Question

南华北地区各残留盆地（坳陷）的演化史

Answer 1

在南华北地区的盆地（坳陷）原型并列叠加史和改造史的分析基础上，笔者有可能进一步对南华北地区各盆地（坳陷）原型的演化史进行总结。

1.信阳－合肥残留坳陷的形成与演化

信阳－合肥残留坳陷的演化历经了复杂的过程。在早古生代末，华北板块与扬子板块开始点接触碰撞，信阳坳陷和合肥坳陷南侧成为大别山岛弧北侧的弧后裂陷带，沉积了巨厚的石炭系深水扇、陡坡扇和复理石层，而合肥坳陷区中部和北部发展成为陆内拗陷，接受克拉通陆表海沉积。随着扬子和华北两大板块在三叠纪中晚期由东向西进入“剪刀式”的全面对接、汇聚，秦岭－大别造山带开始快速隆升造山，侧向挤压力和滑覆－逆冲推覆体的载荷，使南华北地壳发生前陆盆地式的拗曲沉降，在先存简单叠加的拗陷结构的基础上，开始了中新生代复杂的盆地（坳陷）原型的并列迭加和改造史。这时，坳陷基底的石炭－二叠系及寒武－奥陶系、上元古界均遭到了较为强烈的冲断与叠覆改造，并卷入了该逆冲推覆体系中去（图4-41）。信阳－合肥残留坳陷的这个复杂的演化过程，可以借助SL99-700测线平衡剖面（图4-42）和原型迭加改造史表（表4-3）来说明。

图4-41 合肥坳陷过舒城-合肥-合深4井地震测线解释剖面

（据赵宗举等，2000b）

据平衡剖面反演结果（图4-42），在扬子和华北两大板块的全面对接、汇聚中所产生的冲断推覆作用，在使石炭－二叠系缩短了200km以上的同时，形成了走向NW W—SEE的逆冲推覆构造带。前侏罗系冲断叠覆的结果也加速了石炭－二叠系等古生界烃源岩的热演化及生烃过程，同时奠定了中、新生代盆地形成的基础。信阳－合肥坳陷在中新生代的演化历程大致如下：

1）早、中侏罗世（J_1～2），合肥坳陷继承了三叠纪前陆拗陷的构造格局，并且与大别造山带构成一个盆－山体系开始耦合演化，进而发育成为不对称陆内前渊拗陷。

2）晚侏罗世（J₃），在磨子潭－晓天断裂处形成晓天后缘拉张盆地，而在其北侧形成了信阳－合肥冲断前陆坳陷带，内含次级的舒城前陆凹陷、蜀山前陆冲断凸起和大桥前缘凹陷。

3）晚侏罗世末

，可能是库拉板块向西的俯冲作用产生的区域性NWW—SEE向挤压作用，使凹陷回返抬升并遭受剥蚀，在侏罗系—白垩系间留下了局部不整合面。

4）早白垩世（K₁），深部岩石圈伸展减薄、伊阿冈微大陆群和太平洋板块交替作用，使区内出现左旋压扭与右旋张扭交替的应力场环境，形成伸展－滑覆冲断－走滑复合原型。

图4-42 合肥坳陷地震SL99-700线平衡地质剖面

表4-3 信阳坳陷原型迭加改造演化史表

5）早白垩世末期

，可能是大别山陆内碰撞造山作用增强，导致出现区域性N NE—SSW 向挤压性反转，坳陷整体抬升遭受剥蚀，形成了区域性角度不整合面。

6）晚白垩世（K₂）—古近纪（E），可能是区域性岩石圈伸展减薄导致该坳陷处于张性构造环境中，形成了挤压逆冲回返裂陷、张扭裂陷和伸展裂陷等复合盆地原型。

7）古近纪末期，太平洋板块作用的强化，导致再次出现区域性NWW—SEE向挤压转化，合肥坳陷的各盆地原型的沉积盖层发生变形、改造和抬升剥蚀。

8）新近纪（N）—第四纪（Q），研究区进入了整体均衡沉降期，成为统一的华北盆地（河淮盆地）的组成部分，就此奠定了当今合肥坳陷和南华北地区的盆地构造格局。

2.周口残留坳陷的形成与演化

周口残留坳陷的演化历也经历了复杂的过程。周口残留坳陷的演化历史与合肥残留坳陷有许多共同点，但也存在着一些显著的差别。这些差别主要表现在，受大别造山带的影响和控制较为间接。其演化可以通过对谭庄－沈丘残留凹陷的典型解剖（图4-43）来说明。

图4-43 谭庄-沈丘残留凹陷演化模式（构造平衡剖面模拟）

谭庄－沈丘凹陷是在华北板块的前侏罗系基底之上，经历了多次构造运动而发展起来的中、新生代迭合凹陷。其演化历程如下：①早－中侏罗世（J_1～2），周口坳陷区基底继承三叠纪前陆拗陷格局，谭庄－沈丘一带发育小型不对称陆内前渊凹陷原型；②晚侏罗世（J₃），区域性挤压作用持续发展使凹陷回返抬升并遭受剥蚀，形成局部不整合面；③早白垩世（K₁）,NW W 向基底断裂转为左旋走滑裂陷，谭庄－沈丘凹陷迭加了张扭裂陷原型；④早白垩世末

，NW W 向基底断裂压扭性反转，该张扭裂陷原型整体变形并遭抬升剥蚀，形成区域性角度不整合面；⑤晚白垩世（K₂）,NW W 向基底断裂由挤压逆冲回返成拉张（扭）裂陷，迭加了新的裂陷原型；⑥古近纪（E），张性构造环境进一步发展，表现为强烈的伸展裂陷活动；⑦古近纪末（E_末），周口坳陷区再次出现压扭性构造反转，且整体抬升剥蚀，谭庄－沈丘凹陷结束发展历史，形成新的角度不整合面；⑧新近纪—第四纪（N+Q），周口坳陷整体沉降，与信阳－合肥坳陷和开封坳陷连通，成为大型拗陷盆地。

3.开封残留坳陷的形成与演化

大量的研究结果表明，开封残留坳陷在经过早古生代大型克拉通盆地的稳定沉降之后，同样产生过6种盆地原型的迭加与改造。但由于开封残留坳陷处于南华北地区的最北部，距离秦岭－大别造山带和郯庐断裂带较远，其形成演化史具有较多的独特性。下面拟循着时间序列，对这6个盆地原型的形成演化及其迭加改造历史作些梗概性归纳。

（1）晚古生代大型海陆交互相克拉通盆地

从中石炭世开始，随着扬子板块区与华北板块区软碰撞的持续发展，华北进入整体沉降阶段，接受本溪组、太原组、山西组等滨浅海相和海陆交互相沉积。主要沉积类型为含煤碎屑岩系和灰黑色碳酸盐岩。这个时期，是华北古生代克拉通盆地的主要成煤期，盆地原型在总体上具有近海克拉通内拗陷性质。从晚二叠世开始，盆地原型逐渐向陆相克拉通内拗陷转化。

（2）三叠纪大型陆相克拉通内拗陷盆地

由于华北板块东部南、北两侧裂陷海槽逐渐聚敛、闭合，克拉通基底挠曲作用增强，开封坳陷所在处进入了克拉通内大型拗陷原型发展阶段。这时，基底出现差异沉降，沉积范围相对缩小，湖泊相沉积逐渐转变为河湖相和河流相，粒度明显变粗且颜色变红。至中三叠世末期，中牟及其以东地区相对隆升，上三叠统缺失；济源地区相对沉降，连续沉积了上三叠统。晚三叠世末的印支运动使华北地区整体抬升，陆相克拉通内拗陷原型向西萎缩。

（3）早－中侏罗世的中－小型陆内拗陷盆地

在南华北地区南部的周口、信阳、合肥地区进入前陆拗陷演化阶段的同时，开封坳陷区也发育了一些规模不大，相对独立、分散的近EW 或NW W 向陆内拗陷盆地。其展布与基底NW W 向和近EW 向褶皱拗陷带相对应，表明也受到大别造山带的影响。在西部的济源凹陷，中－下侏罗统主要为河湖相、湖沼相和三角洲相的沉积；在东部的黄口凹陷及鲁西隆起地区，中－下侏罗统（汶南组）沉积范围小且多呈狭窄带状，为一套紫红色砂砾岩，系氧化环境下的产物。

在中侏罗世末发生的强烈运动（燕山中期），结束了早－中侏罗世陆内拗陷原型的发育历史，并使整个华北克拉通东部发生了较强的挤压构造变形，包括褶皱、逆冲、地壳缩短和岩石圈增厚。此后，华北克拉通东部主体开始向地壳伸展、岩石圈减薄的方向发展。

（4）晚侏罗世—早白垩世小型陆内伸展裂陷盆地

晚侏罗世—早白垩世的盆地原型为小型伸展裂陷。这种小型裂陷盆地为数较多，分布较广，但面积较小，四周被多种不同方向和规模的正断层所围限，内中常常发育大量的火山－沉积岩系。在济源凹陷，上侏罗统—下白垩统受NW向断层控制的特征显著，为一套红色的粗碎屑岩沉积；黄口凹陷的上侏罗统—下白垩统厚度较大，最厚者可达2500m，从沉积厚度的展布特征看，可能主要受近EW和NNE向正断层所控制，并且含多层火山岩系；鲁西隆起区的一系列小型凹陷，则分别受NW、NWW、NE、近EW或近SN向断层控制，内中也多充填有火山岩系。

在早白垩世末，研究区及邻区发生了较为强烈的燕山晚期运动，研究区整体抬升遭受剥蚀，缺失上白垩统，形成白垩系与古近系之间的角度不整合面。

（5）古近纪小型陆内伸展裂陷盆地

研究区在古近纪主要发育小型陆内伸展裂陷盆地。盆地呈NWW向至近EW 向延伸，是在区域性SEE—NWW向拉应力张作用下，沿着前期主干断裂发生走滑－拉张或斜向拉张裂陷而形成的。其中，中牟－黄口凹陷在平面上呈窄带状延伸，单个洼陷呈菱形、矩形及三角形，具有走滑－拉张裂陷盆地的显著特征。在这种走滑拉张作用下形成的NE、NW W 向断裂，增强了凹陷内的分割性，使内中的次凹多而小。根据各期断裂活动特征及沉积特征，裂陷作用的发展可分为3个次级阶段：①早期裂陷阶段，Ek—Es₄（相当于济源凹陷孔店组—张庄组）沉积时期，分割性强的裂陷作用奠定了裂陷盆地原型的轮廓；②强烈裂陷阶段，Es₃（相当于济源凹陷月庄组）沉积期，具有范围大、裂陷强、厚度大（1000～2500m）、变化快、湖泊深等特点；③晚期断陷阶段，即Es_：段、Es₁段和Ed组（济源凹陷的泽峪组—丁庄组）沉积时期，其中包含Es₃末—Es：初的短期构造抬升事件，Es₂强烈裂陷与晚期裂陷的过渡，Es₁和Ed断陷作用增强期。黄口、成武、鱼台沙二段（Es₂）为干燥环境下的盐湖沉积，发育较厚的盐膏岩层，是良好的区域性盖层；东营组（Ed）为棕红、紫红、灰绿色泥岩与紫红、灰绿、灰白色粉砂岩、细砂岩、砾状砂岩互层，为河流相沉积。古近纪末（E_末）的构造运动使开封坳陷区再次出现压扭性构造反转，该区结束小型陆内伸展裂陷发展历史，形成新的角度不整合面。

（6）新近纪—第四纪大型陆内拗陷盆地

从新近纪开始，开封坳陷开始整体沉降，与周口坳陷、信阳－合肥坳陷连通，研究区进入大型陆内拗陷发育阶段，大面积分布的新近系（N）及第四系（Q）整体不整合覆盖于古近系（E）之上。其中，新近系为浅灰色、棕色砂砾岩与泥岩互层组合，厚度为1000～2400m；第四系为黄色粘土、粉砂和砾石层，厚度为200～400m。在该大型拗陷内部，沉积物有东西薄（黄口、济源）中间（中牟）厚的差异，反映了东西高中间低的基底形态；在两侧的鲁西隆起和豫西断隆上，古近纪的小型裂陷盆地甚至整体抬升并遭受剥蚀。这种情况恰好说明了，这个大型陆内拗陷盆地具有EW 向挤压挠曲的特点。由此而论，该大型陆内拗陷的发育可能与太平洋板块的EW 向推挤有关。