北秦岭地区三叠纪南召盆地演化及成因机制探讨

秦岭造山带作为中国中央造山带的重要组成部分,还原其复杂、漫长的演化历史始终是地质科学的研究焦点,也是亟待解决的关键科学问题。前人从构造地质学、变质岩石学等方面展开了丰富的讨论,但始终缺乏造山带内同沉积记录的精细研究。南召盆地作为北秦岭造山带唯一保存的三叠纪的地层,为研究秦岭造山带印支期的构造环境提供了最直接可靠的证据。因此本文基于精细的地质图分析,野外地质观察,利用盆地构造沉降和构造年代格架的分析方法,系统研究三叠纪南召盆地的沉积充填和沉降特征,总结出南召盆地的伸展裂陷沉积序列:底部砾岩向上迅速水体加深,形成以灰黑色页岩为主的深湖相,随后向上变为以黄褐色砂岩夹灰黑色泥岩为特征的湖泊三角洲—辫状河相;明确了快速—缓慢沉降的伸展型盆地沉降特征;厘定了南召地区的8个主要不整合面,其中,中-上三叠统太山庙组的底部为一个763~121.9 Ma的穿时不整合面;确定了南召盆地4期主要演化阶段。研究表明:南召盆地是一个伸展裂陷盆地,形成于加里东运动、印支运动共同作用产生的造山带复合基底之上,发育于印支期北秦岭造山带两次重要隆升事件之间,代表晚三叠世卡尼阶的北秦岭造山带构造活动的暂停。

河南南召盆地上三叠统碎屑岩地球化学特征及物源示踪

三叠纪是秦岭造山带全面碰撞造山的关键时期,随着扬子、秦岭和华北板块分别沿勉略、商丹缝合带的汇聚拼合,秦岭造山带逐渐形成并从板块构造体制向陆内造山体制转化,同时强烈的造山作用控制着周缘盆地的形成与演化。文章通过研究区的碎屑岩元素地球化学分析,对河南南召盆地上三叠统的物源区及构造背景特征进行探讨。结果表明,上三叠统源岩成分主要为上地壳长英质火山岩;源岩经历了中等的化学风化强度,校正后CIA值指示其形成于温暖潮湿的气候和相对较强的构造活动环境;太山庙组源区构造背景主要为大陆岛弧与活动大陆边缘,太子山组源区构造背景主要为大陆岛弧与被动大陆边缘。根据南召盆地近源沉积特征和秦岭造山带构造演化过程推断,秦岭造山带和华北南缘是南召盆地晚三叠世的重要物源区,前期太山庙组物源主要由北秦岭隆升基底提供,后期太子山组物源可能来自南秦岭、北秦岭和华北南缘沉积再循环。南召盆地上三叠统物源区的转变是晚三叠世秦岭造山带逆冲推覆作用逐渐增强的体现,对研究恢复秦岭构造带造山隆升过程和周缘盆地盆山系统演化具有重要的意义。

河南南召盆地上三叠统太山庙组软沉积物变形构造及其古地理意义

河南南召盆地上三叠统太山庙组中发现的软沉积物变形构造包括同沉积断层、液化均一层与泄水脉、底劈构造、塑性变形层、碎裂岩及大型负载构造。它们集中保存在太山庙组中段深湖环境中,以该层段为界,其下水体渐深,其上水体渐浅。多数软沉积物变形构造与浊流沉积砂体相伴生,也可保存在泥岩层中,其形成可能与浊流沉积过程相关,但古地震活动是主要的触发机制。软沉积物变形的类型包括液化变形、塑性变形和脆性变形,指示了高强度的古地震活动,记录了秦岭造山带印支期一次强烈的造山活动。造山带逆冲推覆作用造成南召盆地的抬升,代表了前陆盆地系统中的楔顶沉积。

三叠纪鄂尔多斯盆地东南边缘的扩张——来自南召地区沉积及碎屑锆石年代学的证据

为研究鄂尔多斯盆地三叠纪时期东南边缘的延伸范围,对其东南方向的南召地区太山庙剖面三叠系地层进行实测,利用层序地层学及沉积学原理划分沉积旋回、判断沉积环境;同时,运用LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb同位素年代学方法,探讨南召地区三叠系地层物质来源。结果表明,南召地区三叠系地层可划分出5个沉积旋回,其中包括1个Ⅱ级层序与5个Ⅲ级层序,与鄂尔多斯东南部延长组有较好的对应,但几乎全部为深水沉积环境。碎屑锆石的年龄范围为1 654~230 Ma,大致可分为4个年龄段:1 400~1 600 Ma,640~1 100 Ma,400~550 Ma,200~334 Ma,均有明显峰值。与周缘地体年龄数据进行对比发现,碎屑岩主要来源于北秦岭,少量印支期锆石应来自于南秦岭印支期花岗岩,没有来自华北克拉通内部的物源。将沉积特征及锆石年龄谱与鄂尔多斯东南部金锁关地区延长组及北秦岭柳叶河盆地三叠系地层进行对比分析,推测三叠纪鄂尔多斯盆地向南扩张到北秦岭,且华北板块南缘和北秦岭带之间存在一个以宽坪群为主体的隆起带,自南召地区向西至金锁关地区以南逐渐降低,至柳叶河盆地消失。因此,三叠纪鄂尔多斯盆地东南缘可扩展至南召地区,两者的演化同时受到秦岭造山带的控制。

鄂尔多斯盆地东南南召地区中生代以来的构造演化研究——来自低温热年代学的证据

有关鄂尔多斯三叠纪原型盆地的东南向展布情况不是非常明确,之前有研究表明其东南缘可能位于南召地区,对该区构造演化过程开展研究,可为鄂尔多斯三叠纪原型盆地研究提供重要信息。因此,为了研究南召地区中生代以来的构造演化史及其与鄂尔多斯盆地之间的关系,本文对研究区3条野外剖面上3件三叠系样品开展锆石、磷灰石裂变径迹研究。其锆石裂变径迹年龄为270±15~181±8Ma,与地层年龄相近或大于地层年龄,不能很好地反映地层经历的构造改造时限,可能更多地代表了物源区的信息。磷灰石裂变径迹年龄为57±3~47±5Ma,结合裂变径迹年龄和热史模拟,本文认为南召地区自三叠纪以来经历了4期较大规模的构造改造,早期是三叠纪末遭受了秦岭造山带强烈逆冲推覆对本区的影响;中期是中晚侏罗世到晚白垩世初;晚期是晚白垩世;末期是喜马拉雅期,4期构造改造均与秦岭造山带的构造演化息息相关。此外,通过与鄂尔多斯盆地周缘地区展开对比,发现二者构造演化过程具有相似的时限性,从构造演化的角度支持南召地区属于鄂尔多斯原型盆地的观点。

东秦岭卢氏盆地最新活动特征及铁炉子断裂尾端构造特点

利用区域水系形态研究构造活动特征已有丰富经验,可知铁炉子—栾川—南召断裂带西段——铁炉子断裂,晚更新世以来左旋走滑速率为1.25 mm/a,而东段——栾川—南召断裂则为早—中更新世活动段,2段具有明显的活动性差异,研究二者的构造转换方式,有助于了解块体运动在该断裂带内不同段落间的平衡方式。铁炉子段在洛南盆地分为南北两支,南支断裂下盘发育的冲沟普遍流向北,呈"平行状"水系,而北支断裂下盘发育的冲沟则流向南,并在断层附近有左旋扭动迹象;卢氏盆地中部发育NE走向的沉降中心,剖面分析结果表明,该沉降中心东侧普遍高出西侧70—80 m,结合遥感影像,初步认为卢氏盆地的最新活动或已由盆地边缘向盆地内部迁移,并与铁炉子段尾端组成伸展转换区,最终导致铁炉子断裂与栾川—南召断裂的活动性差异。

豫西马市坪盆地早白垩世热河昆虫群的发现及其地层学意义

热河生物群是保存最好的白垩纪陆地生物群,是世界上最重要的特异埋藏化石宝库之一。热河生物群的三阶段演化学说认为该生物群在第二演化阶段往南至秦岭、大别山一带,包括河南西部和南部地区。早期研究记录表明河南西部地区产出热河生物群的代表分子三尾拟蜉蝣化石。本文首次报道了河南西部南召县马市坪盆地南召组衍蜓科稚虫化石,并对其形态特征进行了简要描述,同时报道了与之伴生的三尾拟蜉蝣稚虫化石。衍蜓科稚虫是热河生物群的代表化石之一,先前均记录于辽宁西部义县组及相当地层,属于热河生物群第二演化阶段的特征分子。河南西部新发现的昆虫化石证实了热河生物群在其第二演化阶段已经到达该地区。同时,本研究确定马市坪盆地南召组可与辽宁西部义县组相对比,南召组的地质时代属于早白垩世而非晚侏罗世。