华北板块南部沉积盆地序列

2．1．7．1 早古生代华北克拉通坳陷的形成演化

华北陆块南北两侧的海槽，都是构造活动带。早古生代，陆块边缘先后经历了由离散边缘→地体拼贴、边缘增生→转化为会聚边缘极其复杂的多旋回演化过程。陆块边缘多期次、多型式的强烈活动必然向陆块内部传递，引发和制约着陆内盆地的形成和演化。

华北盆地位于华北陆块的中、北部，东临渤海，西到呼和浩特—三门峡一线，越过吕梁山和鄂尔多斯盆地相连，北以阴山—燕北岛群为界，与兴蒙海槽相望，南至洛阳—太康一线。

早寒武世初，华北陆块整体沉降，海水由东侵进，接受沉积。古生代盆地是新元古代克拉通盆地的继承和发展，以克拉通广盆的稳定沉降和碳酸盐岩披盖为特征，到中奥陶世盆地发生构造反转，整体抬升，历时120Ma，表现为一个巨型的构造－沉积旋回。

早古生代，发育华北和漯河－阜阳两个原型盆地。

1．早寒武世辛集期—中寒武世徐庄期成盆阶段

寒武纪初，古地势西高东低，海水由南北两个方向入侵，再由东向西漫进，形成华北陆表海（克拉通坳陷）。辛集期沉积粗碎屑岩－碳酸盐岩建造，最大厚度370m，沉积分布在焦作—邯郸—石家庄—大同一线以东，南北厚，中间薄，昌平运动使盆地掀斜抬升，造成北部地区沉积间断。馒头期—徐庄期，海水继续由东向西漫进，沉积范围扩大，水体加深，气候温热干燥，沉积紫红、灰绿、褐色泥页岩建造，夹灰岩、生屑灰岩，厚100～484m。

本成盆阶段特点为：①海水来自古中国洋（南）和古亚洲洋（北），由东向西浸漫，为海进扩大期；②近东西向隆坳构造格局；③昌平抬升，北强南弱；④沉积为砂砾岩→碳酸盐岩→泥页岩，表明属盆地早期沉积、水体有加深的过程。

2．中寒武世张夏期—早奥陶世亮甲山期成盆阶段

张夏期，水体不断加深，大约到晚寒武世长山期达海侵高潮，华北与鄂尔多斯海水联为一体。凤山期开始发生海退，水体变浅。张夏期—凤山期沉积一套碳酸盐岩建造，厚204～955m。

早奥陶世，南缘逐渐抬升为陆，海水向北退缩。凤山期的海退进一步加强，沉积一套灰色灰岩、白云岩，厚100～380m，北厚南薄。

亮甲山期末，怀远运动使盆地不均衡短暂抬升，造成沉积间断和剥蚀的平行不整合接触。

本成盆阶段的主要特点是：①发育大套台地相碳酸盐岩建造；②寒武纪海进，长山期达最大海侵范围，奥陶纪海退；③秦岭洋壳俯冲，华北陆块南缘开始抬升，沉积向北退缩；④怀远运动南强北弱。

3．早奥陶世马家沟期—中奥陶世峰峰期成盆阶段

怀远运动之后，马家沟期初，有一次短暂的海侵。由于华北陆块南缘抬升为陆，华北盆地与秦岭古海洋被阻隔开来，因此海水由北向南侵进，到达三门峡—汝南一线，和鄂尔多斯相通，形成马家沟期初陆表海清水碳酸盐岩沉积。接着地壳受挤压抬升，海水补给减少，蒸发量远大于补给量，在唐山—固安—五台和徐州—长垣—临汾之间形成近东西向展布的大型碳酸盐蒸发台地，沉积浅灰色白云岩，夹多层石膏和岩盐。此后又有几次海进与海退发生，形成淡化期与浓缩期沉积频繁交替，这表明华北陆块地壳由稳定向活动方面转化，预示大规模构造－热事件即将发生。中奥陶世峰峰期末，加里东运动使盆地发生构造反转，隆升为剥蚀区，下古生界遭受强烈剥蚀（图2－1－14）。

本成盆阶段特点为：①发育大型碳酸盐蒸发台地，沉积几十米到100m厚的石膏、岩盐；②海水时进时退，表明地壳活动性增强；③加里东运动使华北盆地发生构造反转，终止沉积，下古生界，特别是峰峰组遭受强烈剥蚀。

图2－1－14 华北盆地（∈—O2）东西向剖面图

2．1．7．2 晚古生代华北陆块构造／盆地格局

华北陆块晚古生代构造／盆地格局似乎是早古生代时期的翻版。其差别仅在于沉降幅度小，以碎屑岩为主。以鄂尔多斯中部南北向隆起为界，东西有较大差别。鄂尔多斯隆起以东，自中奥陶世末期上升成陆，遭受近15Ma的长期剥蚀，已达到准平原状态，直到晚石炭世开始，受北部天山－内蒙草原裂谷系和古特提斯东段拉张影响，华北腹地重新缓慢沉降，总体呈向东倾斜的滨海地台，海水始而从北东方向（晚石炭世早期），继而从东南侵进。由于地势平坦，地壳稍有下降，则引起海水侵入，成为一片浅海，当地壳稍为上升，迫使海水很快退出，成为一片沼泽，这样就形成了晚石炭世—早二叠世早期华北独特的海陆交替相含煤建造夹灰岩薄层。晚石炭世早期鄂尔多斯中部隆起尚处于陆地状态，晚石炭世晚期起，沉降范围扩大，东来的海侵已淹没隆起，并与西来的贺兰断陷海水相连通。

1．成盆环境

1）基底结构：加里东运动使华北陆块整体抬升，经受130Ma的剥蚀夷平，形成西北高、东南低的平缓单斜古地形。华北中、南部广大区域内仍赋存奥陶系中统，因此奥陶系中统碳酸盐岩构成了晚古生代盆地基底的主体。

晚古生代，古亚洲洋会聚消亡，产生由北向南的推挤应力；扬子陆块则继续向北推挤，秦岭－大别叠覆造山，产生由南向北的挤压应力。这样，华北陆块就受到南北双向挤压应力场的作用，其边缘隆升，中部挠曲沉降，形成晚古生代克拉通坳陷盆地。

2）北部边缘演化：随着西伯利亚陆块南移，约在晚泥盆世，华北陆块与西伯利亚陆块开始对接。陆块的对接、拼合是一个极其复杂的地史过程，陆缘不同部位的拼接存在时间差异，其拼合过程是穿时的。早石炭世，华北陆块与西伯利亚陆块的拼接基本完成。中石炭世—早二叠世，残留海消亡，对接带及其两侧年轻陆壳以断块活动为特色，在局部引张应力作用下，出现双模式火山喷发活动。晚二叠世—三叠纪，对接带全面隆升、挤压褶皱，花岗岩侵位，华北与西伯利亚已完全焊合成一体（邵济安，1991），华北陆块北部边缘演化终结。

3）南部边缘演化：早古生代中—晚期，秦岭洋消亡，华北陆块与扬子陆块对接，东秦岭－大别与华北已发生陆－陆碰接，西秦岭仍存有残留海（任纪舜等，1991）。泥盆纪—早二叠世，碰撞加强，陆壳挤压缩短，对接带产生陆－陆叠覆造山，北秦岭褶皱形成山系。泥盆纪末中—南秦岭出现前陆盆地，沉积杨山－草凉驿煤系的一套磨拉石含煤建造。这套粗碎屑含煤岩系是穿时的岩石地层单位，在构造上与华北没有什么联系。推测杨山－草凉驿煤系在沉积时具备一定的规模，大部分在海西晚期—印支期陆－陆碰撞中消失，残块在华北板块的南缘呈东西向断续零星分布。晚二叠世—三叠纪，挤压进一步加强，华北、扬子陆块完全焊合，强烈的陆内走滑造山作用，形成北秦岭仰冲山系、南秦岭褶皱系。

2．克拉通盆地演化

晚古生代，华北是一个统一的克拉通盆地。盆地发育有海进－海退完整的构造－沉积旋回，划分为中－晚石炭世和早二叠世—晚二叠世早期两个成盆阶段。

1）中石炭世—晚石炭世成盆阶段：中石炭世，海水由北东方向侵入，首先淹没唐山、临沂和徐州一带的低地，接着向西南方向扩展，抵达三门峡—郑州—鄢陵一线，沉积了一套滨浅海沙滩相砂泥岩建造，夹灰岩和薄煤层，底为随海水侵进穿时沉积的铁铝岩，与下伏地层平行不整合接触，厚20～40m。沉积中心在本溪一带，沉积厚度大于200m。晚石炭世，随着华北陆块与西伯利亚陆块对接、碰撞完成，阴山－燕北古陆不断隆升、剥蚀，南部边缘东段（指大别山一带）被剥蚀夷平沉降，古地势北高南低。海水由东南方向入侵，和北方海水会合，形成广阔的陆表海，当时气候温热潮湿，动植物繁茂，具备良好的成煤环境，沉积了一套准碳酸盐岩台地相和三角洲－泻湖潮坪相的暗色砂泥岩、灰岩和煤层，厚60～150m。沉积中心在山东的兖州、临沂一带，沉积厚度187～198m。在北纬35°线附近开始发育了一条近东西向的正断层，对水深和灰岩的发育有所控制，在35°线以南的徐州、淮南等地发育多层灰岩，累计厚达50余米，向西呈指状分岔减薄。煤层主要发育于北纬38°线以北，多达10余层，累计厚10～30m，中石炭世—晚石炭世是华北主要成煤期之一。

2）早二叠世—晚二叠世早期成盆阶段：早二叠世早期，随着南北向挤压应力加强，造成华北盆地抬升，海水向东南方向退却。滨海相带退到北纬35°以南，冲积相带仅沿阴山－燕北古陆呈带状分布，全盆以三角洲相带占主导地位。沉积了深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩和粉细砂岩，夹碳质泥岩和煤层，厚40～80m，大体为北厚南薄，东厚西薄。煤层单层厚在3m以上，厚者可达10m，自北而南变薄，本期也是华北主要成煤期之一。

早二叠世晚期，盆地继续抬升，海水退缩到东南一隅，三角洲相带随之向南迁移，冲积相带大面积向南推进，华北盆地逐步进入以陆相沉积为主的时期。北部沉积以粗碎屑岩为主，常含火山物质；北纬35°线断层对沉积有控制作用，表现为断裂以南灰、深灰色泥质岩增多，煤层局部可采。与周围上升着的山系相比，相对沉降幅度反而大大增加，沉积厚度最大超过千米，其内部差异升降亦加剧，形成较多的分散小型坳陷和相对隆起。晚期，内部结构渐趋均一化，这种趋势持续到早中三叠世。该时期的另一特点是发生某些“反向”，表现为鄂尔多斯中部隆起东侧变为相对坳陷。

晚二叠世早期，受南北对接带叠覆造山作用的影响，阴山－燕北古陆和熊耳－伏牛古陆抬升，剥蚀相应加强，提供大量的陆源碎屑，盆地出现短暂的沉降，其西北为冲积相带，东南为三角洲相带，徐州、淮南一带发生多次海泛、沉积数层硅质海绵岩。以北纬35°线断裂为界，南、北华北出现明显的沉积分异。北华北开始向内陆干旱沉积环境转化，沉积了一套以陆相为主的浅棕、灰黄色中－细砂岩和泥岩夹薄煤层或煤线，上部常发育铝土岩。南华北气候温湿，植物茂盛，沉积以三角洲相带为主的黄绿、灰绿色砂泥岩含煤建造，中上部夹6～12层硅质海绵岩。北纬35°线断裂具有同生断层性质，对沉积有明显的控制作用，

沿熊耳－伏牛古陆北缘发育一些水下扇沉积。含煤性东好西差，沉积厚400～600m，明显大于北华北。

3）晚二叠世晚期—中三叠世盆地发育：晚二叠世晚期，由于南北挤压应力的加强，华北盆地整体抬升，海水完全退出，盆地进入陆相沉积发展阶段。当时北为阴山－燕山高地，经风化剥蚀，提供大量的陆源碎屑，古地形仍为北高南低，气候由温暖转为炎热，湿润变成干旱，沉积了以河流相为主的红色碎屑岩建造，夹淡水灰岩及石膏，厚150～300m。沉积中心在韩城—永夏一带，沉积物厚350～420m。早－中三叠世，随着古特提斯关闭，华北南缘叠覆走滑造山作用加强，形成北西西向熊耳－伏牛山山脉，给华北盆地南缘镶上了一个边。随着盆地南部抬升，沉积中心向北迁移，沉积了一套河湖相紫红－黄绿色砂泥岩建造，由下往上组成多个粗→细的韵律，表明地壳活动性大为增强，厚1400～1800m。中三叠世末，印支早期运动使华北板块发生构造分异，东升西降。华北盆地构造反转，隆升为剥蚀区，过渡阶段盆地终结。晚三叠世，沉积向西部鄂尔多斯盆地迁移。