區域地質特徵包括什麼
1. 中國區域地質特徵概述
馬麗芳閔隆瑞丁孝忠
(中國地質科學院地質研究所,北京100037)
摘要中國疆域遼闊,地質構造復雜。40多年來,尤其是近20年來中國在區域地質調查和地學研究方面取得了很大進展,有必要編制一張縱覽全國地質總貌的大型掛圖。1:250萬《中國地質圖》是6張超全開拼幅大掛圖,分中、英文版出版,以促進國際交流。它全面、系統地反映了我國40多年來,尤其是近20年來區域地質調查和地學研究的最新成果,除以各省自治區、直轄市地質志和新編的第二代《中國地質圖集》為基礎資料外,盡可能補充了1990年以來地學部門所取得的最新科研成果和資料,如地層清理和地層典的研究成果等[1,2],資料截止到1996年。因此,該圖全面、清晰地展示我國各時代地質體的展布和區域地質構造特徵的總貌。通過地質圖的編制與研究不僅進一步系統總結和提高了對我國區域地質特徵及地殼發展演化規律的認識,同時也為國土整治與規劃、資源調查、地質災害事件預測和環境保護等項工作提供了必不可少的基礎地質資料。
該圖強調資料性與科學性的緊密結合,以新全球構造理論為主導學術思想,對不同區域的地層、火成岩、構造和變質作用等內容作了時空三維演變發展過程的總結,並汲取了世界各國地質編圖的長處,選擇說明區域構造發展關鍵性地層的沉積類型、火成岩的岩類和岩石組合、變質相組合以突出表示,使圖面在表示內容和表達方式上有所改革和創新。為增加與環境地質、災害地質和全球變化有關的地質信息,改變以往地質圖上只注重老地質體內容的做法,突出和加強第四紀以來的地質信息,反映第四紀地質體的形成過程和外動力條件。為反映上述內容,這次編圖除劃分時代外,還增加了成因類型代號和有關花紋,並標出第四系的等厚線及典型鑽孔位置。圖例是體現圖幅內容的科學性、系統性和邏輯性的標志。該圖打破了傳統的表達方式,首次嘗試按主要構造單元表示圖例,以便更清晰、更全面地反映不同地區三大岩類和地殼運動在時空等三維方面演化的過程。
該圖採用區域地質綜合分析和詳細專題研究相結合的手段,傳統手工編圖和計算機數字制圖技術相結合的新工藝流程,確保了成圖質量和水平;在工作站上採用先進的Intergraph軟體進行地理、地質內容的編輯,使地質圖信息化,並有利於圖件的共享和更新。
關鍵詞區域地質特徵前寒武系侏羅系—白堊系第四系構造分區板塊構造褶皺區(系)
1區域地質編圖概述
區域地質研究是國民經濟建設中具有戰略意義的基礎工作,區域地質圖是衡量一個國家區域地質研究程度和水平的標志。世界上許多經濟發達的國家都將地質圖的編製作為地質調查研究的基本任務之一,並且根據研究程度和新的進展定期地更新全國性的地質圖件。60年代,我國曾在全國1∶100萬套圖編制的基礎上編制了一幅1∶200萬「中華人民共和國地質圖」,後因涉及國界及其它原因未能公開發行。70年代曾編制和公開出版了1∶400萬《中華人民共和國地質圖》。改革開放以來,我國區域地質調查工作有了極大進展,全國1∶100萬區域地質調查已基本完成,1∶20萬綜合區域地質調查工作也完成了陸地面積的70%。1981年起在地質礦產部統一部署下,各省區市都陸續總結和編寫了《區域地質志》及與其相應的系列地質圖件[3~30],而且在此基礎上還綜合編制了1∶500萬《中國地質圖》並出版了相應的說明書[31]。最近幾年,各省區市的地質工作者又通過第二代《中國地質圖集》的編制進一步提高了綜合研究程度[32]。與此同時,隨著新技術、新方法和新理論的廣泛應用,我國地學各領域也獲得了豐碩的科研成果,許多重大的基礎地質問題也都取得了突破性的新認識。但是,至今還沒有一幅縱覽我國地質全貌的大型掛圖。因此,編制一幅1∶250萬比例尺的全國性地質圖是十分必要的;同時,現在編制這樣一幅圖件也是有扎實基礎的。
21∶250萬《中國地質圖》編制特點
在詳細研究和綜合分析資料的基礎上,以准確、清晰、簡明地反映我國區域地質特徵總貌為准則,以新全球構造理論為主導學術思想,區域地質綜合分析方法為手段,本次新版《中國地質圖》編圖工作對不同區域的地層、火成岩、構造和變質作用等內容作了以下幾方面的深入研究和總結:
(1)不同構造單元在各地質時期的沉積組合特點和古地理演化及其與構造的關系;
(2)各區構造運動的發育過程、構造變動的類型及其構造演化的歷程;
(3)各區火成岩活動的性質和特點,及其與構造的關系;
(4)各區變質作用的期次,變質相組合及變質相系的特點,及其與構造的關系。
在此基礎上再進行全國性地層、火成岩、構造和變質作用的橫向分析對比與總結。
2.1地層
一般表示到統或階(組),研究程度較低或緊密褶皺區可以表示到系或群,甚至跨統或跨系。地層的劃分考慮了國際和國內的現狀進行劃分對比。地層的年齡值除國內已有比較確切的年齡值外,基本參照國際通用地質年代表。前寒武系的劃分對比一直是我國研究的重點,最近幾年來相繼在冀東發現了我國最古老的表殼岩曹庄群和鞍山附近花崗質古陸殼的殘塊。因此,將太古宇暫以3500Ma和3000Ma為界三分,包括古太古界、中太古界、新太古界。元古宇與太古宇以2500Ma分界。這些年齡數據只代表大致的分界年齡。本圖前寒武系的劃分對比見表1。
早寒武世仍以Anabarities trisulcatus帶作為底界;奧陶系四分,宜昌統(O1)與揚子統(O2)的分界置於大灣階含Azygograptus suecicus筆石帶底界;志留系亦四分,將原上志留統中含牙形石Ozarkodina remscheidensis eosteinhornensis帶的地層劃歸普里多利期,以S4表示,含Polygnathoides siluricus帶的劃歸拉德洛期,以S3表示;石炭系二分,上、下統界線劃在Eumorphoceras和Homoceras帶之間;與二疊系的界線劃在290Ma,即格舍爾期與阿瑟爾期之間;考慮國際上目前白堊系仍然二分,本圖亦採用二分,界線仍在阿爾必階和賽諾曼階之間。具體到我國東部侏羅系—白堊系陸相地層的劃分也是長期有爭議的問題。最近,隨著生物化石研究的進展和同位素年齡測定精度的提高,東部含熱河動物群地層時代的歸屬逐漸明朗,遼西北票地區原始鳥類化石的發現,也為這些地層時代的確定提供了新的證據,考慮到資料來源及認識的不統一,本圖將九佛堂組—阜新組均劃歸下白堊統,有爭議的義縣組以J3-K1表示。詳細劃分對比見表2。
表1中國前寒武系劃分對比簡表
第四系一般劃分為更新統(Qp)和全新統(Qh),對大面積第四系發育區盡可能區分出下更新統(Q1)、中更新統(Q2)、上更新統(Q3)。第四系在我國非常發育,占陸地面積的四分之一。尤其是近年來對全球變化、環境地質、青藏高原的抬升以及古人類的研究已引起廣泛的關注。第四紀已有古人類的活動,根據最近的研究,其底界為2.48Ma。主要依據有:①華北泥河灣組中含Equus sanmeniensis(三門馬),Proboscidipparion sinensis(長鼻三趾馬)等和雲南元謀組中含Rhinoceros sinensis(中國犀),Equus yunnansis(雲南馬)等均為早更新世典型代表分子;②中國黃土的底界年齡為2.48Ma。黃土和古土壤系列氣候期可以與深海沉積物氧同位素氣候期對比(圖1)。
除太古宇、第四系和變質較深的地層外,為了有助於說明不同區域的研究程度和地殼發展歷史,要求在圖上選擇以下幾種關鍵性的、對說明區域構造發展有代表性的沉積類型加以表示:①代表穩定型的海綠石石英砂岩或碳酸鹽台地沉積;②代表活動型放射蟲硅質岩或深水濁積岩;③代表造山後的磨拉石粗碎屑沉積。火山岩類物質是區分穩定型和非穩定型的重要標志之一,上新世以前的火山岩由所屬時代地層用岩相界線圈出再加不同花紋表示其岩石類型。
為了更確切地反映第四紀地質體的形成過程和外動力條件,要求圖面上除劃分時代外,還需加成因類型代號。主要的成因類型有:殘坡積(eld)、冰磧(g)、冰水沉積(gf)、洪積(P)、沖洪積(fp)、沖積(f)、湖積(1)、沖湖積(fl)、海積(m)、沖海積(fm)、黃土(L)、風積(e)、生物堆積(b)、化學沉積(c)。成因類型代號寫在第四系代號右上角,如Qp1。在面積較大的第四紀地質體中要求表示與構造、氣候關系密切的成因類型花紋,計有:冰磧、風成砂、黃土、沖洪積、洪積、海積、沖海積等。同時,為了反映大面積第四系覆蓋區的基底概況,標出第四系的等厚線及典型鑽孔位置,並在鑽孔位置旁標出第四系厚度和下伏岩層時代,如
2.2火成岩
火成岩一般按岩石化學成分和礦物成分劃分成超鎂鐵質岩類、鎂鐵質岩類、中性岩類、酸性岩類和過鹼性岩類等5大類,又按其產狀分成深成岩、淺成岩、潛火山岩和火山岩4類。詳細分類見火成岩分類表。潛火山岩一律按岩體處理,但為了突出其與火山岩的密切關系,再加相應火山岩類的花紋,這樣也解決了我國南方一些與火山岩關系密切的、具潛火山岩的性質的酸性和中性超淺成岩體的表示方法問題。為了突出與環境地質和災害地質有關的信息,該圖將上新世(含上新世)以來的火山岩及時代不明的火山岩均按岩體表示。
2.3變質岩
在變質岩發育區要求在圖面上區分出變質相。變質相劃分為綠片岩相、角閃岩相和麻粒岩相,分別用三種花紋表示。總之,變質相的花紋方向代表該地區片理和片麻理方向。另外,根據現有研究資料盡可能表示超高壓、高壓變質帶,動力變質帶和藍閃石片岩帶。
2.4構造
以清晰地反映區域構造特徵為目的,地質體的展布應符合客觀實際,接觸關系要表示清楚。對境內的主要斷裂要區分其性質,是平移、逆沖還是拉張的;不同時期構造運動所形成的斷裂方向及其相互間的切割關系要充分注意,並在圖上准確表示。為有助於全區地質構造的分析,對大型盆地、第四紀大面積覆蓋區下的主要隱伏斷裂亦加以表示。此外,在圖上盡量表示出構造窗、飛來峰、韌性剪切帶等。
表2中國東部侏羅系—白堊系劃分對比簡表
圖1中國黃土-古土壤系列氣候演化略圖
3中國區域地質特徵
中國大陸是在西伯利亞板塊、華北板塊、塔里木板塊、揚子板塊、華南板塊、印度板塊和太平洋板塊等長期相互作用下逐漸發展演化而成。其中華北板塊、塔里木板塊、揚子板塊和華南板塊是構成中國大陸的主體。根據沉積組合、岩漿活動、變質作用和構造運動等時空發育的總體特徵,中國大陸大致又可以劃分成地台區和褶皺區兩大類。地台區有華北地台、塔里木地台和揚子地台。褶皺區有準噶爾-內蒙古-興安嶺褶皺區、昆侖-秦嶺褶皺系、青藏-滇西褶皺區、岡底斯-喜馬拉雅褶皺區、華南褶皺區、完達山褶皺系、台灣褶皺系和南海褶皺區等(圖2)。
圖2中國大地構造分區略圖
(1)華北地台:構成華北板塊的主體,是呂梁運動後即已基本固結的穩定地塊。其太古宇是目前我國出露最全和發育最完整的地區,並已證實此時已有一些陸核存在。中新元古界主要由海相碎屑岩和鎂質碳酸鹽岩組成,發育在地台內部的裂陷帶內,在震旦紀晚期於地台西、南部發育冰磧岩。中奧陶世後,地台主體缺失晚奧陶世到早石炭世的沉積物。上石炭統—下二疊統為海陸交互相煤系地層,晚二疊世後進入陸相沉積。侏羅紀開始,受太平洋板塊的影響,在太行山以東廣泛發育燕山期的侵入岩和火山岩。內蒙古南部蘇尼特旗至西拉木倫河以南是華北地台的北緣,主要為加里東褶皺帶。西南的柴達木地塊可能是新元古代晚期從華北地台西南緣分裂出來的塊體。祁連山加里東褶皺帶即是此時形成的海槽,於志留紀晚期褶皺隆起,中泥盆世堆積的磨拉石說明柴達木地塊於此時已與華北地台形成統一的大陸地殼區。
(2)塔里木地台:固結於850Ma的晉寧運動。第三紀以來,隨著青藏高原和天山的大幅度隆升,塔里木相對下沉形成了我國最大的內陸盆地。其基底埋深約8~10km,西部隆起,東部為疊加式斷陷。最老的岩層為中太古界—古元古界[34],震旦系以發育冰磧岩為特徵,下古生界生物化石與揚子地台頗為接近,上二疊統全部為陸相沉積。中生界主要為山間盆地或山前坳陷型沉積,但盆地西部出現海相。老第三系在西部也為海相或潟湖相沉積,盆地四周有呂梁期和華力西期為主的中酸性、基性和超基性岩類的侵入,南緣還有喜馬拉雅期的火山噴發[35]。
(3)揚子地台:以山陽-桐城斷裂與秦嶺褶皺系相鄰,西以龍門山-紅河斷裂帶與青藏-滇西褶皺區分界,東南則以紹興-江山斷裂與華南褶皺系相接。該地台形成於晉寧運動後,但根據最近資料,川南康定群有2957Ma的年齡值,另外還有一批大於1700Ma的年齡數據,說明其中有些是呂梁運動固結的穩定區。鄂西的崆嶺群已解體為新太故界東沖河組和古元古界水月寺岩群。震旦系—中三疊統是典型蓋層沉積,其中湖北三峽是震旦系—寒武系的層型剖面之一。地台邊緣除有元古宙、古生代和中生代的中酸性、基性、超基性岩類侵入外,地台內部還有過鹼性岩類侵入。
(4)准噶爾-內蒙古-興安嶺褶皺區:是西伯利亞板塊、塔里木板塊和華北板塊之間占亞洲陸緣增生褶皺帶的一部分,總體呈近東西向弧形展布,其中還散布著准噶爾、錫林浩特、佳木斯、額爾古納等小型地塊。陸緣的增生演化主要發生在加里東期和華力西早期。阿爾泰-額爾古納褶皺帶即是一條加里東褶皺帶。早石炭世,西伯利亞板塊與塔里木-華北板塊碰撞對接,致使區內褶皺斷裂發育,岩漿活動強烈,變質作用類型復雜多樣,構成我國重要的古生代構造岩漿帶。華力西期以後,西段受西伯利亞板塊、哈薩克板塊和印度板塊的擠壓,形成山鏈與盆地相間的構造構局,並伴有一系列逆沖推覆與大型走滑斷裂;東段除受西伯利亞板塊影響外,還多次受來自東南太平洋板塊的推擠,呈現EW向構造與NE、NNE向構造相互復合的構造格局。准噶爾屬穩定型內陸盆地,地層發育較全,主要為河湖相碎屑和煤系沉積;松遼盆地是從晚侏羅世發展起來的裂陷盆地。該區東部受太平洋板塊的影響,從燕山期開始發育了一系列大小不等的斷陷型含煤盆地和沉積-火山岩盆地。燕山中期有強烈的火山活動和大規模的中酸性岩漿侵位。
(5)昆侖-秦嶺褶皺系:是介於塔里木板塊、華北板塊和揚子板塊之間的一條消減帶,也是上述南北兩板塊之間的結合帶。因此,該系內部組成和構造非常復雜,尚有許多地質問題有待進一步查明。根據現有資料,它是晉寧、加里東、華力西、印支等造山運動所形成的復合造山帶。東段被郯廬斷裂帶截切,且平移到膠南,走向轉為NEE向;西段被阿爾金斷裂所截。昆侖褶皺系可以康西瓦—中昆侖斷裂劃分成南北兩部分。北昆侖是一條華力西褶皺帶,南昆侖是一條華力西、印支褶皺帶。伴隨華力西期中昆侖的疊接有中酸性、基性—超基性岩類的侵入活動。中三疊統仍保持島弧海環境,隨著古特提斯洋北支在中三疊世的閉合、造山,上三疊統出現夾陸相火山岩的磨拉石堆積,並不整合在前期地層之上,生物群已屬特提斯型。其後的侏羅系—白堊系均為陸相小型盆地沉積。燕山期和喜馬拉雅期是其推覆、走滑和隆起的主要構造變動時期。秦嶺褶皺系位於華北板塊和揚子板塊之間,以商丹斷裂帶作為南北秦嶺的分界。北秦嶺為加里東期造山帶,基底由新太古界和古元古界變質岩系組成,其上被中新元古界深水火山-沉積岩所覆蓋;寒武奧陶系仍為活動型火山-沉積岩系,含放射蟲硅質岩,並有數條蛇綠岩帶侵位於上述岩系之中。伴隨加里東末期至華力西早期的造山作用,此帶還有大量花崗岩類侵位。南秦嶺是華力西、印支褶皺帶。新太古界—中元古界構成該帶的基底,近來研究證實,基底與蓋層之間存在一條大的韌性滑脫剪切帶,同時伴有大量印支期花崗岩類的侵入。晚三疊世以後受古太平洋板塊向NNW方向的移動,致使秦嶺到大別山一帶繼續發生逆沖、滑脫和推覆。並有人認為,大別山群之下有年輕地層存在。
(6)青藏-滇西褶皺區:北以修溝—瑪沁斷裂與昆侖褶皺系分界,南以班公湖—怒江斷裂帶與岡底斯-喜馬拉雅褶皺區相接。該區由巴顏喀拉褶皺系和唐古拉褶皺系,以及若干中間地塊、推覆構造、蛇綠岩帶、混雜岩帶和構造岩漿岩帶所組成。兩個褶皺系之間以可可西里—金沙江斷裂帶分界。巴顏喀拉褶皺系原屬揚子板塊西部邊緣,是在晚古生代初期從揚子大陸開裂離散出來所形成的印支褶皺系。在巨厚的三疊系濁積岩之下有前古生代結晶基底的殘塊;震旦系—下古生界為一套夾火山岩的碎屑岩、碳酸鹽岩沉積,其生物特徵接近揚子區;泥盆系為穩定型碳酸鹽台地和台地邊緣沉積為主,晚石炭世開始受古特提斯洋的影響靠近東昆侖和金沙江一帶發育活動型火山-沉積岩系,其餘廣大地區仍屬穩定型沉積。二疊紀開始由穩定逐漸轉為活動,並有大量中基性火山噴發。早中三疊世該區隨著金沙江帶的打開而向北推移,同時接受了一套濁流沉積和混雜堆積;晚三疊世該區與北面的歐亞大陸拼合而褶皺成山。唐古拉褶皺系主要由上三疊統—侏羅系構成的褶皺帶、逆沖斷裂帶和蛇綠岩帶組成,並有一系列花崗岩類岩體貫穿其中。在巨厚的蓋層之下可能存在前寒武紀基底,晚三疊世金沙江向南俯沖、閉合,唐古拉褶皺系與巴顏喀拉褶皺系拼接在一起。侏羅紀時,南部為陸相沉積,北部為海相沉積。陸相沉積的白堊系不整合其上。
(7)岡底斯-喜馬拉雅褶皺區:是岡瓦納大陸北緣分離出來的一部分,可以雅魯藏布江帶為界劃分成岡底斯-念青唐古拉褶皺系和喜馬拉雅褶皺系。岡底斯-念青唐古拉褶皺系是燕山晚期褶皺系。其基底為元古宇的變質岩群,奧陶系—志留系為陸表海碳酸鹽和碎屑沉積,在雲南變質岩系之上直接被泥盆系所覆蓋。晚古生代出現具岡瓦納特徵的冰海沉積和冷水動物群。中生代分異明顯,三疊系具大陸邊緣裂陷槽特點,侏羅紀開始出現溝-弧-盆體系,沉積了巨厚的濁積岩,含大量超鎂鐵質岩-鎂鐵質岩、放射蟲硅質岩和混雜岩塊。著名的岡底斯火山-岩漿弧形成於燕山晚期和喜馬拉雅早期。喜馬拉雅褶皺系是新生代褶皺系,南以主邊界斷裂與印度地台相接。前寒武系結晶基底之上為一大套古生代碳酸鹽岩夾碎屑岩的地台蓋層沉積。二疊紀末、三疊紀初隨著雅魯藏布江特提斯海域的打開,在雅魯藏布江一帶發育活動型沉積,並有火山岩和外來岩塊。侏羅紀—早白堊世在喜馬拉雅一帶仍以陸棚細碎屑-碳酸鹽沉積為主,而至雅魯藏布江處則為深海洋盆的火山岩-含放射蟲硅質岩。晚白堊世印度板塊向北漂移,特提斯海逐漸關閉出現雅魯藏布江蛇綠岩帶。
(8)華南褶皺區:主體屬加里東褶皺系,但受到華力西期、印支期,特別是燕山期構造岩漿活動的強烈影響,呈現多期構造相互疊加的復合構造格局。最早的岩石有中新元古界陳蔡群,震旦系—志留系以濁流沉積為主,經加里東運動褶皺和變質,伴有花崗岩類的侵入,與中新元古界一起形成了褶皺系的基底。泥盆系—中三疊統為地台型碳酸鹽岩夾砂頁岩和煤系地層,印支運動使其褶皺,並伴有花崗岩類的侵入,晚三疊世到新第三紀受太平洋板塊的影響,形成了一系列NE或NNE方向的斷陷盆地,伴有強烈的構造作用和岩漿活動。
(9)完達山褶皺系:屬錫霍特阿林褶皺帶的一部分,是晚侏羅世—早白堊世沿亞洲大陸東緣形成的陸緣增生帶。主要由石炭系—二疊系的灰岩和綠片岩、中上三疊統含放射蟲硅質岩、濁積岩、混雜岩,以及下中侏羅統的碎屑岩和火山岩組成。這些岩層有的以外來岩塊出現在晚侏羅世地層中。該區逆沖、推覆構造十分復雜,並有印支期和燕山期的花崗岩類侵位。
(10)台灣褶皺系:是西太平洋島弧褶皺系的組成部分。該系可以台東大縱谷帶為界劃分成台西中央山脈褶皺帶和台東的海岸山脈褶皺帶。後者與菲律賓的呂宋島弧相聯,屬菲律賓海板塊;前者的中央山脈與北面的釣魚島隆起相接,屬歐亞板塊,大縱谷帶是一條菲律賓海板塊和歐亞板塊的地殼對接帶。中央山脈褶皺帶包括台灣島大部分和台灣海峽東部。主要為厚達萬米的第三紀濁積岩沉積。在大南澳變質帶中有玉里和太魯閣為代表的雙變質帶,前者有多期蛇綠混雜岩分布,後者捲入有屬於華南區的石炭系—二疊系岩塊。該帶西部是第三紀晚期—第四紀初期形成的坳陷帶,大部分為第四系所覆蓋。海岸山脈帶主要為第三紀碎屑岩、島弧火山岩組成,又可分東西兩部分。東部主要由中新世奇美火山岩和上新世至更新世濁積岩組成。東南側上新世的利吉蛇綠混雜岩帶為菲律賓海板塊俯沖碰撞時帶來的洋殼物質[36]。
(11)南海褶皺區:屬印支地塊的一部分,曾經歷了古生代—中生代多次拼貼增生和新生代解體離散的復雜過程。海南島三亞地區的寒武系—奧陶系為穩定型碎屑和碳酸鹽沉積,中寒武統所含三葉蟲等化石與澳大利亞的Currant Bush組所含化石極其相似,同時在西沙群島曾鑽遇到前寒武系基底,這些資料說明早古生代時期該區曾與澳大利亞同屬於南大陸,具地塊性質。華力西期—印支期是南大陸解體離散和北大陸拼貼增生階段,從該區晚古生代的生物群已具岡瓦納冷水生物區與特提斯暖水生物區之間的過渡生物區性質可表明此時已從南大陸裂離出來。印支運動實質上反映了古特提斯海的消亡和滇-緬-泰與印支及華南陸塊三者碰撞過程,印支期後整個東亞已拼合成統一陸塊。南海的擴張起始於白堊紀末—古新世早期(63~70Ma),與印度陸塊與歐亞大陸碰撞密切相關,南海中部即中央海盆地區,具一般大洋地殼的三層結構(沉積層、大洋層2和大洋層3),北緯14°30′~15°30′之間近東西向分布的海山鏈即為殘留中心,直到上新世末—更新世初南海才與太平洋完全分開,形成現今的邊緣海性質。
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[35]陳哲夫,吳乃元等.中國新疆維吾爾自治區地質圖.地質出版社,1985.
[36]何春蓀.台灣地質概論.「經濟部中央地質調查所」出版,1986.
2. 區域地質特徵
准噶爾盆地是我國大型含油氣盆地之一,面積約13×104km2,盆地四周被褶皺山系所圍限,西北邊界為扎伊爾山和哈拉阿拉特山,東北邊界為阿爾泰山、青格里底山和克拉麥里山,南界為伊連黑比爾根山和博格達山,總體形狀為三角形,東西長,南北窄。
一、構造特徵
准噶爾盆地是歐亞板塊的組成部分,北鄰西伯利亞板塊,西接哈薩克板塊,南依天山造山帶。區域構造位於阿爾泰褶皺帶、西准噶爾褶皺帶和北天山褶皺帶所夾持的三角地帶。盆地內發育較全的上古生界至新生界地層,其中石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系構成了盆地內主要含油氣勘探目的層,在盆地南部其累計厚度最大達18000m,盆地內的一般厚度也在10000m左右。准噶爾盆地自石炭紀以來,經歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構造運動,形成了多個不整合面與構造層。斷裂發育主要有三期,即海西期、燕山期和喜馬拉雅期,目前三疊系及以下地層中主要為逆斷層,侏羅系和白堊系中發育正斷層,盆地南緣則以逆斷層和走滑斷層為主。
准噶爾盆地可以劃分出8個一級單元(圖5-1),分別為烏倫古斷陷、三個泉隆起、西北緣沖斷帶、瑪湖-漠區坳陷、中央隆起帶、北天山山前坳陷、博格達山前坳陷及沙-奇隆起區。
二、地層分布及沉積特徵
准噶爾盆地的沉積蓋層發育,在晚海西期褶皺帶基底石炭系火山岩與變質岩之上的沉積層都是盆地的沉積蓋層。自老至新依次為上古生界的石炭系、二疊系,中生界的三疊系、侏羅系和白堊系,新生界的古近系與新近系(圖5-2)。
1.石炭系(C)
屬於准噶爾沉積盆地基底岩性,下石炭統為變質凝灰岩及安山岩;中石炭統為為火山岩及火山碎屑岩,主要分布在西北緣、陸梁隆起、克拉麥里山前;上石炭統為邊緣海相碳酸鹽岩,分布局限(僅分布於准東外圍石錢灘凹陷)。
2.二疊系(P)
佳木河組下亞組(P1j1):為一套雜色礫岩、火山碎屑岩夾熔岩,最大厚度可達4000m。
佳木河組上亞組(P1j2):為一套火山熔岩夾火山碎屑岩。在中拐五區、八區為流紋岩、安山岩、凝灰岩及凝灰碎屑岩,未穿視厚度268~350m,風成城地區407m;陸梁地區為紫褐色、紫灰色杏仁狀橄欖安山玄武岩及安山質熔結角礫岩夾棕紅色砂質泥岩、細砂岩,未穿視厚度139m。
圖5-1 准噶爾盆地構造單元分區圖(據鄭和榮等,2007)
風城組(P1f):為一套暗色泥質、凝灰質白雲岩,白雲質泥岩夾砂岩、粉砂岩及薄層灰岩,為滯留海灣或湖沉積,其分布主要在瑪湖-漠區坳陷的北段,以烏爾禾-黃羊泉一帶最厚,厚700~900m。為瑪湖-漠區坳陷內的主力生油層。
夏子街組(P2x):為棕褐色、雜色及灰綠色礫岩夾褐色薄層砂岩,礫石成分復雜,主要為變質岩、火山岩和泥岩等,分選及磨圓度差,砂泥質膠結。夏子街地區變細,出現較多棕色泥質粉砂岩和粉砂質泥岩,未發現任何化石。屬於一套山麓洪積扇體堆積。
下烏爾禾組(P2w):分布於克-烏斷裂、夏紅北斷裂下盤,為灰色、灰綠色礫岩夾同色礫狀砂岩及深灰色、灰黑色泥岩,屬於山麓河流洪積-湖沼沉積。
上烏爾禾組(P3w):僅分布於烏爾禾-夏子街地區的構造低部位,為棕褐色礫岩夾砂質泥岩,為山麓洪積扇體堆積。
3.三疊系(T)
百口泉組(T1b):分布於百口泉-夏子街地區,沉積厚度80~200m,為一套灰綠-棕紅色塊狀礫岩夾薄層透鏡狀砂岩和泥岩,為山麓辮狀河沉積。
下克拉瑪依組(T2k1):分布於百口泉-夏子街地區。岩性為一套灰綠色、棕褐色的厚層礫岩、含礫狀巨-粗砂岩、中-細砂岩、粉砂岩與泥岩的正韻律組合,為洪積相沉積。
上克拉瑪依組(T2k2):分布基本同T2k1,下部為灰白、灰褐色含礫粗砂岩,上部為灰白色中-細砂岩、泥質砂岩及粉砂岩,為洪積相與辮狀河沉積。
圖5-3 准噶爾盆地西北緣油藏分布略圖據方朝亮等,2003)
稠油油藏的地層水類型與水動力條件、岩性條件以及油氣藏的保存環境有關。侏羅系地層水水型以NaHCO3型為主,在車18井和車26井區為CaCl2水型,侏羅系地層水的礦化度表現為白鹼灘地區最低,僅為5000mg/L,夏34井以西地區次之,為7000mg/L,車26井所在地區為最高,達21000mg/L,夏子街地區次高。三疊系地層水的礦化度在烏爾禾以南與克淺28井所在地區最低,僅5000mg/L,外拐和瑪湖兩地區較高。三疊系地層水水型主要為NaHCO3型,在紅43-車002井地區為CaCl2型水(方朝亮等,2003)。
3. 區域地層基本特徵
1.太古宙—古元古代地層
該階段地層零星出露於塔南緣鐵克里克山、阿爾金山、昆侖山以及屬於羌塘地層區的塔什庫爾干一帶。一般呈(微型)陸塊殘存在古生代造山帶內,零星分布,其變形、變質程度太古宇與古元古界難以區分,多為高角閃岩相(局部有麻粒岩相)灰色片麻岩和變質表殼岩系,普遍有磁鐵石英岩,也見有科馬提岩,盡管它們的原始位態關系不清,還值得進一步研究,但它們均屬本區前寒武紀早期大陸地殼的組成部分。按現今的格局,有塔里木-南疆(以下簡稱塔南)、秦-祁-昆和巴顏喀拉-羌塘3個分布區。
塔南區的新太古-古元古代地層赫羅斯坦岩群、埃連卡特岩群(鐵克里克地區)和阿爾金岩群(阿爾金山地區)是高角閃岩相(局部有麻粒岩相)-低角閃岩相變質的片岩、
表1-2 青藏高原北部斷代地層區劃簡表
秦-祁-昆地層區內古元古代地層是東昆侖的白沙河岩群、苦海岩群及西昆侖的庫浪那古岩群,其構造疊置厚度超過20 km。岩石類型為角閃岩相變質的片麻岩、各種片岩、變粒岩、大理岩、石英岩和深變質砂岩,夾變基性火山岩和硅質岩,西昆侖庫浪那古岩群含厚度近300 m的紋層狀磁鐵石英岩。原岩以碎屑岩為主,夾碳酸鹽岩和基性火山岩,表現為活動型沉積。另外,在東昆侖格爾木白日其利一帶出露有3280 Ma的表殼岩(Sm-Nd;青海省地質礦產開發局,2005)。
巴顏喀拉-羌塘地層區內有喀喇昆侖地區的布倫闊勒岩群,為石英片岩、片麻岩、變粒岩、斜長角閃岩夾磁鐵石英岩、大理岩。前蘇聯在東南帕米爾與本群相當地層中獲U Pb和Rb-Sr等時線年齡2130~2700 Ma。
2.長城紀—青白口紀地層
該階段地層分布范圍較廣(表1-2),其主體沉積組合所反映的特徵是不同類型微陸塊或陸緣與裂谷(陷)帶相間的構造格局。
塔里木地層區長城、薊縣和青白口系都很發育,主要為碎屑岩和碳酸鹽岩沉積,並有安山岩和火山碎屑岩夾硅質岩。阿爾金地層區地層發育程度與塔里木區相似,薊縣系、青白口系組成與之相似,長城系卻有明顯差異,塔里木鐵克里克地區為細碧角斑岩建造,阿爾金區為一套陸緣碎屑岩-碳酸鹽岩夾火山岩沉積。
昆侖地層區長城、薊縣和青白口系都有分布,其中長城系主體為以穩定型成熟度較高的陸源碎屑岩為主的沉積,西昆侖局部有活動型沉積。薊縣紀和青白口紀昆侖區的沉積格局發生了分化,以昆中線狀分布的鎂鐵、超鎂鐵質雜岩為分隔,南北沉積不同,北部為穩定的陸棚碎屑岩、台地相碳酸鹽岩,厚4000~2000 m;南部發育活動型鹼性拉斑系列變質火山岩、海相灰岩,厚3000餘米。其共同特點是塔里木、阿爾金、昆侖區灰岩中所含的疊層石化石均為華北區的常見分子,反映此處裂解並未形成具分隔意義的洋盆。
巴顏喀拉-芒康-思茅地層區出露的最老地層為寧多岩群,分布極為零星,呈岩片夾於構造混雜岩帶中,岩性為各種石英片岩、石英岩、大理岩夾淺粒岩及斜長角閃岩等,碎屑岩成熟度較高,厚1600餘米,為穩定性沉積。有中、新元古代的同位素年齡。
羌塘地層區長城、薊縣系為一套淺變質的碎屑岩,時代依據不確切。青白口系為碳酸鹽岩夾少量陸源碎屑岩建造,產疊層石化石。
昆侖區該階段的地層受構造-岩漿活動的影響,變質程度比羌塘、塔里木、阿爾金區同時代地層偏高。
3.南華紀—早古生代地層
該階段地層出露廣泛,可分為6個地層區(表1-2)。塔里木地層區是唯一有確切證據的南華-震旦系分布區,僅在鐵克里克地區出露,有南華紀的冰成雜礫岩和紋泥岩,為大陸冰蓋型及處於海陸過渡地區的混合型冰水堆積,與鄂西蓮沱冰期的時代大致相同。晚震旦世產微古植物化石,與阿克蘇地區以及峽東和川西地區同時代地層很相似,同樣具有穩定型的組合特徵。
阿爾金地層區僅出露中上奧陶統環形山組,為一套穩定型碳酸鹽台地沉積,所產頭足類和腕足類化石均與華北地區相似。
昆侖地層區是該階段地層最發育同時也是地層組合最復雜多樣的地區,分布零星、互不連續,大部分呈構造岩片狀產出,頂底不全。其中,南華-震旦系既殘存有冰磧礫岩,也有間冰期形成的泥岩、粉砂岩、白雲岩,也有震旦紀的中基性火山噴發物。早古生代建造類型以活動型沉積組合為主,在西昆侖北部有穩定型沉積組合。早寒武世所產小殼類化石與南秦嶺、川滇等地同時代化石相似;奧陶紀的頭足類、三葉蟲等具明顯的華北型色彩;早志留世筆石動物群與北祁連、南秦嶺所產者相似,均屬華南型;中、晚志留世珊瑚化石則具有南、北型混生的特徵。
巴顏喀拉-芒康思茅地層區南華紀-早古生代地層在研究區未出露。
北羌塘地層區發育早古生代地層,分布於西部的甜水海一帶。寒武系為炭質板岩、粉砂岩、灰岩,產三葉蟲化石,屬穩定型沉積。奧陶系為一套碳酸鹽岩夾少量碎屑岩沉積,含頭足類化石,其組合與南方寶塔組一致,亦屬穩定型沉積。下志留統厚度大於20000 m,以碎屑岩為主,並有硅質岩和火山岩,含幾丁蟲及疑源類化石,具典型的韻律結構,屬活動類型沉積。中、上志留統以中細粒碎屑岩為主夾鈣質硅質岩,韻律清晰,所含化石以游泳和飄浮類型的頭足類、三葉蟲為主體。志留紀動物群總體面貌與滇西、藏北區接近,與揚子區的也有一定聯系。
南羌塘地層區寒武系分布零星,以板岩為主,夾變石英細砂岩、變岩屑石英細砂岩,局部夾大理岩透鏡體。產藻類化石,其准確的時代依據還需進一步確定。
4.晚古生代—三疊紀地層
本階段是研究區地層最發育、分布最廣泛的階段,可分為8個地層區(表1-2)。
塔里木地層區,晚古生代地層發育,目前未發現有時代依據的早泥盆世地層。中泥盆統為進積型碎屑岩夾碳酸鹽岩沉積,上泥盆統發育淺海相灰岩和碎屑岩,也有陸相的紫紅色碎屑沉積,所產植物化石Leptophloeum rhombicum為歐-亞-北美乃至大洋洲常見分子。石炭系主要為濱淺海相碳酸鹽岩和碎屑岩,局部為濱海沼澤相碎屑岩夾薄層煤沉積,含
阿爾金地層區無泥盆系出露,石炭系為深色泥質碎屑岩與生物灰岩互層沉積。下中二疊統為陸相紫紅色粗碎屑沉積。
昆中、昆北地層區晚古生代地層發育,沉積類型多樣,以活動類型沉積為主,也有穩定類型沉積,不同地區差別較大。下、中泥盆統為一套濱淺海相碎屑岩與碳酸鹽岩夾中基性、中酸性火山岩,厚度大於9000 m,產珊瑚、腕足類、牙形刺及魚等化石。上泥盆統沉積組合和化石與塔里木盆地南緣相似;東昆侖上泥盆統下部為海陸交互相的碎屑岩、碳酸鹽岩,含植物化石,與塔里木盆地南緣一樣,晚期為含化石的深海盆地斜坡相陸源碎屑岩與中酸性火山岩組合。石炭紀—早、中二疊世,昆中、昆北的沉積組合顯示是多組裂谷帶控制下的塹壘構造古地理格局,其中地壘帶有石拐子-締熬蘇、祁漫塔格、哈拉郭勒-哈拉米蘭河及塔里木旱鐵熱克地區,以穩定型沉積為主,發育濱淺海相碎屑岩-陸棚相碳酸鹽岩或台地相灰岩;地塹帶有奧依塔格-柯崗、柯羌、依些可溝、托庫子達坂等地,發育玄武岩、枕狀熔岩、杏仁安山岩夾雜火山碎屑岩的活動型沉積;處於陸緣帶的庫爾良一線發育裂隙式中酸性熔岩、火山碎屑岩夾雜細碎屑岩、碳酸鹽岩。昆侖區整個晚古生代海相動物群與我國南方同時代的動物群很相似,有不少共同的屬種。中二疊世末晚古生代裂谷(陷)帶消亡,西昆侖晚二疊世蘇克塔亞克組發育紫紅色海陸交互-淺海相粗碎屑岩沉積,不整合於阿羌火山岩之上。三疊紀沉積在西昆侖零星出露,東昆侖分布較廣。下中三疊統在東昆侖為一套次深海復理石沉積,含菊石、雙殼類等,均與南方同時代所產者相似,總體屬活動類型的沉積;上三疊統陸相為主的碎屑岩及含煤沉積分布較廣,所產植物化石具有南、北兩個植物群混生的特點,同時有陸相中基性和中、中酸性火山岩,屬內陸湖沼盆地噴發沉積環境。
昆南地層區中泥盆統為深水至淺水相的碎屑岩建造,石炭系-下中二疊統與昆中、昆北地區比較類似,不同的是南部的康西瓦-木孜塔格-馬爾爭裂谷盆地擴張較大,出現了蛇綠岩與含放射蟲硅質岩相伴的洋盆沉積組合,同時東昆侖發育大量的洋島型的下部玄武岩、上部礁灰岩的沉積組合。岩石類型以碎屑岩、碳酸鹽岩為主夾大量火山岩。產
巴顏喀拉地層區石炭紀沉積缺失。二疊系黃羊嶺群分布廣泛,早期沉積是淺海陸棚相具逆粒序層理的碎屑岩,中上部是向上海水變深的沉積序列,為較深水動盪環境下的暗色類復理石沉積夾雜色碎屑岩及礫屑灰岩。產我國南方常見的
芒康-思茅地層區晚古生代沉積廣布。泥盆系拉竹龍組為一套成熟度較高的石英砂岩夾炭質板岩、凝灰岩和硅質岩,顯示為穩定的陸表海沉積。下石炭統沉積為碎屑岩與碳酸鹽岩夾雜火山岩,上石炭統為近岸濱海沼澤沉積,含煤線,產植物化石。區內石炭系所含珊瑚、腕足類、苔蘚蟲以及
北羌塘地層區晚古生代沉積出露較齊全。泥盆系厚2800多米,全為穩定的台地型碳酸鹽岩及碎屑岩沉積。下、中泥盆統含雙殼類、珊瑚、層孔蟲和牙形刺化石,與我國南方、西南同時代的動物群很相似。石炭紀該區活動性增強,下石炭統以碳酸鹽岩與碎屑岩沉積組合為主,夾較多中基性火山岩,厚9000餘米,產珊瑚、腕足類等化石,總體屬次穩定環境。上石炭統為陸緣斜坡相細碎屑岩夾少量碳酸鹽岩沉積,產
南羌塘地層區晚古生代沉積在研究區只有二疊系,下二疊統為砂質灰岩、粉砂岩互層及細晶白雲岩,產
5.侏羅紀以來地層
該階段地層分布比較零星,以上白堊統—古近系不同區地層差異最為顯著,按其地層柱狀圖組合特徵,侏羅紀—早白堊世地層可南北兩分。
北部區包括塔里木、昆侖及巴顏喀拉區,以陸相沉積為特徵,侏羅系以河湖相沉積為主,含煤層,所含植物群均與西北、華北、東北同時代的植物群相似;下白堊統為曲流河及湖泊相紅色碎屑沉積。
南部區包括羌塘和芒康-思茅區,以海相沉積為主,早侏羅世沉積為粗粒碎屑岩與中酸性火山岩,未見化石,為活動類型沉積。中上侏羅統為穩定淺海環境的碎屑岩與碳酸鹽岩沉積,厚2200多米。局部為潟湖相,夾膏鹽層,雙殼類和腕足類化石豐富。在麻扎、康西瓦一帶出露的下、中侏羅統,下部為海陸交互相碎屑岩,產植物化石,上部為碳酸鹽岩夾碎屑岩,夾中酸性火山碎屑岩和火山熔岩,厚度不大,為活動類型沉積。侏羅系所產雙殼類、腕足類等化石均與緬甸、滇西、藏東、藏北、青南等地聯系密切,植物組合均為北方類型的分子。下白堊統僅在唐古拉山北緣一帶發育,為一套河湖相粗-細碎屑岩沉積,產孢粉、介形蟲等化石。
上白堊統—新近系,塔里木區以海相沉積為主,晚白堊世雙殼類與中亞地區同時代的動物群比較相近,反映當時氣候相當溫暖。昆北地層區為河湖相沉積,含膏岩及含油建造。昆中地層區為紫紅色粗碎屑沉積,含膏鹽和沉積型銅。巴顏喀拉及其南部區白堊系、古近系和新近系多為陸相紫紅色富含膏鹽碎屑岩,並有大量的中基性、中酸性火山噴發岩。
第四系,全區基本一致,為分布較廣的冰磧層以及沖、洪積等鬆散堆積。
4. 區域地質特徵概述
碳酸鹽岩儲層的形成大都與構造運動造成的地殼抬升及斷裂活動有關。地殼抬升使地層暴露地表造成風化剝蝕形成風化殼,斷裂活動形成斷層和裂縫。大氣淋濾作用容易沿著裂縫進行使地層發育溶蝕縫或溶洞,地層溶蝕發育的地方又容易形成裂縫,這樣溶蝕與裂縫相互匹配的結果就使得原來比較緻密的碳酸鹽岩變成了良好的儲油氣層。因此,在此有必要簡述一下研究實例——義和庄區塊的構造特徵。
義和庄凸起位於濟陽坳陷北部,其東、南兩面與沾化凹陷相鄰,北、西兩面與車鎮凹陷接壤(圖2-1)。
義和庄潛山帶的石油勘探始於1955年,1961年5月開始鑽探。1972年10月沾11井奧陶系灰岩發現油氣顯示,試油獲得日產油935 t高產,成為華北地區第一口潛山高產油井,由此拉開了濟陽坳陷潛山油氣藏勘探的序幕。
以盆地基地地層作為儲集層形成的潛山油氣藏是中國東部斷陷盆地中重要的油氣藏類型之一,受盆地內不同次級構造帶控制,它們可以成帶出現,形成「潛山油氣藏體系」。與我國東部其他斷陷盆地相似,濟陽坳陷的構造演化特點決定了它具有較大的潛山油氣藏潛力。
2.1.1 區域構造發展簡史
古生代以後研究區的地質構造不僅十分復雜,而且存在有擠壓、拉張等構造應力場作用,這些作用必然要對地層中的裂縫和溶蝕產生影響。
根據鑽井資料,本區地層發育情況如表2-1所示。
太古宇:為一套巨厚的花崗片麻岩,成分以斜長石、鉀長石為主,石英次之,含角閃石。太古宇頂面為不整合面。
古生界:包括下古生界寒武系—奧陶系海相碳酸鹽岩沉積,及上古生界海陸交互相的石炭-二疊系碎屑岩沉積。上下古生界之間為假整合接觸,中間缺失上奧陶統—下石炭統。下古生界頂面為長期風化剝蝕面,溶蝕縫洞發育,成為很好的潛山儲層。由於風化剝蝕作用,頂部地層殘余厚度不等。
5. 地質特徵是什麼
就是某一區域的地質特點,大到盆地小到某一區塊,一般包括:
區域概況:回構造演化史、沉積發育史答、地表地貌等
地質特徵:
1.構造特徵:包括斷層、圈閉等
2.地層,包括岩性、物性、儲層分布等
3.含油氣特徵
4.油藏特徵:包括油氣層分布、溫度、壓力系統等
5. 資源量
6. 什麼叫地質特徵
就是某一區域的地質特點,大到盆地小到某一區塊,一般包括:
區域概況內:構造演化容史、沉積發育史、地表地貌等
地質特徵:
1.構造特徵:包括斷層、圈閉等
2.地層,包括岩性、物性、儲層分布等
3.含油氣特徵
4.油藏特徵:包括油氣層分布、溫度、壓力系統等
5. 資源量
7. 區域地質構造基本特徵
綜上所述,各種地質記錄表明,北祁連山加里東褶皺帶實際上是在大陸裂谷體制(〓)的基礎上發展演化而成的古板塊構造體系(O—S)的體現(圖1-8)。其間經歷了自陸裂拉張形成洋盆,而後經洋盆擴張、俯沖—消減,直至海盆閉合碰撞造山的全過程。
1.大陸裂谷體制海相火山活動
以中寒武統下部鈣鹼質酸性火山岩和上部基性火山岩的雙峰式海相火山-沉積岩系為特徵。據火山岩岩漿學研究(夏林圻等,1991、1996),北祁連山東段白銀地區及研究區面鹼溝—清水溝—尕大坂地區所測剖面均為「雙峰式」特徵。其Sr同位素具有殼幔混合的特點,基性火山岩微量元素具有大陸裂谷玄武岩之「穗齒狀」特徵(見圖1-9、1-10)。火山岩主元素、微量元素及Sr同位素的初始比值均具雙峰式或雙端員特徵。代表源岩漿具有幔源與陸殼部分熔融的二元混合成因,為大陸裂谷環境。
2.古板塊構造體制海相火山活動
北祁連山的古板塊構造體制是在大陸裂谷體制的基礎上發展演化而成的。從目前保存的北祁連山「三分構造格局」(鄔介人等,1997、1998),即中間復背斜(
1)奧陶紀洋脊(洋島)型火山活動
圖1-8祁連山板塊構造體制大洋盆地構造演化模式(據馮益民等,1996)
A—西段;B東段;SS—陸棚淺海;FS裂陷槽;OCEAN—大洋盆地;IA—島弧;IAB—弧間盆地;BAB—弧後盆地;RF—裂谷;R•OCEAN—殘留洋盆;R•SEA殘留海盆;C•M•SEA陸表海;MC—岩漿房;SC—俯沖雜岩(含高壓變質岩岩塊及岩片);M—地幔
作為存在加里東古洋殼的洋脊(洋島)型火山岩帶主要分布於托勒山北坡的玉石溝—川刺溝一帶,以殘存的蛇綠岩洋殼為特徵。該蛇綠岩的組成自下而上為超基性岩、輝長-輝綠岩、枕狀熔岩、硅質岩和凝灰岩。並在其蛇綠岩序列底部變質橄欖岩層中發現有交代型金雲母(夏林圻、夏祖春等,1995),表明此古洋殼火山岩組合源於交代型富集地幔。
2)溝-弧-盆的火山活動
在北祁連山溝-弧-盆體系中,出露完整、分布連續性好的單元屬島弧和弧後盆地及代表
圖1-9郭米寺—下溝細碧岩類微量元素MORB標准化分配型式(據夏林圻等,1995)
1—郭米寺—下溝細碧岩類;2—Rio Grande大陸裂谷鹼性玄武岩
圖 1-10白銀廠細碧岩類微量元素MORB標准化分配型式(據夏林圻等,1995)
1—白銀廠細碧岩類;2—Rio Grande大陸裂谷鹼性玄武岩
這兩種環境的相應沉積物,而代表古海溝環境的地質體則是由大洋板塊俯沖、刨鏟,不斷在弧前增生而形成的以藍閃片岩帶,基性—超基性岩塊、火山岩岩片、混雜堆積岩、放射蟲硅質岩殘片、滑塌堆積、濁流沉積和復理石等組成的俯沖雜岩為特徵(許志琴等,1994)。目前已發現的有兩條:一條規模較大,西起昌馬,向東經石油河—邊麻溝—清水溝—百經寺,直至景陽嶺(吳漢泉,1982、1991);第二條僅出露於白泉門以西九個泉一帶,規模較小。據藍片岩中藍閃石和多硅白雲母的同位素年齡388~459Ma(吳漢泉,1987;肖序常等,1988),以及島弧和弧後盆地型火山岩的Sm-Nd及Rb-Sr等時線年齡486~445Ma(夏林圻、夏祖春等,1996)來看,該俯沖雜岩帶的俯沖作用幾乎貫穿了整個奧陶紀。
島弧火山岩發育於古海溝俯沖帶的北東側,沿走廊南山分布,以早中奧陶世的島弧火山雜岩為主,部分地區與原大陸裂谷系雙峰式海相火山岩或含礦岩系相伴出露(白銀地區、清水溝—尕大坂一帶等),表明從寒武紀到奧陶紀,海相火山岩是由裂谷類型到島弧類型演化而成的。其中研究程度較高,被視為成熟島弧的岩石學標志為甘肅永登石灰溝的島弧火山岩岩石組合(夏林圻等,1991、1996),即下部拉斑玄武岩、中部鈣鹼性岩、上部鹼性岩的岩石組合。反映其島弧火山作用,由早至晚,隨著距離海溝俯沖消減帶由近而遠,呈現非常特徵的遞進式演變。
弧後盆地火山岩帶發育於島弧火山岩帶的北東側,沿走廊南山北坡分布。不僅可以見到來自島弧的直接沉積形成的火山物質,還包括極特徵的,未經固結成岩而再搬運沉積的火山碎屑復理石建造和少量火山熔岩,在少數地段還發現其中尚有源自弧後強力拉張導致洋殼型蛇綠岩在板後侵位而形成的類擴張脊型火山岩(張瑞林等,1997),此類火山岩岩石地球化學研究,證明這種火山岩具有十分清晰的島弧和洋脊火山岩雙重岩石地球化學特點,如TiO2含量一部分大於1%,一部分小於1%,微量元素地球化學特徵一部分類似於地幔柱型洋脊玄武岩,另一部分類似於島弧拉斑玄武岩。並具有明顯的過渡性特點,這些地球化學的復雜多重性,表明其源區物質組成應當具有多種組分混合的特點。具有來自深部幔源和來自淺部消減帶殼源的不同物質來源不均勻混熔的特色。
到晚奧陶世,大洋擴張脊已不再活動,島弧擴張及弧後擴張不再出現,火山作用的規模和強度急劇收斂,然而大洋板塊通過海溝的俯沖消減仍在進行。其結果導致整個北祁連大洋由擴張狀態轉入收縮狀態。取代火山作用的是由砂岩、千枚岩、板岩夾灰岩和少量火山碎屑岩組成的陸源碎屑岩沉積。僅在門源紅溝一帶發育具雙峰式特徵的細碧角斑岩系火山岩類,據前人研究結果(馮益民等,1996;夏林圻等,1996、1998)屬弧-陸碰撞作用產生的被動陸緣裂谷建造類型。這種被動型裂谷火山作用比較短暫,到志留紀已經夭折。志留紀火山活動十分微弱,主要表現為殘留海盆碎屑岩建造。
8. 區域地層特徵
韓城區塊發育的地層由老至新依次為太古宇涑水群、中寒武統、下奧陶統亮甲山組、中奧陶統馬家溝組與峰峰組、上石炭統本溪組、上石炭統—下二疊統太原組、下二疊統山西組、中二疊統下石盒子組、上二疊統上石盒子組與石千峰組、下三疊統劉家溝組、第四系更新統與全新統(表2-1)。
1.太古宇涑水群(ArS)
為韓城區塊最古老的基底岩層,岩性為肉紅色眼球狀花崗片麻岩,含磁鐵礦和石英岩脈。區塊內原在象山北側灰溝有零星出露,現已被採石場廢渣掩蓋,厚度不詳。
2.中寒武統(
僅出露於象山北側的灰溝。岩性為紫紅色板狀泥岩及深灰色厚層狀鮞狀灰岩。與下伏地層為斷層接觸,厚度不詳。
3.奧陶系(O)
亮甲山組(O1l):上部為灰色、淺灰色、灰黃色泥質白雲岩,厚度為20~80m,下部為富含燧石條帶及團塊的中厚層白雲岩。
馬家溝組(O2m):下段以白雲質灰岩、泥灰岩為主,夾石灰岩層,中—厚層狀,質地不均,常見鳥眼構造,見方解石斑晶及大量縫合線,夾多層微薄層纖維狀石膏及泥岩,並含大量同生角礫,溶蝕裂隙較發育,見網格狀、蜂窩狀溶孔及小溶洞,有的被方解石、石膏充填。上段上部以白雲岩為主(俗稱百米岩段),深灰色,中—厚層狀;下部以不等厚的泥灰岩與白雲質灰岩互層為主,褐灰色,中—薄層狀,含燧石團塊及同生角礫,見大量縫合線,局部含鮞粒及纖維狀石膏,溶蝕裂隙及小溶洞發育。厚度為165~293m,一般為242m左右。
峰峰組(O2f):上部以深灰色厚層狀石灰岩為主,分布不普遍,隱晶-微晶結構,質地較均,緻密、堅硬、性脆,局部顯豹斑構造。溶蝕裂隙較發育,裂隙被方解石、黃鐵礦充填,溶洞及溶孔多被泥、砂質充填。下部為泥質灰岩、泥質白雲岩互層,中-薄層狀,褐灰色—深灰色,局部呈紅色,質地不均,多夾炭質、鋁質泥岩薄層,含黃鐵礦團塊及同生角礫,顯花斑狀,裂隙較發育,均為方解石及泥質充填,並見有充填型小溶洞及溶孔。與下伏地層呈整合接觸,厚度為48~127m,一般為83m左右。
4.石炭系(C)
本溪組(C2b):假整合於奧陶系灰岩之上。主要岩性為紫雜色鐵鋁質岩,系奧陶系風化面上的殘積物經再搬運沉積而成。鐵鋁質岩之上為一套海灣潟湖相灰岩及深灰色泥岩、砂質泥岩、砂岩,夾透鏡狀灰岩或鈣質泥岩和煤線,不含可採煤層。厚度為18~26m。
太原組(C2—P1t):本區為一套不斷向西超覆的濱岸-三角洲環境下形成的海陸交互相沉積,是本區的主要含煤地層。按岩性、岩相組合大致可分為上、中、下3個旋迴。下、中旋迴為海進旋迴,由砂岩、泥岩和灰岩組成,夾兩層可採煤層(11、10號煤層),其相序均由河流相或波浪帶相石英砂岩開始,經湖泊相、沼澤-泥炭沼澤相過渡,最後以海相灰岩結束。上旋迴為海退旋迴,主要為濱海湖泊沼澤相粉砂岩、砂質泥岩和泥岩。上部局部地區受濱海波浪帶作用影響,有三角洲及其前緣河口砂壩砂岩沉積;頂部5號煤層為幾乎遍及全區的主要可採煤層。太原組厚度由東向西逐漸變薄,厚度為45~80m。
表2-1 韓城區塊區域地層表
5.二疊系(P)
山西組(P1s):連續沉積於太原組之上,分布范圍與太原組基本一致,為本區又一重要含煤地層,屬濱海平原環境下的陸相沉積。岩性主要為灰、灰黑色細-中粒砂岩、粉砂岩、泥岩,組成了3個完整旋迴,旋迴結構簡單,每個旋迴均以河流相開始,經河漫灘相過渡,最後以湖泊相或湖泊-沼澤相結束。在中、下部的第一、二旋迴分別含局部可採的3號和2號煤層。本組厚度為40~79.5m。
下石盒子組(P2x):本組為陸相沉積,發育兩個旋迴,依次為河床相、河漫相、湖泊相。上部為含鐵質鮞粒灰綠色、紫色砂質泥岩或泥岩。兩個旋迴底部為淺灰色中粗粒砂岩,常具明顯的河床相斜層理。砂岩較山西組復雜,重礦物增多,砂粒磨圓度較差,為鈣質和泥質膠結;粉砂岩礦物成分主要為石英或硅質碎屑,含黏土質膠結物及泥質條帶狀夾層,構成岩石的層狀構造,具斜波狀、波狀、水平層理,為河漫相沉積,或與細砂岩互層,為湖泊相沉積。該組與下伏地層呈整合接觸。
上石盒子組(P3sh):本組由陸相碎屑岩組成,底部為一層10m厚含礫石及泥岩包體的灰白色層狀中粗粒砂岩,分選性和磨圓度差,但層位穩定,普遍沉積,斜層理發育,是典型的河床相沉積,其上為(K5標志層)一層10m厚團塊結構且含大量鐵質鮞粒的紫雜色泥岩。本組平均厚度為300m,與下伏地層呈整合接觸。
石千峰組(P3s):分布於區塊的中深部,該組屬陸相碎屑岩建造,下部及中部以厚層灰綠色、灰色砂岩為主,與一套暗紫色砂質泥岩、粉砂岩互層,其宏觀特徵明顯,易於辨別;底部普遍有一層灰白色、灰綠色中粗粒砂岩,厚達30~50m,含石英礫石及泥岩包體甚多,成分以石英、長石為主,含暗色礦物,顆粒分選不好,硅泥質膠結,緻密堅硬,大型直線型斜層理發育,為典型的河床相沉積,地表露頭多以懸崖峭壁出現;其上部為豬肝色泥岩,薄層狀,含鈣質結核及薄層石膏,水平層理發育,顯示了乾燥內陸閉塞湖泊相沉積的特點。在該層泥岩之下,普遍發育有2~3層淺灰色泥灰岩,外觀極為明顯。本組一般厚度為220m,與下伏地層呈整合接觸。
6.三疊系(T)
劉家溝組(T1l):岩性為紫紅色、淺紫紅色、灰紫色中厚層中-細粒砂岩、粉砂岩與暗紅色、暗棕紅色砂質泥岩、泥岩不等厚互層。底部為分選差的礫岩。與下伏地層呈整合接觸,本組厚度為150~225m,一般厚度為200m。
7.第四系(Q)
更新統(Qp):主要由砂土、亞砂土組成,俗稱「黃土」,廣泛發育於山樑及低凹地帶。與下伏地層呈不整合接觸,厚度在0~100 m不等。
全新統(Qh):為近代沖積和坡積物,多分布於溝谷及其兩側地段。與下伏地層呈不整合接觸,厚度為0~20m。
9. 實習區區域地質概況是什麼
野外實習是學習地質和從事地質工作不可缺少的一個重要的基礎環節。在與實習老師交談中,她對我說:野外實習的重要性,是顯而易見的。中國地質大學歷來重視野外實踐教學,學地質就是和地球打交道,問題要從自然界中提出,解決的方法也要從認識自然中獲得。地學是數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學六大基礎自然科學之一,它不僅強調學科發展的理論性,更強調這門學科的實踐性。為了使學生提高對野外實踐的認識,通過野外實習更進一步地了解自然,學校在學生學習完「普通地質學」或者「地球科學概論」等有關地質專業基礎課後,馬上安排野外實習。通過教學實習使學生們能夠理論聯系實際,增強感性認識,同時又可以培養學生的綜合能力,提高綜合素質,在艱苦的條件下,鍛煉意志,強健體魄。幾十年來,野外實習已成為中國地質大學地質類專業教學的傳統和特色。
她告訴我野外教學實習的目的是培養學生把在課堂上獲得的知識變為感性認識,以此培養日後的野外工作能力,掌握野外作業的方法。比如說,在制定野外工作計劃的時候首先是要了解和掌握調查區域的區域地質概況。一般的說,已有前人做過調查工作的區域,當你准備再去調查的時候,前人的調查資料會是你重要的參考資料,搜集分析這些資料將會使你的調查工作有事半功倍的效果。如果調查區域沒有任何資料供你參考,那麼你可能就是這個區域從事地質調查的先行者,當你領略了風餐露宿,篳路藍縷的艱苦之後,你的調查成果將會使你充滿自豪感。
秦皇島實習基地的區域地質概況大致有以下幾個方面:
A.地層實習區的地層屬於晉冀魯豫地層區、燕遼地層分區、秦皇島小區,是華北型地層(所謂地層,是指一切成層岩石的總稱,包括變質的和火山成因的成層岩石在內)。在地質調查過程中,首先要解決的問題就是關於一個地區的地層層序及其相鄰地區地層層序之間的對比關系。不同的地區地層形成的具體層序是差別很大的,所以,地層的對比必須有一個客觀的標准。這個標准就是把不同地區的地層單位,根據它們的岩石性質、化石特徵進行對比,以此確定這個地層的層位及其年代。在實習區這個地層區中,最老的地層是新太古界。變質年齡距今2500百萬年。在新太古代末期(距今2412~2600百萬年)發生了大規模的岩漿侵入,形成了花崗岩。在這個區域內缺少古元古界和中元古界。可以見到新元古界沉積不整合地覆蓋在新太古代花崗岩的上面。在這個區域內新元古代地層則缺少這個時期的晚期沉積。寒武紀至奧陶紀中期發現有以碳酸鹽岩、頁岩、粉砂岩為主的海相地層的沉積。在晚奧陶世至早石炭世普遍缺少沉積,自晚石炭世至二疊紀時期開始出現了海陸交互相沉積、陸相沉積。自此以後,該區域沒有再受到海侵。
B.岩漿岩和變質岩岩漿岩也被稱為火成岩,所謂的岩漿岩是指由地下深處一種熾熱的含有大量揮發性成分的硅酸鹽熔融體(即岩漿)冷卻凝固後所形成的岩石。由岩漿直接形成的岩漿岩,包括侵入岩和火山岩。
秦皇島地區處於燕山造山帶東段,東部與太平洋板塊相鄰。在這個區域內,造山帶活躍的內力地質作用使岩漿岩和變質岩的分布十分廣泛。
岩漿岩:實習區岩漿岩發育,岩石類型比較齊全。見秦皇島地區岩漿岩發育一覽表。
變質岩:實習區內的變質岩類型比較齊全,包括區域變質岩、動力變質岩和混合岩等類型(所謂變質岩是指在漫長的地質歷史時期內經過內力地質作用,如地殼運動、岩漿活動等,使原來的固體岩石發生變化,而改變形成為新的岩石)。而區域變質岩是主要的類型。實習區內新太古代區域變質岩形成於距今3000~2800百萬年。如金山嘴、老虎石、聯峰山頂等地都屬於這種類型。
C.構造僅從字義上來理解,構造應該是指:事物各部分之間的安排、組織及其相互關系,同時也指結構。地質學中與構造一詞發生關系的有構造運動和地質構造。構造運動表現為地殼的機械運動,也稱為地殼運動。通常構造運動速度緩慢,往往不能被人們直接感覺到。然而,在特殊的情況下,構造運動則表現得快速而強烈,是可以被我們感覺到的,比如地震。地震可以引發山崩、地陷、海嘯。構造運動往往使地殼或岩石圈的物質發生變形和變位,結果會引起地表形態的劇烈變化,如形成山脈、海陸變遷、大陸分裂、大洋擴張等,還會引起地層的變化(傾斜或彎曲)、岩石塊體的錯動和斷裂。因此,構造運動在地質作用中處於最重要的地位。地質構造則是指經過構造運動之後引起的岩石變形、變位後出現的結果。最基本的地質構造有褶皺和斷裂。
實習區位於中朝准地台燕山台褶帶山海關台拱區。中朝准地台是我國最古老的地台區,最初的陸核形成於距今3000百萬年前,結晶基底固結形成於距今1700百萬年前。在中元古代至新元古代早期,燕山地區是一個近東西方向擴展的海洋,它的中心地區沉積了近萬米厚的地層。古生代時期海域范圍縮小,海水的深度也變淺,局部地區上升為陸地,主要沉積了淺海及海陸交互相的地層,也就是我們常說的海陸變遷的過程。中生代以後,燕山地區的地殼活動增強,出現了強烈的岩漿活動和構造變形。
D.礦產在實習區內有豐富的礦產資源,主要有煤礦、鋁土礦、耐火粘土、石灰岩、石英砂岩等,還有鐵銅礦、鉛鋅礦、重晶石等金屬礦產,以及濱海砂礦、花崗岩、正長岩、輝長岩等可用於建築材料的石材。
煤礦廣泛分布於柳江向斜的石炭系、二疊系和侏羅系之中,是實習區內的主要礦種,總分布面積約75平方千米。鋁土礦主要分布在柳江向斜的兩側,礦層主要產於石炭系底部的頁岩和粘土岩中,礦體最長可達1千米,厚度一般為2~3米。耐火粘土主要分布在柳江向斜東側的石炭系和二疊系中,自上而下共有7層。在實習區的北部石灰岩十分普遍,主要分布在柳江盆地寒武系、奧陶系之中。其用途主要用於燒制水泥,也用於燒制石灰、建築石材和鋪路的基石。石英砂岩主要產於柳江向斜翼部的新元古代地層中。石英純度較高,符合工業製作的質量要求,秦皇島耀華玻璃廠等大型生產企業曾把當地的石英砂岩作為主要的石英原料開采。
10. 區域地質特徵簡述
牟平—乳山成礦帶位於膠東隆起東部,研究區位於牟平—乳山成礦帶南段——乳山金礦帶[5],面積為688.8km2(圖2-1)。
區域出露地層:古元古界荊山群(Pt1JDx)為區內最古老的結晶基底,岩性主要為透輝變粒岩、透輝石英岩、透輝岩、黑雲變粒岩夾透閃岩、大理岩等,呈包體包裹於崔召單元(Icnr23)中,分布於區域西部午極一帶。
構造:區內斷裂構造發育以北北東向構造為主。自東向西有:南高—葛口斷裂,將軍石—曲河庄斷裂、三甲斷裂、石溝—巫山斷裂、青虎山—唐家溝斷裂等五條斷裂,大致以4~5km呈等間距出現,走向NNE0°~25°,傾向南東,傾角60°~90°,長10~25km,寬1~10m,五條斷裂控制了牟乳金礦帶90%的金礦床產出。
岩漿岩:以燕山早期玲瓏超單元(昆嵛山花崗岩)中的崔召單元弱片麻狀中粗粒二長花崗岩和郭家嶺弱片麻狀含斑中粗粒二長花崗岩為主體,大面積展布。燕山晚期偉德山超單元中的通天嶺單元中粗粒二長花崗岩(三佛山),在區內東南一帶呈岩株狀分布。
礦產:區內金礦豐富,金礦點星羅棋布,主要為石英脈型金礦,目前探明的十幾個金礦中,金青頂為特大型,鄧格庄、金牛山為大型,三甲、初家溝、銅錫山為中型、胡八庄、胡家口、東銅嶺等均為小型金礦,此外,金礦點有幾十個。金礦的成因類型除東銅嶺金礦與次火山岩有關,其餘均屬混合岩化熱液石英脈型。含金石英脈主要受北北東向斷裂構造所控制。主要圍岩是玲瓏超單元(昆嵛山花崗岩)中的崔召單元(Icnr23)弱片麻狀中粗粒二長花崗岩和郭家嶺(IGnr23)弱片麻狀含斑中粗粒二長花崗岩,其次在荊山群地層內和三佛山岩體中也有一些金礦點。
構造控礦特點:區內金礦嚴格受構造控制,五條主幹斷裂及其次級斷裂控制了區內金礦床(點)的分布,其中將軍石—曲河庄斷裂帶發現有區內最大的金青頂特大型脈金礦;石溝—巫山斷裂發現有大型金牛山金礦,該斷裂西側次級NE向斷裂發現有鄧格庄大型金礦,該構造南段有初家溝中型金礦、英格庄大-中型金礦及胡八庄、胡家口等小型金礦;岔河—三甲斷裂帶上有銅錫山、三甲兩個中型金礦及多個礦點;在南高—葛口斷裂帶上有石城小型金礦及葛口、唐家店、夏家庵等金礦點;在青虎山—唐家溝斷裂帶有唐家溝小型金礦及多個金礦點。在各斷裂中金礦床似有等距分布特點:如石溝巫山斷裂中,從北向南:金牛山(小肖家)→馬台石→初家溝→英格庄→西泊→胡家口→胡八庄等有似等距分布。
本次研究乳山金礦帶的青虎山—唐家溝斷裂、石溝—巫山斷裂、將軍石—曲河庄斷裂、三甲斷裂、南高—葛口五條構造帶及其次級斷裂的構造疊加暈特徵。