（矿业工程专业论文）胶莱盆地构造特征及演化.pdf

东科拄 学t 程硕上学位论文 摘要 摘要 胶莱盆地是位于胶北隆起和胶南造山带之间的一个中牛代陆相盆地。与盆地 相关的生干断裂有三个：沂沭断裂带为盆地西部边界断裂，五一荣断裂为南部边 界断裂，为主要控盆断裂，牟一即断裂位于盆地中部，使盆地东西分带。次级断 裂对盆地内二级构造单元的发育和演化有明显的控制作用。断裂均为走向近东西 向的i f 断层，受一级断裂的控制，多期活动，活动时期在王氏期。盆地由近南北 向排列的两个凹陷一莱阳凹陷、高密凹陷夹一个凸起一大野头凸起，三个次级构 造单元组成。盆地的沉积建造及控盆断裂的活动特征显示：其为一挤压挠曲盆地， 锰地的形成和发展与中生代太平洋扳块向欧亚板块俯冲的动力学背景密切相关。 胶莱盆地被不同时代、不同规模、不同性质的断裂肢解为大小不等、形态各异的 断块，在挤压、伸展和走滑运动中发生复杂、有规律的运动；运动形式主要有挤 皓、水平伸展、垂直差异升降、断块掀斜旋转、相对走滑运动等几种形式。盆地 活动分为五期：基底褶皱期；盆地扩张沉降期；火山岩盆地期；盆地激 活期；盆地萎缩消亡期，不同时期各次级构造单元时分时合，构成了盆地的演 化历史。 关键词：胶莱盆地；沉积建造；断裂：构造单元；活动期次 东科技定学上程硕上学位论文摘要 j i a o l a lb a s i ni sac o n t i n e n t a lb a s i no fm e s o z o i ce r ab e t w e e nj i a o b e lu p l i f ta n d j i a o n a no r o g e n i cb e l tw h i c hc o n s i s t so f t h r e em a j o rf a u l tz o n e s ，i t sw e s t e r nb o u n d a r yi s y i s h uf a u l tz o n e ，s o u t h e l a lb o u n d a r yi sw u r o n gf a u l tz o n e ，m i d d l ep a r ti sm u j if a u l t z o n et h es e c o n d a r yf a u l th a so b v i o u sc o n t r o la c t i o nt ot h et w ol e v e l so ft e c t o n i c e l e m e n t sg r o w t ha n dt h e e v o l u t i o ni nb a s i n t h ef a u l t s a r ea l lt h en o r m a lf a u l t sa n dw e s t n e a re a s td i r e c t i o n ，c o n t r o l e db yf i r s t l e v e lo ff a u l t s ，a c t i v i t yi nm u l t i s t a g e s ，a c t i v e s t a g e s i s w a n gs t a g e s t h e r e e x i s t st h r e es n t r e n d i n gs e c o n d a r y s t r u c t u r a l u n i t s ，i e l a i y a n gd e p r e s s i o n , d a y e t o uc o n v e x ，g a o m id e p r e s s i o n a c c o r d i n gt o i t s s e d i m e n t a r yf o r m a t i o na n da c t i v ec h a r a c t e r i s t i c so fm a j o rf a u l tz o n e s ，j i a o l a ib a s i ni sa c o m p r e s s i o nc o n t o r t e db a s i n ，i t sf o r m a t i o na n de v o l u t i o nh a sc l o s er e l a t i o n s h i pw i t ht h e s u b d u c t i o no ft h ep a c i f i cp l a t et oe u r a s i a np l a t ei nm e s o z o i ce r a t h ej i a o l a ib a s i nw a s d i s m e m b e r m e n tt oi n e q u a l i t ys i z e ，t h ed i s s i m i l a rs h a p ea n df o r mf a u l tb l o c kb yt h e d i f f e r e n ts c a l ea n dh e t e r o g e n e i t yf a u l t sw h i c hw e r ef o m e di nd i f f e r e n tt i m e ，a n dh a v e c o m p l e xa n do r d e r ym o v e m e n tb yp r e s s e d ，e x t e n d e da n ds l i p p e r y , t h em o v e m e n tf o r m m a i n l yh a ss e v e r a lk i n do ff o r m s ，t h ep r e s s i n g ，t h eh o r i z o n t a le x t e n d s ，t h ev e r t i c a l d i f f e r e n c ef l u c t u a t i o n ，t h ef a u l tb l o c kr a i s e ss l a n t i n gr e v o l v e s ，r e l a t i v e l ys l i p p e r y m o v e m e n ta n ds oo nt h ee v o l u t i o no fj i a o l a ib a s i nc a i lb ed i v i d e di n t of i v ea c t i v e s t a g e s ，n a m e l yb a s e m e n tf o l d i n gs t a g e ，s p r e a d i n ga n ds u b s i d i n gs t a g e , v o l c a n i ca c t i v i t y s t a g e ，a c t i v i t yp e r i o da n dc o n s u m i n gs t a g e k e y w o r d s ：j i a o l a i b a s i n ，s e d i m e n t a r yf o r m a t i o n ，f a u l tz o n e ，c o n s t r u c t u r a lu n i t ，a c t i v e s t a g e s 一些查型垫查兰三望婴! ：兰堡堡墨 绪论 1 绪论 胶莱盆地位_ 二山东半岛中南部，南起五莲一青岛一线，北至平度一莱阳一线， 西抵安丘、莒县，向东越青岛、海阳入黄海。东西长度近2 0 0 k i n ，南北宽近1 0 0 k r n ， 陆地面积约1 1 2 0 0 k m 2 ，是山东最大的中生代陆相沉积盆地。 1 1选题依据 1 1 1 地质意义 胶菜盆地夹于胶北隆起与胶南造山带之间，特殊的大地构造位置使其具有重 要的地质意义： 胶莱盆地西部边界为中国东部最大的走滑断裂一沂沭断裂带，地质上为鲁东 与鲁西区的分界线，影响了山东东部中生代以来的构造格局，倍受国内外地质学 者瞩目。沂沭断裂带地质构造复杂，也是一条重要的中新生代岩浆活动带、成矿 带和地震带，对沂沭断裂带研究的学者众多。瓶胶莱盆地的形成与演化与沂沭断 裂带关系密切，因此，对胶莱盆地的研究有助于了解沂沭断裂带的发展、演化。 胶莱盆地南部边界五一荣断裂，为著名的超高压变质带一苏鲁大别造山带东 端一胶南造山带的北部边界。胶南造山带是华北板块南部活动大陆边缘与扬子板 块北部被动大陆边缘碰撞、拼贴的结果，在中国地质发展史上占有极重要地位， 历来为地质学家所瞩目。对胶莱盆地边界断裂五一荣断裂的研究，有助于了解胶 南造山带的发展、演化。 胶莱盆地的沉积地层中保留了一些隆起区剥蚀掉的古生代沉积作用信息：莱 阳群杨家庄组下部和杜村组砂砾岩中，发现大量的灰岩砾石，其中大部为鲡粒灰 岩，含古串珠虫、栅栏虫、四排虫、始瘤石等有孑l 虫和宽松苏伯特蜒类化石，时 代为晚石炭世，为扬子地台型灰岩破碎形成的砾石；该层含灰岩砾石的砾岩分布 f 渚城一胶州一即墨一带，绵延百余公里1 2 舶。对胶莱盆地沉积地层的研究可以帮 助r 解一些古生代沉积作用信息。 1 1 2 胶莱盆地与矿产 胶菜盆地与石油：胶莱盆地的沉积建造中含有生油岩系，近年来，胶莱盆地 形成和演化与石油关系的研究成为热点。野外地质调查发现，莱阳群水南组存在 j i 】东科技大学工程硕土学位论文鳍诧 油页岩和碳质页岩；陆克政等认为，胶莱盆地内断块发育，常形成断块圈闭、岩 性、地层圈闭等，对储存油气较为有利。莱阳凹陷、万第地堑、胶州洼陷等地具 备成油层和储油构造，成油的可能性极大。研究胶莱盆地的沉积相、沉积环境， 对石油普查有一定的指导意义。 胶莱盆地与金多金属矿：胶莱盆地内部及其边缘相继发现一些金等多金属矿， 如：胶莱盆地东北缘乳山蓬家夼金矿、牟平发云夼金矿、胶莱翁地东缘海阳土堆 金矿、胶莱盆地内部血莲七宝山金铜矿乳等 2 3 1 。同时，胶莱盆地的北邻一胶北隆 起是我国最主要的黄金产地，许多著名的金矿分布于此。胶莱盆地的形成、演化 期也正是胶东大规模金成矿期，而一些金成矿带也延伸至胶莱盆地，因此，对胶 菜盆地的形成、演化的研究，有助于胶莱盆地内部金矿普查工作的突破。徐贵忠 等【6 】( 2 0 0 4 年) 认为：胶莱盆地的形成和演化与胶东金的成矿作用有着密切的联 系，表现在：对控矿构造的时效演化的贡献；对矿液上侵驱动过程的贡献； 对成矿热动力的贡献；对成矿流体的贡献：对金属来源的贡献等方面。 因此对胶莱盆地的形成和演化的研究具有重要的理论和现实意义。 1 2研究现状殛存在阍麓 1 2 1 胶萘盆地的研究现状 胶莱盆地因独特的构造位置，有多家勘查单位和科研人员进行过研究，积累 丁翔实的资料。 区域地质调查【1 0 - 2 1 方面： 2 0 0 1 年完成了1 ：2 5 万日照市幅区域地质调查工作，涉及到盆地东南部区域； 2 0 0 3 年完成了1 ：2 5 万烟台市、威海市幅区域地质调查，涉及到盆地东北部区域； 2 0 0 4 年底完成的l ：2 5 万青岛市、潍坊市幅区域地质调查，涉及到盆地中部的大 部分区域；二十世纪八十九十年代完成的1 ：2 0 万莱阳、潍坊幅和1 ：2 0 万淄 博、临朐、沂水幅地质调查工作，都涉及到本区；同时，本区先后也进行了一些l ： 5 万的区域地质调查工作，包括1 ：5 万诸城市等八幅区域地质调查( 1 9 9 6 ) ，l ：5 万胶州市等四幅区域地质调查( 2 0 0 0 ) ，l ：5 万海阳市、朱吴幅区域地质调查( 2 0 0 3 ) 等。2 0 0 3 年我院完成了山东省区域地质 1 】一书，资料系统、完备，是近几年 山东省区域地质调查工作的总结。上述工作对各自研究区的地层、构造、岩浆岩 等方面均作了详细的研究，提供了大量的基础地质资料。 些垒型垫查兰二堡堡主兰垡丝兰 堕堡 地球物理方面： 山东省地质矿产局物探队( 1 9 8 5 ) 完成了山东省布格重力异常平面图和1 ：1 0 0 万山东省布格重力异常图；完成了l ：5 0 万山东省航空磁测t 平面图和1 ：3 0 0 万山 东省航磁异常平面图；1 9 8 6 1 9 8 7 年，国家地震局做了地学断面大地电磁测深；此 外还形成了一些人工地震测深资料。 号题研究方面： 1 9 9 3 年陆克政主编的“胶莱盆地的形成和演化”【2 l 一书，对胶莱盆地的形成 和构造演化进行了全面、系统的研究。认为：胶莱盆地为走滑拉分盆地，莱阳 期为走滑拉分期。沂沭大断裂活动对盆地的形成起了控制作用，其大规模左旋平 移活动最终导致了胶莱盆地的形成。 1 9 9 4 年纪壮义等完成了“五莲一荣成构造带的形成、演化及其大地构造意义” 1 5 1 一书，认为：五莲一荣成构造带是秦岭一大别造山带的东延部分，山相家一郝戈 庄断裂与牟一即断裂为上述构造带的北部边界。 1 9 9 9 年梁邦启完成了“沂沭断裂带的活动期次及演化”f 6 1 硕士论文，从沂沭 断裂带内及其旁侧的构造盆地的形成和演化特点，结合构造变形和岩浆活动，对 胶莱盆地西部边界断裂一沂沭断裂带活动期次、演化进行了研究。认为：早白垩 彤莱阳期是沂沭断裂带左行平移的高潮期，断裂带的平移距离为4 5 0 - - - 5 0 0 k m ；并 认为：胶莱盆地为一菱形断坳盆地。 2 0 0 2 年中国地质科学院完成了“大别苏鲁造山带1 ：5 0 万地质图说明书” 1 7 1 一书，总结了造山带的基本地质、构造特征。 1 2 2 胶莱盆地的研究存在的闻墨 由j 年代不同，工作性质不同，对胶莱盆地的认识仍是百家争鸣，主要论点 归纳如f ： 对胶莱盆地的边界断裂存在有以下观点： 曹国权等f 4 】( 1 9 9 0 年) 提出了胶南隆起为- - # b 来构造地体，列举了五一荣断 裂两侧地质演化的差异，结合沿线的地球物理异常，认为五一荣断裂是胶南地体 的边界断裂，并可作为华北扳块南缘的界线。 徐贵忠1 5 i ( 2 0 0 4 年) 认为胶莱盆地周边被深断裂所围限和控制，属于一个断 陷盆地。它的形成和发展与中生代库拉一太平洋板块向欧亚板块俯冲以及沂沭断 裂带的强烈活动的动力学背景密切相关。 当变量堡丕兰兰蔓兰主! 堡堕墨： 堕堡 王沛成【1 1 ( 2 0 0 3 年) 认为切割胶菜赭地的断裂中，沂沭断裂带对中生代的沉 积不起控制作用，雨表现为对已存在的盆地起破坏作用。牟一即断裂带对菜阳群 的建造控制不明显，但对肯山群的分布及王氏群的沉积起明显的控制作用。五莲 一青岛断裂( 为五莲一荣成断裂的次级断裂，见后述) 显示为莱阳群形成之后的 断裂( 不排除老断裂的厉期活动) ，表现为控制莱阳群的分布而非建造。 对胶莱盆地的成因类型主要有以下认议： 宋明春( 1 9 9 6 ) 认为胶莱盆地起冈于华北板块和扬子板块碰撞造山后期，地 体抬升，引起正断拉伸，山前断裂发育，导致胶莱盆地边断陷边接受沉积，即胶 莱盆地是碰撞造山后均挺补偿作用形成的断陷后继盆地。另种是走滑拉分盆地 的观点，认为胶莱盆地莱阳群沉积初期，古太平洋板块向n n v r - n w 方向俯冲，导 致沂沭断裂大规模左旋平移( 走滑) 活动，而五莲一荣成断裂发生右旋活动，在 接同作用下，不规则的股北地块被n e 向挣出，胶莱盒她开始形成；其动力学背景 则是环太平洋的单剪机制( 陆克政等，1 9 9 3 ) 口第三种认为胶莱盆地为前陆锭地l 。 可见，对胶莱盆地的研究观点较多，分歧也较大。胶莱盆地的研究是随着相 关领域( 如石油勘查、地球物理勘查等) 、相关她质事件( 女b 造山带、沂沐断裂带 等) 、基础地质的研究而不断发展的，时代的变迁，基础地质资料的更新、完善， 业观点已不合时宜。本人认为：胶莱盆地为挤压挠曲盆地。 1 3主要研究内窖、研究方法及技术路线 1 3 1 主要研究内容 在中生代沉积方面：通过对胶莱盆地沉积特征的研究，建立莱阳群岩石地 层格架，探讨了盆地沉积作用演化。 对区内中生代岩浆岩成因、演化、就位机制、形成时代进行了研究，分析 其与胶莱盆地形成演化的关系。 结合地球物理、区域构造场特征对盆地的深部特征及主干断裂进行探讨， 并研究毛于断裂之间，及其在胶莱盆姥蟛形成与演化过程中起熏要作用。 对胶莱盆地形成的动力学条件从不鼹侧面进行了讨论。 划分胶莱盆地的基本构造单元，研究各构造单元的演化特点。 1 3 2 研究方法 从胶莱盆地的沉积建造入手，对其沉积环境进行分析： 从胶莱盆地的沉积建造入手，对其沉积环境进行分析； 当至型垫盔鲎三堡堡主堂垡堡墨， 堕丝 从胶莱盆地的岩浆活动时代、岩石化学方面入手，研究其形成构造背景； 从胶莱盆地控盆断裂的地表、深部特征、活动时代等特征入手，研究其对 盆地形成的贡献；通过对盆地内的褶皱、节理的观察、研究，分析、判断其形成 构造背景； 通过对盆地深部特征的分析，研究其演化过程； 结合中生代中国东部经历的一系列重大地质变革，探讨胶莱盆地的形成、 演化规律。 1 3 3 技术路线 通过野外详细的地质填图，调查胶莱盆地中生代沉积地层的形态、分布、 厚度变化特征，建立区域地层格架，分析其形成背景。尤其注意对具有指示构造 环境的磨拉石、复理石沉积建造的调查。 野外调查侵入岩、火山岩的岩性特征、分布规律及其与围岩接触关系，判 断其形成时代、受控因素，并结合岩石化学特征，推断其物质来源、形成背景条 件。 对胶莱盆地的主干断裂：五一荣断裂、牟一即断裂和沂沭断裂带，通过系 统的野外观察，了解其地表特征，结合收集的地球物理资料及前人的工作成果， 分析其活动规律、受控的地质背景及对胶莱盆地形成演化的贡献；通过对胶莱盆 地的次级断裂、褶皱、节理构造系统观察、研究，分析其构造组合特钲、活动期 次及其形成背景条件。 收集胶莱盆地的深部资料，如钻孔、航磁、重力、大地测量等，结合地表 研究成果，分析研究其基底特征及基本构造格局。 结合中生代区域构造运动特点，如大别苏鲁造山带演化、沂沐断裂带活动 特征及环太平洋构造带活动特征，分析、探讨胶莱盆地的形成、演化规律。 1 4预期达到的目的 1 、对胶莱盆地内不同时代的地层进行了分析对比，查明各地层单位的空间分 布。建立了盆地形成早期的莱阳群地层格架，查明其形成背景条件。 对调查区内中生代岩浆岩成因、演化、就位机制、形成时代与大地构造进 行分析研究，分析岩浆事件与胶莱盆地形成演化的联系。 利用地球物理资料对盆地的深部特征进行分析和探讨。 山东科技大学工程硕士学位论文 绪论 结合地球物理、区域构造场特征，对胶莱盆地主干断裂进行了深入的研究 查明其在胶莱盆地的形成与演化过程中所起的作用。 分析胶莱盆地形成的动力学条件。 对胶莱盆地基本构造单元进行划分，对其各阶段的演化特点进行了研究 总结胶莱盆地形成演化规律。 山东科挂大学工程硕士学位论文 2 地层 胶莱盆地呈北东东向不规则的带状展布，西部宽，东部窄。西部以沂沭断裂 带为界，与沂沭断裂带内的盆地相邻；南部边界由于沂沭断裂带的拖曳作用，呈 向北凸起的弧形，大致以莒县一五莲一青岛一线为界，其南属大别一苏鲁超高压变质 带的一部分一胶南隆起区；东部延伸入黄海；北部与胶北隆起区超覆接触，局部 为断层接触，中部受牟一即断裂带的影响、控制。总之，胶莱盆地形态较复杂，反 映了其形成过程及后期构造活动的复杂性。 2 1胶莱盆地基底岩系 根据胶莱盆地中零星出露的基底隆起、部分钻孔资料及地球物理资料分析， 胶莱盆地的大部分基底岩系与胶北地区大致相当，为前寒武纪变质岩系，南缘可 能存在超高压变质岩系。胶莱盆地基底包括变质地层及同时代的花岗质片麻岩。 变质地层主要有：中太古代唐家庄岩群、新太古代胶东群的郭格庄岩组、苗家岩 组等、中元古代粉子山群和荆山群。基底花岗质片麻岩主要为新太古代一古元古 代栖霞超单元，盆地南缘可能有元古代荣成超单元。 2 1 1 基底地层 太占宙地层只出露中太古代唐家庄岩群，呈零星包体状存在于新太古代柄霞 片麻岩套中，包体规模较小，呈透镜状分布。为一套中基性、中酸性火山岩夹硅 铁建造，麻粒岩相变质岩系。同位素年龄2 7 6 3 2 8 4 6 m a ，为中太古代。新太古代 地层出露菌家及郭格庄两个岩组，原岩为基性火山岩一碎屑岩，呈包体状“飘浮” 于栖霞片麻岩套中，为一套变粒岩、斜长角闪岩等的组合，变质程度达高角闪岩 相。同位素年龄2 4 9 7 m a ，为新太古代。 元古宙地层主要分布于胶北隆起区，在胶南一威海造山带上则呈大小不等的 包体形式出现。主要包括经历了角闪岩相、麻粒岩相的荆山群、粉子山群和芝罘 群。 荆山群：主要分布于胶莱盆地中北部，总体里n e e 向的带状展布，为遭受角 闪岩相一麻粒岩相变质的正常浅海相泥岩一碎屑岩一碳酸盐岩建造。同位素年龄 i8 4 7 2 4 8 4 m a 。 些查型垫查兰三堡塑主兰焦堕塞 一 些壁 粉子山群：主体展布于荆山群的南北两侧，为遭受绿片岩相低角闪岩相变 质的碎屑岩泥岩一碳酸盐岩建造，与荆山群在岩性组合、原岩建造、同位素年 龄等方面均具可比性，目前大都认为是同期异相产物。粉子山群主要岩性为大理 岩、黑云变粒岩、透闪岩、石墨透闪岩、浅粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩、矽 线黑云片岩等。同位素年龄1 8 4 8 2 0 7 5 m a 。 2 1 2 基底花岗质片麻岩 栖霞超单元：岩性为英云闪长岩一奥长花岗岩一花岗闪长岩系列，构成t t g 岩系。栖霞超单元具有幔源岩浆分异的特点，为幔源分异花岗岩或由下地壳基性 岩部分熔融产生的母岩浆经分离结晶形成。栖霞超单元属强力侵位机制，可能是 穹起定位机制。同位素年龄多在2 5 0 0 2 8 1 7 m a 之间，形成于新太古代一占元古代 血台一阜平期。 荣成超单元：荣成超单元是以二长花岗岩类为主的深成侵入岩类，是胶南造 l u 带的主要组成部分。主要岩性为石英二长闪长岩一花岗闪长岩。超单元混有较 多地幔成分，具壳幔同熔型花岗岩特点。荣成超单元具强力定位特点，可能是穹 起定位机制。其同位素年龄值范围为6 4 8 1 1 2 0 m a ，大部分在7 3 3 8 9 6 m a ，主体形 成于晋宁期。 2 2胶莱篮地鼙层岩系 胶莱窳地盖层为早白垩世莱阳群、青山群、大盛群和晚白垩世王氏群，是一 套陆相碎屑岩和火山岩系，与下覆基底不整合接触( 地层划分对比表1 1 ) 。 2 2 1 莱阳群 莱阳群是一套河湖相沉积，自下丽上发育了九个组级岩石地层单位。 瓦屋夼组 岩性为灰黄、黄绿色砂岩、页岩，底部少量砾岩，与下伏古元古代荆山群 角度不整合接触。见于胶莱盆地北部莱阳市和乳山市。其中莱阳市龙旺庄镇瓦 屋夼村一带，厚1 0 2 1 2 5 5 r n ，围绕荆山群禄格庄组古残丘呈环状分布，南侧厚 1 0 2 m ，底砾岩厚度较小仅o 2 m ，砾石细小，主要为荆山群中脉石英类；北侧 厚度较大，达1 2 5 5 m ，底砾岩厚度达8 m ，砾石砾径较大，成分也复杂。其上 与止风庄组整合接触；乳山市马石店镇西涝口一带。岩性以灰黄绿色细砂岩为 主，夹碳质页岩，厚仅3 7 6 m ，其下与荆山群野头组角度不整合接触，其上与 8 ! ! 至登堑查堂兰堡竺主兰焦丝墨 些堡 林寺山组或止风庄组整合接触。 瓦屋夼组为盆地最早期的沉积，分布范围局限。 林寺【l j 组 岩性为灰紫、灰黄色巨砾岩、粗砾岩，盆地内部稍细，至盆地中心相变为 j i ：风序组。海阳县发城镇洪沟一带，林寺山组厚6 9 8 7 m ，岩性为含漂砾的巨砾 岩、糨砾岩，下与荆山群野头组角度不整合接触，上与止风庄组整合接触。莱 阳一带厚4 7 9 3 m ，岩性为紫灰色砾岩、砂砾岩，砾石成分以二长花岗岩为主， 次为脉右英、伟晶岩，在栖霞县孙家泊还发现少量的灰岩砾石，砾径3 - 1 0 c m 。 在诸城、五莲、日照黄墩等地林寺山组也较发育，以复成分砾岩为主，夹含砾 岩屑砂岩，厚度一般1 0 0 m 左右。胶南市田家窑村东，下部为灰白色巨厚层巨角 砾岩及粗角砾岩，厚约1 6 2 m ，砾石成分单一，为新元古代花岗岩，呈棱角一次棱 角状，砾径以1 0 l o o c m 不等，填隙物少，岩石自_ f 而上具有砾径变细、成分趋 复杂、填隙物增加、色调由灰白变灰紫的特点，显示为滑塌堆积丽成：上部岩石 组合为灰紫色复成分粗中角砾岩，填隙物约2 5 4 0 ，角砾呈棱角一次棱角状， 成分为新元古代花岗岩、石英岩、浅粒岩、角闪岩锋，砾径大小悬殊，自下而上 变细，沉积厚度约9 0 m ，显示搬运距离近的河流洪积相沉积特点。 通过研究发现：林寺山组底部为磨拉石沉积，丽磨拉石沉积为挤压挠曲盆 地的一个重要特征。 9 i i 东科技大学t 程硕上学位论文 地层 表1 1胶莱盆地地层系列一览表 t a b l e1 - ls e d i m e t a r yf o r m a t i o no f j i a o l a ib a s i n 年代地层 岩石地层 构造蓐击 空舅徽t 豆斛 再 燕统 拜 蛆 代号 特征 新 第 全蚓球浯 羹山 j | l 连 蛭 性 好 北前 一。i ，l 生 西 赫 剿剿4 囊蛆 界囊 统 更新境 站衄1 太肆慧 q p d q 古近虽古蹴腔州瓤 b e i j 盘嗣口衄 k 】j 王 j i 衄k 6 匠 幸幡姻 k l j l 并 # j 旧k - 正， 中白 就f e 粗 k i 詹 衍槽 束 讳 卜 鬻墨 青 目采黼甜m 粗 k f k i 幻 头皱变壤 山 鞠杓蜃性 膏j 罐 k 6 羹鼍好 后夼担 k 扭 为蕾 暮 主 筹| 。- 一嚣1 1 轴 薹 一 嚣 bi 警 w 群 止月曲 t i # 奇山殂k ， 瓦 t - 古生再 w 黼 等l p t 一 置中套 一 糟耐e 蝴 t 蹦 l 于山 舶 # i g 山 蠢精庄堪蝴睛i “o 捆壹反 群 # 球裔越 箸 w 度舯 小宋组 韩* b 糊 r 姆 # 8 唾杂i 址e 射 - 6 月 酋毫糙 l 眨东者拜 中太古i膏毫庄l 捆 b i 较绛童蠢杂葡反射 止风庄组 岩性为砂砾岩、含砾砂岩夹粉砂岩、页岩组合，色调以灰色、灰棕色为主， 少量黄绿色。分布范围比林寺山组大。莱阳、海阳一带该组分布广、厚度大， “ 盆地边部向盆地中心厚度逐渐变小，沉积物粒度逐渐度细。海阳一带厚可达 f 米以上= ，砾岩层多；莱阳带厚度仅1 3 8 2 0 0 m ，以砂岩为主，夹含砾砂岩和 页岩：高密柴沟一带未见底，可见地层厚度6 8 7 7 m ；诸城上康家岭该组厚3 3 0 m ， 与林寺山组、杨家庄组整合接触，岩石组合为由下向上逐渐变细的基本层序类 型；在五莲户部岭西北，止风庄组下与林寺山组整合接触，上与水南组整合接 触，地层厚约4 0 0 m 。 止风庄组为湖泊发展期的浅湖枢沉积。 水南组 岩性为灰黑色页岩、粉砂岩，夹灰褐、灰黄色细砂岩、粉砂岩、粉砂质微 ! 竺奎型塾盔堂王堡堡主主些丝茎 些星 品灰岩，页岩及薄层粉砂岩中常含丰富动植物化石。莱阳地区水南组下与l j ：凤 庄组、l 与龙旺庄组皆为整合接触，层型剖面地层厚2 0 2 7 8 m 。岩性总体特征 为深色调、细粒度。灰黑色页岩敲击具沥青味，常见豆状黄铁矿结核，节理、 裂隙中常见黄褐色油膜。 水南组为较深水湖相弱还原环境沉积，是湖泊鼎盛时期产物，以莱阳一带 最典型。 龙旺庄组 岩性为灰紫色、灰绿色中细粒砂岩、粉砂岩夹砂砾岩组合，主要发育在莱 阳、海阳一带，向西南至莱阳穴坊一莱西塑城一线西南相变为杨家庄组。其下 与水南组，上与曲格庄组皆为整合接触，海阳地区龙旺庄组分布广丽厚度大， 5 4 6 4 9 9 7 m 。莱阳地区龙旺庄组与水南组继承性更明显，岩石组合以细粒度碎 屑岩为主，上部夹含细砾中粗粒砂岩，厚4 1 4 9 m 。岩层色调以灰绿、黄绿色与 灰紫、紫红色相间出现为特征，发育交错屡及泥裂、波痕，表明水体明显变浅。 龙旺庄组是湖泊消亡初期的浅湖、河口三角洲沉积。 杨家庄组 岩性为棕黄色、黄绿色、灰黄色中细粒砂岩、含砾砂岩夹粉砂岩或页岩， 分布广泛，厚度变化较大，自儿十米至数千米，是与水南组、龙旺庄组同期异 相的一套河流相沉积，韵律性明显。即墨羊山至红花山厚4 6 9 8 2 m ，基本层序为 由下而上变细的类型：胶州市李家营至高密市柴沟一带地层总厚1 3 4 7 8 6 m ，发 育槽状交错层理和大型板状冲刷层理，二元结构清楚，基本层序类型也为下丰凡 上细的韵律型。诸城皇华店一带该组厚1 2 4 1 7 m ，上部层位中发育较多的黄绿 色页岩。五莲县石场西南厚度达2 3 1 7 7 m ，发育多层湖相沉积。高密市李家营 及青岛市一带，岩石组合特征自下而上分为三部分。下部为灰绿色中厚层中粒长 石砂岩、中细粒长石砂岩、薄层细粒长石砂岩，厚约1 9 3 m ；中部为黄色厚层中粗 粒长石砂岩夹紫色粉砂岩及含砾砂岩，形成下粗上细的层序，厚度为7 1 8 m 左右。 卜部为黄绿色中厚层中粒长石砂岩紫色粉砂岩、黄色中厚层中粗粒长石砂岩夹粉 砂岩、粉砂质粘土岩及含砾砂岩、紫色薄层粉砂岩，厚约4 2 7 m 。 杨家庄组为湖泊体系滨( 浅) 湖相沉积网状河流沉积，多元结构的出现反 映湖泊水位反复振荡。 曲格庄组 l f l 东科技大学工程硕士学位论文 地层 岩性为砂岩、含砾砂岩夹粉砂岩，色调偏紫、红，沉积物粗一细相问，具 二元结构特点。莱阳一带位于盆地中心部位，厚度1 1 2 3 4 m ，下部粒度偏粗为 砾岩，上部粒度偏细，为凝灰质砾质岩屑砂岩与粉砂岩。即墨一带厚3 1 7 9 m ， f 要岩性为灰紫色、灰绿色中粗粒长石砂岩夹砾岩。诸城一带厚2 5 6 m ，主要 岩性为紫红色凝灰质含砾粗粒岩屑砂岩夹紫红色、黄绿色细砂岩、粉砂岩。砾 石成分主要为火山岩，次为花岗岩、脉石英及紫红色长石砂岩。五莲一带厚 8 6 3 0 m ，主要岩性为灰紫色薄层含砾中粗粒长石砂岩与细砂岩、粉砂岩夹黄绿 色页岩。胶州市营海镇一带，主要岩性为紫灰色厚层粗砾岩、砂砾岩、含砾中粗砂 岩、中粗砂岩、细粒长石砂岩及粉砂质泥岩，普遍禽火山物质，局部为流纹质熔结 凝灰岩。 曲格庄组是盆地晚期的一套含火山物质的河流相沉积，局部发育浅湖相沉 积。 枉村组 岩性为灰褐色粗砾岩夹含砾砂岩、中粗糨砂岩，厚度变化较大。胶州市杜 村厚3 1 3 1 7 m ，未见底。砾石成分以各种变质岩为主，下部层位中发现灰岩、大 理岩砾石，砾石磨圆度好，分选很差，大小混杂。 杜村组形成于盆地边部，与曲格庄组属间期异相的一套粗碎屑冲积扇沉积 物， 法家茔组 岩性为黄绿色薄层细砂者、粉砂岩、页岩、泥岩，有时见泥灰岩或流纹质 凝灰岩。胶州市营海镇法家茔一带厚4 3 7 6 m ，下部为黄绿色细砂岩、粉砂质页 岩夹流纹质晶玻熔结凝灰岩，上部为紫灰色含砾中粗敉长石岩屑砂岩，夹紫灰 色细砂岩；岗密、诸城一带厚3 8 3 5 0 m ，岩性为黄绿、灰紫色粉砂岩、页岩、 细砂岩，夹流纹质熔结凝灰岩；胶州市营海一带厚约4 0 0 m ，为紫红色、黄绿色 薄层粉砂岩、粉砂质泥岩。 法家茔组是湖盆演化晚期，局部低洼地带沉积的浅湖相沉积组合。 2 2 2 青山群 为青山群火山喷发形成的一套火山岩系，自下而上分为四个组级岩石地层 单位，分别对应四个火山活动旋回。 后夼组：岩性为灰白色流纹质玻屑凝灰岩、火山角砾岩、凝灰角砾岩， 山东科技大学工程硕士学位论文 地层 央少量安山质熔岩及含集块火山角砾岩。 八亩地组：以中基性火山岩系为主，广布整个盆地。 石前庄组：为一套酸性火山岩系，分布范围远小于八亩地组。 方戈庄组：为偏碱性的中基性火山岩。 2 2 3 大盛群 呈夹层发育在鲁东胶莱盆地内青山群火山的正常沉积岩层，归于珏j 家楼组。 田家楼组：主要分布于即墨市一带，分布局限与八亩地组整合接触，厚度较 大，岩性主要为暗紫红色细砂岩、粉砂岩泥质粉砂岩，偶夹砂砾岩等。 2 2 4 王氏群 足岔地演化末期以河流为主阃有浅湖的干旱、半干旱环境沉积，以红色为 主，间有黄绿、灰绿等色的碎屑岩组合，局部有淡水灰岩、泥灰岩、石膏薄层 发扁豆体。下多与青山群不熬合接触。自下而上划分为：林家庄组、辛格庄组、 红十- 崖组、金岗口组、胶州组。 林家庄组 卜与青山群不整合接触，有时超覆于古元古界之上，上与辛格庄组整合接 触。岩性为紫红色砾岩夹粉砂质泥岩，局部夹灰绿色泥质粉砂岩。 辛格庄组 为一套河湖相砂岩、泥岩组台。以黄绿、紫红色粉砂岩、泥岩为主，有时 夹砂岩及少量砾岩、泥灰岩或玄武岩。 红土崖组 为一套砖红色调的砂砾岩组合，有时夹玄武岩层，盆地内红土崖组大面积 分布，构成特殊的红土地貌。 会岗口组 为一套杂色调的细碎屑为主沉积组合，分布局限，仅见于莱阳金岗口。是 盆地发育晚期的局部浅湖相沉积，形成于晚白堡世晚期。 胶州组 卜| 部属晚白垩世，为。套灰绿色、灰紫色泥岩，厚1 3 6 2 m ；上部属古近纪占 新世，以砖红、紫红色粉砂岩、泥岩与灰绿色、黄绿色泥岩、粉砂岩为主，夹少 量砾岩及含砾砂岩和泥灰岩，厚1 0 3 5 8 m 。 山东科技大学工程硕士学位论文地层 2 3胶莱盆地沉积作用演化 胶莱盆地岩石地层格架如图2 1 ( 据刘明渭，略作修改) ：a 为近东西方向 断面，b 为近南北方向断面。从a 图上可以看出，胶莱盆地的沉降中心在莱阳 一带，发育完整的湖泊演化序列。东部乳山一带可能一直为古隆起，处于笳地 边缘，西部早期的古隆起随盆地规模扩大和沉降中心迁移也进入盆地范围。丽 b 图反映了高密以南的另一沉降中心的情况。该沉降中心与莱阳沉降中心的差 别是范围大而沉降速率小，湖泊演化序列不完整，以发育河流冲积扇为特征。 格架图反映出胶莱盆地初期沉积有两个凹陷( 莱阳凹陷和高密凹陷) 一个凸起 ( 大野头凸起) 。不同的沉降中心造成了早期莱阳群的沉积相和地层序歹0 的差 异。随着盆地演化发展，微地貌的作用越来越小，反映在地层序列上就表现为 渐趋一致。 豳l 艘舅e 盛毫白罩妃鬻看蠢嘲纂 r i b 2 - - ! 蛾h 岫崛嚣叫蜘船嘲嘛讨。啪_ m 抖商嘲i n 知删赫 从莱阳群、青山群、王氏群各自地层发育特征看，胶莱盆地在莱阳、青i l l 、 f 氏三个时期的基本格局不尽相同。莱阳期：盆地的主控断裂是五莲一荣成断 裂，有两个沉降中心，分别位于诸城地区和莱阳地区；青山期：盆地主要受牟平 一即墨断裂带控制。王氏期：控制盆地发育的是盆内近东西向的五龙村断裂、平 1 4 生墨型苎查兰上堡堡兰竺丝苎 丝星 度断裂、胶州断裂、百尺河断裂等，盆地表现为半地堑、地堑和地垒的组合。 通过岩石地层的分析，可以将胶莱盆地的发展演化分为三个阶段。 第一阶段( 莱阳沉积期) 由于太平洋板块向欧亚板块俯冲造成沂沭断裂带左行走滑和五莲一荣成断 裂带的近南北向逆冲，胶莱盆地在近南北向挤压应力场下，受到挤压挠曲作用 两形成。早期盆地范围小，首先在两个挠曲处一北部的莱阳凹陷和南部的高密 【u l 陷，形成两个沉降中心，沉积了瓦屋夼组；随后五莲一荣成断裂带的逆冲作 j f j 加强，断裂i ：盘岩石由于重力作用而崩塌，形成林寺山组底部的磨拉石沉积： 此后盆地范围扩大，进入湖泊的发展时期，沉积了止凤庄组、水南组及龙旺庄 组；后期，随沉降作用减弱，湖盆渐被淤塞，变为以广泛的河流沉积作用为主， 仪在局部残存水体中形成小型湖泊沉积，形成曲格庄组。 第_ 阶段( 青山沉积期) 莱阳期湖泊演化的结束，各个盆地已逐渐被填平。随后牟即断裂带开始 活动，爆发大规模的火山活动，火山活动主要发生在牟一郎断裂带附近，形成 莱阳一即墨火山活动带，同时沉积了巨厚的火山熔岩、火山碎屑岩系地层。 第三阶段( 王氏沉积期) 王氏期由于太平洋板块向欧亚板块俯冲，牟一即断裂带活动增强，胶莱盆 地再次进入新的演化阶段，在原先盆地的基础上形成新的盆地，盆地沉积由南 东向北西方向迁移。此阶段盆地沉降规模较小，并受到来自东南方向掀斜作用 的影响，湖泊沉积不太发育，以分布广泛、相变频繁的河流沉积作用为主。 2 4 胶莱盆地作为挤压构造盆地的标志 陈发景在研究中国西北地区陆内前陆盆地时，总结出的三条鉴别标志： 与褶皱一冲断带伴生的单一、大型不对称沉积盆地，也可以是分割成多个复杂 的小型不对称沉积盆地；由缓变陡的两段式沉降曲线( 即沉积速率由慢变快) ， 耐沉积速率由快变慢为断陷的沉积曲线特征；反旋回顶部巨厚磨拉石堆积 f 引一 通过本次研究认为，胶莱盆地具有与陆内前陆盆地相似的特征，表现在： 胶莱盆地南部为逆冲断裂带一五一荣断裂带，盆地形成初期发育两个不对 称沉积盆地一北部的莱阳凹陷和南部的高密凹陷，中部为大野头凸起。凹陷和 坐墨型丝查兰三堡堡主兰垡笙塞 塑些 凸起由次级的褶皱组成。 白垩系下统沉积时间为2 5 m a ，自下而上分为义县阶、九佛堂阶、沙海 阶、阜新阶。据孢粉资料研究，莱阳群水南组孢粉组合大致与我国的九佛堂阶 和沙海阶相当。水南组其下的止风庄组和林寺山组大体相当义县阶，其上的龙 旺庄组、曲格庄组相当阜新阶。莱阳群各组由初期的瓦屋夼组至水南组沉积厚 度一般各1 0 0 、2 0 0 m ，而后期龙旺庄组至杜村组沉积厚度一般上千米，其沉积 速率由慢变快( 见图2 2 ) ，反应了挤压盆地的沉积特征。 图2 2 胶莱盆地沉积逮草曲线 f i 抖s c d i 】唧w , l 耐t yc | m 茁j 砌岫 胶莱盆地边缘的莱阳群林寺山组底部发育磨拉石沉积。 胶莱盆地莱阳群林寺山组磨拉石沉积剖面特征如下( 胶州市田家窑) ： 9 ( 上覆第四系) 灰紫色复成分角砾嚣( 壤隙物3 7 1 ) 厚1 4 2 m 8 灰紫色复成分粗角砾岩( 填隙物3 0 3 7 )厚1 9 2 m 7 灰紫色复成分角砾岩( 填隙物3 7 1 ) 厚6 1 m 6 灰紫色复成分中角砾岩( 填隙物4 0 o )厚3 9 5 m 5 灰紫色复成分粗角砾岩( 填隙物3 0 3 7 ) 厚2 2 o m 4 灰紫色复成分角砾岩( 填隙物3 7 o ) 厚1 3 6 m 3 灰紫色单成分粗角砾岩( 填隙物2 5 3 5 ) 厚1 3 5 m 2 灰白色单成分巨角砾岩( 填隙物5 1 0 )厚4 6 6 m 1 灰白色单成分巨角砾岩( 无填隙物)厚1 0 6 3 m 1 6 l b 东科技人学工程硕士学位论文地层 剖面上磨拉石沉积向上填隙物逐渐增加，渐变为复理石沉积：区域f = 磨拉 而沉积沿早期的边界断裂带状展布，向内渐变为复理石沉积。 夏邦栋等认为：与挤压造山作用有关的磨拉石沉积具有以下特点：带状 性，磨拉石甲行于造山带延展，其长度在数酉公里以i 二，沿走向方向移i i ：积作用 常不稳定。碎屑性。浅水性。碎屑物的再旋同性。示向沉积构造发育， 指示的古水流方向为由造山带流向克拉通【6 】。 总之，胶莱盆地沉积显示了挤压盆地的沉积特征。因此，胶莱盆地的形成 可能与挤压构造环境有关，为挤压挠曲盆地。 山东科技大学工程硕士学位论文 岩浆岩 3岩浆岩 图3 1 鲁东区部分侵人岩分布圈 f i g3 - 1s k e t c hm a ps h o w i n gi n l 扎$ 1 v er o c kd i s t r i b u f i o ai ne a s t e f l ls h a n d o n gl t r e a 1 撙林庄超单元1 _ 1 周官岩律，l _ 2 柳林庄岩嫩卜3 夏弼槭岩散1 一西湖岩体，l _ 5 太坡岩体，1 - - 6 ：e 山岩体； 2 文登超单元：2 - 1 栾家河荦 津，2 _ 2 文登摹 体，2 q 甫北山岩幛；3 俸墓山趣单殆3 - l 艾山岩俸，3 琬格庄岩 体，3 - - 3 伟德山岩体 3 _ 4 甫宿岩傩，3 畸牙山岩俸，3 佛山岩体，3 q 海艄眷敝3 _ 8 觉王山岩俸。3 呻石汪崴 岩体，3 - - 1 0 铁囊山- j l 马山岩体，3 - - 1 l 大墒岩体。3 1 2 石辆喾 体，3 l 砚萨于山岩体，h 4 石臼岩体，3 - 1 5 老营顶 岩俸3 1 6 大山岩体3 - 1 7 板采点岩体，3 - 1 8 团林岩俸，3 - 1 9 u 燃4 雨山超单i 西4 _ l 雨山岩体，4 _ 2 芏家 庄岩体， q 尹家太山岩体；5 螃山超单元5 一l 犬泽山岩饿5 _ 2 竞须岛岩体 s _ 3 翔虎山岩槔。5 - 4 螃山岩体， 5 - s y b 珠山岩体，5 _ 6 大珠山岩捧，5 - 7 河山岩体；i 艘北雌，燃断昭，m 艘南戚海造山带 3 1概述 胶莱盆地的形成和演化与其内和周边的中生代岩浆活动相伴随( 图3 1 ) 。中 生代岩浆岩的展布方向与胶莱盆地长轴方向一致，均为n e 向，主要分布于胶莱盆 地的s e 沿海地带，活动期为印支一燕山期。该时期由于太平洋板块与欧亚板块作 用，进入环太平洋构造演化阶段，区域上岩浆上侵、地壳物质重熔，形成大规模 的岩浆侵入和火山喷发，到白垩纪晚期逐渐减弱。中生代花岗岩主要包括印支期、 1 8 山东科技大学t 程硕士学位论文 岩浆岩 燕ij j 晚期及少量喜山期花岗岩。 3 2 岩浆侵入活动 3 2 1印支期侵入岩 印支期侵入岩主要分布于胶莱盆地的南部及东北部，是东部沿海侵入岩带的 荤要组成部分，根据岩石矿物成分不同，划分为三个超单元：柳林庄超单元由角 闪石岩、闪长岩、石英二长岩等组成，属幔源分异型岩浆岩；文登超单元由二长 花岗岩类组成，岩浆来源于陆壳，系陆壳重熔型花岗岩类：宁津所超单元主要由 l r 长岩及石英正长岩组成，岩浆来源较深，属深源碱性花岗岩类。 印支期早期侵入岩系由于板块碰撞作用，沿晋宁期造山带再次发生造山运动， 诱发基底构造复活和幔源岩浆熔融，导致幔源岩浆沿n e 向裂隙上侵，经分异作用 彤成柳林庄中基性角闪石岩、闪长岩类；后幔源岩浆导致陆壳重熔，形成文登超 单元：最后偏碱性的岩浆就位形成了宁津所超单元。 3 2 2 燕山期侵入岩 燕山早期侏罗纪岩浆岩 燕山早期侵入岩，为郭家岭超单元。主要分布于胶北隆起中部文登葛家一泽 头一带，为二长花岗岩一二长闪长岩一石英二长闪长岩一花岗闪长岩一二长花岗 岩系列侵入岩。郭家岭超单元是瞄结构演化为主的演化序列。岩浆来源于地壳， 是地壳重熔型花岗岩类，岩浆沿旺一s e 向构造裂隙上侵以被动形式定位。郭家 岭超单元普遍含有闪长质包