构造演化史与动力机制探讨
发布网友
发布时间：2022-05-29 06:15
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-09 07:57
1.构造演化史
综合前述构造样式、断裂特征、平衡剖面分析及盆地类型分析结果，渤海湾在太古宙和古元古代基底之上，各套盖层沉积时期盆地性质不同，经历了由裂谷盆地—被动*边缘型克拉通盆地—主动*边缘型克拉通盆地—汇聚型克拉通（前陆盆地）—陆内盆地的演变，中、新生代以来的构造变动控制了前古近系构造样式、构造格局和残留地层展布。
太古宙和古元古代为盆地基底形成阶段，根据华北陆块太古宙的构造样式和深层磁性界面等深线（白谨等，1996），可将华北陆块分为6个陆核（continental nucleus），分别是：东胜、赤峰、辽吉、临汾、渤海和济宁陆核，这些陆核分布太古宙麻粒岩-片麻岩，形成于阜平期（3.0～2.8Ga之前），经过五台期（2.7～2.5Ga）和古元古代末期（1800Ma）多次碰撞、聚合，形成华北盆地结晶基底。渤海湾盆地所在区域为一古老陆核——渤海陆核，其周侧为太行、燕山、鲁北西部等绿岩带。渤海湾盆地基底的构造格局在一定程度上对中元古代以来盖层的构造格局产生一定影响。
中—新元古代为裂谷阶段，中元古代长城纪，受北东向断裂作用控制，产生裂谷，蓟县纪这些北东向断裂的活动减弱，成为夭折裂谷；中元古代晚期两侧大洋板块闭合，该旋回对应着全球Columbia超*的裂解和Rodinia超*的形成。新元古代青白口纪，这些夭折裂谷重新复活，对沉积盆地仍起一定的控制作用，但沉积范围和沉积中心有所改变，同时期华北盆地南、北两侧产生又一次裂陷活动，对应着全球Rodinia超*裂解的开始。震旦纪，在华北陆块北部，青白口纪盆地分布区已完全隆升为陆，而在北侧新形成了沉降幅度巨大的、呈近东西向展布的两个狭窄的沉积区；在华北陆块南部和东部，则基本保持了青白口纪盆地的分布范围，但盆地基底的形态产生了巨大的变化，存在数个巨大的盆地基底沉降区，这些巨大的沉降区主要受到北东和东西向两组断裂的控制；同时期华北盆地南侧、北侧和东侧均有强烈的裂谷型火山活动。
早—中寒武世为被动*边缘阶段，随Rodinia超*裂解作用的持续和全球海平面的上升，华北盆地开始了波澜壮阔的海侵事件，海侵首先导源于新元古代产生的裂谷盆地中，由南、北向中部，由东向西，具有明显的超覆现象，这一超覆作用一直维持到张夏期。根据沉积地层展布、沉积相分析，该时期地层具有典型被动*边缘的层序特征和演化序列，说明板块的裂离作用已经演化到被动*边缘阶段，对应着华北南、北两侧同时期大洋盆地。
晚寒武世—奥陶纪晚期为主动*边缘阶段。华北盆地南、北两侧均存在板块俯冲作用，由此形成了沟-弧-盆体系，标志着其进入主动*边缘演化阶段。中奥陶世晚期至本溪组沉积之前，在南北向进一步挤压下，华北盆地整体抬升，海水逐渐退出全区。
图2-3-30 渤海湾克拉通盆地性质及演化图
晚石炭世至早—中三叠世为汇聚阶段，在板块汇聚的背景下，华北盆地开始了与前期盆地截然不同的演化历程。本溪组沉积时期，华北盆地内部仍保持南、北隆升，中部坳状的形态，显示加里东晚期构造作用的持续，该时期产生前陆盆地，但分割性强，存在南、北2个前渊坳陷和2个前隆（北部前隆似不太明显），而共用同一个隆后单元——中部坳陷；太原组沉积时期，华北盆地北部总体为持续挤压环境，华北盆地南侧在晚加里东缝合带（商丹缝合带）以南的勉略地区，逐渐在盆地中心发育了较为成熟的洋盆，华北南部可能具有伸展性质，在此背景下，华南海逐步向北超覆，使晚石炭世之前独立存在的华北与扬子之间的海域连成一片，整个渤海湾地区组成了一个统一的前陆盆地；山西组—下石盒子组沉积时期，华北盆地北部维持着总体的挤压作用，南侧的勉略洋盆开始向北部秦岭微板块之下俯冲消减，形成新的沟-弧-盆体系，该时期海域向盆地东南部退缩；上石盒子组—下中三叠统沉积时期，华北盆地北侧产生显著的造山作用，全面隆起为陆，形成陆相沉积或磨拉石沉积。
中、新生代为陆内阶段，该期构造应力场变化频繁，发生了多次构造反转。晚三叠世是一次重要的构造转型期，扬子板块与华北板块发生了挤压拼接，同时华北北缘早在石炭纪—二叠纪就已经形成了固定的受限边界，从而使得渤海湾整体挤压抬升，并受扬子板块与华北板块的聚敛边界——北西（西）向的秦岭-大别构造带的*，发育北西向的逆冲断层和褶皱，进入整体挤压抬升剥蚀阶段。早、中三叠时期构造运动相对稳定，为盆地演化过程中的“宁静期”。扬子板块与华北板块的碰撞挤压开始逐渐减弱，而西太平洋区板块开始活动，中国东部进入由古亚洲域向滨太平洋域演化的过渡阶段。为向各褶皱或逆冲的高部位逐渐超覆-披覆沉积的挠曲盆地。早侏罗世—晚白垩世是又一次重要的构造转型期，由于西太平洋区伊泽奈崎板块、太平洋板块对中国*的俯冲消减，上地幔发生对流调整，岩石圈拉伸减薄，地壳断裂，整体处于垂向挤压、水平拉伸的应力场背景之下（侯贵廷，1998；刘和甫，2000；漆家福，2003）。在地壳浅部，水平拉伸的方向受郯庐断裂带走滑运动的*，该期郯庐断裂带以左旋走滑运动为主（朱光，2002），拉应力分量方向为北东—南西向，加之先期形成的北西向逆冲断裂带相对薄弱，因而发生构造负反转，盆地进入张性演化阶段。晚白垩世受郯庐断裂带左旋走滑的影响，济阳坳陷等靠近断裂带的东部地区形成了由东南向西北方向逆冲的断层。渤海湾盆地大部分地区抬升，仅局部地区存在小型盆地。新生代是第三次重要的构造转型期，郯庐断裂带的运动方式发生了由左旋走滑到右旋走滑的转变（朱光，2001），相应的拉应力分量方向由北东—南西向转为北西—南东向。早期既有北西—南东向的拉张，又有北东—南西向的拉张，后者表现更强烈，表明该区处于中、新生代盆地发育的过渡时期，既有北西向正断层，又有北东向正断层，其中以北西向正断层继承性活动占主导，中期主要拉张方向已转为北西—南东向，受北东、北东东向正断层控制，晚期伸展率普遍较低，且各方向趋于一致，进入坳陷发育阶段。
2.动力学机制探讨
（1）超*旋回对渤海湾盆地演化的影响
超*旋回由Worsley等于1984年提出，随后Nance（1986）进一步讨论了这一问题，超*旋回指全球大部分或全部*壳组成的超级*，随后经裂谷期和裂解期*解体，产生多个克拉通，然后重新排列组合，经过碰撞和缝合或焊接，形成新的超*的过程，这一组合过程在时间上往往是超时的，而在空间上是统一的，其形成的动力学被认为与周期性的热地幔柱的上升和冷地幔柱的下降有关。研究表明，华北盆地构造演化伴随着超*的演化，经历了Columbia超*的形成和裂解，Rodinia超*的形成和裂解，Pangea超*的形成和裂解。华北盆地在此演化过程中，尽管主体是克拉通盆地（非“内克拉通盆地”），但其内部层序和边界不整合，主要与伴随超*旋回的盆地周围活动带的裂解与聚合有关。由于超*旋回具有全球的统一性，所以也决定了华北盆地造山和裂解的主要时期与其他板块（北美、西伯利亚等）是相似的，同时克拉通盆地的演化历程也注定是相似的。
在全球一级旋回中，克拉通盆地的演化主要与板块活动方式有关，伸展阶段以裂谷作用及地堑或坳拉谷的发育为特征（包括被动*边缘），对应着华北盆地新元古代和寒武纪—奥陶纪裂谷和被动*边缘的演化；聚敛阶段以前渊和陆内坳陷沉降为特征，对应着华北盆地寒武纪—奥陶纪晚期的主动*边缘的演化；碰撞阶段，由板块碰撞驱动的板内应力场可导致克拉通内盆地演化成前陆盆地，对应着华北盆地石炭纪—二叠纪碰撞阶段。
在整个中—新元古代、古生代和中生代早期，渤海湾盆地构造演化是严格伴随着超*的演化进行。侏罗纪以来，华北陆块已不再是一个独立的板块，其演化已不再遵循前晚三叠世的超*演化旋回。
（2）深部动力背景
由于晚三叠世以前，盆地内部反映深部动力背景的信息较少，下面主要探讨晚三叠世以来渤海湾盆地的深部动力背景。
晚三叠世以来渤海湾盆地发生了剧烈的根本性变革，经历了多次构造转型，深部动力学背景的转换是造成这一变革的重要原因。
大量研究成果表明，晚三叠世以来渤海湾地区岩石圈急剧减薄，其减薄的厚度在100km以上（李思田等，1987），其减薄的时间和机制，可能与西太平洋区板块的运动方式有关。早—中侏罗世，伊泽奈歧板块的低速正向俯冲，首先导致岩石圈的加厚，尔后由于加厚而导致拆沉作用，从而使得中国东部岩石圈开始减薄，随着晚侏罗世—早白垩世俯冲速度的加剧，使得岩石圈减薄作用于早白垩世达到峰期，85Ma左右（晚白垩世）伊泽奈歧板块消失，库拉板块俯冲速度减慢，岩石圈又进入加厚阶段，至新生代开始拆沉，进入新的减薄阶段。
需要注意的是，华北盆地不同地区地幔减薄的幅度是有差异的，其最大减薄区位于渤海湾盆地所在区域，对于这一问题的探讨具有重要意义。本项研究初步认为，渤海湾盆地所在区域是一个长期的地幔厚度最大的区域，中元古代的裂陷主要在渤海湾盆地的周侧，新元古代以来的坳陷、断陷和裂离也基本上没有涉及该区，或涉及较少，寒武纪—奥陶纪晚期以来长期的挤压环境也使渤海湾地区成为长期的坳陷中心。所以，晚三叠世以前的渤海湾盆地的基底特征，决定了中生代以后该区成为拆沉作用最显著的地区。
中生代晚期（晚侏罗世—早白垩世）渤海湾火山活动极其频繁（如济阳坳陷、鲁西南等地区），以玄武岩、玄武质安山岩、安山岩的溢流喷发为特征，应属于板内玄武岩系列。因此，在解释中国东部岩石圈减薄的机制时，部分学者提出了地幔柱活动的影响（徐义刚，1999）。作为一种新的理论，地幔柱理论可以说是板块构造理论的有益补充，尤其是在解释热点和*板内玄武岩的成因上。
