华北地块南部晚古生代至叠纪沉积构造演化.pdf

第2 9 卷第5 期 中国矿址大学学报V 。1 ．2 9N 。．5 2 0 0 0 年9 月 J o u f n a [ C h i n aU n i v e r s i t yd M i n i n g ＆，T e c h n e l e g y p 。2 0 0 0 文章编碍1 0 0 01 9 6 4 2 0 0 0 0 50 5 3 6 0 5 华北地块南部晚古生代至 三叠纪沉积构造演化 陈世悦 石油大学资源系，山东东营2 5 7 0 6 2 摘要研究了韩城、济源、登封、淮南等旌型剖面的沉积相和区域岩相古地理，结果认为，华北地 块南部晚古生戎至三叠纪经掰了街陆表海燕潮盒的演化过程，盆地格局的转化受秦岭造山带碰 撞造山作用的直接控割．秦岭造山母苔先从窍南一镇乎一橱糖地鐾舞始点接触碰撞，牟靶地决南 部挤压沉降，在晚石炭世由构造高地演化为陆表海焱地，小秦岭和伏牛山地区成为奶北的物源 区} 二藏纪挤压作用进一步加强，北秦岭一北淮阳构造带套面隆升，致使其北侧由陆表海演化为 酝缘近海潮渣盆地；三叠纪秦岭遣山带全面碰撞隆升，箕托侧发育走型坳陷型湖泊盆地，总湖窳 中心芩麟向造山带迁移。 美键词盆地；造山带；晚古啦代；三叠纪；华北地块 中闰分类号P5 4 文献标识码；A 造山带和盆地最大陆岩石圈最基本的辑大构 造单元，它们在统一的构造框架和动力学体制下形 残释演亿，楚施壳时定演化的～对挛生体， 二者乏 圊毒盎密切的藕舍关系．造出带既是吉继地的充填 区，由簸地发展转化而成，又是新盆地的物源区，对 沉积盆地的形成与演化、沉积建造类型以及煤层和 油气藏的形成与改造都其有重大控箭作用． 华她她块嘉郏晚吉生我至三叠纪鬣积建造发 育于华北巨型克拉通盆地的南部，其形成演化与华 北地块南侧秦岭造山带的造山作用密切相关，尤其 是就秦岭构造带的发展演化具有直接控制作用． 1 区域地震背景 骚究区域包括华莛憨块礴帮媲区翻秦羚造由 带的北秦岭地区．具体为麟起寰鸡，东至徐州；北起 宁县一晋城一滕州一线，南至商丹一舒城断裂带之 间的地区． 跌吉板块掏造静燕度看，本区释于华乾掇块南 部及南缘大陆边缘．但从现今构造榉式寒器，包援 3 个基本的构造单元宝鸡一瀛关一宜阳一铸山一 舞阳一淮南逆冲推覆带以j E 为华北地块南部，具华 j 0 攫统一基赢和羞层；该带戳南到洛南一奈弼一方 城逆冲推覆带之间为华北地块鹰缘掏造带，舆有双 重构造特征．既有华北型地壳组合关系，又有秦岭 造山带变质、变形和岩浆活动的特点，从而成为秦 蛉造由带豹生要维成部分o l ，洛南一栾弼～方城断 裂带与魔丹缝合带之间是d E 秦岭构造沓，由菇古囊 秦岭杂岩、宽坪群和夹于其问的二郎坪蛇绿岩、丹 风蛇绿岩等所组成，燎秦岭造山带中变质变形岩浆 活动最强纛复杂熬地带． 从中奥晦世舞始，华北地块在薄铡擞块的薅掉 作用下抬升．遭受剥蚀．直至石炭纪才再次下沉．接 受沉积．中石炭墩沉积主要发育在韩城一晋城一商 丘一淮托一徐翔一线戳乾选隧，南部仍为构造隆 起．从晚矗炭世弹嫂华j E 她块囊邦才“盎隆起转化必 盆地，广泛接受二叠纪一三叠纪沉积． 2 岩相古地理特征 通过对韩城、济源、登对、蒿州及淮南等典型剖 面酌沉积环境分析表明，牮北魏块南部二叠甍三叠 纪童要发育碳酸盐台媲、堡岛、三是溯、潍菠及瀑濑 等5 类沉积体系，它们的发展演化在时空上具有明 显的规律性． 收稿日期} 1 9 9 9 一1 2 一o l 基盒壤蓦搀士蒜基金。丢癌大学博士基垒舞辩壤基 作者简介阵世悦 1 9 6 3 一 ，男，陕西省山附县人．石油尢学副教授，工学博士，趴事沉积学研究． 万方数据 第5 期陈世悦，华北地块南部晚古生代臻三叠纪沉积构造演化 2 ．1 晚嚣炭世 晚石炭世太原组由灰耢、砂岩、泥岩和煤层组 成，频繁交互形成清晰的旋回缩构，袭明晚石炭世 发垒过多次鬟模不等静海餐_ 获岩翠囊总体呈现壶 衷摩囱联北依次减薄的变化规律．在豫东至弼淮地 区放岩1 0 层以上，总厚度达4 0 ～5 0m 以上。而至 渭北地区只发育一层放岩，且厚度多小予5m ，反 映海後来自乾淮阳绝嚣． 晚舀炭擞毒蹉主要发商碳酸盐蠹地体系和堡 岛体系沉积 图1 a ，其中碳酸盐台地体系发育在 晋城一洛阳一确山一线以东地区，在堡岛体系中， 潮坪相发育在渭蘸爱饫半豳麓翻，泻潮福发育在韩 城以l ￡及骧媸以I ￡她隧，障壁岛媚仅发霄在腾州北 部等局部地区．实际上，晚石炭世呈现碳酸盐台地 体系与碎屑壤岛体系交互茫存的复杂的古地理格 局，在缴向上交替击褒，在平面上交错稻变．本区的 毖游痒壤掳壤主要来囊J l ；豢岭构造带，来自北部阴 山～燕n J 造山带的碎屑物质对本区影响较小． 2 ．2 早 叠世 罩二叠落山西组和下石盒子盔在太原缀沅稿 瓣纂秘上进一步巍嚣趣覆，妻刘泾j | l 一麟游一线以 a 晚石凝世 话，卷性主要为砂崧、泥岩和煤层．区内主要发育河 流和进积型浅水三角洲，堡娲体系退至确山一淮南 地I X 图l b 淆北至三门醭一带发育河流体系中 静潺遘搬嚣，海漉体系瓣二元结梅瀵楚，在靠近北 秦岭地区河道相的底部发育砾岩和砂砾岩；宁县一 晋城～菏泽一线发育三角洲平原相，郑州～许舀一 线及箕醵东地区为三角溯前缘柏沉狡；确由一徐籍 一线为潮坪耱滋熬，该线以察发弯滋湖撼沉积，该 期的碎屑物质主要来自北秦岭及伏牛山地区． 2 ．3 晚叠世 晚二叠t 谛本醒由以河流一三角澜俸系为主逐 渐演纯鸯河浚一陵缘j 鼙海湖谤体系．堍二嶷世早期 的河道棚发育在潲1 1 ；- ～三门峡一确山一线，该线以 北发育河漫滩相沉积；本区东南部地区为兰角洲体 系沉积；泻湖潮坪相沉积退至潦南一合觥绝隧．僵 至晚二叠毽晚期，金区演化为涎漉一漤漕体系滠积 图1 c ，此时的湖盆发育彀郑州以东地区，主要是 浅湖一较深湖相沉积，以巨厚暗紫红色细粒砂岩和 泥岩为主．其他地区为河流相沉积，托秦瞬一托淮 粥祷造带能胬绝区为淫莲搁沉积，泼积壤以壤碎羼 岩必主，砂岩含量大于6 0 ％． b 早 叠世早期 ◆◆ 嘲1 华北地块南部晚石炭世至兰叠纪岩相古地理图 F i g ．1 T h l e ．] 河i t h 道o f 相a c 。i e 2 s ．p 河a l a 漫e o 滩g 相e o g ；r 3 a p h 河i c 流m 一滨a p 拽s 湖o f 相L a 。t 4 e ．C 演a r 浅b o 期n i 相f e ，r 0 5 u ，8 辜蠹磊豢霜。翟窆蓄蟊草亲慧k “8 瓣僻k 7 ．三角群藏缘桎{ 8 ．鬻坪糍{ 9 ．簿湖靼} 1 0 ，p i i 壁岛辐} 1 i ．蠹地槌 2 ．翠、率兰叠誊 旱、中三叠擞时期，本区衷郄相对捻丹，发育河 渡体系，恧嚣郄滋降，在瀑北一晋囊一豫耍j b 她隧 发甯了范围有限的坳陷型湖盆汹，以滨浅湖至半深 万方数据 中毽矿盏大学攀报 幕2 卷 潮相沉积为主，其余广大地区发育河流体系沉税， 靠近热秦蛉一j ￡潍潮梅造带仍黻掰遴稻沉积为主． 2 ．5 晚三叠世 晚三叠世本区演化为大型坳陷型湖泊盆地沉 秘，主要发育灰色、灰绿色、黄绿色厚层块状中粒砂 岩、缨砂岩，耪砂岩与泥者，砂岩碎璃中长石含量不 高，多数为长石石英妙岩，岩石的救度魂较缨，多必 中镩日粒砂岩。且以细砂岩为主．上三叠统地层厚度 较大．渭北地区厚6 0 0 ～10 0 0m ，豫西为5 5 0 ～ 7 0 0m ，盈崮南甭蔬簿度逐渐蹭潭，铜川和济源地 置分别先淡襁中心，沉积厚度达10 0 0m 以上；扶 渭北及豫西北地区的上兰叠统以鞍深湖相沉积为 主 图l d ，缺乏边缘相沉积来看，晚三盛世本湖泊 盏缝的范围极为宽广，湖盆边界仍在研究区南部． 荆缨龙 1 9 8 6 氍究认为华北晚三燕藿沉积簸建葵 有南隆北缓的特点，沉积中心位于地块鳆赢部的华 池一铜川一洛阳一郑州一带”] ．同时，在潼筵一洛 阳一郑井l 一徐州一线有隐伏隆起存在，使晚三叠世 本盆地出褒南j ￡分蜀，琏震勘探及钻井疑辩诞实豫 东地区发育有巨厚的晚三叠世地屡． 北秦岭地区也有上三叠统发育，其露头主要出 露于周至柳叶河、商县以东蟒岭南侧、卢氏双槐树 一汤河、南磷黄鹤河、马市坪等遣．筑区域上看，分 审予宝鸡一浩枣一杂川～～方城暖裂以露，呈窳嚣囱 条带状展布．由于断层切静J 及侵蚀缺失，造成现代 以隔绝的小盆地形态出霹．对于其沉积环境，前人 多认为是山问断陷盆地＆’3 ] ．德在南召东南部发宵 豹上三蓬统以缯碎爨岩沉狡戈主，疆港港沼泽耜凝 积，表明了搬北豢岭地区姻出现过较大魏围的湖捆 沉积．根据其岩相及植物群均可与延长群对比，鼠 未觅到晚三疆世山间盆地磨拉石堆积，推测有可能 它织器来与华j ￡是联成一片静，是华j ￡大型攒结簸 地的边缘相带沉积． 3 秦岭造山带构造演化的控制l 乍用 华a b 地块南部晚石炭世一三叠纪的盆地演化 与其南侧秦岭造山带的造山作用密切相关，是伴随 着秦岭造山带的隆升而沉降的，并接受了来自秦岭 造妇带的砖源碎勰锪震． 3 ，1 点接触碰攮阶段 从泥盆纪开始，秦岭造山带进入点接触碰撞造 山作用阶段．通过对商丹一北潍阳带泥簸一石炭绝 遣援分帮特征、丹最蛇绿岩特镊、构造囊移特征及 岩浆活动的结柝研究“’5 ] ，认为沿主缝台带蓖先发 生对接碰撞的地区是丹风一商南一镇平一线．在点 接触碰撞遣山作用下，北秦岭构造带开始陵升．与 点接融碰撞琏嚣裙对应，首先隆升的遣区是小秦蛉 程拔牛山地区，劳成为是北豹毖溅区 凰2 。主簧 表现在1 太原组地层谯靠j 垃小豢岭及伏牛山北 侧地区急剧减薄，以敛尖灭；2 太原缎中砂岩百 分含量较低，一般在2 0 ％以下。僵在靠近小秦岭及 伏牛出地区增大至2 0 ％～4 0 ％，黩壶燕彝她依次 递减，如渑池观音堂含砂率高达4 4 ％，韩城为 3 0 ％；3 根据实测古流向资料编制的玫瑰花图履 示，渑泡观音堂主流向为北偏东1 0 0 ，济源下冶主 滚趣指趣客，阳城、沁本、乡宁等蟪指翔冀农帮裴 西，表明了陆源碎屑物质由南丽北的输送方向。 图z 研究区C 。砂岩百分古量薄值线图 F i g ．2 T h ep e r c e n t a g ei s o l i n e so fs a n d s t o n e C ； i nt h er e s e a r c ha r t a 晚石炭氆，东秦蛉与j 艺淮阳构造带存在驻著不 同的造出响应。褒东秦岭段，{ 爨嘉丹带发弯的残余 海箍地垒面封闭，并在挤服作用下发育逆冲摧覆构 造，使华北地块南缘仰冲在秦岭地块之上，于其前 缘形成小型箭陆舷地．二郎坪残余孤后毓地也同期 消亡，拜婕发弯懿渊一夏镄及渗毒一滦川逆肄攉覆 构造，并形成小型山间盆地 图3 a ．北潦阳段则与 此不尽相同，仍然维持范围较大的残余海盆地 圈 3 b 。华魏地区的海侵正是来自该残余簿艋，加之确 ，j 、垄前酗盆地1 一枣麓雅卜t - 专嚣 b 图3 研究区G 点接触碰撞所段盆山关系示意豳 F i g ．3 T h eb a s i r l m o u n t a i nr e l a t i o nd i a g r a m o ft h er e s e a r c ha r e a C 3 A ．东秦岭消j b 剖孵IB ．北淮斛一淮南剖面Q 1 ．， 秦姆地块} N C ．华北地块} 踯．犬茹Ⅱ地块l Q L l ．秦岭岛弧l N H Y I ．北淮阳辑弧 万方数据 第5 期 陈世悦华北地块南部晚古生代歪三凝纪揽积构造演化 由～淮瘫一线缺少孛耀粒猝霆泼积掳，共曩表骥该 带并未隆升 3 ．2 面接触碰攮阶段 二疆纪，秦岭造山带避入商接触碰撞阶段．随 着造出塔挤燕作精豹据剧，托秦羚释≤￡潍鼹梅造带 开始全甄隆矬。北秦岭的黢井速率明显加快，向北 供给碎屑物质的能力快速增强 由北秦岭至东部的 嵩旗一鲁山～线均向北侧输入碎屑物质。使盒地南 缘的砂岩含璧达爨5 0 ％数土．健鼓翠二叠繁晚麓 开始，憾况蠢些变化，一方霾是造山带的隆拜逐步 由蹰向东扩展。北淮阳带融经碰撞隆升，成为新的 物源区，向北侧翁地提供陆源碎屑物质；另一方面 是花秦羚段的造锺』作糟徽有减缓静趋势，隆起带的 剥蚀逮搴减小，农北侧筮地输入磅羼物的能力隆 低，致使北秦岭北侧的砂岩百分含量维持在2 0 ％ ～5 0 ％之间 图4 ．至晚二叠世晚期，北淮阳带全 面隆升，与就秦蛉一起成为向能稳定静物缘嚣，往 盆地枣缘的妙岩禽量达到6 0 ％以土， 图4 研究区P 。砂岩百分含量簿值线图 F i g ．4 T h ep e r c e i l t a g ei s o l i n e so f8 8 n d s t o r t ￡ 魏 i nt h er e a r c ha r e a 上述盆地南缘砂岩含量的变纯反映出北秦岭 一能淮粥构造带造出隆井巽有阶段性，翠二盎璧孥 期期晚 叠世晚期造山带隆丹速度较快，面早二鬟 世晚期至晚二叠世早期山带相对较慢．另外，渭北 及平顶山一两灌地区晚二叠t } ￡晚期发育多鼷海相 夹罄，袭弱该期豹潮盆仍然阕敲往缝与海承沟通， 羼肚缘近海湖泊，反映出北秦蛉一她淮阳遣山带总 的隆升幅度不大． 3 ．3 奎面碰撞造山阶段 中生代翠期静三叠纪 窜点期 是豢羚她震发 展史中的一个关键对期，随着秦岭糍侧勉略有限小 洋盆的关闭，扬子与秦岭地块连为一体向北移 动“] ，产生强太的推挤应力傣用于商丹北淮阳 带，黯糟了泼带鼢全褥碰撞造国，使北秦羚～北淮 鼹喾隆爨成山并持续撞舟，成为华_ ￡盆她赢侧稳定 的物源区，其北侧盆地演化为大型坳陷湖馥 接受 河流一湖泊相沉积．从铜川、鳞游、歧山及豫西等地 发霄砂岩、耪砂曩泥岩，夹繇岩及页卷寒器o ] ，她秦 岭～北淮阳构造带的隆升速率仍然不大，山体隆升 与虢地沉降堆积碎屑物质之间始终保持着棚对的 平衡，维持一种有效的补馁沉秘获态．至晚三疆世， 壹予秦龄建块在耀瓣夫板捷强烈夹击下静全嚣隧 升成山，致使湖盆坳陷幅度加大并娃著向南迁移， 盆地范围向南可能扩大至北秦岭二郎坪弧后地区。 妇周至柳叶河、商州表宙坡、卢氏双槐树～朱阳 关、南召留出～马蒂坪一线分毒的土三叠统碍麓就 是华北晚三爨世统一大型拗陷盆地南缘的残留部 分．这一时期的碎屑物质主要来自南秦岭及北秦岭 南缘． 4 结论 1 华北地块南部晚古生代至三叠纪沉积盆地 经掰了南陆表海靛建至湖泊盆魏豹演纯琏程，晚石 炭擞呈现碳酸盐套地与碎屑堡岛体系交互共存的 古地理格局；二叠纪以浅水三角洲、河流和陆缘近 海湖泊体系为主；三叠纪则主要发育河流和湖泊体 系． 2 在点接触碰攮黢段，北秦岭构造带瑟段开 始隆升，并向北侧输入碎绢物质，北淮阳构造带仍 为残余海盆地，华北地块南部发育陆表海盆地，海 侵来自托淮阳残余海盆；两接触碰撞阶段，l t 秦岭 一她淮嬲构造带垒嚣隆舞，并威力肉北的稳定的物 源区，华北地块南部陆表海盆地萎缩，逐渐演化为 陆缘近海湖泊盆地；在全面碰撞造山阶段，华北地 块南部发育瑚陷型湖泊盆地，羹湖翁中心不断向造 出带迁移． 3 华北地块南部晚古生代至三叠纪沉积盆地 的形成演化与其南侧秦岭造山带的造山作用密切 相关，尤其藏北秦岭一j E 潍阳构造带的发震演佑过 程瑟有瘫接控制作用，其瓣存在密螺懿橡造藕台关 系，盆地是由于黎岭造山带的强烈挤压而形成的， 造山带为盆地提供陆源碎屑物质，不同类型的盆地 是秦岭造山带不问造山阶段的赢接响应，盆地南缘 砂岩含燕韵变纯反浚出乾秦岭一j ￡潍鞭橡逡带逵 山隆身舆有盼段性， 参考文献 [ 1 ]张圊伟，周鼎武，于在乎，等．秦岭造山带岩石圈组 成、结构和演化特征[ A ] ．秦岭造山带学术讨论会论 文谜集E c 3 ．西安西北大学出版社，1 9 9 1 ．t 2 1 1 3 8 ． [ 2 ] 刹缨龙。华j ￡地Ⅸ太型兰叠纪愿娥沉积盆地的存在 E J 3 ．地质学报，1 9 8 6 2 } 1 2 8 1 3 8 ． E 3 3 陕西省j 也质矿产局．陕西省区墟鲍质志[ M 1 ．北京她 万方数据 S 4 0 中国矿监天学学报 第2 9 卷 质出版j 士，1 9 8 9 ． 西j 强逼伟，张宗清，萤云藕．秦蛉造由带主簧构造岩石 地层单髭的构造性质及其太地糖遗意义肆] ，岩石学 报，1 9 9 5 ，1 1 2 1 0 1 ．1 1 4 ． [ s j 张黼伟．韩安秫，剂福田，等．秦岭造山带三维结构及 其动力学分辑[ J ] ，孛垦科学 D 辑 。1 9 9 6 增攀1 1 ． [ 6 ] [ 7 ] 6 ． Z h a n gGW ．M e n gQR tL a iSC ．T e c t o n i c sa n d s t r u c t u r eo fQ i n l i n go r o g e n i cb e l t E J ] ．S c i e n c ei nC h i 。 n a S c d e sB ，1 9 9 5 。3 8 1 1 1 3 7 9 1 3 9 4 ． 殷鸿福，杨逢清．黄其胜，等。秦岭及邻区兰叠系 E M 3 。武攫中国建震大学出毅柱，1 9 9 2 ．1 1 8 1 2 8 ． S e d i m e n t a r y T e c t o n i cE v o l u t i o nf r o mL a t eP a l a e o z o i c t oT r i a s s i ci nt h eS o u t ho fN o r t hC h i n aB l o c k C H E NS h i y u e D e p a r t m e n to fR e s o u r c e ，U n i v e r s i t yo fP e t r o l e u m ．D o n g y i n g ．S h a n d o n g2 5 7 0 6 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h es e d i m e n t a r yf a c i e so fs o m et y p i c a lp r o f i l e sa si nH a n c h e n g ，J i y u a n ，D e n f e n g ，a n dH u a i n a na n d t h ec h a r a c t e r i s t i co fr e g i o n a lp a l a e o g e o g r a p h yi nt h es o u t ho fN o r t hC h i n ab l o c kw e r er e s e a r c h e d ．T h er e s u l t s h o w st h a tt h er e s e a r c ha r e ah a da ne v o l u t i o nf r o me p e i r i es ∞t oal a k eb a m nd u r i n gP a l a e o z o i ct oT r i a s s i c 。 T h i 8t r a n s i t i o nw a sc o n t r o l l e db yt h ec o l l i s i o no r o g e n yo fQ i n l i n go r o g e n i cb e l td i r e c t l y ．T h ec o l l i s i o nb e g a na l o n gt h eS h a n g n a n Z h e n p i n g T o n g b a il i n e ，m a k i n gt h es o u t ho fN o r t hC h i n ab l o c kc o m p r e s s e da n ds u b s i d e d ，a n dt r a n s f e r r e df r o mas t r u c t u r a lh i g hl a n dt oa ne p e i r i cs e ai nL a t eC a r b o n i f e r o u s ．T h ew e s tp a r to f N o r t hQ i n l i n gt ”g a nt ou p l i f ta n db e c a m eas o u r c eo ft e r r i g e n o u sc l a s t i cs e d i m e n t st ON o r t hC h i n ab a s i n 。I n t h eP e r m i n a n ，t h ec o m p r e s s i o ns t r e n g t h e n e df u r t h e ra n dt h eN o r t hQ i n l i n g N o r t hH u a i y a n gs t r u c t u r a lb e l t u p l i f t e d ，m a k i n gt h ee p e i r i cs e at r a n s kt oam a r g i n a ll a k eb a d n ．I nt h eT r i a s s i c ，t h eQ i r i l i n go r o g e n i ch e ku p - l i f t e dr a p i d t ya n dt h el a r g es c a l ed e p r e s s i o nl a k eb a s i nd e v e l o p e di ni t sn o r t hs i d e ，a n dt h ec e n t e ro fb a s i na l s o t r a n s f e r r e dt ot h eo r o g e n i ch e l ti nt h eL a t eT r i a s s i c 。 K 时w o r d s b a s i n { o r o g e n i cb e l t { L a t eP a l a e o z o i c ；T r i a s s i c ；N o r t hC h i n ab l o c k 万方数据