华北地区地层概论

华北地区地层概论中国的起源来自于古陆核的形成、发展以及演化，直至形成今天我们所赖以生存的大地。46亿年前，地球由原始的太阳星云分馏、坍缩、凝聚而形成。大约37亿年前，华北古陆出现，成为中国最早形成的大陆，也是中华大地的根基。一、大地构造背景中国现代大陆，是由几个主要陆核经过漫长地质时期的发展、演化、拼接和改造后完成的。晚元古代早期以前主要为陆核陆块发展阶段，晚元古代后期至中生代初期主要为陆缘发展阶段，中生代中后期至新生代主要为陆内发展阶段。中国大陆第一次拼接发生于晚元古代中期，其结果导致塔里木陆块与华北陆块拼接，并与扬子陆块和华夏陆块汇合形成原始中国古陆；第二次拼接发生于晚古生代后期，其结果导致西伯利亚板块南缘与塔里木——华北板块北缘连为一体；第三次拼接发生于中生代早期，其结果导致塔里木——华北板块南缘与华南板块北缘以及华南板块西缘与藏滇板块北缘连在一起；第四次拼接发生于新生代早期，其结果导致印度板块北缘与藏滇板块南缘连为一体，至此，作为统一的中国大陆形成。大地构造演化的今天，中国各地具有不同的地质构造特征和发展演化历史，现对塔里木——华北地区论述如下：塔里木——华北地区呈近东西向分布，北与天山——兴安地区相邻，南以科岗断裂、阿尔金南缘断裂、龙首山断裂、洛南——固始断裂和五莲——荣成断裂为界。全区为一具前震旦系至前长城系基底的稳定古陆块。几经改造并已支离破碎，但它却记载着地球发展演化之过程，沧海桑田之巨变，遗留了丰富多彩的地质遗迹，使地质学家得以通过对它们的深入研讨，重建地壳演变的历史画卷。塔里木——华北地区是古塔里木——华北板块中的稳定区，自西向东，横亘中国，在中国构造格架中起着骨干作用，在稳定区北侧为天山——赤峰活动带，南侧为昆仑——秦岭活动带，这两个活动带与塔里木、华北陆块共同组成塔里木——华北板块。本区地壳经历了陆核形成、陆块形成、陆块发展及滨太平洋、新特提斯发展四大阶段。前两个演化阶段：吕梁运动以前，早前寒武纪为陆核及早期地壳发生发展固结演化阶段，这段地质历史在本区有较为清楚的记录；晋宁运动（塔里木运动）以前，晚寒武纪以拗裂槽发育为特点，为陆块形成阶段。后两个演化阶段：突出的特征为相对稳定性，直到印支运动以后，塔里木去由于受南北向挤压，才出现压陷盆地及断块升降，华北区由于受太平洋西侧大陆边缘活动影响，北北东向构造线发育，岩浆作用频繁，这个稳定区两头大，中间小，由两个不同的刚性块体构成。西端为塔里木克拉通，东端为华北克拉通，二者在玉门市以北互相衔接。晚古生代（华北）、中侏罗世（塔里木）含煤沉积及中生代——新生代石油天然气蕴藏，均标志着这个稳定区是瑰丽多彩，矿产丰富的宏大地质块体。华北区与塔里木区为中国板块稳定而坚实的组成部分，地质发展过程不同，因而基底与盖层颇有差异。图图图图1中国中国中国中国各板块位置简图各板块位置简图各板块位置简图各板块位置简图二、地层特征以华北区地层为重点，论述地层年代发展演化及岩层性质如下：太古宇太古宇太古宇太古宇构成华北陆古老结晶基底的主要组成部分，所有的岩石都经历了不同类型的区域变质以及其他地质作用的影响，形成复杂的变质岩系或杂岩。元古宇元古宇元古宇元古宇分布较为广泛，下元古界主要出露在北缘和东缘，中部和南部出露零星；中元古宇长城系、蓟县系、青白口系分布甚广，为滨海——浅海相碎屑、碳酸盐沉积；上元古宇的震旦系出露面积小，分华北陆块东缘型和华北陆块南缘型，东缘型为一套滨海——浅海相沉积，下统以碎屑岩为主，上统以碳酸盐岩为主，形成完整的海侵沉积序列，富产叠层石及微古植物及宏观藻类化石，与下伏青白口系，上覆寒武系为平行不整合接触。古生界古生界古生界古生界寒武系寒武系寒武系寒武系均为海相沉积，分属塔里木和华北地层区。华北地层区为陆表浅海碳酸盐及泥沙沉积，分布广泛，由于早寒武世海水自东、南、西，北推进，因此，下统各地发育不同，中、上统发育良好，化石丰富，主要矿产有磷、石灰岩。表表表表1华北地区寒武系地层及岩层分布华北地区寒武系地层及岩层分布华北地区寒武系地层及岩层分布华北地区寒武系地层及岩层分布系统组岩层寒武系上统凤山组灰色中厚、薄层泥晶灰岩，夹竹叶状灰岩和黄绿色页岩，三叶虫带（77——93m）长山组紫红及灰紫色竹叶状灰岩、泥质条带灰岩、页岩，三叶虫带（10——20m）崮山组泥质条带灰岩，夹竹叶状灰岩、鲕状灰岩和页岩，三叶虫带（40——68m）中统张夏组鲕状灰岩、生物碎屑灰岩，局部夹黄绿色页岩，三叶虫带（28——199m）徐庄组紫红色页岩、粉砂质页岩、夹鲕状灰岩或砂岩，局部相变为厚层鲕状灰岩、含海绿石砂岩、泥质粉砂岩，三叶虫带（73——128m）毛庄组灰紫色含云母砂质页岩夹鲕状灰岩及生物碎屑灰岩透镜体，三叶虫带（31——49m）下统馒头组紫红色粉砂质页岩、页岩、夹灰岩、泥灰岩、白云岩及石膏、三叶虫带（37——110m）碱厂组为灰及灰黑色沥青质灰岩、含碎石灰岩，下部夹黄绿色钙质页岩、泥灰岩及石膏，三叶虫带（43——306m）黑沟子组紫色条带状灰岩、叠层石灰岩水洞组紫红色含磷粉砂岩、细砂岩、含砾砂岩，夹多层磷块岩奥陶系奥陶系奥陶系奥陶系分布范围与寒武系相同，沉积类型属稳定型海相沉积。华北区为陆表海碳酸盐沉积，除鄂尔多斯盆地西缘及南缘地层发育齐全外，其余地区普遍缺失中、上统或上统。生物群以北方型的头足类为主，牙形石繁盛，西部边缘出现与华南型混生的动物群。下统分布广泛，总厚330——1100m。表表表表2华北地区奥陶系地层及岩层分布华北地区奥陶系地层及岩层分布华北地区奥陶系地层及岩层分布华北地区奥陶系地层及岩层分布系统组岩层奥陶系中统峰峰组上与本溪组平行不整合接触，为褐灰色厚层灰岩、花斑灰岩和角砾状灰岩下统上马家沟组灰色白云质灰岩、厚层灰岩，底部以角砾状泥质白云岩与下马家沟分界下马家沟组灰色白云质灰岩、薄层泥质灰岩、夹灰岩，产三叶虫亮甲山组灰色富含燧石结核，条带的灰岩和白云岩为特征冶里组下与凤山组为连续沉积，为灰色厚层豹皮状灰岩、泥质条带灰岩、白云质灰岩、薄层灰岩、夹竹叶状灰岩及页岩，产多门类化石华北地区志留系志留系志留系志留系缺失，主要分布于塔里木区，为稳定型浅滨海泥砂质夹碳酸盐沉积。华北区泥盆系泥盆系泥盆系泥盆系缺失，主要分布于塔里木区，下统面貌不清，中统为海相或海陆交替相沉积，上统基本为滨海——陆相沉积，局部为泻湖相及海陆交替相沉积。石炭系石炭系石炭系石炭系沉积环境除阿尔金山地区上统为活动型沉积外，均属稳定型沉积。稳定型沉积有：滨浅海的海陆交替相含煤碎屑沉积，主要分布于华北区，是中国最重要含煤层位之一；浅海相以碳酸盐为主夹碎屑沉积，分布于塔里木区，陆相碎屑沉积，主要分布于阴山及燕山北侧。华北地区分布广泛，普遍缺失下统，呈平行不整合覆于奥陶系不同层位之上。表表表表3华北地区石炭系地层及岩层分布华北地区石炭系地层及岩层分布华北地区石炭系地层及岩层分布华北地区石炭系地层及岩层分布系统组岩层石炭系上统太原组太原期海侵方向转为由南向北、由东南向西北，沉积厚度依次变薄，灰岩层数南多北少本溪组下部为杂色页岩、砂岩、铁铝岩及粘土岩，上部为灰及黄绿色夹紫色页岩、砂岩、4——5层灰岩和煤线，产蜓类化石（华北区本稀期由于海侵自东北经太子河相西南方向推进，因此沉积厚度由东北向西南减薄，灰岩夹层也逐渐减少）注：辽东太子河——浑江流域的本溪组时代并非全为晚石炭世，其上部夹有灰岩的岩段，据蜓类及腕足类标准化石，仍归属晚石炭世；下部紫色——灰绿色泥、砂岩及底部铁铝岩段，以归属早石炭世或晚泥盆世——早石炭世为宜。二叠系二叠系二叠系二叠系以山西为代表，层序齐全，与石炭系、三叠系及统、组间皆为连续沉积，总厚度326——1146m。表表表表4华北地区二叠系地层及华北地区二叠系地层及华北地区二叠系地层及华北地区二叠系地层及岩层分布岩层分布岩层分布岩层分布系统组岩层二叠系上统石千峰组为紫红色泥岩、砂质泥岩、夹长石砂岩，底部为灰黄色长石砂岩上石盒子组为黄绿色或紫红色泥岩、页岩、粉砂岩和砂岩组成的杂色岩层，下部夹锰铁层，顶部泥岩含燧石条带下统下石盒子组底部为灰黄色岩屑砂岩夹页岩、煤线，下部为黄绿色页岩，夹锰铁层级煤层，中上部为黄绿色页岩与砂岩互层，顶部为杂色铝土页岩山西组底部为灰白色石英砂岩，下部为黑色粉砂岩与页岩互层夹煤层及海相灰岩和页岩，上部为灰黑色页岩夹粉砂岩、砂岩及煤层中中中中生生生生界界界界三叠系三叠系三叠系三叠系除陕西岐山、麟游等地下统有海相夹层外，皆为稳定型内陆盆地沉积。早三叠系为干旱环境下河湖泥砂质沉积，晚三叠系以潮湿气候下的胡沼相泥砂质沉积为主，分属南天山——塔里木和华北地层区。赋存有煤、石油、油页岩、膏盐等矿物。华北区鄂尔多斯盆地及山西发育良好，下与二叠系为连续沉积。表表表表4华北地区三叠系地层及岩层分布华北地区三叠系地层及岩层分布华北地区三叠系地层及岩层分布华北地区三叠系地层及岩层分布系统组岩层三叠系上统瓦窑堡组同属延长群，以砂岩、泥岩为主，上部夹煤层或煤线，厚300—750m永坪组胡家村组中统铜川组黄绿、灰黑色细砂岩、夹油页岩、粉砂岩，厚275—596m纸坊组（二马营组）紫灰及黄绿色细砂岩、粉砂质泥岩夹页岩下统和尚沟组紫色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩刘家沟组紫红色长石砂岩为主，夹粉砂岩、砂质页岩和泥岩，交错层理发育塔里木—华北区侏罗系侏罗系侏罗系侏罗系全为陆相沉积，皆分布于各种类型内陆构造盆地中，除鄂尔多斯、塔里木北缘盆地属稳定型的河湖相碎屑及泥质沉积外，皆属过度型的山间盆地碎屑及泥质沉积，其中燕山、阴山及阿拉善地区伴有火山活动，强度由东向西减弱，中、下统以温暖湿润气候环境沉积为主；上统则以干燥气候环境沉积为主，主要矿产有煤、石油等。白垩系白垩系白垩系白垩系同为陆相沉积，华北地区缺失。新新新新生生生生界界界界第三系第三系第三系第三系陆相沉积为主，遍布于各种类型盆地中。其中，稳定型分布于西部的大中型内陆盆地（鄂尔多斯盆地、塔里木盆地），以河湖或游移湖相沉积维为主，过渡型分布于地堑型盆地（汾渭盆地），近海平原型盆地（华北平原盆地）及吉、辽（东部）、鲁西山地的小盆地，以河湖相沉积为主。海相沉积分布于塔里木盆地之西南缘，属稳定型干旱环境下得闭塞海湾——泻湖相沉积。华北平原为陆相沉积，以沉积物厚度巨大，含油气为特征。表表表表4华北地区第三系地层及岩层分布华北地区第三系地层及岩层分布华北地区第三系地层及岩层分布华北地区第三系地层及岩层分布系统组地层第三系上新统明化镇组杂色泥岩、砂岩互层，厚度556——1653m中新统馆陶祖下与东营组呈不整合接触，以杂色砂岩、泥岩为主，夹含砾砂岩、砾岩，厚度78——956m渐新统东营组杂色泥岩与砂岩互层始新统沙河街组与下伏地层呈不整合接触，主要为暗色泥岩、粉砂岩，夹砂岩、页岩、煤、油页岩、蒸发岩、泥质白云岩、白云岩、灰岩及玄武岩，化石丰富古新统孔店组红色和灰色泥岩、粉砂岩为主，夹砂砾岩、油页岩、含膏泥岩、灰岩，底部有玄武岩和砾岩，中上部产介形虫化石华北地区第四系第四系第四系第四系地形复杂，气候差异明显，沉积类型多样，最大厚度逾千米，并形成砂矿、泥炭、地下水及地热等重要资源。表表表表5华北地区第华北地区第华北地区第华北地区第四四四四系地层及岩层分布系地层及岩层分布系地层及岩层分布系地层及岩层分布系统组概述第四系全新统Q4第四纪冲积—洪积各时期普遍发育，尤以全新世为甚；湖沼沉积早更新世最为发育，中更新世次之，全新世亦有分布；本区黄土主要为风成沉积，分布广泛；更新世大致可分为3-4个冰期，全新世为冰后期；火山堆积物主要以玄武岩及火山碎屑岩为主；海相沉积主要分布辽河平原和华北平原，华北更新世发生第五次短暂海侵，全新世有一次海侵，海侵时的泥沙质沉积物；华北洞穴堆积发育，是动物化石和古人类化石的重要产地。上更新统马兰组Q3中更新统离石组Q2下更新统午城组Q1总表：表表表表6华北地层及岩层分布华北地层及岩层分布华北地层及岩层分布华北地层及岩层分布系统组岩层寒武系上统凤山组灰色中厚、薄层泥晶灰岩，夹竹叶状灰岩和黄绿色页岩，三叶虫带（77——93m）长山组紫红及灰紫色竹叶状灰岩、泥质条带灰岩、页岩，三叶虫带（10