什么是区域地质演化史
㈠ 区域地质演化
以三次大海侵为标志,可以把三清山地区10亿多年的地质演化发展历史分为三大的演化阶段,若干个演化时期,见表2.1。
表2.1 三清山地区构造运动演化
(据杨明桂等,2009;章森桂等,2009修改)
(1)从中元古代到震旦纪中期
距今1400Ma的中元古代,当时三清山地区的地壳运动处于沉降阶段,海水浸没达4亿年之久,沉积数千米厚的复理石沉积建造,并夹杂有海底火山喷发物。晋宁运动才结束了三清山的沉降历史,地壳开始逐渐抬升为陆地,三清山地区进入相对稳定的地台发展阶段。
距今1000Ma的新元古代,三清山地区是华南洋中的一个岛弧,北为扬子古板块、南为华夏古板块。约900Ma前后,扬子古板块与华夏古板块碰撞,成为罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的组成部分,洋盆消失,形成了赣东北古板块结合带,留下了珍贵的古洋壳残迹,即蛇绿混杂岩带和蓝闪石片岩(是古板块对接的重要见证)。
距今800Ma左右,三清山地区进入裂谷期,罗迪尼亚超大陆裂解,三清山位于扬子大陆板块与华南裂谷海盆之间的过渡带,形成海相磨拉石、复理石和双峰式火山岩建造。区内处于陆表海的沉积环境,以碎屑建造为主;随着“雪球地球”事件出现,留下了古冰川活动遗迹——南沱组冰碛砾岩。
(2)震旦纪晚期到晚奥陶世
在距今600Ma的震旦纪晚期,海水又浸没了三清山地区达1.6亿年之久,一直延续到奥陶纪末期。震旦纪晚期,陆壳基本固结,气候转暖,冰雪消融,并形成了广泛的海侵,其间沉积超过4000 m厚的浅海相砂岩和碳酸盐岩建造,并出现了三叶虫、笔石和海绵等海相古生物。
早寒武世,三清山地区为半障壁性质的潮下浅水海盆,属缺氧环境,形成了富含钒、铀、硫、磷等元素的黑色页岩,底部夹石煤层。早寒武世晚期—晚寒武世,海侵范围扩大,沉积了约数百米厚的浅海相碳酸盐岩和钙泥质沉积物,并发生了生物大爆发,三叶虫、腕足类生物大量出现。
奥陶纪早中期,海洋水体比较稳定,有利于笔石动物的繁衍,形成了笔石页岩建造。奥陶纪晚期沉积了介壳相碳酸盐岩建造。奥陶纪末,地壳总体处于逐渐抬升状态,水体变浅。加里东造山运动第一幕使三清山地区再次“变海为陆”。
(3)早志留世到第四纪
在距今440Ma的志留纪早期,发生第三次大海侵。志留纪早中期,沉积了具类复理石构造特征的碎屑建造。加里东运动使地壳整体抬升,遭受较长时期的剥蚀夷平,因而三清山地区缺失志留纪中后期、泥盆纪早中期的沉积。
晚泥盆世时,古特提斯海水侵入华南古大陆,三清山地区在晚泥盆世至三叠纪早期沉积了以滨浅海相泥砂质建造、碳酸盐岩建造、海陆交互相的碎屑建造和含煤建造。
中三叠世末,印支运动强烈作用,结束了包括三清山在内的大规模海侵历史,欧亚板块与太平洋板块发生强烈碰撞并产生挤压抬升,盖层继而发生强烈褶皱与断裂,发生了区域性地壳隆升,形成了中、上三叠统间普遍的角度不整合接触。华南古大陆成了欧亚大陆板块的组成部分(程裕淇等,1994;马丽芳等,2002)。印支期我国的地质构造应力场发生转变,构造应力场以北西西向为主,中国大陆结束了南海北陆的状况,开始东西分异(黄定华等,1999)。
距今180Ma的燕山运动也是我国地质构造发展的另一个新阶段。燕山期中国东部地区岩浆活动十分强烈,中期达到顶峰,并伴有大规模的酸性火山喷发和岩浆侵入活动。晚侏罗世至早白垩世,随着太平洋板块的俯冲挤压,三清山地区发生中酸性岩浆喷发活动,形成钙碱性的中酸性火山岩组合,可划分为石溪和周家店两个岩浆活动旋回(同位素年龄为91.7～110.8Ma与119.2～128.3Ma,王勇等,2002)。早白垩世在拉张的构造环境下,三清山地区酸性岩浆大规模强烈上侵冷凝,形成了大面积的“三清山花岗岩体”(张星蒲,2001)。三清山花岗岩体的物质基础从此形成,三清山进入内陆发展的新阶段。可以说,中生代是三清山花岗岩的奠基时期。此后,又通过新生代的塑造,才造就了现今的奇特的花岗岩景观和独特的生态系统,特别是距今2～3Ma的新构造运动将三清山花岗岩体多次抬升,才形成现在的地质地貌和生态格局。
㈡ 区域地质发展史
根据上述地层与构造的特点，为探讨本区地热资源的形成与演变，本节 重点追溯与其关系密切的晚侏罗世早期以后的地质发展史。
印支运动以后，区域性北东向构造已形成，燕山运动早期，又形成了北北东向构造。这些构造的强烈活动，导致岩浆沿构造带运移，发生强烈的火山喷发，形成了分布于我国东部的北北东向、北东向展布的火山岩带。
区内此段地质发展史可分为3个时期。
1.燕山运动早期
这是火山强烈活动时期。区内经历了两个发展阶段。
第一阶段（晚侏罗世早期）：该阶段早中期，火山活动强烈；晚期火山活动由喷发转为爆溢，岩浆从火山口溢出，在霞浦、柴桥、白峰及大榭西部等地冷却凝固，形成厚度巨大的貌似花岗岩的晶屑熔结凝灰岩（J3g）。与上覆砂砾岩假整合面的存在，显示该阶段火山活动强度渐弱，暂告结束。
第二阶段（晚侏罗世晚期）：经过第一阶段火山活动后，区内相对宁静，处于剥蚀状态，在河流、湖泊等低洼区内首先堆积了该阶段的底部紫红色砂岩、砂砾岩，它代表湿热氧化的环境，标志第二阶段的开始。此后，由于北东向、北北东向构造带再次强烈活动，岩浆急剧上升，在构造有利部位发生中心式多口火山爆发。此后，火山活动又经历了岩浆喷发—宁静—岩浆喷溢—岩浆超浅成侵入—再次岩浆超浅成侵入—火山活动止息的过程。同时，先后形成了分布在灵峰山火山穹窿、太白山火山机体四周的上侏罗统西山头组（J3x）火山碎屑流相的火山碎屑岩、茶湾组（J3c）火山沉积岩、九里坪组（J3j）喷溢相流纹斑岩、灵峰山石英霏细斑岩、四顾山潜火山岩，显示出火山活动由强变弱，直至止息。
2.燕山运动晚期
经过早期强烈火山活动后，燕山运动晚期岩浆活动进入较为宁静的时期，运动方式也发生了变化。伴随构造带的继续运动，区内有微弱的火山活动、较弱的岩浆侵入和明显的垂直差异运动。
第一阶段（白垩纪早期）：温州—镇海北北东向断裂带由挤压转为拉张，其东西侧下降，接受沉积。在蛤蟆山一带出露的紫红色砂岩夹安山岩、安玄岩层，显示该阶段以河湖相沉积为主，有微弱中基性岩浆喷溢，标志着新火山活动开始。
第二阶段（白垩纪早期）：区内处于全面隆起剥蚀状态，未留下堆积产物。而伴随隆起的垂直运动，导致岩浆多次侵入，先后形成白峰石英闪长岩、三山二长花岗岩、卢郑钾长花岗岩、育王寺花岗斑岩等小岩体。区内的铅锌矿、铁矿、萤石矿、黄铁矿等是这一时期岩浆期后气液活动和有用元素富集作用的结果。
3.喜马拉雅运动时期
进入新生代后，新构造运动控制了区内的地质发展。
新近纪时区域应力场发生重大变化，处于近东西向挤压应力作用下，地壳全面隆起，遭受剥蚀，一直延续到第四纪早更新世，从而缺失了新近系和下更新统地层。第四纪中期起，由全面隆起转为隆起与下陷交替进行，垂直差异运动明显。灵峰山—四顾山继续处于隆起状态，新碶—大碶则出现下陷，形成新凹陷，并延续到全新世。在构造运动和气候条件的双重因素作用下，凹陷内出现四次海侵，沉积了厚达百余米的海相、河湖相产物，大碶平原形成；在山麓部位则由冲洪积、坡洪积和坡积组成，形成沟谷小平原。
㈢ 区域地质发展简史
研究区所在的大地构造位置围限于扬子陆块、柴达木陆块及羌塘-昌都陆块之间，它的形成及演化必将与3个陆块的离散与汇聚有关，故在长期的地质时期演进过程中盆地性质亦几经转化，最终于晚三叠世晚期或侏罗纪初期盆地充填封闭，并由此形成松潘-甘孜古特提斯-特提斯造山带（汪校锋，2005）。依据区域地质资料，其演化过程大体经历了如下几个阶段：
1.原特提斯阶段（Z—S）
黄河源区褶皱基底主体部位未出露。区域上扬子陆块西缘经晋宁运动后，由中、新元古代的活动陆缘转变为被动陆缘，于前震旦纪火山弧的基底上发育了一套震旦纪—志留纪巨厚浅海—深海相沉积盖层。西倾山（扬子陆块裂离的微陆块）沉积史表明，大约在泥盆纪—石炭纪开始了碳酸盐缓坡、台地的发育，由此黄河源区进入了古特提斯演化阶段。
2.古特提斯阶段（D—T2）
为巴颜喀拉古特提斯演化的主要时期。从早古生代昆仑前峰弧和康滇陆缘弧裂离出来的唐古拉-他念他翁残余弧，构成了泛华夏大陆西南缘的晚古生代前峰弧（潘桂棠等，2002），此时期巴颜喀拉山盆地则构成这一残余弧之北的弧后盆地，并可能由于热幔柱上涌而引起弧后盆地的不断扩张，出现了阿尼玛卿、甘孜-理塘、金沙江等一系列扩张脊，导致巴颜喀拉古特提斯多岛洋形成，在区内发育了一套浅海—次深海相马尔争组生物滩、中基性火山溢流喷发、高密度浊流沉积组合。晚二叠世，因扬子陆块的向西楔入，巴颜喀拉洋域双向（北向柴达木陆块，南向羌塘-昌都陆块）俯冲消减，在其南北活动陆缘形成了一系列蛇绿混杂岩带（阿尼玛卿、甘孜-理塘、金沙江）、火山岛弧（义敦、江达-德钦、巴塘等）及弧前增生楔。北缘洪水川组、闹仓坚沟组碎屑岩明显地表现为北薄南厚的增生特征，并在弧前增生楔及阿尼玛卿蛇绿混杂岩带的南侧斜坡部位，发育了巴颜喀拉山群砂岩板岩组（TB1）和砂岩组（TB2）海底扇（中内扇-中扇）浊流沉积。
3.特提斯阶段（T2—T3）
中—晚三叠世因古太平洋的向西俯冲，驱动了扬子陆块向巴颜喀拉作陆内楔入，柴达木隆起及东昆仑山链向南冲断（兼有左行走滑）位移，使巴颜喀拉因冲断荷载而发生地壳挠曲沉降，周缘前陆盆地形成，沉积了一套早期同造山（TB2、TB3）浅海-次深海复理石中-外扇细浊积岩。同造山后期早侏罗世年保组陆相火山质磨拉石沉积显示，巴颜喀拉-松潘-甘孜造山带形成而结束了洋陆转换的全过程，相应特提斯主海域也迁至班公湖-怒江一带。
4.侏罗纪—新近纪区域持续挤压阶段
据区域资料，侏罗纪—新近纪，黄河源区处于陆内持续挤压、隆升造山的盆山构造期。在这一时期的早—中侏罗世，仅于巴颜喀拉东南部等地区发育局部裂陷，形成内陆湖泊成煤盆地，并兼有陆相裂陷或中酸性火山喷发活动。白垩纪局部断陷成湖，形成红色陆相碎屑岩沉积，与侏罗纪地层一并构成了巴颜喀拉周缘前陆盆地之零星沉积盖层。但本区缺乏相应的沉积记录，从而表明在这一演化阶段，黄河源区可能一直处于区域性持续挤压、陆内隆升造山之中，隆升与剥蚀占据主导地位。
5.新近纪内陆群湖发展阶段
进入新近纪，受印度板块与欧亚板块碰撞应力远程效应影响，黄河源区构造活动性加剧，出现一系列断块山与断陷盆地间列的构造-古地理格局，且贯穿巴颜喀拉山主脊及其南北两侧。研究区内曲果组相对强烈的断裂及褶皱变形及巴颜喀拉山群普遍逆冲其上，也表明了新近纪与第四纪之交构造运动较为强烈，并由此进入第四纪演化阶段。
㈣ 区域地质演化简史
研究区的地质发展史可以由第四纪上溯到太古宙，历时约 3000 Ma，特征可用 “五次重要地质事件、两个重大转折时期和三个大地构造发展阶段”来概括。其中五次重要的地质事件指阜平运动、吕梁运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动; 两个重大的转折时期是吕梁期和印支期; 三个大地构造发展阶段分别为地台结晶基底陆核形成阶段 ( 太古宙—古元古代) 、准地台盖层形成阶段 ( 中元古代—中生代中三叠世) 和滨太平洋大陆边缘活动带发展阶段 ( 晚三叠世晚期—现代) 。
北京地质矿产局 ( 1991) 据此将本区地质构造发展划分为三个大阶段、六个旋回及相应的构造层，六个旋回分别是迁西、阜平、五台-吕梁、后吕梁-印支、燕山、喜马拉雅旋回 ( 表 2. 1) 。
太古宙末的阜平运动是前长城纪时期的一次重要的地质事件，它结束了本区优地槽的发展，是中朝雏地台的一个重要的形成时期。发生在中元古代末的吕梁运动是本区地质发展史中的第一个重大转折，这一运动规模浩大，影响很广，在南北向挤压应力的作用下本区和中朝地台的大部分地区一样，基底固化，吕梁运动以后，燕辽地区经历了裂陷槽的发展与消亡阶段，并进入了地台盖层发育阶段。印支运动是区内中生代的一次重要地质事件，也是中国大地构造发展史中的一次变革运动，它使中国古生代地槽全部褶皱封闭，最后形成了古亚洲构造域，从此结束了中国大陆自古生代以来一直存在着的南北分异、汇聚的古构造格局。这次运动不仅是区内最后一次大规模的南北向挤压运动，而且还是本区地史发展中的第二个重大转折。它结束了本区稳定地台盖层发展阶段，也是中朝准地台解体的开始，并从此同中国东部广大地区一起进入了滨太平洋大陆边缘活动带发展阶段。
自晚三叠世晚期起，本区由中元古代以来的以海相沉积为主、岩浆作用和构造形变表现微弱的大面积整体升降为特征的相对稳定的发展阶段，逐渐过渡为具有强烈的火山喷发、岩浆侵入和构造形变，沉积作用以断陷盆地中的火山-碎屑岩建造为特征的大陆边缘活动带发展阶段。其中，发生在侏罗纪和白垩纪期间的燕山运动的规模巨大，伴有强烈的火山活动和岩浆侵入，其影响波及整个燕山地区及中国东部; 喜马拉雅期主要表现为轴向北东的大面积引张断陷、岩浆作用以玄武岩的喷溢为特点。整个发展阶段中除第四纪初期可能有过一次短暂的海漫外，全部为陆相沉积。
㈤ 区域地质演化史
前人大量的同位素年代学及同位素示踪研究表明，新疆北部地区存在有4个不同时代基底的大陆地块，即塔里木地块——具有太古宙基底；天山地块——具有古元古代的基底；准噶尔地块——具有中元古代—新元古代的基底；阿尔泰地块——具有古—中元古代的基底。新疆北部地区的地质历史最早应追溯到3300～3000Ma前，在塔里木地块北缘库鲁克塔格地区的一套古—中元古代杂岩构成了我国西部地区古—中元古代的原始大陆地核，并可以与欧亚大陆中其他大陆核相呼应。塔里木地块古—中元古代大陆核经过大约2800Ma和2500Ma前的构造、变质、岩浆活动，逐渐扩大和成熟，形成了塔里木地块的古老基底，且干布拉克矿区混合岩化斜长角闪岩Sm-Nd全岩等时线年龄为2453Ma，εNd（t）=+2，西山口一带被震旦系不整合覆盖的蓝石英花岗岩中单粒锆石蒸发Pb同位素年龄（2487.7±5.1）Ma（高振家，1990），大陆地壳进一步扩大（例如，辛格尔南片麻状花岗岩的全岩Rb-Sr等时年龄为2028Ma±82Ma）。辛格尔运动（大约2500～2400Ma前）之后，进入了元古宙的演化阶段。随着海洋的逐渐扩大，出现了巨厚的陆源碎屑岩和碳酸盐岩的沉积，局部地区也有火山喷发活动，兴地塔格群不整合覆盖于太古宙杂岩上，为第一个元古宙的盖层，其底界年龄由Pb-Pb全岩等时线年龄确定为（2399±33）Ma，εNd（t）＝+4.3。在大约2000～1900Ma前，正值兴地运动期间，塔里木北缘地区普遍发生了一次区域变质作用，形成大量的混合岩化花岗岩，使得在大约2000～1800Ma前的一次重要的壳幔分异事件形成了近东西向的天山基底，天山东段星星峡群变质岩系得到的Sm-Nd全岩等时线年龄为（1829±143）Ma，εNd（t）=4.5；天山西段温泉群变质岩1727Ma，εNd（t）=＋5.3，以及一些花岗岩的Sm-Nd模式年龄等均说明了这次地壳增生事件的存在，与世界上广泛发生的一次地壳构造运动相一致。
阿尔泰地块的基底也在这一时期形成，阿尔泰地区一系列花岗岩、火山岩及变质岩的单个样品的Sm-Nd同位素模式年龄多数在1600～1300Ma范围内，这与富蕴附近出露的变质岩的时代，以及西延至哈萨克斯坦部分的锆石U-Pb年龄大约1400Ma是相一致的，因此，它可能反映了基底物质的地壳存留时间，考虑到“混合”的因素，1600～1300Ma应该是基底中古老地壳物质的最低年龄，即阿尔泰的基底应该至少是中元古代的。何国琦等（1989）在福海县达汗的里等花岗片麻岩中曾获得过1800～2400Ma的U-Pb年龄；本文在用铅同位素讨论阿尔泰诺尔特地区阿提什花岗岩体的成因时，也推算得到了2071Ma的壳幔分异时间，该年龄反映了阿尔泰地区地壳的形成时间。因此，阿尔泰地块应具有古—中元古代的基底。
大约1600Ma前，进入中元古代后，天山与塔里木地区有着不同的特征。在塔里木地块北缘，爱尔基干群不整合覆盖于兴地塔格群之上；在柯坪塔格，出露了产状平缓的阿克苏群等，其Pb-Pb全岩等时线年龄为（1663±16）Ma和（1596±66）Ma，可以作为这段地质历史时间的记录。天山地区缺乏这段时间地质作用的同位素年龄记录。但是到了中元古代的中期，即长城纪末，天山以北地区却发生了大规模的构造、岩浆、变质作用。在天山西段，长城纪时处于相对稳定沉积环境的特克斯群发生褶皱运动，其上被蓟县系科克苏群不整合覆盖；在天山活动区，则取得了大量大约1400Ma的年龄数据，如和静县艾肯达坂硅质岩Rb-Sr全岩等时线年龄（朱杰辰等，1986）。另外，在阿尔泰地区富蕴附近沿东西向分布的混合岩化片麻岩等变质岩也可能是这个时期壳幔分异作用产生的大陆地壳，但是尚无地质证据来支持大约1400Ma的地质作用。这一时期，塔里木北缘地区，相对比较稳定。蓟县纪时期，全区相对稳定，除局部地区褶皱隆起外，天山和塔里木大部分地区都处于长期稳定的沉积状态。在广阔的滨海、浅海环境中普遍沉积了巨厚的以镁质为主的碳酸盐岩层。蓟县纪末期的阿尔金运动影响范围比较广泛。塔里木边缘开始褶皱隆起，在东大山震旦系冰碛砾岩中，巨大花岗岩砾石的黑云母40Ar/39Ar年龄谱中出现的视年龄1080Ma就是这一运动的反映。在天山地区，地质构造运动表现得比较强烈，不但发生了变质作用，同时还伴有岩浆的侵入，甚至发生了壳幔分异作用。
塔里木运动发生在大约800Ma前，尤其在塔里木北缘地区，大量的年龄数据表明900～800Ma前，这里发生过强烈的区域变质、混合岩化作用。之后，在局部地区，如辛格尔以南地区，开始隆起。在天山地区，由于后期地质运动的影响，尤其是受到海西运动强烈的改造，仅局部保留了这个时期的运动痕迹。塔里木运动使塔里木及天山的前震旦系地块最终形成。此后，在整个范围内，震旦系不整合覆盖于青白口系之上。震旦纪时期，塔里木北缘除局部地区处于沉积环境外，大部分地区处于隆起、剥蚀构造环境，而天山与阿尔泰地区则处于沉积变质环境。
在古生代，准噶尔大洋壳的形成、扩张以及大陆块的俯冲等构造运动制约了新疆北部大陆地壳的演化与发展。由唐巴勒蛇绿岩套浅色辉长岩榍石及长石的Pb-Pb等时线以及辉长岩的Sm-Nd等时线的年龄结果表明，西准噶尔大洋壳形成的时间大约从500Ma前开始，并延续到大约400Ma前。由于洋壳的逐步形成、扩张以及不断地向北部西伯利亚板块和南部的塔里木板块俯冲等，使新疆北部大陆地壳活跃起来，处于多次的拉张－挤压过程，岩浆侵入，火山喷发作用十分频繁，从新疆北部地区所获得的同位素年龄数据看，在400Ma、350Ma、300Ma、250Ma等年龄范围内获得了大量的年龄数据，在年龄统计图中形成高峰值，尤其在海西早期400Ma及中—晚期300Ma和250Ma尤为明显。在这个阶段，由于板块之间的碰撞、深大断裂的形成、壳幔物质相互循环等，一些成矿元素不断由地幔带入地壳，通过壳内岩浆作用进一步演化富集成矿。因此，晚古生代是天山、准噶尔、阿尔泰等地区贵金属和有色金属的成矿期。在大约350～300Ma前，由于板块之间的碰撞，新大陆形成，3个板块逐渐闭合成一体。古生代以后，塔里木北缘在振荡式的隆起过程中，处于一个相对稳定的环境。因此有利于生油、储油，而天山以北地区造山运动频繁，提供了金属矿产的成矿条件。二叠纪之后，整个新疆北部呈现整体上升的格局，从过去的动荡不定逐渐走向稳定的过程。
在中、新生代时期，南北方向上的挤压使构造活动又活跃起来。前人及本次研究在阿尔泰地区获得一些印支、燕山期时间范围内的年龄数据，特别是一些40Ar/39Ar,Rb-Sr全岩等时线、锆石U-Pb等计时方法的年龄结果均表明中生代构造、变质作用及成矿作用的存在，并可能存在中生代的岩浆活动。另外，由40Ar/39Ar计时方法确定了青河西北的玄武岩属新第三纪，年龄为18Ma（胡霭琴等，1994），证实了新疆北部阿尔泰地区有新生代的火山喷发活动。
㈥ 地质演化简史
图1.3 地质演化示意图来（据张国伟等自,1996）
河南省的地质演化记录可追溯至36亿至34亿年前的古太古代。25亿年前的太古宙末,华北、扬子两个古陆块结晶基底基本形成。18亿年前的中元古代初,华北、扬子两个大陆板块与古秦岭洋洋壳板块之间的古板块运动发端。4.1亿年前的古生代中期古秦岭洋壳在两大板块运动作用之下消减完毕,华北、扬子板块前缘开始对接,统一的中国东部陆块形成。随后的陆内叠加造山产生了宏伟的秦岭山系（图1.3）。
在距今2亿年左右,扬子板块北部地壳的上部向北仰冲到华北板块之上,这部分仰冲的地壳之后演变成现今桐柏-大别山,下部向北俯冲到华北板块之下。从约6500万年前的中生代末起,河南省境内主要受太平洋板块和欧亚板块之间相对运动的影响,西部山地隆起,东部平原沉降,形成了北东向隆起与凹陷相间的现代地貌格局。新生代的地质演化,特别是260万年以来的第四纪气候变迁、新构造运动和外动力地质作用,为古人类的起源和进化提供了基础条件,造就了当代人类生存的地质环境。
㈦ 区域构造演化史
2.3.1 太古宙(2500Ma以前)
1997年，云南地质局通过1∶5万区调，将原“点苍山变质岩系”下部的深变质岩部分划出建立了“沟头箐岩群”，从中获得同位素年龄2019.71～2050.75Ma、2408Ma(Sm-Nb全岩等时线);分布于同德天宝寨、冷水箐等地的变质苏长辉石岩可能是本区最古老的地壳深部岩石，其全岩Pb-Pb同位素年龄为(3320±0.35)Ma(成都理工学院，1999)。因此，“菱形地块”内确有太古宙地层出露，表明存在统一的由太古宙结晶基底组成的“新太古代康滇克拉通”(马玉孝，2001;吴学益等，1997;吴根耀，1997)。
2.3.2 元古宙(2500～540Ma)
延续2000Ma的元古宙阶段，发生全球性扩张，“菱形地块”也有强烈表现，构造运动与火山-岩浆活动十分活跃，原先稳定的克拉通出现分裂解体(马玉孝等，2001;何斌等，2003;陈智梁等，1987;马玉孝等，2002;吴根耀，2003;罗志立等，2004;从柏林等，1993;何斌等，2003;宋谢炎等，2002)。
(1)古元古代(2500～1600Ma)
古元古代代表性地层为大红山群(不含底巴都组)、锰岗河群(不含普登组)、盐边群等，主要是一套海相火山-沉积变质岩系，为优地槽沉积建造，并具有明显的三分特点:下部为碎屑岩-碳酸盐岩建造，中部为海相火山岩建造，上部为深海复理石建造。类似的沉积建造同样见于元谋-大田、会理、盐边地区的相同层位，表明“菱形地块”古元古代地层沉积建造相似，本区地壳还未出现分裂迹象。
(2)中元古代-新元古代(1600～540Ma)
古元古代陇川运动，导致南北向深大断裂生成，促使“菱形地块”解体为3个次级构造单元，构成“两堑夹一垒”的构造格局，从此开始了次级构造单元各自不同的地质演化史。
中-新元古代阶段，康滇断隆带全面隆起遭受剥蚀，缺失中-新元古界沉积。东部会理-昆明裂陷带呈断陷沉积，接受厚逾10000m的中元古界、新元古界(昆阳群、会理群、峨边群、登相营群及震旦系)。以晋宁运动不整合面为界，下伏地层为一套浅变质岩系，属冒地槽沉积;上覆震旦系未变质，属沉积盖层的磨拉石沉积。西部盐源-丽江裂陷带同样呈断陷沉积，沉积了以罗平山群、石鼓群及震旦系为代表的中元古界、新元古界，与东部裂陷带极为相似。
2.3.3 古生代(540～250Ma)
古生代“菱形地块”仍维持两堑一垒的格局:中部康滇断隆带仍处于隆起剥蚀状态，缺失古生界;东西两侧裂陷带仍继续沉降，古生界发育完整;从寒武系至二叠系，会理-昆明裂陷带仅缺失个别统级地层单元，为一套连续的海相地层;而在西部盐源-丽江裂陷带，不仅缺失系级地层(志留系)，统级地层缺失更多，显示地壳垂直振荡比东部频繁。
2.3.4 中生代(250～65Ma)
早三叠世，扬子陆块再次经历大陆裂解作用，特提斯洋横贯中国中部，四川西北部地区松潘-甘孜卷入特提斯构造域，“菱形地块”位于扬子陆块西缘与特提斯构造域的结合部位，西部盐源-丽江与特提斯洋相连。华力西运动导致菱形地块内部箐河-程海断裂和安宁河-绿汁江断裂次级单元边界复活，3个次级构造单元地壳发生反转升降运动，由中生代前的“两堑夹一垒”转变为中生代“两垒夹一堑”的构造格局。具体表现为:在印支-燕山运动强烈影响下，西部盐源-丽江裂陷带三叠系发育齐全，缺失侏罗系、白垩系沉积;中部康滇断隆带则相反，缺失中三叠统，仅发育上三叠统及厚度巨大、层序齐全的侏罗系、白垩系，为大型内陆湖泊沉积;东部会理-昆明裂陷带则仅发育厚数百米的中三叠统、下三叠统碎屑岩-碳酸盐岩建造，缺失侏罗系和白垩系沉积。
“菱形地块”中部康滇断隆带攀枝花地区攀西裂谷经过晚二叠世大规模火山-侵入岩浆活动，造成上地幔-下地壳岩浆房空耗，沿攀枝花断裂发生断陷作用，断裂东侧形成地垒，西侧形成狭长的宝鼎和红泥盆地。此时攀枝花地貌为南东高耸、北西低缓、向西北倾缓的平原，平原北面与盐源-丽江海相通，海水由北向南、由西向东推进，宝鼎和红泥盆地因海平面变化和靠近东南物源区，沉积了一套滨海相、冲积扇相和海陆交互相地层(丙南组)。
早三叠世晚期裂谷盆地系统由北向南关闭，攀枝花断裂的断块活动减弱并整体上升，裂谷盆地在干热气候下形成陆相盐湖。
中三叠世(241～227Ma)裂谷及其以东地区没有沉积记录，处于剥蚀区。
至晚三叠世，受西部晚三叠世松潘-甘孜造山带的关闭及特提斯边缘微陆块与扬子地台西缘软碰撞构造地———攀枝花断裂继续活动影响，攀枝花断裂复活，断裂西侧早三叠世形成的宝鼎、红泥盆地再度下降，并继承性地与西北部盐源-丽江海槽沟通，形成晚三叠世含煤建造，其地层序列下部为大荞地组，上部为宝鼎组。其古地理格局如图2.2所示。
2.3.5 新生代(65Ma—现今)
喜马拉雅运动导致青藏高原崛起，本区地壳随之全面隆升。在东部裂陷带和西部裂陷带，新生代断陷盆地和高原湖泊较发育，而在中部断隆带则以风化剥蚀为主。
㈧ 地质演化史
地质发展史：
最早的地层是奥陶纪（D）的灰岩，上面是石炭纪（C）和二叠纪（P），着三版个地层权单元是整合接触。之后发生构造运动，形成一个向斜（核部是二叠纪地层，两翼是奥陶纪和石炭纪地层）。之后侏罗纪砂岩角度不整合接触于之前的所有地层。白垩纪和侏罗纪整合接触。最后全区整体发生构造变动。
㈨ 地质演化历史
3.2.1 地质演化
胶州湾地区在大地构造上处于华南板块与华北板块的碰撞带，属鲁东隆起和胶莱坳断两个Ⅲ级构造单元;区域构造线以NE向为主，次为NW;主要构造形迹为韧性剪切带和脆性断裂构造。
在地质历史上，胶州湾地区经历了吕梁运动和燕山运动两次重大的构造运动以及新近纪以来的喜马拉雅运动。
(1)吕梁运动
在距今20多亿年前的元古宙，岩浆活动比较频繁，形成了以火山岩为主的胶南群。元古宙晚期，火山作用渐弱，地层以海相为主。
大约在17亿～19亿年前的吕梁运动对本区影响较大，强烈的地应力使地层严重褶皱，胶南群内形成了多级顶厚等斜褶皱。此外，还形成了韧性剪切带，并靠其主界面形成线状混合花岗岩化带或混合岩－混合花岗岩带。韧性剪切带还改造了其中的褶皱，使其成为无根或钩形褶皱，并在大型韧性剪切带的一些断片及两盘形成拖曳褶皱。吕梁运动使胶南群经受了区域变质作用，并伴有钠质交代、有钾质加入的区域性混合岩化作用。吕梁运动后期，本区开始了地质历史上的第一次隆起。6亿年前的蓟县运动，使胶州湾地区再次发生变质作用和隆起。
(2)燕山运动
大约在2.13亿～0.65亿年前的燕山运动对该区影响最为强烈。中生代侏罗纪后，本区产生了NE向的断陷，并在断陷盆地内产生了陆相碎屑岩沉积，形成了上侏罗统莱阳组。随着构造运动的加剧，胶莱盆地因差异性活动而破裂，尤以其接合地带最为显著。大量火山喷发形成了白垩系青山群中、酸性火山岩系构成的东大洋火山岩带。青山群由下至上分布面积骤减，反映了火山活动的减弱。至晚白垩世，出现了以陆相湖泊、河流堆积为主的王氏群;同时，新华夏系的构造应力场产生了一些NE向的深大断裂，而这些深大断裂又作为岩浆通道导致岩浆在应力作用下向上侵入，形成崂山花岗岩带。燕山运动晚期，本区第二次抬升，继续遭受风化剥蚀并缓慢上升。
(3)喜马拉雅运动
自新近纪以来的喜马拉雅运动，一般称之为新构造运动。在本区构造活动方式以垂直差异运动为主，水平运动次之。新构造运动对先期形成的老构造运动形迹有着明显的继承性，又有新生性。新构造运动与地貌、断裂、地热、地震、水系等有着密切联系。
由于胶南隆起的抬升速度大于胶莱坳陷，在胶南隆起和胶莱坳陷边界上造成差异升降，又由于一系列NE向断裂和NW向断裂交互切割，形成了棋盘格式的胶州湾陷落。胶州湾沿岸河流水道的冲刷、第四纪冰川作用的切割及全新世玉木冰后期海水入侵的共同作用，形成了现在的胶州湾。
3.2.2 第四纪地层及其特点
胶州湾近海是全新世海侵形成的海，构造上属于稳定上升区。海底松散沉积物中只有全新世的海相地层，海相地层以下为晚更新世的河流、沼泽、冲洪积地层或中生代以前的基岩。下面根据物探、钻探和柱状取样资料以及以往的地质调查成果，对胶州湾第四纪地层及其特点进行简述。
(1)地层标志
胶州湾第四纪地层的划分标志主要有海相层标志、沉积间断面标志和14C年代学标志。
海相层标志:在海相沉积环境中，微体古生物的含量多、演化快，不同的属种和组合反映了海相和海陆过渡相的沉积环境。研究区内以含“有孔虫、宽卵中华丽花介、方地豆艳花介”的地层作为海相层，含“纯净小玻璃介、丰县假玻璃介”等介形虫的地层作为陆相层，陆相层中不含有孔虫;在海陆过渡相层中，以毕克卷转虫为优势种，该层可以和中国东部平原地区的卷转虫海侵进行对比。
沉积间断面标志:海水的侵入使得研究区内的沉积环境完全发生变化，沉积作用改变的结果表现为形成沉积间断面，该间断面以不整合或假整合为特征。海进初期的波浪作用使得沉积物表面形成富含砂、砾和贝壳的砂－粉砂－黏土质的海侵层。
14C年代学标志:14C年龄为更新统及全新统的划分提供了准确的数据。测试样品以黑色有机质淤泥、贝壳类及钙质结核为主。贝壳类包括完整或有磨损的贝壳及牡蛎;钙质结核矿物成分主要为方解石，不含文石和高镁方解石，化学成分以富钙、贫镁、Sr/Ba比值小于1为特征，是在陆地条件下由地表水的渗透、淋溶与毛细管作用形成的，同位素年龄为1.9万～3.0万年。
(2)地层划分及其特点
胶州湾基岩面以上的松散沉积物较薄，地层结构简单。其地层包括以残坡积、洪冲积为主及后期以河湖、沼泽相沉积为主的晚更新世陆相地层和以滨海地带海陆交互相为主的全新世海相地层。
根据青岛海洋地质研究所的研究资料，胶州湾综合地层剖面可归纳为图3.1所示，更新统与全新统的界线为11.5ka。
图3.1 胶州湾综合地层柱状剖面
结合其他调查成果，对第四纪地层进行研究与描述。
第四纪地层基本层序(图3.2):26.30m以下为冲洪积层，26.10～8.59m为河流相，8.59～8.41m为滨岸沉积，8.41～0m为浅海相，其中8.41～7.00m表现为盐沼沉积。
1)上更新统下段:红褐色砂质黏土，26.28～29.76m，含砾较多，坚硬。该层广泛分布在缓坡、现代河流一级阶地的底部和胶州湾堆积区底部;洪冲积层的下部与基岩面直接接触。岩性多为卵(碎)石、砾砂、中粗砂夹多层粉质黏土薄层;褐黄色，湿—饱和，稍密—中密，层状构造，紧密结构，粗颗粒磨圆度以亚角状为主，分选中等。粒度下粗上细，颗粒中间充填砂土、黏性土，以基底式－空隙式充填为主，物质成分以花岗岩、火山杂岩为主，具水平层理和斜层理。
图3.2 胶州湾第四纪基本地层划分
2)上更新统上段:该段的岩性以砾砂、中粗砂、细砂、砂质黏土为主，局部含铁染和植物的根系物，表层含较多的钙质结核。该层与上覆海相层呈不整合接触。根据胶州湾自然环境报告中的孢粉及古生物测试，含有淡水生扁卷螺、河蚬、河蚌、中国圆田螺等遗壳，含有较多的藜科、蒿属、菊科、水龙骨科、栎属、柳属和松属等孢粉化石，一般含有钙质结核。
3)下全新统:8.41～8.59m，岩性为灰黑色泥质中细砂，可塑，含大量贝壳碎片。下伏地层为含钙质结核的砂质黏土层，其间为不整合界面。
4)上全新统:0～8.41m，沉积物岩性为黏土质粉砂。7.44m以上为灰色，7.44m以下为深灰色，有机质含量较上端为高;软塑—可塑，饱和，岩性均匀;含水量向下减小，局部见有机质富集条带。7.2m和8.3m见虫孔，内充填粉细砂;7.75m以下见泥、沙互层。另外，在该层中有4个粒径大于2.5Φ的砂质组分含量较高的区段，分别为0～0.2m，0.7～1.0m，4.1～4.3m和7.5～7.8m。
(3)第四纪地层厚度及其控制因素
胶州湾口附近，沉积物都很薄，一般为0～5m;特别在团岛—薛家岛和团岛—黄岛之间基本无松散沉积物，基底直接出露。在团岛与黄岛中间一线，有一个沉积厚度的剧变区，自0m突变为20～40m，但范围较窄，呈NS向线状展布，北薄南厚。该沉积区与湾东岸两个沉积中心呈NNE向线性排列。
海湾中、西部沉积厚度中心基本位于湾中心，与两岸距离相差不大。胶州湾东岸沉积中心靠近东岸，形成以湾口北为顶点的“V”形分布中心。
湾外潮汐通道影响的范围内，沉积物厚度较薄，一般为5～10m，向北靠岸附近逐渐增厚至10～15m，再向北则又减薄至基岩海岸的0m。在落潮通道的末端及南翼，沉积厚度明显迅速增加，已经揭露的深度达到了40～45m。
总的来讲，地质构造决定了晚更新世以来坡、洪积至末期河流相沉积物的充填形态;全新世海水动力将湾口沉积物侵蚀殆尽，潮流携带侵蚀物质搬运至湾口两侧沉积，形成沟、脊相间地貌。沉积物的供给形成了胶州湾西部的三角洲堆积;海侵过程中的海面快速上升、物源供应及现代潮流作用，形成了研究区东部的残留沉积。