基底岩系中的构造系统
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发布时间：2022-05-16 17:37
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时间：2023-11-07 13:51
在秦岭－大别造山带南北两侧的基底岩系中，发育有两个区域性的断裂系统，即自早古生代以来长期发育、继承性活动明显的NWW向至近EW向断裂系统和晚期（中、新生代）发育的NE—NNE向断裂系统。这两个区域断裂系统的继承性发育，控制着南华北地区盖层构造系统及组成其单元的形成和演化。它们与基底岩系及其各种构造成分一起，构成了研究区的基底岩系中的构造系统。
图2-6 华北南部地区中新生代盆地分布与区域构造关系图
（据徐汉林等，2003b，修改）
F1—栾川－固始－肥中断裂；F2—郯城－庐江断裂；F3—焦作－商丘断裂；F4—夏邑－涡阳－麻城断裂；F5—商水－沈丘断裂；F6—砖楼－淮阳断裂；F7—叶县－鲁山－淮南断裂；F8—襄城－郏县断裂；F9济源－巩县断裂；F10—五指岭断裂；F1—1青羊口断裂；F12—武陟断裂；F13—中牟断裂；F14—聊城－兰考断裂；F15—凫山断裂；F16—宁陵－曹县断裂；F17—单县断裂；F18—丰沛断裂；F19—宿北断裂：F20—板桥断裂；F21—五河断裂；F22—尚塘集断裂；F23—颍上断裂；F24—太和断裂；F25—嵩沟－淮南断裂；F26—亳州－界首－光山断裂
1.NWW—近EW向断裂系统
该断裂系统以秦岭－大别造山带为界，分为南北两个部分。该断裂体系走向与秦岭－大别造山带走向一致，在平面上自西而东大致呈帚状展开，陕西丹凤以西为近EW 向走向，在河南省境内主要为NW 走向，向东逐渐向南北撒开（图2-7）。其成因可能与扬子板块和华北板块的多期次拼合，以及秦岭－大别造山带的形成演化密切相关。
图2-7 华北南部地区西南部区域构造与断裂体系
（据*然，1987，补充）
1—西峡盆地；2—后太古宙造山带；3—太古宙地体；①宜阳－临汝－漯河深断裂；②洛南－确山－合肥深断裂；③商县－桐柏－舒城深断裂；④丹凤－西峡－应山深断裂；⑤山阳－随州深断裂；⑥镇安－淅川－均县深断裂；⑦白河－襄樊－广济深断裂；⑧焦作－商丘断裂
（1）秦岭－大别造山带北侧NWW-EW向断裂系统
该断裂系统的北部发育于华北南缘断褶带和北秦岭－北淮阳构造带上，主要成分包括图2-7上的：①宜阳－临汝－漯河深断裂；②洛南－确山－合肥深断裂；③商县－桐柏－桐城深断裂。这些断裂都具有长期发育、继承性活动性强的显著特征，对研究区南部的中新生代盆地发育具明显的控制作用。其中，商县－桐柏－桐城深断裂为研究区的南界。此外，在研究区北部还有一条重要分界性断裂——焦作－商丘断裂（图2-6中的F3），也是一条经历多次构造活动并具走滑性质的基底断裂。
宜阳－临汝－漯河深断裂 该断裂又称三门峡－鲁山－舞阳－阜阳－淮南断裂，是华北板块稳定区与其南缘构造带的大致分界（图2-7中①）。这是一条倾向S或SW、上陡下缓、间歇活动并切入地壳深部的大断裂，不同时期的不同活动方式决定了该断裂两侧的地质差异（图2-8）。该断裂在航磁图上表现为串珠状异常，ΔT平面化极磁场为线性异常带和梯度带。在化极上延5km图上该带为不同异常分界线和负异常带。上延10km为负磁异常带和零值线。重力异常特征表现为线性梯度带。由此可见，该断裂为一条深断裂带。根据航磁ΔT曲线正演计算结果，该断裂断面倾向为SSW。在化极上延10～20km 航磁图上，该断裂将华北南部地区划分为南北两个不同的区域磁场，构成上述新太古代太华群高级片岩区和新元古代登封群花岗－绿岩区的分界。其形成时间可能较早，属印支期秦岭－大别造山带向北冲断形成的冲断体的前缘主冲断裂，燕山期除继续发生由南向北的冲断外，还发生右旋走滑活动，由此控制了谭庄－沈丘早白垩世走滑拉分盆地及沿断裂带产出的燕山期中酸性岩浆侵入与喷发活动。该断裂在谭庄凹陷南缘大体与新生代新桥断裂（叶鲁断裂）一致，是该断裂在古近纪由逆转正的结果。在324地震测线（图2-9）上，断裂下部显示石炭－二叠系逆冲于下白垩统之上，而上部则表现为正断层，新生代反转特征显著。这种现象表明，构造应力场有过重大转变。
图2-8 河南鲁山韩梁煤田青草岭逆冲推覆构造
（据石铨曾等，1988）
1—太古宇；2—砂岩；3—石灰岩；4—页岩；5—炭质泥岩；6—白云岩；7—碎屑灰岩；8—中元古界马家河组；9—下二叠统山西组
图2-9 谭庄凹陷南缘地震解释剖面
324测线，显示石炭－二叠系逆冲于下白垩统之上
洛南－确山－合肥深断裂 该断裂又称栾川－确山－固始断裂，走向NWW，终止于郯庐断裂，长达550km，向下切割至古老基底，是华北板块与秦岭－大别造山带北缘的分界断裂（图2-7中②）。该断裂以北为华北板块南缘稳定沉积区，以南为北秦岭沉积区。断裂两侧的地层层序、古生物、沉积岩相与建造以及变质作用和构造特征等均有较大的差别。在航磁异常图上表现为：该断裂以北地区为平缓的正负磁异常，以南则为NWW向串珠状正负交替异常区（河南省地质矿产局，1989）。断裂带附近各期次岩浆活动异常发育。断裂带内及其两侧分布着古元古代混合花岗岩、中新元古代巨厚火山岩系、早古生代酸性侵入岩及中生代花岗岩与中酸性侵入岩等，表明为长期活动的深大断裂。在元古宙—早古生代，推测该断裂属南倾正断裂，是华北型克拉通稳定沉积与北秦岭裂谷－被动陆缘型沉积的分界。至晚古生代，成为华北型克拉通稳定沉积与北秦岭－北淮阳前陆型沉积的大致分界。而至印支－燕山期，发生了大规模向北逆冲活动，同时伴有右旋走滑。
商县－桐柏－商城深断裂 商县－桐柏－商城深断裂也称商丹断裂带（图2-7中③），沿北秦岭南缘和大别山北缘延伸上千千米，是秦岭主造山期的板块俯冲碰撞缝合带 张国伟，刘少峰，程顺有.1997.秦岭－扬子－华南油气地球物理综合解释剖面研究报告 张国伟，刘少峰，程顺有.1997.秦岭－扬子－华南油气地球物理综合解释剖面研究报告
焦作－商丘断裂 该断裂位于济源、焦作、兰考、商丘一带，走向近EW，长400多千米，断距落差高达1000～6000m，纵向延伸至太古宇，是两种不同方向构造的分水岭，也是华北南部地区的北界。断裂面在大部分地区向南倾斜，且倾角较大，局部地区向北陡倾。断裂以北的构造线走向为NNE向或近SN向，而断裂以南的构造线走向为近EW 向或NW W向。断裂西段（焦作以西）裸露地表，构成了山区与盆地的分界，相对高差从数百米至近千米。沿断裂分布有宽数十米至数百米的动力变质岩带，并有新元古界变辉绿岩和闪长岩。在封丘、兰考一带分布喜马拉雅期玄武岩、安山岩及酸性火山岩，东部杨山一带发育有燕山期花岗闪长岩和辉长岩，说明该断裂形成早、切割深，属于长期活动的深断裂。该断裂在布格重力异常图上显示为断续的梯级带，而在延津、商丘虞城、夏邑一带则表现为陡变梯级带，表明上述地区断层两侧的岩层密度差较大，南侧为上升盘，由下古生界组成，北盘为下降盘，由厚达3000m以上的古近系组成。在航磁异常图上，民权至商丘之间出现一个磁异常梯级带，构成了正、负磁场分界线，表明太古宇基底发生了明显的错动。在商丘以西为北升南降，在商丘附近则为南升北降，反映该断层是一条经历多次构造活动并具走滑性质的基底断裂。
（2）秦岭－大别造山带南侧NWW—EW向断裂系统
该断裂系统的南部发育于随州－桐柏－大别地块内（图2-7），主要成分包括：图2-7中的④丹凤－西峡－应山深断裂；⑤山阳－随州深断裂；⑥镇安－淅川－均县深断裂；⑦白河－襄樊－广济深断裂。图2-7中前述4条深断裂主要对造山带内部的造山隆起和山间裂陷起控制作用。其中，白河－襄樊－广济深断裂为造山带与扬子稳定地块之间边界断层；后面3条深断裂向南东延伸至湖北、安徽境内后，收敛于九江一带。在野外露头和卫星照片上可以看到，这些NW—NW W 向断裂系统通常为NE—NNE向断裂系统所截切、错移。由于这些断裂多分布于研究区外侧，就不再赘述了。
2.NNE—NE向断裂系统
研究区内的晚期NE—N NE向断裂大致与郯庐断裂（F2）平行（图2-6），除郯庐断裂带外规模较大者为嵩沟－淮南断裂（F25）、夏邑－涡阳－麻城断裂带（F4）、亳州－界首－光山断裂（F26）、聊城－兰考断裂（F14）、宁陵－曹县断裂（F16）和青羊口断裂（F11）。
这些断裂从东往西有逐步由NNE向NE偏移的趋势，除了郯庐断裂带（F2）、夏邑－涡阳－麻城断裂带（F4）和亳州－界首－光山断裂（F26）之外，规模均比近EW—NWW向断裂小，并且断续出现。其中，位于该区中部的夏邑－涡阳－麻城断裂由3条不连续、呈右行雁行排列的走滑断层组成。在商城—麻城之间，该断裂的北段断面倾向NWW，而南段则倾向SEE，断面倾角在70°左右。这从一个侧面反映了该断裂具有走滑断层的性质。沿断裂带发育了糜棱岩、断层角砾岩和碎裂岩，糜棱岩中的黑云母单矿物40Ar-39Ar同位素等时线年龄为（226.6+12.6）Ma（王义天等，2000），属印支期产物。这些构造岩的形成，与秦岭－大别造山带内部由南向北的逆冲推覆构造相联系。该断裂应是与冲断体基本同时或者是稍微晚于冲断体形成的捩断层，是一条在NS向挤压应力场中形成的与逆冲推覆构造几乎直交的垂直于造山带走向的横向走滑断层。
资料表明，夏邑－涡阳－麻城断裂形成于扬子板块与华北板块的碰撞后期，其形成后活动十分频繁，不仅对南北两大板块的碰撞后期和折返过程具有控制作用，而且在横向走滑的转换调节下，在断裂的南部导致了断裂两侧地块（红安地块和大别地块）的差异升降以及二者的相对旋转，从而影响了大别造山带的构造格局。现今沿夏邑－涡阳－麻城断裂的地震活动也时有发生（湖北省地质矿产局，1990）。这表明夏邑－涡阳－麻城断裂具有长期活动性，是一条强烈的构造应力集中带，在秦岭－大别造山带以及华北南部地区的演化过程中具有重要的意义。
正是这些NNE—NE向和EW—NWW向断裂及其组成的基底先存断裂网络，控制了白垩纪—古近纪裂陷盆地，例如三门峡、洛阳、鹿邑、板桥、新桥等的形成和演化，使得研究区中、新生代构造系统出现如前所述的东西分行、南北分块的格局。这些中新生代的小型断陷盆地，早期都以NW向断裂与NE向断裂为边界，具有规模较小及分散发育的特征，直至新近纪才发展成为统一的NNE向大型坳陷。它们的形成演化，一方面可能受到秦岭－大别造山带隆升期后的区域性拉张作用控制，另一方面还可能受到汇聚的俯冲岩石圈折返时的蠕散作用控制。
3.基底岩系的构造格架
华北南部地区的基底结构、形态及性质比较复杂，而且不同盆地（坳陷）的基底结构与构造特征存在着较大的差异。这种差异在区域航磁异常图上表现为异常形态和数值的不同——航磁异常在平面上也具有南北分带、东西分块特征。例如，北部的开封坳陷，基底为前寒武系变质岩系，包括太古宇和古元古界，具磁性。其中，成武、鱼台位于正异常区，推测基底为太古宇；济源、开封、民权、黄口位于负异常区，推测基底为古元古界（图2-10）。根据地质与物探资料分析，该区前寒武系基底有3种岩相（图2-11）：①第一类，具有强磁性的古－中太古界刚性岩块，属辉石－角闪麻粒岩相；②第二类，具中等磁性的古－新太古界刚性岩块，属角闪片麻岩相；③第三类，具弱磁性的新太古界—古元古界软性岩块，属混合岩及中－浅变质岩相。
由于基底不同岩相的分布与组合构成两种基底结构：
图2-10 开封坳陷及邻区航磁ΔT上延10km等值线图
图2-11 开封坳陷及邻区前寒武系基底岩相结构图
1）单层基底：主要为第一类或第二类基底岩相以及两者相结合组成的基底，该类基底的岩石时代较老，均属太古宇，变质程度较深，刚性较强。
2）双层基底：由第三类基底岩相与第一类、第二类基底岩相共同组成，其主要特征是发育不同厚度的古元古界中—浅变质岩系，其下方可能还有太古宇，二者组成双层结构。这类基底由于古元古界较软，故总体刚性不及单层基底。
已有资料表明，在研究区北部的中牟凹陷、民权凹陷和黄口凹陷，基底主要由第二类和第三类基底岩相组成，以双层基底为主；而济源凹陷、成武凹陷和鱼台凹陷，主要以单层基底为主，由第一类和第二类基底岩相组成。在研究区中部的周口坳陷，基底（岩）均为华北地块的古老的太古宇—古元古界结晶岩。在研究区南部的合肥坳陷，基底（岩）由元古宇—太古宇变质岩系组成，所引发的磁异常沿断层走向呈近EW向的条带状分布。大致以肥中断裂为界，其北为华北陆壳型变质结晶基底，新元古—古生界以稳定地台型（台地－陆棚相）沉积为主；向南渐变为华北被动陆缘过渡壳型结晶基底，新元古界—古生界主要为斜坡－盆地相沉积。在合肥坳陷西侧的信阳坳陷，基底岩系为元古宇秦岭群和下古生界泥盆系歪庙组（河南省地质矿产局，1989）。
