华北板块早古生代构造_沉积演化_刘波

1999年7月SCIEN T I A G EO LO GI CA SIN ICA34(3):347—356

华北板块早古生代构造-沉积演化*

刘　波 钱祥麟 王英华

(北京大学地质学系　北京　100871)

摘　要　任一特定时期的地质演化都必定源自前期背景,并影响后继地质作用。元古宙的构造特征及晚古生代的地质记录可帮助我们更好地认识早古生代华北板块的构造-沉积

演化,这一演化包括4个阶段。第1阶段(∈1—∈3)以被动陆缘的发育和全球海平面上升为

特点,二者叠加形成强烈的相对海平面上升,并在南、北边缘形成早期沉积。第2阶段(O1y—

O1l)表现为因洋壳俯冲导致的西南部构造抬升及全球海平面下降,二者结合形成的相对海平

面下降在华北中部及西南部形成分布广泛的不整合面及白云岩。第3阶段(O1m—O2)期间,

来自南、北的挤压导致以边缘上凸为特点的板块变形,在伴以全球海平面上升的情况下导致

轻度的相对海平面上升并形成板块中部局限陆表海的膏岩沉积。第4阶段(O3—C1)则是强烈

的南北挤压和全球海平面下降导致华北大陆板块整体鞍状抬升和长期不整合的发育,该不整

合在北部及南部的侵蚀作用明显强于中部。

关键词　早古生代　华北板块　构造-沉积演化

1　构造背景

早古生代华北板块包括现在的鄂尔多斯及朝鲜半岛。华北板块在晚太古代进入板块构造机制演化(钱祥麟1986,1995)之后,在中、新元古代形成了以大套浅海相沉积为特点的第一套盖层,其典型代表是蓟县中上元古界剖面。元古宙广泛裂谷火山岩及岩墙群的存在表明此时华北板块已属成熟刚性板块(候贵庭等,1994,1998)。沉积岩系展布及火山岩系性质显示中、新元古代的华北具有拗拉槽的构造背景。

元古代时华北板块内存在两条主要拗拉槽,即燕辽拗拉槽和中条拗拉槽(孙枢等, 1981,1982;李继亮等,1987)。或者说华北板块元古宙最主要的构造单元是燕辽、太行和中条拗拉槽构造(钱祥麟,1986)。华北板块南部边缘存在北西西向的豫淮拗拉槽,该拗拉槽一直活动到元古宙末(震旦纪)。沉积层序及火山岩的对比研究表明,华北板块中东部在元古宙时主体拗拉槽可能是同一拗拉槽,这一拗拉槽几乎从豫淮裂谷一直向北伸向华北北缘并向南开口,而不是分别向南、北开口的两个拗拉槽(刘波等,1996)。该拗拉槽在南部保存了比北部更全的地层记录,这是因为沉积作用在南部启动早而结束晚的缘故。典型的元古宙拗拉槽层序由下部的碎屑岩为主和上部的碳酸盐岩为主构成(陈晋镳等1980)。

*国家自然科学基金资助项目。

刘波,男,1965年4月生,讲师,大地构造学及沉积学专业。

1998-12-03收稿,1999-05-07改回,王桂凤编辑。

348地　质　科　学1999年

元古代华北板块边缘也以裂谷型沉积及火山作用为主。北缘在白云鄂博一带发育中元古代的边缘拗拉槽查尔太群和大陆斜坡沉积的白云鄂博群,显示被动大陆边缘之特征(王鸿祯等,1990)。鄂尔多斯深钻资料揭示,华北地台西缘元古宙时期也是一向南开口的拗拉槽¹,相当于现贺兰山所在位置,并与秦岭和祁连共同构成三联裂谷。华北南缘元古宙稍显复杂,吴汉宁等(1990)认为存在元古宙的秦岭微板块。张国伟等(1987)和贾承造(1988)据地化分析认为华北南缘存在中、新元古代的安山型活动陆缘。Wang等(1984)也认为,华北南缘中、新元古代,特别是晋宁期曾存在洋壳向大陆边缘的向北府冲。因此华北南缘元古宙显示活动陆缘特征。华北东部自古生代以来,特别是中、新生代以来的构造改造使元古宙记录保存较少,仅朝鲜半岛有几个元古宙残余盆地的记录(Lee,1988)与华北南部相似。沃川、平南等地的晚震旦冰绩岩、沃川带西南侧的新元古代页岩沉积,以及辽东南部震旦系地层的存在(王敏成等,1986;杨欣德,1988)表明元古宙时华北东部边缘属于结束时间较晚的被动大陆边缘。

元古宙末形成的稳定而均一的大陆是早古生代陆表海碳酸盐岩发育的基础。元古宙末明显的地层缺失表明,拗拉槽演化阶段之后整个华北抬升,特别是北部及中部。在新一轮地质演化中,元古宙的构造-沉积格局被继承。元古宙时的活动带在古生代时仍为强沉降带,古生代的沉降、沉积中心与元古宙相一致。元古宙末期泛大陆的形成并未造成强烈构造抬升,未产生大幅度的地势差,因而其后的沉积作用基本继承了中晚元古代以碳酸盐岩为主的沉积类型。

2　后期构造

晚古生代之初的沉积记录是早古生代结束之后板块基本构造格局的反映。弄清早古生代结束后长达1.3亿年的地层缺失的原因是完善早古生代地质演化的关键。晚古生代华北仍处陆表海环境,但其古地理构造格局已有所改变。中石碳世岩相古地理实际上反映了早古生代末以来华北板块构造形变导致的地势变化情况(图1)。华北板块晚古生代无论从沉积格局还是沉积类型上与早古生代都有很大差别。地势格局一改早古生代时中高边低的面貌而为南北两面较高的凹形。岩相古地理分析表明,石碳纪时华北板块地形表现为以鄂尔多斯东部为南北脊的不对称鞍状。北部鞍头高于南部,故此期北部是主要物源,而南部则以海湾与大海相通º。鞍状地势北部高地位于乌兰格尔—杭锦旗以北,呈东西向,并向南突出。南部高地在吴旗、庆阳一带。北部高地奥陶系地层全被剥蚀,南部高地保留约100—400m奥陶系。鞍的西翼部地势陡窄,东翼部宽缓。在沉积类型上,上古生界陆源碎屑已占相当大比例,碳酸盐岩明显减少。西翼大量保存了奥陶系马家沟组及峰峰组地层,局部地方保存了更高层位的平凉组。东翼则以朝鲜半岛中部保存的下古生界层位最高。李河荣曾认为其最高层位为志留系,但安太庠等(1990)认为是中奥陶世地层,并进一步确定该套地层相当于华北的八陡段。因此,当时朝鲜半岛应属于东部古地势低洼区。由于南北向鞍状隆起阻隔,西翼部因快速构造沉降,形成了近千米的中石炭统含煤建造;而

、»曾少华,1989,鄂尔多斯地下古生界碳酸盐岩油气富集条件研究,石油总公司研究报告。

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º王德发,1996,华北上古生界沉积、层序展布及储层特征研究,石油总公司新区项目报告。