦处于活动阶段。随着古中国地台的解体及秦祁加里东地槽的形成，鄂尔多斯地区沉降为克拉通坳陷盆地，形成了以厚层碳酸盐岩为主的陆表海沉积。西缘在贺兰裂谷基础上发育了贺兰再生性拗拉槽，并在中部形成中央隆起带。寒武纪初期秦祁海槽海水向东北侵入盆地，以后海侵范围逐渐扩大，逐层超覆。

中奥陶世开始，古中亚洋盆的南支向南俯冲消减，华北陆块因此而整体隆升并受长期风化剥蚀，其北缘形成阴山—大青山以及阿拉善地区等由前寒武纪基底和加里东早期造山带组成的华北北缘隆起带。随后，在南缘也因秦祁海槽的消减而形成近东西向的加里东褶皱隆起带。其结果是在加里东期后，在鄂尔多斯地区出现南北隆起、中部低坳的古地理格局。

中奥陶世后，在加里东运动的影响下，结束了槽台对立的演变历程。构造的抬升作用使盆地北部经历了大约1.5亿年的风化剥蚀，古地形基本夷平，形成准平原的地貌景观，导致志留系-下石炭统的缺失。

（4）克拉通坳陷与碰撞裂谷形成阶段（晚古生代）

晚古生代，鄂尔多斯盆地进入向内陆盆地发展的过渡阶段。从石炭纪开始沉积的上古生界（缺失泥盆系—下石炭统）可划分为3种不同沉降性质的盆地沉积单元。

1）分隔海盆沉积单元：中石炭世开始，分属于东西两个互不连通、构造属性完全不同的沉积，其间以中央隆起分隔。西为与祁连海盆相连的海湾-贺兰碰撞谷，东是华北海盆西部的海滨平原部分。中石炭世缪尔期，贺兰碰撞谷内发生了祁连海对它的第一次海侵，沉积了靖远组和羊虎沟组以海滨潮坪相为主的含煤建造，最大厚度达563m（雀儿沟自治州）。而在古隆起东侧沉积了华北地台型的潮坪相本溪组，最大厚度47m（朱家川）。

2）广阔的滨海平原沉积单元：至晚石炭世，东西海域沟通。晚石炭世斯蒂芬期沉积（太原组）和早二叠世早期沉积（山西组）遍及全区，其岩性和古生物群与华北地区基本一致，但西部厚度大于东部，显示古隆起的明显控制作用。

3）陆相湖盆沉积单元：早二叠世晚期，海水逐渐退出鄂尔多斯盆地，气候也由潮湿变为干旱，自下而上由三角洲相、河流相和湖泊相沉积组成；石千峰组沉积后，海西运动使本区再次上升为陆，遭受剥蚀。中央古隆起的控制作用逐渐减弱直至消失，显示出鄂尔多斯地区内陆盆地的雏形。

（5）内陆盆地发展阶段

印支运动导致华北与扬子两地块碰撞对接，在鄂尔多斯陆块西缘的贺兰山拗拉谷开始构造反转、阿拉善陆块及西南部的六盘山弧形构造带逆冲隆起等一系列构造运动的影响下，本区结束了早古生代克拉通边缘和晚古生代克拉通内陆坳陷盆地的发展历史，开始了内陆差异沉降、盆地的形成和发展阶段，形成了L形展布、不对称的晚三叠世盆地，堆积了近1600m厚的陆源碎屑沉积，提供了鄂尔多斯盆地中生界重要的油源和主要的产油层位。

燕山旋回开始，华北与扬子两地块的陆-陆叠覆活动仍在继续，同时东部太平洋壳向北西俯冲，印度陆块对欧亚大陆的俯冲碰撞继续增强，在其联合作用下，区内上部地壳大规模收缩，构造上拱挤压，西南部率先隆起并遭受剥蚀，并使内陆坳陷盆地（J_1-2）的沉积不断向北、北东方向推移。

中侏罗世末早燕山运动，使华北与扬子大陆地壳的叠覆及前陆造山作用最终完成。盆地西、南缘的构造逆冲活动及前陆造山作用进一步加强并达到顶峰。随着区域南部、西部陆壳的不断挤压，到早白垩世末，盆地内部的5大构造单元格局形成。

燕山旋回中期，西部、东部相继隆起，鄂尔多斯地区从华北盆地分离形成独立的盆地。

（6）断陷盆地发展阶段

新生代以来，华北地台原来西降东升的构造格局被调整为西升东降的局面，前期整体挤压应力场此时已为总体拉张应力场所取代，因而，在鄂尔多斯盆地抬升隆起过程中，于盆地周缘发育了一系列新生代断陷盆地。

鄂尔多斯盆地的上述6个发展阶段，受控于不同的大地构造运动，具有不同的沉积发育期、不同的沉积环境、不同的沉积体系和沉积特征，从而形成了不同的油气生成、运移、聚集和成藏环境与条件。总体上形成了3套含油气体系，即下古生界寒武-奥陶系海相碳酸盐岩含油气体系、上古生界石炭-二叠系海陆交互相含煤碎屑岩含油气体系及中生界内陆湖泊碎屑岩含油气体系。

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