古生代盆地演化特征

古生代盆地演化~

纬向构造体系和华夏构造体系联合控制寒武纪—泥盆纪盆地演化，纬向构造体系和新华夏构造体系联合控制石炭-二叠纪盆地演化。
3.1.1 寒武-奥陶系为裂陷克拉通盆地演化阶段
寒武纪主要分布在西部伊勒呼里山地区，为一套海相碎屑岩及碳酸盐岩沉积，夹安山岩，局部有变质作用，厚度大于5000m。奥陶系主要分布在西部大兴安岭，发育较完整，中下部为海相碎屑岩及碳酸盐岩，夹硅质岩及泥页岩，上部为海相泥页岩及砂岩，夹灰岩及安山岩，局部有变质作用。
3.1.2 志留-泥盆纪为类克拉通盆地演化阶段
志留纪主要分布于西部小兴安岭地区，发育较好，沉积一套海相砂岩及灰岩夹泥页岩，厚度为2900m，在大兴安岭为一套砂岩及页岩，局部变质为千枚岩。
泥盆纪：主要分布于大兴安岭地区，为一套浅海相砂砾岩、页岩、灰岩及凝灰岩、安山岩等，局部浅变质为板岩、大理岩化，厚度为2700m。
3.1.3 石炭-二叠系为克拉通内坳陷盆地演化阶段
东北地区泥盆纪末－石炭纪早期，在新华夏构造体系控制下，开始广泛沉降，接受较大面积的石炭-二叠纪沉积。
早石炭世以海相砂岩、泥岩及碳酸盐岩为主，中部有一定面积的隆起，缺失或较薄。
晚石炭世－早二叠世沉积范围扩大，中部隆起消失，但沉积体系差异较大，西部为海相碎屑岩及碳酸盐岩，北部主要为火山岩。
早二叠世，西部以火山岩沉积为主，其他地区以海相-海陆交互相碎屑岩及碳酸盐岩为主，局部夹火山岩。
中二叠世，仍以海相碎屑岩及碳酸盐岩为主，局部夹火山岩。
晚二叠世，整体为陆相碎屑岩，分布面积较广。
石炭-二叠纪沉积受新华夏系NNE向断裂控制，如嫩江-开鲁断裂和佳木斯-伊通断裂等。
松辽盆地上古生界顶面构造继承了底面形态，整体表现为向斜特征；走向以NNE向和NE向为主；从西向东具有隆、凹相间的特点：埋深范围1.0～19.0km；其中：深埋区在登101、昌102等地区，深度达19km左右；西南及东北部隆起区埋深较浅，埋深1.0～7.0km左右（图3.1，图3.2）。
3.1.4 构造单元划分
区域构造格架划分的依据主要为区域内地层分布特征和构造活动结果的关系。西拉木伦河断裂带以南为华北板块。西拉木伦河断裂带以北为佳－蒙地块，上古生界厚度平面分布总体走向以NNE向和NE向为主，明显受断裂控制，以NE向中央隆起为中心，两侧为厚度较大的上古生界沉积，形成了东部断陷区和西部断陷区，构成了“两坳夹一隆”的构造格架。上古生界顶面岩性总体走向以NE向为主，明显受断裂控制，呈“东西分带、南北分块”的特点。依据嫩江－八里罕断裂带，依安－通榆断裂带、大庆－长岭断裂带和铁力－哈尔滨农安断裂带，盆地上古生界顶面划分为3个一级构造单元：西部坳陷区、中央隆起区和东部坳陷区（图3.3）。

图3.1 松辽盆地上古生界顶面等深图

西部坳陷区面积约8.19×104km2，残余厚度为3～9.5km，主要位于白城—齐齐哈尔—嫩江一线，顶部覆盖大量的厚度未知的花岗岩；中央隆起区面积约2.47×104km2，残余厚度为1～2.5km，主要分布于松原西—大庆—五大连池一线，其下部主要表现为上古生界的褶皱；东部坳陷区面积约7.47×104km2，残余厚度为3～1lkm，主要分布于长春—哈尔滨—铁力一线，顶部覆盖有大量的花岗岩，但厚度应该比西部断陷区小。这3个近平行的构造单元将松辽盆地划分出了3个典型的构造带，这对于松辽盆地内部构造演化的研究提供了重要的基础格架。

图3.2 松辽盆地上古生界底面等深图

（据吉林油田，2013）

图3.3 松辽盆地上古生界构造格架划分图

区域构造的演化特征受控于非洲板块的演化和形成，在泛大陆的分裂中，非洲大陆从晚三叠世开始与美洲、印度、澳大利亚和南极洲分离，经晚白垩世、古近纪至第四纪的持续发展演化，才形成目前的非洲板块（R.Black et al.，1979；R.Guiraud et al.，1992；C.Moreall et al.，1987；J.M.Bertrand et al.，1978；J.M.O'Connor et al.，1990；G.J.Genik，1992）。非洲板块西北部与北美洲和欧洲于晚三叠世—中晚侏罗世分离，北大西洋首先形成；非洲西北部的西非地盾与南美洲圭亚那地盾前寒武纪是相连的，尼日利亚地区与巴西东北部地区岀露有相同的前寒武纪地层，且褶皱线相当，构造线方向一致（图2-15），于中白垩世与南美洲分裂，南大西洋形成；非洲东部在二叠纪期间与现代印度洋中的各大陆和南极洲是相连的（图2-16a），但也有部分学者认为，泛大陆东南部的构造单元较多，范围更大，包括中国的北部、塔里木地台和西藏地台（图2-16b），于晚侏罗世，非洲板块东部与印度、澳大利亚和南极洲分裂，印度洋形成。

图2-15 非洲和南美洲地质构造拼合图

1.古生代构造演化
寒武纪至奥陶纪末，非洲整体发生了一次强烈的造山运动，即泛非运动。在此次运动中，非洲古陆向北移动，导致古海洋位置改变，部分海水侵入，古陆北部包括非洲北部和阿拉伯西南部，古陆南部包括南美和非洲南部边缘（T.McHargueetal.，1992；R.H.Dott etal.，1977；J.P.Liegeoisetal.，1994）。

图2-16 泛大陆东南部组成单元图

泛非运动是非洲地史中最强烈的运动，以后的地质运动，包括非洲大陆解体、陆上裂谷的形成和火山岩的活动，均受泛非运动的影响。泛非运动形成的区域构造和古生代沉积，只分布于非洲南部、北部，而且均为海相沉积。
非洲北部撒哈拉区为地台型海相沉积，在早古生代，海进由西向东，经泛非运动后变为由北向南。古生代晚期的海西运动，使非洲北部地台区分成许多隆起和盆地，非洲北部和西北部为泥盆纪时的地槽活动区，但海西运动使其强烈褶皱变形，形成非洲西北部的褶皱带。
非洲南部的古生界主要分布在59×104km2的卡鲁盆地中，其地层与非洲北部相差很大。古生代早期，地层与北部相当，下古生界的开普组为连续性沉积，分布在冈瓦纳大陆南缘的被动大陆边缘。泛非运动在该区形成了开普褶皱带，从石炭纪至三叠纪，整个非洲南部地区发育从内陆冰川开始的沉积，并形成沉降型陆相盆地，上古生界只沉积在其北的卡鲁盆地中。
由于非洲北部古生代地层发育范围较南部大，而且目前勘探程度较南部高，因此对北部的地层和构造运动的了解较南部深入。
非洲北部前寒武纪地台的北部称撒哈拉地台，发育古生界和中、新生界，撒哈拉地台是一个比较稳定的克拉通（A.Lesquer et al.，1990；A.M.Boullier et al.，1991）。寒武纪以后沉积盆地稳定下沉，沉降最快的地区位于地台的西部。区域内构造的形态由隆起所控制，绝大多数构造是古生代以前形成的，以后又经历了多次活化。
寒武纪—奥陶纪，几次运动形成了轻微的构造隆起，局部遭到剥蚀，在此期间许多盆地下沉。志留纪—泥盆纪，加里东运动是第一次主要的构造运动时期，形成了几个重要的隆起带和倾斜区块，导致沉积厚度降低，一些区带遭受剥蚀，大部分地区沉积间断；在此期间撒哈拉地台形成了由几个隆起分开的凹陷。晚石炭世的海西运动是剥蚀期后强烈的构造运动，加深了古生代沉积盆地中的主要构造形态。
撒哈拉地台上部沉积与古生界区分明显，中、新生界沉积在海西不整合面之上。古生界不整合在前寒武纪基底之上，中生界不整合在古生界之上（P.M.Vincent et al.，1970）。古生界沉积的保存受海西不整合剥蚀程度的控制，在撒哈拉地台的北部和东北部，剥蚀强烈，深达寒武系。
古生界绝大部分是硅质碎屑岩，碳酸盐岩和蒸发岩仅在上石炭统中存在。沉积岩一般不具有复杂的构造，但具旋回性。一些岩相和层位横向延伸广泛，地层倾向一般与基底有关，变化不大。
总之，古生界沉积在海西面变化较大的地区，其旋回性明显，在露头区可观察到旋回，特别是在板状岩层中；在向斜中古生界保存较好，海西运动剥蚀较少。
2.中、新生代构造演化
中生代，非洲板块与美洲、澳大利亚、南极洲分裂（R.Black et al.，1970；J.M.Bertrand et al.，1978；R.B.Hargraves et al.，1987）。在非洲分裂初期，晚三叠世地层开始在非洲板块沉积，侏罗系则不具冈瓦纳古陆的特点。但这两个时代的地层，在非洲的沉积区域和厚度均较小，不是非洲中生代地层的主要层序。
白垩系是非洲中生代地层中沉积的主要层系，与冈瓦纳古陆其他部分地层不相连，而是独立沉积于非洲板块，具有独特的沉积体系（J.P.Liegeois et al.，1983）。白垩系沉积主要由两部分组成，一是沉积在板块被动边缘盆地，二是沉积在板块陆上裂谷盆地中，白垩系的沉积特点是具有盐层。
新生界古近-新近系沉积也分两部分，主要沉积在两个三角洲盆地，其次沉积在裂谷盆地和褶皱带盆地中。
3.第四纪构造演化
非洲大陆第四纪与南美大陆十分相似，已在第四纪地层中发现了大批早期人类化石。位于东非大裂谷系坦桑尼亚北部的奥尔杜威峡谷第四系出露完好，基本是连续沉积，富含脊椎动物化石。
在非洲南部的有些地方存在第四系的沙丘，说明第四纪时存在干旱沙漠区。非洲西北部的阿特拉斯山系、东部的肯尼亚山是一些高山地带，第四纪也曾产生过山岳冰川；非洲目前的最高峰、坦桑尼亚东北部的乞力马扎罗山，山顶上仍有山岳冰川存在。

3.1.1 震旦－奥陶纪演化阶段

晋宁运动后，柴达木地区为裂陷－克拉通演化时期，主要受控于纬向系和西域系。在柴北缘主要为一套较深海－深海相沉积。震旦系为一套复理石细碎屑岩：硅质岩、砂砾岩、泥岩、砂岩、泥质砂岩等，厚达1500m。寒武系为一套浅海台地相碳酸盐岩及碎屑岩，其下部夹页岩及硅质白云岩等。奥陶系在南祁连地区为一套火山岩与灰岩、泥岩夹硅质岩，深海陆棚相为主，碳酸盐岩具复理石构造特征。推测在盆地内均有分布，主要为克拉通台地沉积。

在柴东缘地区，上奥陶统主要为较深海陆棚相砂泥岩、灰岩夹硅质岩及火山岩。

3.1.2 志留－泥盆纪演化阶段

此间，由于加里东构造运动的影响，使盆地受到不均匀挤压抬升，部分地区未接受沉积，形成隆坳格局。

在南祁连－拉脊山地区为深海陆棚相类复理石沉积，为砂岩、泥岩夹灰岩等岩石组合。志留纪末的加里东运动使本区再次抬升，使泥盆纪沉积分布范围更小。目前仅在柴达木盆地北缘、南缘发现上泥盆统为海陆交互相，主要为一套碎屑岩夹碳酸盐岩沉积。

3.1.3 石炭－二叠纪演化阶段

此间为克拉通内坳陷盆地演化阶段。

在柴达木盆地周缘山地及盆地内，石炭系分布广泛，并含煤、铁、石膏及石灰石等沉积矿产。早石炭世以海相沉积为主，晚石炭世以海陆交互相为特征。以柴北缘稳定型沉积为代表，生物群门类较全、属种繁多、化石丰富，是青海省内及西北地区的典型剖面之一。柴南缘与北缘类同，亦为稳定型沉积。而盆地北部宗务隆山地区－土尔根达坂山一带可能为活动型沉积，火山岩发育，并有一定的变质作用。

据物探及部分钻井揭示，盆地内石炭系分布较为广泛，厚度可能超过2500m，属开阔台地相沉积。是区内深层油气勘探的新领域。

柴达木盆地周缘二叠系，北部见于土尔根达坂山和宗务隆山等地，下二叠统为灰色碎屑岩、灰岩、白云岩等，厚达3717～4029m，化石丰富，属滨海近岸的碎屑岩、碳酸盐岩沉积，可与华南阳新统对比；在柴达木盆地南缘祁漫塔格山北坡断续出现，主要为灰色中厚层灰岩夹白云岩、灰黑色灰岩夹页岩、含类、苔藓虫、珊瑚和腕足类化石，属早二叠世栖霞期产物，出露厚度为40～176.6m，以含生物碎屑灰岩为特征。

南祁连山区二叠系，分布于南祁连山及中祁连山西段，西自土尔根达坂山，东到大通山，南临宗务隆山北界。根据岩性岩相及生物群特征，该区以海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩系为主，分布于哈拉湖、阳康及乌兰大坂、疏勒南山、托莱南山等地，岩相比较稳定，生物繁盛，生物碎屑灰岩发育，但在该区南缘宗务隆山北坡一带为海相沉积，以碳酸盐为主，底部砂砾岩角度不整合在志留系之上。

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