华北板块基底岩系建造特征
华北板块连同朝鲜北部合称中朝板块(中朝地台或中朝准地台)。
主体位于华北地区,轮廓大致成一三角形。北缘、西界及东侧几乎都为山系所环绕。
北面以阴山山系的北缘为界,西起甘肃西部玉门以北地区,向东经内蒙的白云鄂博、多伦、赤蜂至东北的法库、昌图、敦化、延吉一带。
西南界位于合黎山及龙首山之南,并经清水河、六盘山西麓向南延伸至天水附近。由天水往东大致经西安、洛南、栾川、确山、六安一线,止于郯庐断裂带上,构成其南界。
东界由合肥往北北东方向延伸经嘉山、连云港之南没入黄海。东北为长白山。
早元古代末的吕梁运动形成陆壳板块。
之后,尤其是古生代阶段表现为相对稳定、独立的板块活动,古生代末相继与周围板块碰撞、拼合形成统一的中国大陆。
中新生代进入板内构造发展阶段。
一、华北板块基底形成阶段
华北板块的基底经历了太古宙及早元古代这一漫长的地质历史阶段。由于时间长,地质环境特殊,演化历史复杂,造成了基底地质构造的复杂性及特殊性。
华北板块的基底岩系是由太古宇及下元古界组成。
基底岩系在板块北缘的狼山、大青山及冀东、辽东地区,以及东部的鲁东、鲁中和地台中部的五台山、吕粱山、太行山、中条山等地都有大面积的出露。此外板块南侧的嵩山和淮南等地也有小范围出露。
1.太古宇建造特征
采用25亿年左右作为太古宙与元古宙的划分时限,早元古代的上限为18.5亿年左右。
华北板块的太古宇出露比较广泛,太古宇是一套区域变质岩系。
据区域地质调查及同位素地质学等方面的研究成果,可以按35亿年左右的时限将华北板块大古宇划分为上、下太古界。上太古界又可以30亿年左右的时限划分为上、下两部。
下太古界主要出露在冀东和辽东地区,以冀东的曹庄岩系为代表。
迁安曹庄地区除大面积出露深成相的奥英花岗岩及云英闪长岩外,还发育我国已知最早的残存表壳岩,该变质岩原岩为石英砂岩、泥质岩及碳酸盐岩类,其岩石组合于1980—1991年已获得七个近似的年龄值,其范围在34.5—37亿年之间。
上太古界在华北板块上范围较广。主要分布在吉辽地区、燕山山脉、内蒙、冀东、冀西、鲁中、鲁东、豫西等地区。
上太古界下部以鞍山群、迁西群、阜平群等代表。
(1)辽北-吉南的鞍山群下部为斜长角闪岩—磁铁石英岩及斜长角闪岩—斜长角闪岩,岩石组合属拉斑玄武岩和非大洋玄武岩,条带状辉石硅铁石英岩为基性火山岩有关的硅铁沉积物。
(2)冀东地区的迁西群、五台山地区的阜平群岩石组成主要为麻粒岩、斜长角闪岩、黑云母斜长片麻岩、角闪岩,夹有磁铁石英岩,具明显的旋回性。其原岩演化进程为中基性火山岩—中酸性火山岩、凝灰岩—磁铁石英岩及富铝泥质岩组成。吉辽地区、冀东地区的鞍山群下部、迁西群都遭受强烈的区域混合岩化作用,局部甚至形成混合花岗岩。
上太古界上部以五台群下部、泰山群、鞍山群、八道河群为代表。
(1)五台—太行区的五台群岩石组成主要为变粒岩、石英岩、磁铁石英岩、大理岩、斜长角闪岩,为陆源碎屑岩—泥质岩—富A1、Ca、Mg质岩类组成的多韵律沉积,包括小规模的火山活动及火山—沉积作用。
(2)吉辽地区的鞍山群上部、鲁西的泰山群上部、冀东的八道河群岩石组成主要以角闪斜长片麻岩为主,与变粒岩及磁铁石英岩互层,其原岩主要为基性火山岩,并普遍具花岗岩类侵位。至此地壳产生了明显分异,以五台—太行区五台群下部为代表的沉积变质型及以泰山群、鞍山群为代表的内生岩浆型两种类型。
华北板块太古宇主要特点:
(1)下太古界主要为深成奥英花岗岩及云英闪长岩,并存在我国已知最早的残存表壳岩。
(2)上太古界下部主要为一套麻粒岩相及部分绿片岩相的区域深变质岩,中、基性火山岩在原岩组成中占有相当大的部分。
(3)上太古界上部主要为一套角闪岩相及部分绿片岩相的区域变质岩,原岩组成中除了中、基性火山岩外,沉积岩明显地增多,为一套火山—沉积建造。沉积旋回一般比较清楚,同时碳酸盐岩也有较多的出现。
(4)太古宇都属于区域变质岩、原岩遭到了不同程度的改造。许多事实表明在太古宙,尤其是在晚太古代出现了沉积相的分异,存在着不同的岩相带,如冀东到晋南有一条东北向的岩相分界线,此线以东上太古界基本上没有碳酸盐岩的沉积,此线以西则含有较多的大理岩。
(5)太古宇一般都遭受混合岩化作用而形成了各种混合岩,部分混合岩化作用强烈的地区甚至形成了混合花岗岩。早太古代混合岩化以重熔混合交代作用为主,晚太古代则以贯入混合交代作用占比较重要的地位。
2.下元古界建造特征
下元古界在华北板块也比较发育,多属于区域性浅变质岩系,在五台—太行山区、内蒙、嵩山、山东、冀东、辽东等地都有分布。
下元古界一般可划分为上、下两部,两者之间以22亿年左右作为时限界线。
五台山区为下元古界发育的典型地区,其下部为五台群,以角度不整合覆盖于太古界阜平群之上;上部为滹沱群,与五台群亦为不整合接触。(目前已将原五台群一分为二,即上部归早元古代,下部归晚太古代。五台群下部为岛弧环境;五台群上部为浊流沉积,表明为较深水环境。)
滹沱群自下而上又划分为豆村亚群、东冶亚群及郭家寨亚群。前两者的主要岩性为变质砾岩、石英岩、板岩及板岩与石英岩的互层(类复理石建造)和白云岩。郭家寨亚群主要为成分复杂、分选及磨圆度都很差的砾岩,具有磨拉石建造特征。
早元古代五台山区的地质历史体现了在陆核基础上经历从拉张裂陷—闭合抬升及大量花岗岩侵入,使地壳进一步固结而导致原始板块最终形成的发展过程。
华北板块其它地区下元古界亦有发育,不同地区具体岩性不尽相同,但地层序列基本相似。
早元古代早、中期都发育了规模不等的火山碎屑沉积序列,晚期都出现山麓磨拉石堆积。磨拉石堆积虽分布局限,但多处存在代表早元古代末地壳运动强化期的产物。
华北板块下元古界发育特征:
(1)下元古界下部地层大多属于火山—沉积建造系列,火山岩多数为中基性的多次喷发的细碧角斑岩,在有些地方表现出绿岩建造的特点。岩层变质程度较轻,多属于绿片岩相。区域性混合岩化作用并不普遍,但局部混合岩化作用强烈的地区可形成混合花岗岩。
(2)下元古界上部地层大多属于从碳酸盐岩到粗碎屑岩的沉积建造系列,火山岩仅在部分地区发育。岩相及厚度变化比较大,此外还出现有复理石成类复理石建造、磨拉石建造。岩层变质程度一般较浅,原岩的结构构造特征基本上都被保留,通常见不到区域性混合岩化现象。
(3)下元古界上部与下部地层之间及下元古界与太古宇之间,都表现为角度不整合接触。这是华北板块基底形成过程中具有重要意义的构造运动。