寒武紀 奧陶紀原型盆地

2021-05-29 08:18:26 字數 5533 閱讀 6821

1樓:中地數媒

四川原型盆地的形成演化主要受周邊的華夏地塊、華北地塊和松潘-甘孜地塊的作用,其以江南斷裂、城口-房縣斷裂和龍門山斷裂為界與上述各地塊之間的相互作用構成海相原型盆地發育的主要構造背景。盆地克拉通基底在晉寧期形成後,自南華紀開始,進入相對穩定的地臺發展階段,亦即海相盆地的演化階段,直至中三疊世末的印支運動後,才進入真正的、實質性的海相盆地改造階段。但在其發展過程中的不同階段,克拉通內部不同部位及其周緣的大地構造性質是不均一的,空間上不同的次級構造單元則具有較顯著的差異性。

在rodinia旋迴中,寒武紀—奧陶紀四川海相盆地演化可分為兩個階段:寒武紀—早奧陶世被動大陸邊緣及克拉通內坳陷階段和中奧陶世前陸盆地和克拉通內撓曲坳陷發育階段。

(一)寒武紀—早奧陶世克拉通內坳陷盆地和周緣邊緣坳陷盆地發育

從南華紀開始,華南地區晉寧期的板塊匯聚作用已被加里東早期的拉張-伸展作用所代替。儲存於贛湘桂、粵北地區的華南盆地再次伸展、裂陷、水體加深,成為分隔揚子地塊與華夏地塊的一個新生海盆。在揚子地塊北緣地區,由於裂離作用的進一步發展,在揚子地塊與華北地塊之間出現了以商丹縫合帶殘留蛇綠岩為代表的商丹洋。

在揚子地塊的西南,以昌寧-孟連洋為代表,分隔了揚子地塊與岡瓦納地塊。與此同時,在揚子陸塊內產生了西鄉-神農架、攀西等大陸裂谷,發育了大陸火山噴發相及河流相碎屑岩。由此形成了以揚子地塊克拉通(碳酸鹽臺地)為核心,分別向南、向北、向西南逐漸變深的克拉通邊緣坳陷盆地,而四川盆地則為伸展作用下的克拉通盆地,受基底斷裂的控制,盆地內以隆坳格局為主要特徵,其中以樂山-龍女寺古隆起最為顯著,表現為同沉積隆起和剝蝕隆起交替發育(圖2-3-4,圖4-3-5)。

1.早寒武世筇竹寺期原型盆地

四川盆地及鄰區早寒武世的構造格局對晚震旦世具一定的繼承性,邊緣保持裂陷特徵,表現為西高東低,整體向南東方向傾斜(圖2-3-5,圖2-3-6)。

上揚子淺海成為西北高、東南低的以波浪作用為主的廣海型碎屑岩緩坡型大陸架。上揚子地塊西部的瀘定古隆起崛起暴露地表成為南北向的隆起區,並與松潘隆起共同構成南北軸向的不連續剝蝕區,因此在其臨近的東部地區—都江堰—峨眉山一線以西地區發育了潮坪-濱岸相的雲質砂礫岩和砂泥質沉積。

圖2-3-4 四川盆地樂山-龍女寺古隆起2006ww31_5**剖面下古生界接觸關係圖

圖2-3-5 四川盆地及鄰區早寒武世nw-se向構造地層結構剖面示意圖

東南部原揚子板塊和華夏板塊拼合界限一帶產生一定程度的拉張,從北西-南東,構造格局由淺海變為揚子東南大陸邊緣盆地、湘黔大陸斜坡盆地。北緣隨著秦嶺洋的進一步擴張,盆地型別為被動大陸邊緣盆地。揚子地塊西部早震旦世形成石棉-澄江後造山期裂谷帶,早寒武世繼承發展,在揚子地塊西緣形成北東向龍門山-錦屏山坳拉槽,與上揚子以龍門山斷裂為界。

上揚子地塊北部、東南部和川西仍發育三大海槽,並影響著沉積環境和沉積物空間分佈和變化的格局。

四川盆地內部,受華鎣山斷裂帶、龍泉山斷裂和龍門山斷裂等基底斷裂的控制,盆地內部表現為隆坳格局,其中以樂山-龍女寺古隆起和川渝坳陷最為典型。受早寒武世興凱運動影響,尤其川西及川西北興凱運動表現明顯,**剖面亦揭示下寒武統比中上寒武統具有更大的地層厚度分異(從坳陷或斜坡到隆起)及更多的上超和削蝕點,表現地殼活動於早寒武世時明顯活躍。因此該時期盆地中基底斷裂發生強烈活動,華鎣山斷裂帶、龍泉山斷裂和龍門山斷裂分別控制著龍門山隆起、樂山-龍女寺古隆起以及川渝坳陷。

2.早寒武世滄浪鋪-龍王廟期原型盆地

滄浪鋪-龍王廟期四川盆地及鄰區構造格局與筇竹寺期類似,沉積和盆地的演化繼承了前期的特點,是早寒武世沉積和構造格局的延續。陸塊邊緣發育被動大陸邊緣盆地,盆地整體構造格局為北西高南東低,整體向南東方向傾斜。由碳酸鹽緩坡向碳酸鹽臺地演化的過程,除沿康滇古陸邊緣有碎屑岩沉積外,上揚子均沉積了薄層狀灰巖,在邊緣形成藻丘和灰泥丘(圖2-3-7)。

早寒武世末發生海退,上揚子處於海退背景環境,瀘定古隆起和松潘古隆起之間的低地隆升,瀘定古陸向北延展斷續延至陝西漢中西南地段。從北西-南東,上揚子整體構造格局由淺水碳酸鹽緩坡變為揚子東南大陸邊緣坳陷盆地、湘黔大陸斜坡盆地。隨著秦嶺洋的進一步開啟,揚子北緣盆地型別為被動大陸邊緣盆地。

揚子地塊西緣依然為北東向龍門山-錦屏山坳拉槽,與上揚子以龍門山斷裂為界。

圖2-3-6 四川盆地及鄰區早寒武世筇竹寺組沉積期原型盆地分佈圖

圖2-3-7 四川盆地及鄰區早寒武世滄浪鋪一龍王廟組沉積期原型盆地分佈圖

圖2-3-8 四川盆地及鄰區中寒武世陡坡寺組沉積期原型盆地分佈圖

四川盆地內部,依然為隆坳格局。樂山-龍女寺古隆起長期表現為水下沉積隆起,但在龍王廟期末,出露到水體上,發生剝蝕,表現為剝蝕隆起(圖2-3-4)。該時期主要沉積中心較筇竹寺期向北東方向發生了遷移,分佈於湘鄂西地區,即為湘鄂西坳陷。

3.中寒武世毛莊期(陡坡寺組沉積期)原型盆地

中寒武世毛莊期四川盆地及鄰區繼承了早寒武世時期的特點,上揚子邊緣依然為裂陷特徵,整體構造面貌向南東方向傾斜(圖2-3-8,圖2-3-9)。

圖2-3-9 四川盆地及鄰區中晚寒武世nw-se向構造地層結構剖面示意圖

瀘定古隆起與滇中古陸相連,構成了康滇古陸,且與松潘古隆起之間的低地繼續隆升,瀘定古陸向北延展斷續延至陝西漢中西南地段,且規模增大。

上揚子北緣的南秦嶺被動大陸邊緣火山活動較強,中寒武世—晚寒武世早期在南秦嶺盆地中部出現數百千米火山裂隙噴發帶,堆積大量的火山沉積物,可能屬大陸邊緣的張裂盆地,處於陸坡-次深海環境。

上揚子西緣以及東南緣亦為張裂作用下的盆地型別。上揚子從北西到南東由碳酸鹽淺水緩坡逐漸過渡到臺緣斜坡、大陸坡-次深海。四川盆地內部主要以樂山-龍女寺古隆起的繼續發育為主要特徵。

4.中寒武世徐莊期—晚寒武世鳳山期(洗象池群沉積期)原型盆地

中寒武世中晚期—晚寒武世古太平洋水面保持相對穩定下降,華夏古陸和康滇古陸分別向北東和南西方向擴充套件。川西海槽盆地由於東部康滇古陸在東南地區的阻隔,使來自西部海槽的海水被阻擋,上揚子地塊的水動力沉積作用主要受控於北部的秦嶺海槽和南部的南華海槽。此時四川盆地通江—簡陽—鹽津以東地區成為廣闊的碳酸鹽臺地相沉積環境(圖2-3-10)。

洗象池群沉積期,四川盆地及鄰區盆地結構對高臺期具繼承性,整體結構為向南東方向傾斜,制約著ne-sw方向的沉積相展布。但由於海平面的下降,漢中地塊發生隆起,與康滇古陸一起構成了上揚子西緣的不連續隆起帶,對川西海槽和上揚子克拉通盆地起到分隔作用。南秦嶺區,洗象池期南秦嶺盆地仍具拉張特徵,為被動大陸邊緣海盆地。

南東側受華南洋的作用,為大陸邊緣盆地和大陸斜坡盆地。

較陡坡寺組沉積期,洗象池群沉積期上揚子地區內部也發生了地殼的不均衡調整。受基底斷裂的控制,樂山-龍女寺古隆起持續發育,且在洗象池期末隆升至水體以上,成為剝蝕隆起,促使了洗象池群古岩溶的發育。該時期地殼的調整還促使了湘鄂西坳陷的發育,其中在恩施—遵義一帶最大沉積厚度達1500餘米。

圖2-3-l0 四川盆地及鄰區中晚寒武世洗象池群沉積期原型盆地分佈圖

5.早奧陶世桐梓組沉積期原型盆地

早奧陶世,海平面再次上升,寒武紀時存在的松潘-瀘定-漢中古隆起再次沉沒水下。僅在康定-昆明一線殘留了康滇古隆起。原川西海槽盆地由於松潘-瀘定古隆起的消失,使海水與陸臺內部再次溝通,寒武紀時形成的川西甘孜-臨滄海槽盆地不復存在,四川盆地及鄰區再次演化為統一的巨型陸臺海相沉積盆地(圖2-3-11)。

早奧陶世,四川盆地及周緣仍為克拉通盆地,由周邊的被動大陸邊緣盆地和主體碳酸鹽臺地構成。上揚子地塊北部南秦嶺繼續沉降成為槽盆,由於伸展裂陷作用使中秦嶺微板塊一度向南漂移,使中秦嶺的動物群在早奧陶世與揚子區接近(殷鴻福等,1997),說明該時期南秦嶺地區仍為海槽,對中國南方陸臺的沉積有較大的影響。西緣依然為張裂狀態,處於被動大陸邊緣。

四川盆地主體依然向se方向傾斜,從nw向se逐漸由碳酸鹽臺地過渡到大陸邊緣盆地、大陸斜坡盆地。

6.早奧陶世紅花園組沉積期原型盆地

紅花園組沉積期是四川盆地及鄰區伸展裂坳盆地持續發展階段,總體上繼承了早奧陶世早期陸臺盆地的區域構造和沉積特徵,仍為以岩石圈伸展坳裂為主要動力學性質的統一陸臺盆地(圖2-3-12)。

該時期盆地構造格局與桐梓期類似,四川盆地及周緣仍為克拉通盆地,由周邊的被動大陸邊緣盆地和主體碳酸鹽臺地構成。盆地結構面貌為向se方向傾斜,受其制約,盆地內沉積相呈nne-ssw向展布,盆地內部樂山-龍女寺古隆起持續發展。

(二)中晚奧陶世克拉通內撓曲坳陷盆地與西緣裂陷槽盆地和北緣、東南緣及南緣前陸盆地發育

奧陶紀是中國南方早古生代加里東構造旋迴的重要轉折階段。孟祥化等(2000)認為:中奧陶世,華夏板塊和揚子板塊再次相會聚碰撞拼合,其縫合線北部以擠壓為主,南側表現為走滑性質。

中晚奧陶世以後,秦嶺洋進入匯聚收縮及揚子板塊向華北板塊之下俯衝為主的階段,主俯衝帶位置位於商丹縫合帶處。

構造變革的地質響應是沉積盆地收縮,由伸展轉為擠壓背景,促使揚子的東南邊緣、南緣轉入前陸隆起造山的過程。由於前期克拉通盆地轉為具隆起性質的盆地,且隆起帶由南向北和由南東向北西的推擠,使得克拉通上的盆地縮小。周邊的黔中隆起、江南隆起和上揚子北緣隆起在奧陶紀均表現為前陸盆地系統的水下前淵隆起。

四川盆地及鄰區在中晚奧陶世期間,周緣轉變為活動大陸邊緣盆地,四川盆地主體為擠壓環境下的克拉通盆地,但盆地結構發生了較大的變化,由寒武紀—早奧陶世nw向se方向傾斜的格局轉變為向sse方向傾斜。盆地內以隆坳格局為主要特徵,樂山-龍女寺古隆起表現為同沉積隆起。

1.早中奧陶世湄潭-十字鋪組沉積期原型盆地

由於上揚子北緣、南緣和東南緣區域構造環境轉變為擠壓環境,因此,邊緣盆地由前期的被動大陸邊緣盆地轉變為主動大陸邊緣盆地,且前緣隆起發育,但都表現為水下隆起(圖2-3-13)。

四川盆地則為擠壓環境下的淺海克拉通盆地,且受控於雪峰、黔中古隆起構造掀斜作用,導致西側和北側盆地變深。在區域擠壓環境下,更加促使了盆地古隆起基底的撓曲,使得三臺-巴中-鎮巴隱伏斷裂和華鎣山斷裂帶強烈活動,促使了樂山-龍女寺古隆起的進一步發育。其中華鎣山斷裂帶由基底斷裂轉變為將蓋層亦斷開,控制著川東南坳陷的沉積。

2.晚奧陶世寶塔-臨湘組沉積期原型盆地

晚奧陶世寶塔-臨湘組沉積期為深水盆地,陸棚範圍較中奧陶世擴大。隨著擠壓作用的增強,上揚子南緣和東南緣的水下隆起向盆地內推進(圖2-3-14)。

圖2-3-ll 四川盆地及鄰區早奧陶世桐梓組沉積期原型盆地分佈圖

圖2-3-12 四川盆地及鄰區早奧陶世紅花園組沉積期原型盆地分佈圖

圖2-3-l3 四川盆地及鄰區中奧陶世湄潭一十字鋪組沉積期原型盆地分佈圖

圖2-3-l4 四川盆地及鄰區晚奧陶世寶塔一臨湘組沉積期原型盆地分佈圖

該時期盆地構造格局對中奧陶世具一定的繼承性,上揚子周緣為主動大陸邊緣盆地,且周緣的擠壓作用,促使了盆地基底的強烈變形,使得盆地南緣和東南緣水下隆起以及盆內樂山-龍女寺古隆起的強烈發育。

受周緣及盆地內部水下隆起的控制作用,四川盆地表現為大隆大坳構造格局。樂山-龍女寺古隆起與黔中隆起間為一坳陷,如瀘州處寶塔組沉積厚度為50m。且在大庸—花垣以西一帶受江南隆起的造山作用,湘鄂西坳陷發育,盆地北側盆地亦較深,如南江處寶塔組厚度為30m(圖2-3-15)。

圖2-3-15 上揚子區寶塔組-澗草溝組(臨湘組)岩石地層對比圖

(據許效鬆等,2001)

3.晚奧陶世五峰組沉積期原型盆地

晚奧陶世五峰期沉積的含碳質黑色頁岩,與下伏寶塔組和臨湘組灰巖間為一突變的水下間斷面,前者為角石相,後者為豐富的筆石相,較寶塔-臨湘組沉積期,上揚子盆地的構造性質轉變,北緣、南緣和西側被隆起帶或古陸所包圍。在南緣發育湘鄂西黔北前陸盆地(圖2-3-16)。

該時期四川盆地依然為擠壓環境下的克拉通盆地,海侵已達到最大,整個區內演化為一個欠補償的缺氧盆地,地層變化範圍0~10m。樂山-龍女寺古隆起作為湘鄂西黔北前陸盆地的前緣隆起,隨著前陸盆地的發育,促使了前緣隆起的快速隆起,到志留紀,古隆起的隆起速度更進一步加快。

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