基底结构 基底构造的形成
\u57fa\u5e95\u8282\u7684\u4e3b\u8981\u7ed3\u6784 \u6b64\u5916\uff0c\u4e0e\u9525\u4f53\u5916\u7cfb\u529f\u80fd\u6709\u5173\u4e18\u8111\u5e95\u6838\u3001\u9ed1\u8d28\u548c\u7ea2\u6838\uff0c\u4e5f\u53ef\u89c6\u4e3a\u57fa\u5e95\u8282\u7684\u7ec4\u6210\u90e8\u5206\uff0c\u5b83\u4eec\u4e3a\u66f4\u9760\u4e0b\u90e8\u7684\u795e\u7ecf\u6838\u56e2\u3002\u4e18\u8111\u5e95\u6838\uff1a\u5373Luys\u6838\uff0c\u4e3a\u4e00\u68ad\u72b6\u7ed3\u6784\uff0c\u4f4d\u4e8e\u95f4\u8111\u7684\u57fa\u90e8\u548c\u4e2d\u8111\u811a\u7684\u79fb\u884c\u5904\uff0c\u4e2d\u8111\u5927\u8111\u811a\u7684\u80cc\u9762\uff0c\u6b63\u597d\u662f\u5185\u56ca\u8f6c\u4eba\u5927\u8111\u811a\u7684\u8f6c\u6298\u5904\u3002\u76ee\u524d\u8ba4\u4e3a\u5b83\u53ef\u80fd\u4e3a\u9ed1\u8d28\u7684\u5ef6\u7eed\u3002\u5728\u4eba\u7c7b\u4e2d\u6b64\u6838\u8f83\u5927\u3002\u7ea2\u6838\uff1a\u5de6\u53f3\u5404\u4e00\uff0c\u4f4d\u4e8e\u4e2d\u8111\u4e2d\u7ebf\u7684\u4e24\u4fa7\uff0c\u9ed1\u8d28\u4e4b\u80cc\u5185\u4fa7\u3002\u6a2a\u65ad\u9762\u5448\u5fae\u7ea2\u8272\u7684\u5706\u5f62\u6838\u56e2\uff0c\u63a5\u53d7\u5c0f\u8111\u7684\u795e\u7ecf\u7ea4\u7ef4\uff0c\u5e76\u53d1\u51fa\u7ea2\u6838\u810a\u9ad3\u675f\u3002\u7ea2\u6838\u53ca\u5176\u8054\u7cfb\u795e\u7ecf\u53d7\u635f\u65f6\uff0c\u53ef\u5f15\u8d77\u5c0f\u8111\u6027\u52a8\u4f5c\u6027\u9707\u98a4\u6216\u5c0f\u8111\u6027\u5171\u6d4e\u5931\u8c03\u3002\u9ed1\u8d28\uff1a\u4f4d\u4e8e\u4e2d\u8111\u5927\u8111\u811a\u7684\u80cc\u4fa7\u9762\uff0c\u662f\u4e2d\u8111\u6700\u5927\u7684\u7ec6\u80de\u6838\u56e2\u3002\u65ad\u9762\u4e0a\u4e3a\u4e00\u534a\u6708\u5f62\u7684\u9ed1\u8272\u56e2\u5757\uff0c\u5b83\u8d2f\u7a7f\u4e8e\u4e2d\u8111\u7684\u5168\u957f\u5e76\u5411\u4e0a\u5ef6\u4f38\u5230\u95f4\u8111\u7684\u5c3e\u4fa7\u90e8\u3002\u9ed1\u8d28\u7ec6\u80de\u7684\u53d8\u6027\u3001\u51cf\u5c11\u662f\u5e15\u91d1\u68ee\u75c5\u7684\u4e3b\u8981\u75c5\u7406\u5b66\u57fa\u7840\u3002\u4e0a\u8ff0\u8bf8\u795e\u7ecf\u6838\u56e2\uff0c\u5b9e\u8d28\u4e0a\u662f\u795e\u7ecf\u7ec6\u80de\u4f53\u96c6\u4e2d\u7684\u533a\u57df\u3002\u6838\u56e2\u4e0e\u5927\u8111\u76ae\u8d28\u3001\u6838\u56e2\u4e0e\u6838\u56e2\u4ee5\u53ca\u6838\u56e2\u4e0e\u810a\u9ad3\u4e4b\u95f4\u6709\u7740\u5e7f\u6cdb\u7684\u795e\u7ecf\u8054\u7cfb\uff0c\u5e76\u7ec4\u6210\u795e\u7ecf\u675f\u3002\u5728\u9ad8\u7b49\u52a8\u7269\u548c\u4eba\u7c7b\uff0c\u8fd9\u4e9b\u795e\u7ecf\u7ed3\u6784\u4e0e\u5927\u8111\u76ae\u5c42\u548c\u5c0f\u8111\u5171\u540c\u8d77\u5230\u63a7\u5236\u548c\u8c03\u8282\u8fd0\u52a8\u7684\u529f\u80fd\u3002\u57fa\u5e95\u6838\u88ab\u79f0\u4e3a\u4e00\u7ec4\u76ae\u5c42\u4e0b\u7684\u8fd0\u52a8\u4e2d\u67a2\u3002 \u4e0a\u8ff0\u8bf8\u795e\u7ecf\u6838\u56e2\uff0c\u5b9e\u8d28\u4e0a\u662f\u795e\u7ecf\u7ec6\u80de\u4f53\u96c6\u4e2d\u7684\u533a\u57df\u3002\u6838\u56e2\u4e0e\u5927\u8111\u76ae\u8d28\u3001\u6838\u56e2\u4e0e\u6838\u56e2\u4ee5\u53ca\u6838\u56e2\u4e0e\u810a\u9ad3\u4e4b\u95f4\u6709\u7740\u5e7f\u6cdb\u7684\u795e\u7ecf\u8054\u7cfb\uff0c\u5e76\u7ec4\u6210\u795e\u7ecf\u675f\u3002\u5728\u9ad8\u7b49\u52a8\u7269\u548c\u4eba\u7c7b\uff0c\u8fd9\u4e9b\u795e\u7ecf\u7ed3\u6784\u4e0e\u5927\u8111\u76ae\u5c42\u548c\u5c0f\u8111\u5171\u540c\u8d77\u5230\u63a7\u5236\u548c\u8c03\u8282\u8fd0\u52a8\u7684\u529f\u80fd\u3002\u57fa\u5e95\u6838\u88ab\u79f0\u4e3a\u4e00\u7ec4\u76ae\u5c42\u4e0b\u7684\u8fd0\u52a8\u4e2d\u67a2\u3002
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一、华北地区重磁场特征
(一)重力场特征
华北地区重力场总的特征是呈带状北东向展布,从东向西由40×10-5m·s-2下降到-140×10-5m·s-2,明显反映出本区区域重力场的变化趋势。各异常带之间分布着不同规模的梯级带,如承德北—石家庄—三门峡、沈阳—莒县等区域性梯级带,它们都是深大断裂的反映,成为区域构造的区划边界。根据本区重力场基本概貌,本区重力场大致分为以下3个区(带):
1.西部异常区
承德北—石家庄—三门峡重力梯级带以西的广大地域。异常的基本特征是形态松散,多为扭曲,方向性差,其走向大致分为北东东和北东两组。重力变化大约在(-30~140)×10-5m·s-2之间。
2.东部异常带
位于锦州—天津—菏泽—霍丘一线以东地区。从异常的平面特征看,本带中部以临清—淄博—莱阳一线为界,又可分为南北两区。北区局部异常多为条带状,呈明显的北东向,分布较为紧密,其他地区异常方向多变,形态相对开阔平缓,本带重力变化约在(40~15)×10-5m.s-2之间。
3.中部异常带
本带位于上述两异常区(带)之间。除三门峡—信阳以西异常略呈北西向外,其他地区异常总体上呈北东向展布。本带两侧多有条形状异常顺梯级带之边缘分布,反映了这些主要断裂对区内次级构造带的形成和发展起着控制作用。本带大部分地区重力值变化在(20~-35)×10-5m·s-2之间,而三门峡—信阳以西地区重力变化范围较宽,约在(10~-120)×10-5m·s-2之间。
(二)磁场特征
华北地区航磁ΔTa的主要特征也是呈带状北东向展布。北部在负磁场背景上呈现出明显的条形状磁力高带,而南部则以大面积斑块状的磁力高为主。值得注意的是本区存在着若干醒目的“三联式”带状磁力高带,如大同—延安—太原—石家庄、临汾—渭南—三门峡—新乡等,它们可能是地壳深层岩浆活动所引发的结果,现根据本区航磁ΔTa的区域变化特点,从北往南大体分为以下五个异常区:
1.北部正负变化异常区
该异常区位于呼和浩特—北京—秦皇岛—锦州一线以北,异常正负相间,以北东东向为主。磁场变化在-500~750nT之间。
2.中部平静异常区
该区位于第Ⅰ区以南,临汾—邢台—东营—烟台一线以北地区。以负异常为背景,中等强度,相对平静,多为条带状,走向以北东为主,异常值变化在-600~350nT之间。
3.济南—潍坊磁场区
本区东至黄海,北到第Ⅱ磁场区的南界,南大致以长治—济宁—连云港一线为界,呈三角形状。异常主要有北东和北西两组走向,多以狭长,小面积形态出现,其值变化在-250~500nT之间。
4.新乡—徐州宽缓磁场区
本区北临第Ⅱ、Ⅲ磁场区,南以三门峡—阜阳—嘉山—洪泽一线为界。异常走向多变,总体以北西向为主,呈块状展布,以升高的宽缓异常为特征,异常值变化在-100~600nT之间。
5.南阳—合肥磁场区
该区位于华北地区南缘,北临第Ⅳ磁场区。异常整体呈北西向展布,霍丘以东逐渐转为北东,形成向南突出的弧状。正负异常繁多,形状不定,走向多变,磁场变化在-500~500nT之间。
二、重磁异常特征与结晶基底结构
(一)结晶岩系及岩浆岩露头分布特征
华北地区古老结晶变质岩系是由太古宙和古元古代地层以及岩浆岩共同组成。这套地层有广泛出露(表2-1-1)。
其中出露最古老的中古太古界迁西群、集宁群、鞍山群分布于河北、辽宁、山西、内蒙古等地,东西向展布。这套地层的岩性各地有所不同,主要是一套区域高温变质作用形成的角闪、辉石质的片麻岩和麻粒岩。原岩主要为中基性火山岩、碎屑岩。含薄层透镜状、条带状铁硅质岩。
新太古界下部地层为阜平群、乌拉山群、单塔子群、泰山群、登封群、胶东群和大别山群。这套地层出露非常广泛、分布于全区。各处岩性差异较大,主要为一套各种片麻岩、二辉麻粒岩、斜长角闪岩、大理岩、变粒岩、磁铁石英岩组成。原岩为中基性、中酸性火山岩、火山碎屑岩及沉积岩。新太古界上部五台山群、色尔腾山群、绛县群、双山子群分布于阜平群的边缘,岩性以变粒岩、斜长角闪岩、片岩、片麻岩为主,夹大理岩和磁铁石英岩。原岩为中基性火山岩、中酸性凝灰质砂岩、碎屑岩、碳酸盐岩和含铁硅质岩。可能具有陆缘坳陷裂谷性质。
古元古界滹沱群、中条群、吕梁群、朱杖子群、甘陶河群、二道洼群和嵩山群在南部和北部多呈东西向展布,而中部地区近南北向,为一套中浅变质岩系,原岩为碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩夹中性—酸性火山岩。
表2-1-1 前长城系地层划分对比表
从老至新变质程度由深变浅,火山岩由中基性过渡到中酸性,原岩的变化代表着地壳演化由活动型向稳定型方向发展。太古宇中基性火山岩可能是引起强磁异常及其分布特征的重要因素。
磁力异常是磁性岩石及分布特征的地球物理场响应,磁性岩石与岩浆活动关系密切。因此,研究区域岩浆活动及分期是解释磁异常的前提。从华北地区岩浆岩分布图(图2-1-1)可看出,前长城纪,包括太古宙及古元古代岩浆活动,主要分布在华北平原周边出露区。火山岩属亚碱性岩系,侵入岩属富铁质镁铁岩、辉长辉绿岩、辉绿岩及花岗岩(γ1)。
图2-1-1 华北地区岩浆岩分布图
中新元古代,燕山地区火山岩为玄武岩、粗面玄武岩、安山岩和粗面岩,属超钾质岩系。河南熊耳群火山岩主要为熔岩组成。侵入岩在承德和密云见有斜长岩、环斑花岗岩(γ2)。
中生代燕山期岩浆活动强烈,主要分布在燕山地区,从侏罗纪到白垩纪有火山行动,主要为中基性、中酸性岩。侵入岩与火山岩同期(γ5)。从东部山东向西部河北、山西省,岩性从基性、中基性、中酸性向碱性化方向演化。
新生代喜马拉雅期火山岩较发育,从古新世到上新世都有活动,其中老第三纪活动普遍,新第三纪明显减弱。在胜利、大港、辽河、冀中石油钻探中都见到火山活动,并以基性岩浆裂隙式喷溢为主。
华北地区岩浆活动以太古宙、中新元古代和中生代最为重要,分布面积广,持续时间长。此外,北部地区海西期岩浆岩也有大面积分布。
(二)重磁异常特征与结晶基底结构
1.重力场与基底结构
岩石物性分析及地震和钻孔实践证实,布格重力局部正负异常及线性梯级带反映早古生界灰岩顶面主要密度界面的变化,由于古生界灰岩分布面积广,岩性稳定,构成区域性主要密度界面。早古生界与结晶基底间密度差小,因而信息弱。上延10km、20km布格重力异常图反映深部信息,有两个十分明显的南北向线性异常带:北京、石家庄、安阳、南阳线性异常带;营口、潍坊、郯城、合肥线性异常带。线性带与太行山东缘断裂、郯庐断裂一致。据重力异常计算的莫氏面深度(图2-1-2),北京、石家庄、安阳、南阳线性带以西的大同、太原莫氏面深度达40km;线性带以东莫氏面深度在32~34km之间变化,有一个8~6km的台阶。
根据重力异常推算的岩石圈厚度反映上地幔起伏状况,自西而东呈北北东走向依次分布有下列幔隆与幔坳:大同、太原、临汾幔隆,厚度为70~75km;张家口、沁水幔坳,厚度为160km左右;北京、临清、菏泽幔隆,厚度为60km左右;东营、济南、徐州幔坳,厚度为120~130km(图2-1-3)。它们是现今深部构造背景的反映。
2.磁力异常特征与前长城系出露的关系
从华北地区航磁ΔTa等值线图上可明显看出,不同地区具有非常明显的磁异常区域分界线。张家口、大同、榆林、西峰、平凉等地北东向异常分界线,将东部的北东向异常与西部的东西向异常分开;沈阳、营口、潍坊、郯城、合肥南北向异常分界线,将东部的弱磁异常与西部正负变化的强磁异常分开;沈阳、朝阳、张家口、呼和浩特东西向磁异常分界线,将北部块状正负异常与南部带状异常分开;秦岭—大别山北西西向分界线;分界线封闭的这块地区与邻区相比独具特色,它的内部的磁异常特征又可作进一步的划分。磁力正、负异常的长轴走向,异常形态和面积,异常幅值大小,异常间的排列组合关系及平面展布等异常特征,在华北地区的东部和西部,南部和北部是有差别的。如果将异常特征基本相同的归为一类,这就是异常特征分区。磁场特征已分了五个区,各区特征前已述及。这里需强调的是:长治—安阳—腾县—郯城一线为界以南和以北不同,以南为块状,异常走向北西,升高宽缓磁异常,面积数千至数万平方千米,异常值为200~300nT。这一线以北地区,在负背景场上叠加了一些北东走向的带状正异常,正异常长度为100~200km,宽度为10~20km,异常值为100~600nT。
将航磁ΔTa等值线图与结晶基底结构图重叠对比研究地层出露与磁异常的关系,特别是太古宇、古元古界及岩浆岩与磁异常的关系,与异常分区的关系。它们之间的关系是十分密切而清楚的。
图2-1-2 华北地区莫氏面深度图
秦皇岛、北京、大同以北地区(Ⅰ区)。异常走向东西,异常呈带状并正负相间,向西可延至伊盟地区。如果再细分,可以呼和浩特、张北、承德、营口等地为界,其南北又有差异,北部异常东西方向的长度和南北方向的宽度都比南部大,而异常值为100~300nT之间变化。与地质图重叠对比,南部大面积出露迁西群和集宁群;北部出露乌拉山群、阜平群、单塔子群,两大套地层出露的差异,正好与磁异常特征不同相一致。
图2-1-3 华北地区岩石圈厚度图
秦皇岛、北京、大同以南,费县、济宁、安阳、临汾以北,磁异常主体走向北东,但有东西向、北西向异常穿插其中。此区又可细分几个小区:东营、济南、济宁、费县一带,异常走向北西,异常的幅度和面积小,分布呈三角形,地面出露泰山群。天津、黄河一带,磁异常走向北西西,异常的面积和幅度都比较大,该区大面积被第四系覆盖,在秦皇岛有单塔子群山露。德州、石家庄、忻县以北,异常相对平静,负背景场为主,异常走向北东,该区东部为第四系覆盖,山西北部大面积出露阜平群,五台群和滹沱群夹在其间。运城—侯马、临汾、太原一带,磁异常走向北东,异常宽缓,长度400~700km,宽度为100~120km,异常幅度为100~500nT。在侯马、临汾、离石等地大面积出露阜平群。
新乡—菏泽—枣庄一带,三门峡—郑州—商丘—徐州以北。东西向块状异常,菏泽有南北向异常,异常面积为1000~20000km2,幅度为100~300nT。该区大部分被第四系覆盖,在枣庄出露有泰山群),安阳、新乡的西部出露赞皇群。
平顶山—漯河—阜阳—淮南一线以北,磁异常比较简单,正磁背景上叠加北西西走向的宽缓磁异常,异常值为100~200nT。该区大部分为第四系覆盖,在中条山出露中条群(Pt1)。
伏牛山、大别山以北地区,磁异常走向北西,负背景场为主,向西变窄,终止于三门峡附近。东部为新生代地层覆盖,西部出露登封群。
伏牛山、大别山为南华北盆地的南界,北西向正磁场,面积大、分布广。地面出露大别山群和红安群(Ar3—Pt1)。
3.前长城系基底结构
(1)基底地层组合
中古太古界迁西群(Ar1-2)据出露和磁异常特征推测中古太古界基底分布于辽宁、河北、山西、内蒙古等省(区)。北界以营口—建平—张家口—集宁—呼和浩特一线;南界以秦皇岛—昌平—大同—朔州一线。东西方向延伸达1000km以上,南北宽度为100~200km。南北两侧都以断裂为界。冀北地区迁西群角闪岩Sm-Na等时年龄为3490Ma,它是华北地区最古老的陆核。
新太古界下部出露相对最为广泛。华北平原、山西和渤海为古生界和中新生界所覆盖,只能用磁力和重力资料预测它的分布。预测由它组成的基底也最为广泛,约占前长城系结晶基岩总面积70%以上。它的分布特点:北区,锦州、承德、集宁以近东西向分布于中新太古代陆核的北侧;南区,郑州、开封、商丘、徐州以南是东西向、北西西向分布;中区,在临汾、长治、安阳、济宁、枣庄以北;大同、北京、秦皇岛以南之间以北东向分布为主,局部为东西向、南北向、北西向。在中区和南区之间存在一个过渡区,位于新乡、濮阳、菏泽、沛县一带。以上这些特征对应的磁异常非常清楚。新太古界下部这套地层在岩性方面各处有差异,例如:分布于五台-太行地区的阜平群底部有少量基性麻粒岩,自下而上由若干个由浅粒岩、黑云母片麻岩、斜长角闪岩或大理岩的小旋回构成;山东泰山群泰山杂岩含较多的变质侵入岩,不含大理岩;内蒙古乌拉山地区的乌拉山群分上下两部分,下部分为基性麻粒岩组合夹片麻岩及麻粒岩组合,是一套变质火山岩为主的变质岩系,上部为变质泥质岩组合———夕线石榴堇青黑云片麻岩夹麻粒岩和大理岩,是一套变质沉积岩为主的变质岩系(李树勋,1994)。各地岩性差异可能是引起磁异常差别的主导因素。虽然它们都是同时期的产物,但在不同区域岩性存在明显的差别。
新太古界上部)分布于山西(五台群)、冀东(双山子群)。冀东地区这套地层分布很有特色。在丰宁、隆化一带分布范围严格受东西向断裂控制;密云、青龙等地地层分布受北东向断层控制,显示裂谷的特点。山西的灵丘、繁峙等地分布特征与冀东相同,也是受东西向断层控制;而在五台、平原、盂县、赞皇等地区,都是分布在阜平群的边缘,而且面积大,有陆缘盆地的特点,形成两个广阔的海盆。这套地层在山西分布面积大,而在华北平原区推测分布面积局限,而且以裂谷的形式北东向展布。
古元古界(Pt1)出露山西五台-太行地区的滹沱群,晋南中条群、吕梁地区吕梁群、冀东朱杖子群、辽东辽河岩系、豫西嵩山群。冀东的建平、密云都是受断裂控制,成带状分布;山西的五台、岢岚及河北石家庄等地分布面积较大,山西沁水盆地中地震资料解释有这套地层分布且与中条相连。在河南省境内,据出露和磁异常特征预测的这套地层分布面积大,且与新太古界成隆坳相间排列。
极据磁力解释成果,结合地面地质资料认为,最古老的中古太古界只分布于北部,东西向展布;大面积的基岩是由新太古界下部地层组成;新太古界上部及古元古界基底在山西河南、华北分布面积较大。北部及南部结晶基底呈东西向分布,中部结晶基底呈近北东向展布,其构成在东西向及南北向上均存在着差异。
(2)三联磁异常带及其解释
分析华北地区航磁异常特点,大多数为宽缓的、面积较大、延伸较长、中等以上强度(200~500nT)的正磁异常带,都是“上延不衰”的异常,有的甚至在上延100km的图上还有反映。在平面上这类异常多表现为三叉分列式。即异常在沿一个主要方向伸展的同时,还有一个次要走向的异常带与它斜交,组成有主有次、有强有弱、有长有短的三叉带状延伸的磁异常带,表面上看来它们是不同走向的异常,似乎不是同一带,但它们相距很近,通过“凸刺”相连,是受同一深部因素控制的异常,故给予一个新的命名——“三联”式磁异常带(简称三联带)。在三联带磁场接合部位,时有面积较小但强度很大(500~800nT)的磁场峰值出现。一共可分出七个三联带(图2-1-4),现分述于下。
(1)大同-延安-太原-石家庄三联带
位于华北西部,主支长约700km,宽约80km,北东走向,由大同向西南延安一带延伸;于中部太原一带向石家庄东西方向延伸出它的另一支,长约200km。两支共同组成以北东为主,东西为辅的典型三联式正磁带。异常值高达500~750nT。此异常在上延20km、40km、100km磁异常图上都有明显反映(图2-1-5),尤以太原以西,朔州以南为最;根据地震CT断面图(图2-1-6),沿东经112°通过本段中段,即北纬37°~39°之间为三联带中心部位,地幔低速层位于65~150km深处,呈柱状,其上还有垫状低速层;岩石圈厚度图上大同至太原一带厚度为75km,较其东南张家口—沁水一带减薄80km;磁性体埋深图上,本带上界埋深8~12km;中新元古代有坳拉槽分布厚达2000m。在晚古生代及中、新生代时期北段发育了大同-平鲁、宁武-静乐等石炭-二叠系及侏罗系构造盆地,前人认为它们均属区域拉伸作用形成的盆地。本带完全符合裂谷的七条标志,而且具多期活动特点,是古、新裂谷活动的产物,其中太原-石家庄段后期无明显活动,岩石圈未见减薄,故仅仅是早期裂谷形成的残留磁场。最终它成为后期晋中南、北不同构造的分界线。
(2)临汾-渭南-三门峡-新乡三联带
主带自沁县、临汾、侯马至渭南,北东向延伸,长400km、宽约80km。自三门峡往东经济源至新乡为三叉带另一分支,长约300km。本带具较高异常值达200~600nT以上。
磁性体埋藏深度图(相当于结晶基岩面)上本带深度较大,可达10km。
磁性体下界埋深14km(相当于居里面)(图2-1-7),较周围要浅。
岩石圈厚度图上临汾—三门峡一带75km,明显上隆。航磁ΔTa上延20km、40km、100km图上都能找到,具有上延不衰特点。
(3)天津-沧州-邯郸-东营三联带
由南北向的天津-沧州段(长300km)和北东向的邯郸-东营段(480km)组成三联式磁场。异常强度在200~500nT以上。
磁性体埋深较大在8~10km以下。
磁性体下界上拱在15~16km以上。
图2-1-4 华北地区裂谷推测图
航磁ΔTa上延20、40、100km图上形态明显,具上延不衰特点。莫氏面上拱,岩石圈厚度减薄,仅60km。
(4)济宁-菏泽-拓城-淮北三联带
呈南北走向,长约300km,宽约60km。按其走向和位置,应该和北面天津-沧州正带相联,其间被北东向邯郸-东营带所切断(很可能是中生代时被切断)。
图2-1-5 华北地区航磁ΔTa化极上延100km异常图
磁性体埋深大于10km。
深层磁性体埋深小于15km(图2-1-7)。
岩石圈上隆(图2-1-3),仅60余km,而且呈南北走向和天津带相联。
航磁ΔTa上延100km不衰,且和岩石圈上隆十分一致,呈南北向分布。
从下古生界顶面至磁性界面差值图来看,其最大厚度达8000~9800m,估计应有石炭-二叠系、下古生界及中新元古界地层分布。据记载,莘县往东莫氏面隆起,范县以南菏泽一带易发生地震,可见这些强磁异常都伴随着深部裂谷构造作用。
(5)郯庐三联带
从磁场图看又可分两个亚三联带:
①嘉山-潍坊-青岛三联带
图2-1-6 沿东经112°南北CT断面图
长约500km,宽约70km,由北北东走向转成北东向,往青岛方向延伸,异常值可达500nT,接合部郯城—莒县之间有燕山碱性正长岩。据CT断面图(图2-1-8),沿北纬36°线,可见在东经118°~119°之间有低速层成柱状隆起,其上还有垫状低速层,位于35~50km深度,表明本区岩浆源于地幔深处。
图2-1-7 华北地区深层磁性界面深度图(相当于居里面)
②沈阳-渤中-塘沽三联带
长约600km,宽50km,北北东向延伸,有东西向分支延伸至塘沽。磁异常值较平缓,在200nT左右。
(6)大厂-廊坊-宝坻三联带
长130km,宽约30km,呈北东走向,在宝坻附近伸出一东西向分支,异常幅度200~700nT。该带上延40km图上消失,表明其根不深。有资料记载,在永清-大兴一带莫氏面30~32km为上隆区。
图2-1-8 沿北纬36°东西CT断面图
(7)怀柔-川里-房山三联带
该带呈北东走向,长220km,宽约40km,异常在400~500nT,地面见燕山期闪长岩。该带上延40km后消失。莫氏面在北京北部高丽营一带仅34km,为上隆区。
(8)合肥-固始异常带
总体呈东西走向,长240km,宽50~100km。异常值在400nT,也是上延不衰(上延40km仍有)的深源异常。上界埋深为8~12km。
解释认为这些磁异常主要反映前阜平期的基性及中基性岩的分布情况,三联式强磁异常可能与太古宙和古元古代的裂谷有关,尤其是北部地区。发育完善的裂谷具有三联式特点,由于地幔上隆,基性岩浆活动强烈,从而引起强磁异常。
此外,华北地区还有一些强度很大,走向不明显,呈近椭圆、圆形的异常,它们不同于裂谷带引发的异常,它们共同的特点是:
(1)有近似圆形的高磁异常;
(2)具上延不衰的特性;
(3)相伴有玄武岩或碱性岩盘;
(4)地幔上拱,常有地震活动;
(5)有相应的重力值增高。
4.基底断裂
通过华北地区基底结构研究证实,该区基底断裂有东西、北东、南北、北西等四组,且以北东及东西向两组最为重要。将主要断裂简述如下。
(1)锦州-集宁断裂
该断裂呈东西向延伸,东起营口,西至呼和浩特以西,长度1000km以上。断裂磁力特征前已述及,断裂以南出露中古太古界,断裂以北出露新太古界下部,它是这两套地层的分界线,也是古陆核与边缘海的北部分界线。
(2)秦皇岛-北京-朔州断裂
该断裂呈东西向延伸,长度大于700km,延至大同后断裂向南平移约400km,平移后相当伊盟隆起的南部边界断裂。在河北、山西省北部,断裂以北出露中、古太古界,断裂以南出露新太古界,它是这两套地层分界线,也是古陆核的南部界线。
(3)郯庐断裂
该断裂呈近南北向及北北东向延伸。北起沈阳,经营口、潍坊、郯城到合肥,长度大于1400km。断裂在磁力和重力上都有清楚的反映,都表现为线性异常带,沿断裂延伸。郯庐断裂从江西庐江向北到黑龙江的依兰—伊通经汤原延至俄罗斯境内,它的磁异常特征各段不相同,有关文献介绍它的发育时间也各不相同。
(4)大同-平凉断裂
该断裂呈北东向延伸,北起张家口,经大同、西峰、平凉,长度大于800km。该断裂是个大的磁异常变化带,断裂以东为北东走向磁异常区,正负相同,异常值变化在-500~600nT之间;断裂以西在伊盟地区为东西走向,正负相间,异常变化在-200~500nT之间,伊盟以南为负值区。沿该断裂有一条走向北东,宽度40km的负值带,异常值为-200~-500nT。断裂的两侧大部分为新地层覆盖。据磁异常特征不同推测两侧的基岩岩性有差别,断裂发育时间可能在太古宙开始,结束于元古宙。
(5)太行山东侧断裂
它是兴安岭东侧至太行山东侧大断裂的一部分。北东走向,长度1000km以上。重力、磁力、地质及地貌都有清楚的反映。对于该断裂发育时间,多数学者认为是在中生代及以后。在密云、赞皇有新太古代及古元古代裂谷沿断裂分布,说明它的活动时间可能比较早。
(6)沧东断裂
该断裂呈北东向延伸,北起青龙,经唐山、天津、沧州至德州。磁力及重力有清楚的反映。唐山以北有老地层出露,以南为新地层覆盖。
(7)临汾-长治-安阳-临沂断裂
该断裂走向为东西向,长度在600km以上,它被北东向、北西向、南北向次一级断裂复杂化。它的磁异常特征是华北北部和南部特征之间的过渡区。
(8)郑州-商丘-徐州断裂
该断裂呈近东西向,长度在600km以上。郑州以东被新地层覆盖,郑州以西有老地层出露,它是南部和北部磁异常特征区的重要分界线。磁力异常表现为宽度120~160km的正磁场区。
(9)三门峡-漯河-阜阳-蚌埠断裂
该断裂走向呈北西向,长度在700km以上。磁力异常特征是负磁场区,东部宽度160km,向西变窄为40km的三角形。异常值变化-100~-400nT。六安县以北,位于负异常区的中间有一个东西长度200km,宽度40~80km的正值区,异常变化值50~300nT。
(10)卢氏-确山断裂
该断裂在信阳以东,其走向东西,在信阳以西,其走向北西,长度在700km以上。该断裂正负磁异常的分界线,是华北板块的南部边界。
5.华北地区结晶基底的形成
华北地区前长城系从老至新分四套地层:迁西群、阜平群、五台群、滹沱群。华北板块最古老基底中古太古界,它的可靠年龄大于3200~3500Ma前(赵宗溥,1993),这套地层以中基性火山岩、沉积岩为主,经变形变质后为片岩、麻粒岩。这个阶段形成的克拉通成为华北地区最早的陆核。新太古代早期,在陆核的两侧形成深海,唐山、阜平以南是陆核增生期沉积盆地的中心(河北省区域地质志),阜平群是由一套巨厚的中基性—中酸性火山岩、火山碎屑岩及沉积岩组成,变质后成为片岩、片麻岩和大理岩。这套地层各地岩性有差别,说明它们是不同构造环境的产物(张寿广,1987)。新太古代早期末的阜平运动,是一次非常重要的强烈的构造热事件,造成阜平群变质、变形和形成初始克拉通基底。阜平运动使基底开始固结,但并未完全稳定,地壳活动仍然明显存在。新太古代晚期在初始克拉通基底上出现脆性断裂,在冀北形成受断裂控制的隆化-丰宁裂谷、密云裂谷、青龙裂谷;山西五台在阜平大陆边缘形成陆缘坳陷盆地,新太古代末期五台运动,裂谷盆地褶皱造山,使初始克拉通进一步克拉通化。古元古代以断裂为主导因素形成断陷盆地或海槽,在胶东、辽东发育克拉通边缘盆地。在克拉通内部形成克拉通内盆地。山西五台、吕梁、太行、沁水、中条、嵩山都有大面积的盆地,北京以东双子山为主形成小型盆地。这一时期各盆地除少量具有大陆环境特点的基性火山岩外,主要为浅海相-陆相碎屑岩、半泥质岩和碳酸岩沉积,具有冒地槽的沉积特点。古元古代末期吕梁(中条)运动是继阜平运动之后又一次重要的构造热事件,初始克拉通基底最终固化,最终克拉通化已完成。由前长城系组成它的复杂基底,华北板块的主要构造格架也基本成形,从此开始它的新的发展阶段。华北板块陆壳的形成与演化是由活动转化为稳定,由不成熟转化为成熟,不断克拉通化作用的过程。
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