华北板块边缘的构造演化特征
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发布时间：2023-07-19 16:04
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时间：2024-10-13 17:04
一、板块北部边缘的构造演化特征
早古生代华北板块北侧古蒙兴洋经历了板块扩张、俯冲、消亡和陆壳的增生过程。如此重大的构造事件不仅控制了板块北缘的地质演化，而且也影响到了整个华北克拉通盆地。
早寒武世，华北板块北缘的古蒙兴洋为洋壳增生扩展的优地槽发展阶段，形成了由深海环境的含铁硅质火山岩建造和蛇绿岩套组成的温都尔庙群的一部分。其下部为超基性岩和辉长-辉绿岩，后者同位素年龄为523Ma、632Ma，中部为基性熔岩，同位素年龄为509Ma；上部为硅泥质岩，含放射虫，并赋存温都尔庙式铁矿。
由于地壳的拉张应力性质，使古蒙兴洋南缘即华北板块北缘发育了大西洋式的被动*边缘，华北板块可能以*或浅海平台以陡峭的*斜坡与古蒙兴洋相连，斜坡上沉积了半深海滞流环境下的黑色页岩建造。克拉通盆地内北部边缘仅在西部包头附近见有杂色、紫红色砂页岩沉积建造，厚约40m，地层底部有底砾岩（表2-3-1）。呼和浩特以东地区未见该套地层分布。
早寒武世末发生的构造运动，黄汲清（1983）称为兴凯运动。兴凯运动可能是被动*边缘向活动*边缘转化的开始，但兴凯运动发生范围较局限，强弱不一。在华北板块北缘的中东部，开始了蒙兴洋洋壳向华北板块的俯冲。俯冲带在空间上位于早古生代华北板块的北缘，即白乃庙—温都尔庙—西拉木伦河北岸一线附近（图2-3-5），这使得温多尔庙—白乃庙一线的温都尔庙群褶皱隆起，缺失了中、晚寒武世沉积。仅在西部包头一带见中寒武统，为一套含砾砂泥岩夹灰岩建造。由于俯冲带和华北克拉通盆地之间尚间隔有由洋壳向陆壳过渡的由过渡性地壳组成的加里东海槽区，并且兴凯运动强度有限，对整个华北克拉通盆地的影响还不很明显。因此从板块区内部的岩性岩相分布特征看，东部赤峰一带中寒武世仍为海相沉积区。
图2-3-3 华北盆地奥陶纪各组段沉积等值线图
图2-3-4 怀远运动示意图
表2-3-1 华北板块北缘沉积建造表
晚寒武世，克拉通盆地北缘西部包头一带继续下沉，水体加深，海体扩大，出现了一套以泥晶灰岩夹鲕状灰岩、竹叶状灰岩为特征的碳酸盐岩建造。在北缘东部赤峰一带也见有砂页岩夹灰岩的上寒武统建造。
图2-3-5 华北板块北缘构造分区图
晚寒武世末，古蒙兴洋向南进行的洋壳俯冲消减作用全面展开。奥陶纪时，构造格架显示了完整的沟-弧-盆体系。岛弧沿加里东褶皱带的北缘一线分布，在岛弧带以北的林西一带为弧前海沟所在处，具早、中奥陶世的深海相放射虫硅泥质岩建造。弧后盆地的沉积分布在岛弧带以南的加里东海槽和华北克拉通北缘之间，白云鄂博以东的石英砂岩、粉砂岩、板岩夹灰岩，察哈尔右翼后旗五道湾地区的大理岩即可能是这一构造环境中的产物。也正是这种沟-弧-盆体系的确立和弧后盆地的拉张下沉，使得华北克拉通盆地上的下奥陶统冶里-亮甲山组地层呈现北厚南薄现象。
中奥陶世末，华北板块北缘的这种强烈俯冲挤压作用继续进行，*边缘不断增生，大洋向北迁移。由于强烈的挤压，在温都尔庙地区产生了蓝闪石片岩带（同位素年龄为435Ma）。在华北克拉通内部，在此俯冲压应力作用下，开始大规模的垂直抬升。实际上这种抬升运动可能早至中奥陶世早期。
中志留世时期，在白乃庙一带沉积了一套砂岩、千枚岩、绢云母石英片岩，石英岩夹结晶灰岩、生物碎屑灰岩，地层含珊瑚、腕足类化石，属浅海相类复理石建造。向东至赛乌苏一带，中志留统为浅海相碳酸盐岩建造。中志留世末发生的构造运动称巴特敖包运动，使中志留统与寒武系、奥陶系一起变形，强烈褶皱，并伴随有岩浆活动和变质作用。这次构造运动后，古蒙兴洋经过加里东期多期次的强烈构造变形和褶皱叠加以及岩浆侵入活动后，完成了地壳的增厚、熟化和固结，至此全面结束了活动带演化历史，从此增生并焊接于华北克拉通盆地之北缘，与克拉通盆地一起进入了陆相坳陷盆地的发展阶段。活动带上晚志留世的沉积为陆相碎屑岩建造，明显不整合于奥陶系和中志留统之上，其沉积物较粗，多显示杂色、浅色、紫红色，为滨、浅海相磨拉石建造特征，因此属于地壳固结、构造稳定后的第一套沉积建造。
综上所述，华北板块北缘在加里东期经历了拉张—收敛—平静3个发展阶段，加里东活动带最终以陆壳增生、海槽的回返褶皱和大洋的北迁完成了其演化。
二、板块南缘的构造演化特征
早古生代华北板块南缘及南部古秦岭洋也经历了板块扩张、俯冲和消减的演化过程。
前已述及，自中新元古代开始，泛亚洲板块裂解，发生伸展扩张，形成古秦岭洋。古生代正是古秦岭洋处于不断的拉张、俯冲挤压和碰撞作用时期。
沿商南—桐柏—信阳—霍山一线是早古生代洋壳增生、扩张和消减的板块缝合带。反映古秦岭洋早古生代演化这一事件的物质记录有沿秦岭造山带的商南-桐柏-信阳-霍山断裂系断续分布的一套残存的蛇绿岩带（称之为丹凤群）以及在其北侧分布的二郎坪群蛇绿岩带（图2-3-6）。
图2-3-6 华北板块南缘构造分区图
1.丹凤群蛇绿岩带及其形成的构造环境
丹凤群蛇绿岩带是一套分布于华北板块南缘缝合带丹凤、商南、桐柏、信阳、霍山等地的早古生代岩体。主要的岩石组合有辉长岩、辉长-辉绿岩墙群、枕状拉斑玄武岩、块状玄武岩和夹在火山岩中的少量深水沉积岩、硅质岩。其基性火山岩的主要微量元素和稀土元素、锶同位素等地球化学特征类似于特罗多斯蛇绿岩系，不同于真正洋中脊蛇绿岩特征，而更多具有岛弧和边缘海型蛇绿岩特征。实际上，沿这一带的蛇绿岩系是在不同构造环境下形成的不同类型蛇绿岩块体，以不同的构造方式组合而成，是具有更广泛意义的蛇绿岩混杂带。虽然它们不代表真正的洋壳残片，但却表明了古*边缘的存在，暗示着有限的古秦岭洋壳现已消减殆尽，未得以保存。
丹凤群蛇绿岩的同位素年龄值为447.8Ma±41.5Ma、415Ma（Rb-Sr）、402.6Ma±17.4Ma（Sm-Nd），再考虑到放射虫和海绵骨针等古生物资料，可以认为蛇绿岩的侵位时代大致为早古生代晚期。又商南松树沟超基性岩体的同位素年龄为983Ma，所以丹凤群的形成时代应为新元古代到早古生代。
2.二郎坪群及其形成的构造环境
二郎坪群是在丹凤群蛇绿岩带北面的河南西峡、二郎坪地区分布着另一蛇绿岩混杂带。蛇绿岩带向西延展到陕西洛南云架山（云架山群），向东延展到河南桐柏大庙，与丹凤群*行地分布。岩石组合自下而上为：超镁铁质与镁铁质杂岩（粗面玄武岩）、层状基性熔岩（玄武岩）、辉绿岩岩墙群、柱状熔岩夹放射虫硅质岩以及巨厚的复理石层等，还伴生有 M型花岗岩和花岗闪长岩。在硅质岩内发现了寒武纪的放射虫（王乃文，1989）。根据地球化学特征，SiO2含量为48%～53%，属基性火成岩；在SiO2-（Na2O+K2O）变异图上，既有玄武岩系列，也有非碱性玄武岩系列，具有弧后型蛇绿岩组合特征，它们形成于弧后扩张背景下小洋盆中。与南侧的大洋扩张型丹凤群蛇绿岩同期并列存在，共同指示了早古生代华北板块南缘活动*边缘（图2-1-9）。
二郎坪群的另一同位素年龄值为963Ma，显示二郎坪群的形成时代在新元古代，其侵位时代则在早古生代。
3.华北克拉通盆地南部边缘的构造与沉积特征
华北板块南缘的早古生代沉积建造作用与华北克拉通内部一样从早寒武世辛集期（相当于府君山期）开始（图2-3-2）。辛集组岩性较稳定，下部为黑色磷块岩、炭质页岩、含磷粉砂岩、砂质泥晶白云岩等，为含磷层位，厚为19～83.4m；中部为灰白色条纹状泥晶白云岩、杂色白云岩（或灰岩）角砾岩、含燧石团块白云岩、灰岩等，含石膏厚9.7～253m；上部为深灰色厚层豹皮状灰岩，厚9.4～40m。横向上，辛集组在叶县地区最厚达334m，由南向北明显变薄；下部碎屑岩由南向北粒度逐渐增粗，磷含量逐渐降低；顶部豹皮状灰岩岩性稳定。从此可以看出，辛集期华北克拉通盆地开始整体下沉接受沉积，海侵从南向北进行。此时期华北板块南缘为稳定的被动*边缘，秦岭洋处于伸展扩张阶段。
与下寒武统辛集组一样，馒头组、毛庄组和中寒武统徐庄组的地层厚度也是从南向北逐渐减薄，泥质含量逐渐增多，南部的临汝、宜阳、鲁山及周参6井区一带地层最厚，碳酸盐岩含量较多，泥岩最少，最南边的周参6井以碳酸盐岩为主。构造及沉积环境面貌横向变化上与早期的辛集期完全相似。
由于印支期以来的抬升剥蚀，华北克拉通南缘中寒武统张夏组可能保存不全，上寒武统分布于平顶山—固始一线以北。所以张夏组沉积期及以后的沉积面貌变迁和构造格局的转换，需要纵向上及横向上作合理的推测。首先，从鲁山、周参6井等的张夏组地层（图2-3-7）
图2-3-7 华北南部寒武系柱状对比图
上可以看出，其下部岩性以灰岩、鲕粒灰岩为主，与华北其他地区的张夏组特征一致；但在鲁山剖面张夏组顶部出现了代表潮上—潮间的浅水环境的准同生白云岩，则说明了此沉积时期水体变浅，发生了海退或构造隆起。对比南北两侧剖面，周参6井和太参2井等仍以浅海相的石灰岩沉积为特征。这就暗示了在鲁山一带在张夏组沉积期后期的相对构造隆起；这也是否暗示着一直以拉张为特征的华北板块南部边缘已经开始出现了南北向的构造挤压，或者已出现了秦岭洋向华北板块南部的俯冲消减作用?
早奥陶世冶里-亮甲山组沉积时期，华北克拉通南缘的隆起作用更为明显，并且演化成华北克拉通盆地整体上的南升北降。怀远运动造成冶里-亮甲山组顶部溶蚀现象和中奥陶统马家沟组向南的超覆，是由扬子板块向北推挤、秦岭洋壳俯冲消减对华北克拉通盆地造成影响的集中表现。
中奥陶世末期以后，北缘西伯利亚板块向南俯冲挤压，南缘扬子板块继续向北推挤俯冲，导致了华北板块的整体抬升，并长期（130Ma）处于剥蚀状态。
