地质发展简史.doc

第五章 地质发展简史 本区在地质历史发展进程中，曾经历过的主要运动有五台运动、吕粱运动、蓟县运动、泰康运动、海西印支运动、燕山运动以及喜马拉雅(简称喜山)运动。 一、前中元古代地槽发展阶段(ArPt1)从区域地质背景来看，本区前中元古代处于地槽发展阶段，地壳大幅度下降，堆积了巨厚的沉积物，经历了五台运动和吕梁运动，特别是早元古代的吕梁运动，地槽回返，产生了漫长而复杂的褶皱运动。并伴有区域变质作用、混合岩化和花岗岩化作用。逐渐形成了一套巨厚的变质岩、混合岩和混合花岗岩，构成了华北地台结晶基底，结束了前中元古代地槽发展阶段。实习区位于华北地台东北部，大面积太古界和下元古界变质岩系虽然未曾出露，但是尚可以见到下元古界绥中花岗岩(2)。二、中元古代地台发展阶段(Pt2)吕梁运动以后，华北地台进入一个相对稳定时期，初期地台边缘部位仍带有活动性特征，断裂活动比较强烈，断陷和隆起比较明显，地台北部出现了呈北东方向延伸的燕山海槽，其北西与内蒙古陆接壤，南东与山海关古陆相邻，沉积了9000余米中元古代沉积物，沉降中心在河北蓟县，堆积了蓟县剖面中的长城系(群)、蓟县系群。至中元古代末期，边缘断陷作用减弱，结束了边缘活动的历史，燕山海槽转入陆表海盆地。实习区位于山海关古陆西南侧、在中元古代仍然是古陆剥蚀区，未接受沉积。三、晚元古代地台发展阶段(Pt3)晚元古代早期，华北地台由边缘坳陷转入整体下降。北部陆表海不断扩大，山海关古陆范围缩小，到青白口期本区已经成为陆表海的一部分。堆积了长龙山组滨海浅相碎屑岩(浪成波痕、斜层理及含海绿石矿物)和浅海相页岩，稍后堆积了景儿峪组滨浅海相碎屑岩(具浪成波痕)和浅海相泥灰岩。此时气候一度干燥炎热，海水时浅时深，生物界仅有藻类诞生，青白口期末，蓟县运动抬升，造成了大面积海退。实习区晚元古代晚期震旦纪(5.78.0亿年)再度成为古陆剥蚀区。四、古生代地台发展阶段(Pz)古生代伊始，实习区再度下降，海水由北方侵入，接受沉积，使寒武系府君山组平行不整合直接覆盖在景儿峪组之上，局部地方形成含砾碳酸盐岩沉积。随后海侵扩大，为广海环境，有大量的碳酸盐沉积。从整体上看，这一时期气候温暖、潮湿，生物界无脊椎动物三叶虫开始出现，并发展起来。府君山组晚期浅水活动区形成球形隐藻(核形石)灰岩。早寒武世府君山组底部具角砾状灰岩(底砾岩)，标志着一套新的沉积开始，但在转入馒头期之前曾一度沉积间断；馒头期海水较浅，处于滨海潮上带(或泻湖)环境。气候干旱炎热，首先在其底部发育了碳酸盐岩底砾岩。然而，由于海水含盐度过高，以致达到了过饱和状态，沉积物以紫红色粉砂岩、页岩等细碎屑岩为主，上部有少量碳酸盐岩(白云质灰岩或层状石灰岩)沉积；毛庄期海水略有闭塞，形成紫红色粉砂岩和页岩泥坪相沉积，气候仍为干燥炎热，但湿度有所增加，三叶虫增加，腕足动物无铰纲开始出现，顶部出现水体搅动的球形隐藻灰岩。中寒武世徐庄期和张夏期海侵扩大，形成广海沉积环境，气候转为温暖，海水搅动，形成鲕滩堆积，鲕滩将泻湖与台地隔开，只有特大高潮时，海水才能越过鲕滩。因此，在鲕状灰岩中发现广海生活的三叶虫。张夏期达到了本次海侵的高峰。由于环境适宜，广海中繁衍着大量的三叶虫和藻类，晚寒武世有明显的海退现象，崮山期处于滨海氧化环境，沉积物暴露在水面以上，遭受到风暴浪袭击，狂风恶浪的冲击使未固结的和半固结的碳酸盐沉积物破碎成砾屑，在原地或半原地再沉积、胶结；长山期以泻湖相长柱状藻灰岩为主，至中晚期出现浅海相较深水或冲刷相；凤山期再次出现台地较深水相和台地浅水冲刷相。海水时深时浅，但气候较湿润，三叶虫类发展达到了鼎盛时期，成为海洋中的主宰者，腕足类和头足类也开始兴盛起来。早奥陶世冶里期海进再度扩大，沉积环境逐渐变为正常浅海较深水环境(或有浅水相交替)，以大量的碳酸盐岩出现为特征；亮甲山期为本区历史上最大海侵时期，形成很厚的质纯碳酸盐岩沉积；早马家沟期环境有所改变，镁质增加，海水时浅时深，后期海水变浅。早奥陶世气候温暖湿润，适宜生物生长，以头足类直壳鹦鹉螺的兴起，三叶虫的衰落为特征，称雄一时的腕足类、笔石及介形类也开始发育起来。早奥陶世末发生太康运动(冶里隆起)，华北地台大面积抬升，海水退出，转入华北地台长期遭受风化、剥蚀的地史时期。由于气候温暖、降水量大，使已成岩的石灰岩被地下水溶蚀，形成许多溶洞，在古风化壳上形成了残余式铁矿(山西式铁矿第一层位)。中石炭世早期，地壳又开始下降，海水侵入，本区处于滨海沼泽相沉积，形成一套富铝铁质碎屑沉积物(本区沉积铁矿为山西式铁矿第二层位)。地壳升降频繁，滨海沼泽中有大量植物繁衍，以蕨类为主，海洋中则以珊瑚、腕足和双壳类动物最多；晚石炭世地壳略趋稳定，海水时进时退，但以陆相沼泽为主，气候适宜大量蕨类植物生长，死后形成巨厚堆积，形成本区含煤地层。二叠纪以河流相、湖泊相和沼泽相沉积为主，气候温暖湿润，植物生长繁茂，气候转为干旱时形成一些红色碎屑岩沉积，这个时期也有海水短暂侵入，如石千峰组地层中发现海生动物舌形贝。五、中生代地台活化阶段(Mz)本区在二叠系石千峰组地层沉积之后，曾发生过两次构造变动。大约在海西晚期本区经历了一次自西而东的挤压作用，产生了由长龙山组至石千峰组组成的柳江向斜及南北向压性断裂和北东、北西两组扭性断裂，即现今的柳江向斜下构造层（向斜西翼倾角略陡，东翼倾角较缓）。大约在印支期，北票组沉积以前，本区还经历了自北向南挤压作用，形成了东西向压性断裂、褶皱等。柳江向斜轴面由压性结构面转为张性结构面，枢纽波状起伏，使其成为向北扬起的短轴向斜，其中老君顶至小王山一带有一个东西向平缓的隆起，大洼山、拿子峪各有一个沉降盆地。东西向断裂切割了绥中花岗岩(2)，但未切割中生界北票组，也未切割正长斑岩(53)及响山岩体(53)。由于柳江向斜向北扬起，地形北高南低，北端侵蚀层位较低，东翼区石岭以北侵蚀至二叠系下石盒子组，普遍不见下石盒子顶界，向斜北西端侵蚀至下奥陶统马家沟组，在老君顶小王山东西向隆起上，其侵蚀层位也较低，而沉降盆地保留层位较高。这些在深部钻孔资料中均有所反映。一个隆起带、两个沉降盆地的存在说明了本区印支运动的存在，并推测作用力是由北向南挤压的，使柳江向斜成为叠加褶皱。与本区东西向构造有成因联系的岩浆活动是辉绿岩或辉绿玢岩浅成侵入体的侵入。本区在海西印支运动以后，侏罗系北票组冲积扇、河流相砂砾岩层呈角度不整合覆盖在前中生界不同时代地层之上，持续的坳陷及气候转亚热带潮湿气候，盆地内部湖水加深，沼泽广布，大量的裸子植物繁盛起来，取代了古生代兴起的蕨类植物。北票组沉积以后，本区燕山运动第一期构造变形仍以塑性变形为主，产生了本区北西向构造，并伴随有闪长玢岩浅成侵入体侵入。中晚侏罗世是华北地台极不平静的时期。蓝旗组以角度不整合覆盖在北票组之上；孙家梁组以角度不整合覆盖在蓝旗组之上，频繁的构造运动伴随而来的是阵发式的火山喷发和岩浆侵位。火山岩中无沉积岩夹层，火山喷发的位置在柳江向斜核部大洼山至老君顶一线的断裂带中，火山沉积物分布在拿子峪和大洼山两个沉降中心，并几乎覆盖整个盆地。本区蓝旗组火山岩系受新华夏系北北东向构造控制。西翼区南北向走向断裂被新华夏系压性或压扭性断裂迁就、利用，部分新生断裂切割了北票组。本区响山岩体(53)是沿新华夏系NNE向再次活动断裂侵人的。稍后的花岗斑岩脉、石英二长斑岩体(53)都可能与新华夏系多次活动有关。响山岩体的侵入对柳江向斜西翼岩层倾角也有影响，使其更陡了，甚至出现了倒转。由于岩浆的侵入，在其外接触带形成一些金属或非金属矿化。如铁、铜、铅锌、萤石、重晶石等矿点或矿化点。燕山运动第四期是以断块运动为主的，鸡冠山地堑应是这次断块运动的实例。六、新生代发展阶段(Kz)中生代以后，本区已经成为高山峻岭(正向地貌单元)，未见到第三系沉积物，大约在早第三纪本区达到了准平原化状态(海拔相当于600700m)，地表河流侵蚀由向斜核部转入翼部，到了晚第三纪时，形成了本区第二级夷平面(海拔高度450500m)。构造上的盆地与地貌上的盆地已经分离。到第四纪时，以石门寨为中心的地貌上的盆地已经形成。由于新构造运动以来，本区地壳运动的特点是间歇式上升，大致在中更新世湟水期形成了本区山羊寨、程庄(海拔170180m)的洞穴和大石河、汤河及其支流的三级阶地，周口期形成三级阶地及溶洞内的堆积物。而大石河及其支流一级阶地，以及相同高度的第二层溶洞或海蚀二级阶地则是本区第四纪全新区地壳抬升的古代沉积物。由于地壳