Question

中新生代构造运动特征

Answer 1

根据构造层的划分，结合区域地质资料，将中新生代构造运动划分为印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动。

一、印支运动的表现及特征

印支运动发生在三叠纪的中晚期。根据印支运动的特征及区域地质资料，将印支运动旋回进一步划分为早期（T_1-2）和晚期（T₃）两个阶段，或称为印支Ⅰ幕和印支Ⅱ幕。印支运动在华北地区的影响主要表现在以下几个方面。

1.由于印支运动的影响，华北克拉通盆地南缘和北缘变形强烈，盆地内表现为大型坳陷和隆起，古构造发育（图2-5-6）。

（1）在华北克拉通盆地北缘受海西期西伯利亚板块与华北板块碰撞拼接产生的后效应的影响，印支期该区仍处于南北向挤压隆升状态，并形成逆冲断裂带（如康保-围场断裂、张北-承德断裂等），造成该区三叠系的大面积缺失。

（2）华北克拉通盆地南缘由于晚海西—印支早期古秦岭洋在桐柏—商城—舒城一线俯冲关闭，导致扬子板块与华北板块的碰撞拼接，进而形成秦岭褶皱造山带、华北克拉通盆地南缘隆起及济源-太康前陆坳陷。

2.受库拉板块北北西向向欧亚板块俯冲及南北向挤压应力的综合影响，造成印支晚期郯庐断裂左旋扭动，在华北克拉通盆地内部形成了挤压型坳陷，出现了近北东向展布的沁水坳陷、临清坳陷、武清及黄骅坳陷等构造单元。

3.印支期的挤压褶皱构造

（1）在河北承德东山村露头剖面（图2-5-6）可见上三叠统杏石口组以下地层褶皱变形，并被其不整合覆盖。

（2）黄骅地区孔西构造带孔古3井区经钻探揭示逆冲断裂存在，地震资料解释为一由西向东逆冲形成的压扭构造，且上覆层上侏罗统—下白垩统未变形，推测该构造形成于印支期或早燕山期（图2-5-6）。

（3）济阳地区桩西倒转褶皱，高部位被剥蚀夷平，并被中下侏罗统煤系地层覆盖（图2-5-6），为印支期产物。

4.印支期的逆冲断裂

勘探证实，三叠纪济阳地区明显的逆冲构造带有三条，它们是埕北-五号桩逆冲构造带，总长度约60km；呈南-孤西逆冲构造带，长度约90km；车西-罗西-陈南逆冲构造带，长度为170km。另推测向西南还有两条（无棣南-西村逆冲构造带，区内长度为130km，向东南延入鲁西隆起区；宁津南-曲堤逆冲构造带，长约70km）。上述五条逆冲构造带倾向均为西南方向，表明三叠纪济阳地区受到北东—南西方向的强烈挤压（图2-5-7）。

5.印支期的区域性不整合面

地层间角度不整合是构造运动的产物。正确判定不整合面上、下两地层的时代是确定不整合形成时间及构造运动发生时代的基础。

图2-5-6 华北地区印支运动构造形迹图

图2-5-7 济阳地区印支期构造纲要图

上三叠统杏石口组与中三叠统二马营组及前二马营组之间的角度不整合。反映印支运动Ⅰ幕的存在。例如平泉县下板城盆地边缘榆树沟，上三叠统杏石口组与中三叠统二马营组间有5°～10°的交角，接触面呈凹凸不平状，局部形成小漏斗，且上覆地层具有下伏地层组分的砾岩（图2-5-1）。北京西山的杏石口组与双泉群，辽西地区老虎沟组与后富隆山组之间的角度不整合或平行不整合接触关系等，说明印支运动较广泛的存在。

6.印支运动的区域应力场

早期以南北向挤压，晚期向左旋挤压扭动应力场转换，变形场表现为逆冲褶皱并大面积隆起。

二、燕山运动的表现及特征

燕山运动是华北地区重要的构造运动，经历约143Ma（208～65Ma），具有性质复杂多变、多幕式活动的特征，同时具有广泛且强烈的多期次的岩浆侵入与喷发活动。根据该运动时期形成的地层角度不整合、岩浆活动旋回及构造变动等特征将燕山运动大致分为早期（J_1-2）、中期（J₃—K₁）和晚期（K₂）及相应的三个构造幕（中侏罗世末为燕山运动Ⅰ幕、早白垩世末为燕山运动Ⅱ幕、晚白垩世末为燕山运动Ⅲ幕）。燕山运动在华北地区主要表现在以下几个方面。

1.华北地区南缘形成周口-合肥前陆盆地

由于扬子板块与华北板块碰撞拼接，北淮阳褶皱造山的同时，向华北地区逆冲形成燕山期周口-合肥前陆盆地（图2-5-3、图2-5-8）。

图2-5-8 合肥前陆盆地形成模式图

2.华北北部燕山地区大量中酸性火山岩喷发，形成火山岩覆盖区。据区域地质资料，燕山期火山岩可分为南大岭期、髫髻山期及张家口-大北沟期。

（1）南大岭期

时代为早侏罗世，包括北京地区的下侏罗统南大岭组和蔡家岭组及辽西地区下侏罗统的兴隆沟组。南大岭组以玄武岩和安山岩的溢流为主，兴隆沟组主要岩性为玄武安山岩和玄武岩，厚度约为130～637m，同位素年龄约（195±5）Ma。

（2）髫髻山期

该期时代为中侏罗世，以冀北地区的九龙山组、髫髻山组、后城组及辽西地区蓝旗组为代表。髫髻山组以玄武安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩的溢流-爆发为主，夹沉积层。侵入活动以中酸性中深成侵入为主，同位素年龄为155～165Ma，早期（九龙山组）以沉积为主，夹有酸性火山喷发；中期（髫髻山组）以玄武安山岩、安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩的溢流-爆发为主；晚期（后城组）仅间夹零星的酸性火山喷发。

（3）张家口-大北沟期

该期时代为晚侏罗世。以冀北地区的张家口组、大北沟组及辽西地区的义县组为代表，张家口组同位素年龄143.8～148.6Ma，是该区中生代规模最大的一次岩浆活动。主要喷发了一套中酸性火山岩，与之有关的侵入活动主要表现为潜火山和浅成侵入活动，形成火山-沉积岩相组合。

研究表明，燕山地区中生代火山作用的规模，有由弱裂隙式溢出—强烈的中心式喷发—活动减弱的变化。火山喷发岩的性质，有由基性（早侏罗世南大岭组）—中性和酸性（中侏罗世髫髻山组、后城组）—中性基性（晚侏罗世东岭台组、东狼沟组）变化的趋势。火山岩化学成分明显的特征是Ca、Mg组分较低，全碱含量，尤其是K的含量较高。由玄武岩、安山岩、粗安岩、粗面岩及流纹岩等构成多旋回火山喷发岩系。冀北地区中生代火山岩钙碱指数53.25左右，为皮科克（M.A.Peacock，1931）所划分的碱钙性岩石，从而反映了中生代火山岩总的碱度特征。在大量地震剖面的解释中，也明显可见存在着燕山期侵入的火成岩。

总之，华北地区中生代火山岩以中—中酸性安山岩、流纹岩等岩浆的剧烈喷发为特征，以亚碱性玄武岩系列居多，根据岩浆岩的共生组合，推测以同熔型及陆壳改造型为主。

3.在燕山运动期间，华北地区内部形成了北北东向展布的隆起与坳陷。

4.由于燕山运动的影响华北地区形成了多种类型的沉积盆地，除南华北的前陆盆地外，北面则还形成了为数不少的断陷型及断坳复合型沉积盆地。

5.燕山期不整合面的存在

（1）在承德市南侧，普遍存在上侏罗统与中侏罗统呈角度不整合接触。

（2）秦岭褶皱带潢川坳陷内，上侏罗统段集组下部巨厚砾岩不整合于中侏罗统朱集组砂岩之上。

（3）济阳地区埕北凹陷内存在上侏罗统与中下侏罗统之间的角度不整合（图2-5-9、图2-5-10）。

图2-5-9 华北地区燕山运动构造形迹图

6.燕山期断裂活动强烈

1）燕山早期

早中侏罗世，燕山地区以伸展作用为主，早侏罗世早期发育了以玄武岩岩浆喷溢为特征的南大岭组及兴隆沟组，燕山地区还形成了小型断陷盆地，如近南北走向的金厂梁盆地。中侏罗世末，由于郯庐断裂左旋挤压的加剧，产生北西—南东方向的挤压应力，使早中侏罗世沉积盆地褶皱变形。燕山地区褶皱轴走向为北东东向，华北北部褶皱轴走向以北北东向为主，南华北受秦岭造山带的影响以北西西向为主，同时发生强烈的逆冲作用。盆地内部产生了大型复背斜与大型复向斜（冀中复背斜、武清-文安复向斜、大城褶皱、里坦向斜、青县褶皱-逆冲断裂系、阜城-南皮复向斜、埕宁复背斜等），和逆冲断裂系（宁武盆地西断裂、沧西逆冲断裂系、埕西逆冲断裂系、大城西逆冲断裂、青县逆冲断裂等），华北北部北东向构造格局基本定型。

2）燕山中期

图2-5-10 燕山期中下侏罗统与上侏罗统角度不整合

晚侏罗世—早白垩世，曾经发生过短期拉伸作用，在冀北地区则表现为大量中酸性火山岩的喷发，并形成正断层和断陷盆地。早白垩世末，发生燕山运动Ⅱ幕，主要表现为挤压褶皱隆升作用。华北地区北部以整体隆升作用为主，褶皱变形微弱；华北南部地区则伴随着秦岭造山带的隆升，发生了向盆地方向的逆冲作用。

3）燕山晚期

晚白垩世，燕山运动进入尾声，华北地区普遍上升，很少接受沉积。晚白垩世未发生燕山运动Ⅲ幕，表现为差异隆升作用。燕山地区与华北盆地开始分异。

4）断裂特征

（1）太行东断裂北京段

该段从怀柔至涿县、全长约为100km，走向为北北东向，倾向东南，为一条侏罗-白垩纪发育的正断裂，控制北京坳陷侏罗-白垩纪地层的沉积。

（2）太行东断裂石家庄段

该段全长为110km，北东向，为一东倾正断层，控制石家庄坳陷侏罗-白垩纪地层的沉积。

（3）太行东断裂邯郸-汤阴段

该段全长约为150km，北北东向，为一东倾正断层。邯郸段断距较小，对侏罗-白垩系控制不明显。汤阴段断距较大，对中生界起明显的控制作用。

（4）聊城断裂

断裂全长约为120km，北东向，为侏罗-白垩纪发育的西倾正断层，对侏罗-白垩系控制作用明显，同时也控制着临清坳陷中生代的构造演化，断距较大，断面倾角为24°～77°。

（5）陈南断裂

断裂位于济阳坳陷中部，全长约140km，近东西向，断距较大，为一南倾正断层，分割陈家庄凸起与东营凹陷，控制晚侏罗世—早白垩世地层的沉积及盆地的演化。

（6）汶泗断裂

断裂为鲁西隆起区汶泗断陷的北界，全长约为140km，近东西向，为一南倾高角度正断层，控制着汶泗盆地晚侏罗世—早白垩世地层的沉积及盆地演化。

（7）曹县断裂

断裂为鲁西隆起区成武断陷的西界，全长约为90km，近南北向，为一东倾高角度正断层，控制着成武盆地晚侏罗世—早白垩世地层的沉积及盆地演化。

（8）焦商断裂

断裂为南华北盆地的北界，沿济源、焦作、新乡、商丘至黄口一带展布，全长约500km，总体呈北西西向，断面大部分向南陡倾、垂直落差约1000～2000m。控制着济源-开封断陷的侏罗纪-早白垩世地层的沉积。该断裂为华北地区两种不同构造线的分界，断裂以北构造线方向北北东向，断裂以南则为近东西向或北西西向。

（9）确山-固始-合肥逆冲断裂带

断裂位于周口坳陷南缘及合肥盆地中部。是栾川-固始-肥中大断裂的重要组成部分。全长约为350km，走向近北西西向，断面倾向南南西。控制着周口-合肥前陆盆地的演化。沿断裂形成了条带状的火山岩及中生界粗碎屑岩沉积。

除上述断裂外，还有辽河断陷区的西八千-高升-坨西-大民屯断裂、二界沟西-驾掌寺西-榆坨东断裂，黄骅地区的滦河断裂，济阳地区的埕南断裂、齐广断裂，冀中地区的衡水断裂，临清地区的马陵断裂，鲁西地区的单县断裂、凫山断裂、嘉祥断裂及孙氏店断裂等。

综上所述，燕山运动的主要特征表现为以下几个方面：

（1）区域应力场及变形场分期次明显，早期以挤压为主，形成大量逆冲裂及褶皱构造；中期以拉张应力为主，形成正断裂等伸展构造及断陷盆地（图2-5-11）；晚期又以区域挤压隆升为主。

（2）形成盆地类型复杂多样，在以断陷盆地为主的同时还分布有断-坳合型盆地、坳陷型盆地、前陆盆地等。

（3）火山活动强烈，北部地区形成了规模宏大的火山岩覆盖区，盆地内形成了火山岩与沉积岩兼而有之的沉积组合。

（4）断裂活动强烈，形成了大量的正断层、逆冲断裂系等。

三、喜马拉雅运动的表现及特征

根据喜马拉雅期构造演化的不同阶段，将喜马拉雅运动旋回分为早期老第三纪沙4段末、中期老第三纪末和晚期新第三纪末及相应的三个构造幕（喜马拉雅Ⅰ幕、喜马拉雅Ⅱ幕、喜马拉雅Ⅲ幕）。华北地区喜马拉雅运动尤其是早中期表现强烈，对古生界构造的改造起了重大作用。

图2-5-11 晚侏罗世—早白垩世断陷盆地

（一）喜马拉雅早中期

该期为华北裂谷盆地形成的拱张-裂陷期，主要表现在以下几方面：

（1）新第三系与老第三系间区域性角度不整合的存在。老第三纪末发生喜马拉雅运动Ⅱ幕，造成短暂的区域性挤压抬升，使老第三纪断陷盆地内地层褶皱剥蚀，形成区域性角度不整合，而后进入新第三纪坳陷盆地演化阶段。

（2）具有掀斜性质的老第三纪裂陷的大量发育，形成了盆岭相间的构造格局，这是喜马拉雅运动早中期影响的结果。

（3）大量同生正断裂的发育，控制了老第三纪裂陷盆地的形成及演化。

（二）喜马拉雅晚期

为华北裂谷盆地区域坳陷期，断裂不发育，构造活动微弱。

（三）断裂特征

1.太行东断裂

断裂为山西隆起区与渤海湾盆地的分界线，全长约为620km。石家庄以北为近北北东向，石家庄以南为近南北向，倾向为东南或东倾。该断裂是在燕山期不同发育阶段的基础上，又在喜马拉雅期由于块断强烈活动而发育成为一级大断裂，其南北分段性强。石家庄以北多为新生性的喜马拉雅期发育，水平断距与垂直断距都很大，水平距断最大超过10km，控制着老第三纪凹陷的发展演化。石家庄段以南多为燕山期继承性发育，控制着凹陷内老第三纪的沉积。其性质为大型拆离正断层。

2.宝坻-滦河断裂

断裂为燕山隆起区与渤海湾盆地的分界线，控制着冀中坳陷与黄骅坳陷北部的演化，部分区段形成于燕山期，喜马拉雅期活动性较强。全长为180km，走向为北西西向，为一南倾正断层，断距较大。展布在北京北部、宝坻、昌黎等一线，东西分段性较强。该断裂西段宝坻断裂为老第三纪形成发育，至新第三纪的长期活动的大断裂，垂直断距在6000m以上，最大水平断距为10km左右；东段（滦河断裂）向东，由东西向逐渐转为北东向，断面平直倾角为50°左右，为中生代形成，控制着该区中生界、新生界沉积厚度及展布。

3.沧东断裂

断裂为沧县隆起与黄骅坳陷共有的边界断裂。它的活动发展直接控制着相邻构造单元的形成和发展，此断裂北抵宁河以西，向南过吴桥进入临清地区而逐渐分化，全长超过230km，平面上追踪为北北东和北西西向两组断裂，呈锯齿状展布，总体走向为北北东向。据断面特征、产状和断层地质作用的不同将现今沧东断裂分为南、中、北三段。

（1）北段

该段位于沈青庄—增福台之北，此段断层产状变化颇大，在不同地段隆坳接触关系截然不同。推测该段形成于沙3期后。

（2）中段

该段位于沈青庄之南、泊头之北。总体走向为北北东。该区段断层断距大，控制着老第三纪沉积。

（3）南段

该段位于泊头之南，主体为吴桥凹陷的西界断层，该段主断面不清，整个断裂带似为一组规模不大的由一系列东倾断层组成的断阶构造带，与沧县隆起为逐渐过渡关系。

4.羊二庄断裂

断裂位于黄骅坳陷东缘，由盐山和羊二庄等断层组成，是一个北东向展布，不能连续追踪的断裂带，长约90km，规模较小。上古生界底断距为160～400m。它对黄骅坳陷的控制作用小，该断层的发育期为渐新世。

5.沧西断裂

断裂为沧县隆起南部与冀中坳陷南部的边界断层。对冀中坳陷南部老第三纪沉积起着明显的控制作用，是在燕山期沧西逆冲断裂系的基础上发生反转同向拆离滑脱而形成的。全长约为130km，总体走向为北北东向，断面西倾，上陡下缓，断距较大。

6.陈南断裂

断裂位于济阳坳陷中部，与燕山中期形成的陈南断裂呈继承性发育，控制着老第三纪地层的沉积及盆地演化。

7.兰聊断裂

断裂为渤海湾盆地的东部边界断裂，南起河南兰考，北至山东聊城以北，全长达480km，走向为北北东，倾向北西，倾角为50°～60°，具有上陡下缓犁式正断层特征。断距向深部加大。从新第三系至奥陶系顶面，断距由100～200m加大到8350m。断裂的发育期和断距大小其分段性明显，北部莘县附近形成于燕山期，南部东濮地区形成较晚，到喜马拉雅期则南北统一发育成一条大的边界断裂。

8.焦商断裂

断裂与燕山期焦商断裂呈继承性发育，控制着济源-开封坳陷老第三纪的沉积及盆地演化，具有上陡下缓犁式正断层的特征。

9.郸亳断裂

断裂为周口坳陷鹿邑凹陷的南界，全长为90km，为北西西—北东向，倾向为北北东向，最大断距为7000m，控制鹿邑凹陷老第三纪的沉积。

10.商水断裂

断裂为周口坳陷谭庄凹陷的北界，全长约200km，为北西西向，最大断距约7000m，控制着谭庄-沈丘凹陷老第三纪的沉积。

（四）岩浆活动

新生代早期为裂陷发育期，因此裂陷区内岩浆活动十分强烈，它具有多期多次性，并沿边界主干断裂以喷溢式为主的特征。以渤海湾盆地为例喜马拉雅期岩浆活动大致可分为四个时期。

1.沙四-孔店期

相当于老第三纪早期，从火山厚度及分布范围看，这是区内最强烈的一次火山活动，以沿断裂大面积溢出式喷发为主。

2.沙一-沙三期

与早期相比，火山活动明显减弱，分布范围小，多处于沉积岩夹层。

3.东营-馆陶期

渤海湾盆地西部火山活动微弱，而东部有增强的趋势，可能与郯庐断裂的晚期活动有关。据黄骅坳陷南堡凹陷庙10、庙7井等在馆陶组钻遇玄武岩最厚达10层200m。

4.新第三纪—第四纪

构造活动微弱，仅在山边可见到褶皱及逆冲断层（图2-5-12）。同时大量资料证实断裂和岩浆活动仍在进行：下辽河、南堡、济阳等断陷的新第三系夹多层火山岩；南堡凹陷井下新第三系夹12层玄武岩，单层最厚86m；第四系在太行东麓、黄骅均见到火山喷发岩。

通过大量地化分析，第三纪火山岩大部分属于碱性玄武岩系列，个别的为钙碱性玄武岩系列和拉斑玄武系列。其里特曼指数[σ=（K₂O+Na₂O）²/（SiO₂-43）]以大于4为主，说明以碱性为主，钙碱性系列为辅。碱性系列中又以钠质型为主，反映了华北盆地第三纪为大陆裂谷环境，具有共同上地幔岩浆来源，并且裂陷盆地的形成与上地幔热隆起有关。

图2-5-12 新第三纪逆冲断裂

表2-5-3 华北地区新生代构造运动特征表

四、中新生代区域构造演化及地球动力学背景探讨

由前所述，古生代华北克拉通盆地的形成及演化与克拉通南北两侧海槽的活动而产生的应力场及时空上的差异关系密切。进入中新生代，受周围板块活动的影响日趋明显，导致了板内变形。

印支运动时期的区域动力学背景，主要与北部的西伯利亚板块向南及南部的扬子板块向北的相对运动及华北板块东侧库拉板块向北北西方向运移有关。据古地磁资料，按照古地磁场复原获得的结果表明，三叠纪华北与扬子板块在古地磁方位的北东—南西方向上碰撞，扬子板块与华北板块都在朝东北方向运移，只是扬子板块向东北方向运移速度更快些，为3.68cm／a，而华北板块仅为1.75cm／a（朱鸿等，1991；万天丰等，1990）。这样在华北克拉通南部由于晚海西期古秦岭洋在桐柏—商城—舒城一线的俯冲关闭，使得印支早期扬子板块与华北板块碰撞拼接形成秦岭褶皱造山带，华北克拉通盆地南缘隆起及逆冲断裂系等。在华北克拉通盆地北缘由于海西期西伯利亚板块向南俯冲及古蒙兴洋的关闭，形成海西期褶皱造山带，在印支期这种碰撞后效应依然存在，产生华北地区北缘由北向南的逆冲作用。因此，三叠纪早期构造线方向仍以近东西向为主。三叠纪末期由于华北板块东缘库拉板块向北北西方向运移，在这三个不同方向应力场的综合作用下，引起郯庐断裂左旋平移，造成盆地内构造线方向逐渐向北东方向偏移，使华北地区处于左旋剪切应力状态。

燕山运动时期，这种左旋应力场继续作用。

喜马拉雅运动期间，太平洋板块由朝北北西运动转为向北西西向运动和俯冲。由于太平洋板块向欧亚板块的斜向俯冲，引起软流圈热隆起的形成，在软流圈热隆起的底辟作用及岩石圈在隆起过程中使整个岩石圈被拉伸减薄，从而发生破裂、下沉以致形成裂陷盆地和伸展构造（表2-5-3）。同时，位于西侧的印度板块也以北北东向与欧亚板块发生碰撞。由于太平洋板块与印度板块运动产生不同应力场的综合效应，形成华北地区向东蠕散的引张力，造成太行山以东地区的盆岭结构，导致郯庐断裂右旋平移及盆地南北边界断裂的走滑。再者，日本海的弧后扩张也可能加剧了这种右旋剪切活动。

喜马拉雅晚期，在老第三纪末的喜马拉雅中期构造运动造成区域上升，经过短暂侵蚀的基础上进入了新的构造发展时期，此期随着印度板块向欧亚板块北北东方向的挤压应力的增强和太平洋俯冲带的东移，太行山以东的渤海湾盆地由裂谷沉降向大型坳陷转化形成大型坳陷盆地。山西地区在持续隆起的基础上，因右旋剪切拉张应力而被撕裂，自南而北形成了新第三纪至第四纪数个沉积断陷。

由上述可知，任何一次构造运动的发生都有其板块活动的背景，只是由于横向边界条件及地壳深部边界条件的不同，其表现形式可以是多样的。