大别山第三次隆升造山阶段

南华北地区盆地（坳陷）原型的变形改造史~

如上所述，晚古生代以来南华北地区的盆地（坳陷）演化经过了6个原型的并列迭加阶段，换言之，南华北地区沉积盖层的形成是由6个盆地（坳陷）原型迭加而成的。在每个原型形成之后，都遭受过不同程度的变形改造，并且主要表现为晚侏罗世以来的多期次挤压变形和抬升剥蚀。因此，剥蚀量的计算是了解盆地（坳陷）原型被改造情况的一条重要途径。目前，常用的剥蚀量的计算方法有地层对比法、最高古地温法、镜质体反射率差值法和构造演化剖面法等。这些方法都有严格的使用条件，例如，地层对比法要求盆地基底的沉降是均衡的；最高古地温法和镜质体反射率差值法要求古地热场及其演化是单一的，或者后期的地热场（包括附加地热场）未超过该期。但这些条件较难满足，所得到的结果是近似的，只能粗略地反映盆地（坳陷）原型被改造的状况。
1.三叠纪中晚期（印支期）的变形与改造
南华北地区在石炭纪至三叠纪期间作为统一盆地整体沉降，所以三叠系在全区的分布具有普遍性。该时期剥蚀厚度的恢复主要采用前人的研究成果，辅以加工修改。徐世荣等徐世荣等.1985.华北盆地南部石炭－二叠系煤成气形成条件及远景评价（项目报告）.在“华北盆地南部石炭系、二叠系煤成气形成条件及远景评价”项目中曾根据山西组底部煤层镜质体反射率（Ro）值，用洛帕金－韦甫莱斯的TTI方法反演出了三叠系原始沉积厚度（表4-2），同时又根据地震剖面和实际钻井等资料作出了三叠系残存厚度分布图。在此基础上，作者采用空间分析技术和克立金法，作出了剥蚀厚度等值线图（图4-35），等值线间距为500m。
表4-2 南华北地区三叠系原始沉积厚度推算表


从该剥蚀厚度等值线图中可以看出，三叠系剥蚀区总体上呈椭圆状，长轴走向NWW；剥蚀厚度范围大致在500～3000m 之间，剥蚀中心处于周口北侧至郑州一线，与原始沉积厚度的分布趋势基本上一致。剥蚀区的轴向与大别造山带走向的一致性，暗示这期抬升剥蚀作用的营力来自大别造山带，可能与扬子、华北两大板块的最后聚合－碰撞造山作用有关。而剥蚀区的轴向与三叠系原始沉积厚度分布轴向的一致性，则可能说明了控制三叠纪前陆拗陷形成与控制抬升剥蚀的动力学机制有一定的联系。也就是说，秦岭－大别造山带隆升造山的侧向挤压力和滑覆－逆冲推覆体的载荷，迫使华北地块南缘地壳发生拗曲沉降，导致研究区进入前陆拗陷盆地发育阶段，而侧向挤压力和滑覆－逆冲推覆体的加剧最终又使前陆拗陷盆地褶皱隆起并抬升剥蚀。当然，在前陆拗陷盆地发育阶段末期，重力均衡作用对前陆拗陷基底抬升的贡献也是不可忽视的。

图4-35 南华北地区三叠系（印支期）剥蚀厚度图（等值线间距为500m）

2.晚侏罗世（燕山中期）末的变形与改造
以合肥坳陷为例，在晚侏罗纪晚期的前陆拗陷原型形成之后，曾遭受了一次较为强烈的挤压抬升与广泛剥蚀。据薛爱民等（1999）研究，剥蚀等值线呈NNE走向，剥蚀强烈区域在西部霍丘和中部的防虎山（图4-36）。合肥以西地区剥蚀厚度一般大于2000m，最大超过了3000m。这表明在晚侏罗世末，研究区曾经发生过强烈的NWW—SEE向挤压作用。晚侏罗世末期的这期抬升剥蚀，可以从蜀山断裂上盘中－上侏罗统的剥蚀厚度大，而下白垩统保存较完整，并且在中－上侏罗统与下白垩统之间存在角度不整合的事实得到证明。晚侏罗世末发生的这次NWW—SEE向挤压作用，可能与张八岭隆起带挤压作用加剧，进而可能与东部的（库拉）板块作用加剧有关。
3.早白垩世末期（燕山晚期）的变形与改造
在早白垩世末期，研究区遭受了晚中生代以来的第二次变形改造，造成了早白垩世的伸展裂陷—滑覆冲断－走滑扭裂复合原型的抬升剥蚀。以谭庄－沈丘凹陷为例，根据过开鲁断裂的324测线地震剖面（图4-37）分析，这次抬升剥蚀可能与秦岭－大别造山带的前陆式滑覆冲断作用的阶段性强化有直接关系。谭庄－沈丘凹陷的剥蚀厚度等值线图（图4-38）揭示，那里的下白垩统剥蚀厚度有自西向东逐渐增大的趋势（从600m 增至1500m），抬升剥蚀区的中心位于沈丘凹陷中南部，轴向呈NW—SE，与秦岭－大别造山带在此处的走向大致相当。

图4-36 合肥坳陷侏罗系剥蚀厚度（m）图

（据薛爱民等，1999）

图4-37 谭庄-沈丘凹陷324地震测线剖面显示的早白垩世末逆冲断层

合肥坳陷的抬升剥蚀更为强烈。根据地震和其他资料绘制的剥蚀量等值线图（图4-39）表明，隆起剥蚀中心位于肥东一带，轴向与周口坳陷一致，也呈NW—SE，最大剥蚀厚度超过3000m。这就进一步证实研究区的此次抬升剥蚀的营力来自大别山一侧，可能与大别造山带北缘前中生界基底的滑覆逆冲作用的阶段性强化有密切关系。有迹象表明，隆升作用首先发生在坳陷西部靠近长山隆起的地区。随后，隆升作用向东、向北扩展，在长丰—吴山庙一带的大片上白垩统和下白垩统均遭受剥蚀。地震和钻探资料证实，在霍丘—六安一带，甚至中、上侏罗统都遭受剥蚀。隆升作用还向南扩展，在韩摆渡断层以北，也有大片白垩系被剥蚀。坳陷的东北部的大桥凹陷区的剥蚀量较小，可能与距离大别造山带较远有关。

图4-38 燕山晚期谭庄-沈丘凹陷下白垩统剥蚀厚度（m）图


图4-39 合肥坳陷白垩系剥蚀厚度（m）图

（据薛爱民等，1999）
4.古近纪末期（喜马拉雅早期）的变形与改造
在古近纪区域性伸展裂陷坳陷原型形成之后，研究区遭受第三次变形与改造作用。利用以地震剖面层位对比为主要手段的地层趋势法，结合最高古地温法、利用声波时差法和埋藏曲线法，以及前人资料，共取得39个数据点。除点5（济源凹陷邓2井，剥蚀1428m）外，其余38个数据点全部分布于周口坳陷、合肥坳陷和黄口凹陷范围内。所绘制的剥蚀厚度等值线（图4-40）表明，周口坳陷的剥蚀区轴线走向近SN，极大值区位于沈丘和新桥凹陷中部；合肥坳陷的剥蚀区走向也大致呈近SN—NE向展布，中部偏东的合肥南北剥蚀厚度中等，向东西两侧增加，但西北部霍丘一带存在无剥蚀区。在肥中断裂带两侧和防虎山一带有1000m的古近系被剥蚀，而舒城次凹内也有1500m的古近系被剥蚀；在北部的定远次凹，剥蚀量相对较小，目前仍保存有2300m的古近系。在东侧的郯庐断裂带上，古近系原始沉积区的大部分沉积物也已遭受剥蚀，最大剥蚀厚度达到1500m。开封坳陷黄口凹陷的剥蚀情况为凹陷中部最小，向东西两侧（特别是向东侧）增大。剥蚀量的上述分布情况表明，研究区各盆地（坳陷）原型在古近纪末期（喜马拉雅早期）的变形与改造，起因于近EW 向的挤压作用，可能与太平洋板块的俯冲推挤作用有关。

图4-40 南华北地区古近系（喜马拉雅早期）剥蚀厚度（m）图

根据上述对南华北地区的构造演化、沉积演化，以及成盆地球动力学机制等方面研究，可将晚古生代以来的南华北地区盆地（坳陷）原型的并列迭加史划分为6个阶段。
（1）晚古生代（加里东－海西期）弧后裂陷阶段
和整个华北板块一样，中、晚奥陶世末，研究区大部结束了被动大陆边缘伸展体制下的稳定沉降，开始整体上升成陆，造成上奥陶统—下石炭统缺失。但研究区南部处于秦岭裂陷海槽的北缘，在石炭纪初的南北板块点接触碰撞时，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。其北侧的石炭系、二叠系基本上为克拉通陆表海沉积。
（2）三叠纪（印支期）碰撞造山与前陆拗陷阶段
进入三叠纪中晚期，随着扬子和华北两古大陆进入全面对接、汇聚，秦岭－大别造山带开始隆升造山，其侧向挤压力和滑覆－逆冲推覆体的载荷，迫使华北地块南缘地壳发生拗曲沉降，研究区进入了陆内造山带与前陆拗陷盆地并行发育的阶段。
（3）早－中侏罗世（燕山早期）前渊拗陷阶段
秦岭－大别造山带在燕山早期开始了陆内主造山发展阶段。该区处于该造山带的北侧前沿，发育了一些分割性强的小型不对称的陆内前渊拗陷。这种陆内前渊拗陷虽然属前陆盆地范畴，但规模、强度和形成背景与板块间碰撞所形成的周缘前陆盆地、弧后前陆盆地有着较大的差异。
（4）晚侏罗世—早白垩世（燕山中期）前陆拗陷与伸展裂陷复合阶段
在晚侏罗世时，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、豫西－长山－蚌埠前缘滑覆冲断带和洛阳－周口－泗县前缘坳陷带。在太康－徐州隆起带以北，则为华北大型陆内拗陷。到了早白垩世，研究区出现了左旋压扭与右旋张扭交替的构造应力场环境，先后形成伸展裂陷－滑覆冲断－走滑扭裂的复合原型。
（5）晚白垩世（燕山晚期）—古近纪（喜马拉雅早期）伸展裂陷阶段
在晚白垩世—古近纪，可能是太平洋板块及雅鲁藏布洋壳向中国陆块俯冲所产生的滑移引张效应，以及上地幔岩石圈的伸展减薄所造成的张性构造环境，使研究区形成了挤压逆冲回返裂陷、张扭裂陷、伸展裂陷和挤压拗陷等多种盆地原型复合的特殊风貌。
（6）新近纪（喜马拉雅中期）—第四纪（喜马拉雅晚期）整体均衡沉降阶段
从新近纪中期开始，研究区进入了整体均衡沉降期，形成了统一的华北盆地（河淮盆地），就此奠定了当今南华北地区的盆地构造格局。在前一阶段形成的一些凹陷中，由于边界断裂的控制，基底岩系出现了继承性差异沉降，造成新近系和第四系厚度异常加大。

本次造山运动发生在晚白垩—早第三系之间。大别山区没有明显的构造表现，根据晓天盆地晓天组（K₁x）成岩作用较强的现象，推测其最大埋深在2000m以下，现今已出露地表或者成山，可能与大别山的第三次造山活动有关。根据舒城断坳HF2000-720、HF2000-716等地震测线（图4-24），发现上白垩统与下第三系之间存在明显的不整合；另外在六安市南苏家埠一带，白垩系剥蚀较为严重，岩石裸露或成为低山，下第三系砂砾岩中见有白垩系砾石，说明这一时期大别山可能发生了小规模的挤压造山运动。

图4-24　合肥盆地HF2000-720地震测线南段剖面图（测线位置见图1-4）

本次构造运动在舒城断坳表现的最为明显，其他地区也有一定的反应，故而命名为喜马拉雅运动舒城幕。

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