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中新生代南襄盆地古地理与沉积作用关系研究.rar

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    新生代 盆地 地理 沉积作用 关系 研究
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    编号:08009110137南阳师范学院 2012 届毕业生毕业论文(设计)题 目:中新生代南襄盆地古地理与沉积作用关系研究完 成 人: 邵 培 班 级: 2008-01 学 制: 4 年 专 业: 地理科学 指导教师: 罗 勇 完成日期: 2012-03-28 目 录摘要 ...........................................................(1)1 区域地质背景 ...............................................(1)1.1 南襄盆地地质概况 ..........................................(1)1.2 区域古地理特征 ............................................(3)2 地层划分与特征 .............................................(4)2.1 沉积相的划分与特征 ........................................(4)2.1.1 早-中侏罗世岩相古地理特征 .............................(4)2.1.2 晚侏罗世-早白垩世岩相古地理特征 .......................(4)2.1.3 晚白垩世岩相古地理特征 ................................(5)2.2 沉积模式 ..................................................(6)3 沉积古地理环境特征与演化 .................................(7)3.1 古地理环境特征 ............................................(7)3.2 古地理环境演化 ............................................(8)结论 ...........................................................(9)参 考 文 献 ..................................................(11)Abstract.......................................................(11)第 1 页 (共 11 页)中新生代南襄盆地古地理与沉积作用关系研究作 者:邵 培指导老师:罗 勇摘要:地层在古地理环境恢复中起关键作用,但沉积作用是如何导致南襄盆地古地理环境的形成,对南襄盆地古地理 环境又产生什么样的影响,暂不清楚, 我们前期研究发现不同地层的沉积特征是有很大差异的,据此提出构造运动控制沉积过程,沉积特征能反 应和还原古地理环境。所以我 们采用分析和研究各地层沉积特征的方法,进行古地理 环境的研究,探索区域构造演化是如何影响沉积作用及如何反应古地理环境的问题,对阐明区域地理环境变化机制有重要意义。关键字:南襄盆地;沉积岩;地层;生物化石;古地理环境南襄盆地是燕山运动晚期形成的中新生代断坳型陆相沉积盆地,盆地中晚新生代沉积物广泛发育,人们对南襄盆地中新生代的构造运动以及它的沉积特征都有了分析和研究,但对于构造运动如何影响沉积过程,如何还原古地理环境没有论述,本文针对南襄盆地中新生代的沉积特征进行分析,来研究其古地理环境的变化,这对南襄盆地未来地理环境演化预测有重要意义。1 区域地质背景1.1 南襄盆地地质概况南襄盆地是一个燕山运动晚期发育起来的中新生代断陷型盆地。盆地面积为 17000km2,其中沉积了厚达 9000m 以上的白垩系和第三系。白垩系下统称白湾组,上统称胡岗组,下第三系古新统-始新统为玉皇顶组-大仓房组,渐新统下部称核桃园组,上部称廖庄组;上第三系中、上新统称上寺组。下第三系核桃园组为盆地中主要生油、储油岩系。盆地中划分出三个凹陷和四个凸起即泌阳凹陷、南阳凹陷、第 2 页 (共 11 页) 襄枣凹陷、新野凸起、师岗凸起、社旗凸起和唐河凸起(图 1) [1]。南襄盆地横跨在秦岭褶皱带和扬子地台北缘块断带之上以丹凤-内乡-桐柏断裂为界,盆地北部基底属秦岭褶皱带 ,南部基底为扬子地台,前人以南襄盆地为界,以西称秦岭地槽区,以东称淮阳地盾或淮阳隆起,前者是地槽造山带,后者为华北地台南缘古隆起 ,它们属同一大地构造单元秦岭褶皱带。扬子地台的北部边界以前多以房县-襄樊-广济断裂为界,但近年来对中秦岭、南秦岭地区大地构造属性有了新认识,发现它们都是在地台基础上发育起来的裂陷槽,武当地块属扬子地台的组成部分。在湖北随县、应山地区的元古宙褶皱带应山群分布,确定有震旦系到志留系分布,表明其基底和盖层特征与武当地块大体一致。在秦岭褶皱带内部划分出四个构造岩相带,自北而南为宽坪陶湾群构造岩相带、大河群构造岩相带、秦岭群构造岩相带和信阳群构造岩相带,各带均以重要断裂为界。宽坪陶湾群构造岩相带,以卢氏-确山断裂与华北地台分开,该第 3 页 (共 11 页) 带主要由太古界太华群、中元古界熊耳群、汝阳群及洛峪群的一套变质岩、火成岩及碎屑岩组成。大河群构造岩相带,主要分布在栾川-方城-确山断裂与朱阳关-夏馆-大河断裂之间,由下古生界大河群的变细碧角斑岩夹碎屑岩组成,加里东期和海西期的花岗岩分比较广泛。秦岭群构造岩相带,位于朱阳关-夏馆-大河断裂与商南-镇平松扒断裂之间,由古生界秦岭群的大理岩、片岩和片麻岩组成。信阳群构造岩相带,以丹凤-内乡-桐柏断裂为界与扬子地台为邻,主要由上古生界信阳群、刘岭群为代表的云母片岩、石英片岩组成。1.2 区域古地理特征区内在早白垩世初期,由于受到燕山运动第三幕的影响,侏罗系地层发生断裂褶皱,深断裂系再次复活,沿北西西向和北东向断裂形成一系列断陷盆地。这些盆地主要沿北西向断裂分布,成为条带状的山间盆地,周围褶皱山体高差悬殊,岩性较为单一,搬运距离较短。所以该期盆地主要为淡水湖泊相泥钙质-碎屑沉积,含有丰富的介形类、叶肢介、双壳类及大型爬行动物化石,沉积厚度150~580m。沉积物为黄绿色粘土岩、泥灰岩、夹砂砾岩及粗砂岩。这一时期内,盆地湖泊形成时间较短、范围较小、水体深度不大,揭开了区内盆地发育史的序幕。从早白垩世末到晚白垩世初,发生了以不均衡的断块运动为主要特点的燕山运动第四幕,在区内诸断陷盆地表现较弱,使早、晚白垩世之间主要为连续沉积,仅局部地区表现为沉积间断。这里晚白垩世的沉积盆地除继承早白垩世的轮廓并略有扩大外,在秦岭褶皱系内沿巨型断裂带又出现一系列近于平行排列的条带状断陷盆地,如朱阳关-夏馆盆地、南召盆地等。沉积物为灰白、砖红、褐红色砂岩、砂砾岩、砾岩及少量粘土岩,普遍含恐龙蛋化石,沉积物以碎屑物质较粗、氧化条件较好为其特征,河床滞留及心滩型的斜层理较发育,以河流冲积相为主,内陆湖泊相次之,岩层内多处发现恐龙化石,介形类也相当丰富,沉积环境由淡水湖泊为主逐渐变为河流为主,冲积扇及山间盆地逐渐增加,在淅川盆地上白垩统中段浅第 4 页 (共 11 页) 棕红、杂色钙质粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩中夹含膏泥岩,厚 20m,其次为脉状、次生纤维状石膏,层次较薄。综上所述,盆地在白垩纪时期,均属山间盆地的沉积环境,虽经燕山运动第四、五两幕的影响,并未改变断陷盆地的沉积类型,只是随着段陷的规模和沉降的幅度以及气候和古地貌的变化,而在沉积物质、沉积相类型和还原氧化程度上发生相应改变。2 地层划分与特征 2.1 沉积相的划分与特征2.1.1 早-中侏罗世岩相古地理特征早-中侏罗世沉积主要分布于济源、义马一带。燕山一幕后,济源盆地抬升,发育灰色、灰黄色细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩的淡水湖相环境;经短暂沉积间断后再次下降,接受了中侏罗统杨树庄组,含有较丰富的植物、鱼类、瓣鳃类、叶肢介、介形虫、腹足类及鱼鳞片等化石,湖水面积逐渐缩小;到马凹组沉积期,沉积物由细变粗,下部发育多旋回性的辫状河道砂岩,上部泛滥平原沉积发育不稳定。义马盆地是在晚三叠世石佛组的基础上,在总体隆升的背景下经过短暂的上升剥蚀,由于岸上断裂(NW 向)和坡头断裂(NE 向)的活动,由于当时气候湿热,陆生植物和淡水动物大量繁盛,间断沉积了中、下侏罗统洪积前缘沼泽和湖泊沼泽含煤地层,为豫西重要的煤炭资源。另在确山地区,由于南侧深断裂活动加剧,形成小型断陷盆地,其中有中侏罗世湖沼相含煤砂页岩建造,厚度大于 67 m。北秦岭东段的桐柏-商城深断裂和龟山-梅山深断裂又开始剧烈活动,断裂带南侧急剧抬升,北侧急剧沉降,形成大别山北麓山前断陷盆地。盆地中快速堆积了中侏罗世朱集组红色磨拉石建造,不整合覆盖石炭系之上。沉积厚度 1390-2200 m。 2.1.2 晚侏罗世-早白垩世岩相古地理特征第 5 页 (共 11 页) 大别山北麓盆地中侏罗统发生断裂褶皱,在经过短暂上升之后,遂又大幅度沉陷,在盆地中堆积了晚侏罗世早期段集组巨厚的磨拉石建造,不整合于中侏罗世朱集组之上,晚期金刚台组沉积火山碎屑-陆屑建造。盆地东部上侏罗统厚度大于 2800 m,西部厚度大于1450 m。早白垩世陈棚组不整合与段集组之上。济源盆地晚侏罗世韩庄组沉积主要以河流相含砾砂岩为主。嵩县九店组、汝州大营组盆地岩性多含凝灰质、安山岩类沉积,沉积较厚,大于 1000 m。白垩纪早期,在大别山商城-光山、确山任店、沈丘-漯河、新蔡、灵宝以及镇平白湾、南召马市坪等地,发育了一些孤立的中小型湖泊,其中以沈丘湖最大,宽约 30km,长约 200km,向东伸向安徽西部。另外,在秦岭褶皱带的马市坪盆地,因陆-陆碰撞导致维摩寺-白云山断裂重新活动,接受了晚侏罗世南召组和早白垩世马市坪组扇三角洲、曲流河及滨浅湖相沉积。黄口凹陷晚侏罗-早白垩世早期,继续迅速下沉,在分水岭组时期沉积了一套暗色泥质岩、粉砂岩,几乎整个凹陷演变为浅湖-半深湖沉积环境;在青山组沉积期,北北东向于贤集断裂拉张活动,湖泊环境逐渐消失,北部转变为粗粒的冲积扇相,岩性为含砾砂岩和中粗粒砂岩,向南为河流相沉积,岩性为粉砂岩、中细砂岩和薄层泥岩。周口盆地的谭庄-沈丘凹陷沉积面积最大,为浅湖-半深湖相沉积,地层厚度较大,岩性为粉砂岩和泥岩,在凹陷东南边缘断裂处有冲积扇发育,粒度较粗。西峡白湾组、任店西谭楼组等盆地,沉积物颜色较暗,产较多的介形类、叶肢类、双壳类及爬行类化石,为半还原环境淡水湖泊沉积。2.1.3 晚白垩世岩相古地理特征晚白垩世的沉积盆地继承早白垩世的轮廓,但沉积范围有所减小,大部抬升成陆地,只有信阳及灵宝地区,成为河泛平原或滨浅湖,而在南阳至淅川一带形成一中型的北西向的河流滨浅湖,确山石滚河、嵩县潭头,亦发育一个小型滨浅湖,沉积了红色砂泥系。燕山运动四幕后期和五幕时,导致瓦穴子-鸭河口-明港断裂、朱阳关-夏馆断裂再次活动,产生的断陷型盆地有夏馆-高丘盆地、瓦穴子盆地、马市坪盆地、西峡盆地、召北盆地等,这些盆地沿断裂呈第 6 页 (共 11 页) 线性分布,北侧皆以断裂为边界,南侧界线不规则;断坳型盆地有嵩县盆地、平昌关盆地、罗山盆地、潭头盆地、淅川滔河盆地、李官桥盆地等。并在上白垩统连续沉积了古新世地层。沉积物为灰白、砖红、褐红色砂岩、砂砾岩、砾岩及少量粘土岩,普遍含恐龙蛋化石,以碎屑物质较粗、成分成熟度差、氧化条件较好为特征,多属于冲积扇-河流相。南襄、李官桥、临汝和灵宝等盆地以河流相沉积为主,岩性为灰白、棕红、褐红色砂岩、砂砾岩和泥岩。各盆地沉积厚度相差甚大,由 70 m 至 3320m 不等。此外,义马地区东孟村组沉积期,受燕山运动影响,盆地转入上升隆起阶段,义马硖石断裂(NNW 向)强烈活动,在盆地南部山前形成了大面积类磨拉石沉积 [4]。2.2 沉积模式 (一) 快速沉降阶段自晚古生代,特别是早白垩世以来,该地区北西向区域性大断裂具有左行剪切平移性质剪切平移断层由于活动的不均一性而出现拉张段与挤压段,在拉张段的旁侧则形成断陷,在挤压段的旁侧则出现隆起此时,襄樊-广济断裂、新野断裂和丹凤-内乡-桐柏断裂等均作左行剪切移活动,所以在其旁侧的拉张地段形成了襄枣凹陷、南阳凹陷和泌阳凹陷的雏形,其中沉积了紫红色粗碎屑岩建造进入早第三纪,北西向断裂继续活动,仍然是控制下第三系玉皇顶组、大仓房组褐红色粗碎屑岩沉积的主要断裂,此时北东向的下二门断层开始活动,对泌阳凹陷中该期沉积有控制作用。由于玉皇顶组、大仓房组沉积范围有所扩大,因而使南阳、泌阳两凹陷的沉积连成一片,新野凸起呈一近东西向的壁障将盆地南北分开。(二) 稳定沉降阶段早第三纪核桃园组沉积时期,盆地各凹陷先后转入了均漪稳定沉降阶段。外围山区经过漫长时期的剥蚀,与盆地的相对高差已大大减小,物质供应不如早期那样充足,但各凹陷沉降速度依然较大,因而各凹陷湖水加深、水域扩大,造成核桃园组各层段逐层超覆,形成了一个生物繁茂、有机质丰富的半深湖相泥页岩夹白云岩生油建造,在第 7 页 (共 11 页) 其边缘则形成了浅湖相、水下扇三角洲或三角洲相碎屑建造。(三) 缓慢上升阶段从核桃园组一段沉积开始,盆地逐渐转为不均衡的缓慢上升,湖水变浅,氧化作用加强,形成了一套红色砂泥沉积,沉积范围亦随之缩小。廖庄组沉积范围大大缩小,仅局限于凹陷的深部位。(四) 凹陷发育阶段晚第三纪,盆地发育进入一个新的发育阶段——坳陷时期盆地普遍发生沉降,沉积范围空前扩大,使早期一直处于隆起剥蚀状态的新野凸起亦发生下降接受沉积,形成了与今日南襄盆地范围大致相同的面貌。3 沉积古地理环境特征与演化3.1 古地理环境特征(一)地壳运动与地貌轮廓发生在侏罗纪—白垩纪的燕山运动,是一个重要的构造阶段。区内白垩纪的沉积作用与古地理变迁,在很大程度上是受强烈的燕山运动所制约。燕山运动除前三幕分别发生于早侏罗世、中侏罗世和晚侏罗世至早白垩世初之外,燕山运动第四幕发生在早白垩世末、晚白垩世初,以不均衡的断块运动和大规模的酸性岩浆侵入活动为突出特点。区内在断裂活动作用下,各断陷继续发展和扩大。燕山运动第五幕发生在晚白垩世末期,使区域内各盆地处于持续下降状况。区内白垩纪古地貌轮廓的演变趋势大致是:自燕山运动三幕以后,地壳活动更加剧烈,主要表现为断块运动和强烈的多期次岩浆活动。当时区内沿北西西向和北东向断裂形成一系列断陷盆地,成为盆地沉积的雏形。燕山运动四幕时,本地区地壳总体为抬升趋势,但断裂差异运动更加强烈,岩浆由喷发转为大规模的中酸性岩浆的侵入活动,在此总的背景上,区内山体抬升,而诸盆地在差异运动作用下继续下降,相对高度加大,致使晚白垩世的沉积均局限于各个断陷盆地中。燕山运动第五幕,虽然使中朝准地台开始更大规模第 8 页 (共 11 页) 的解体,导致地壳发生东西分异的强烈变动,但本区所在的秦岭褶皱系反而比较稳定,仅在局部断陷形成南襄盆地的北侧,在断块运动的作用下,晚白垩世地层一般均发生了断错倾斜,可见此幕造山运动对本区古地貌轮廓的影响不是很大。因此在整个白垩纪时期,这里的化石分布区,均应属于山间盆地的地貌类型,相应的地壳运动,仅对诸盆地的规模和沉降幅度有所影响。(二)古气候与生物界形成古气候的因素,根据对现代气候的研究,主要受纬度、大气环流、距海位置和地形下垫面性质等影响。纬度、大气环流决定气候带的分布,距海位置、地形下垫面性质等往往形成地区性的气候区。据有关资料研究,在白垩纪时,我国仍可分为三个气候带,但以中部的干燥气候带占主导地位,影响范围很广,使南部的潮湿气候带仅仅残留在西藏地区,而把原来北部狭长的潮湿气候带推到更北的俄罗斯境内。使中国北部与东南部的大部分地区合为一个西北—东南向的干燥气候带。在这种气候影响下全国各地普遍沉积了红色岩系,到白垩纪晚期,气候带又发生了显著变化,东北出现了潮湿亚热带温暖带气候,引起白垩纪这种气候变化的原因,一方面可能是因陆地面积的扩大;另一方面可能是由于极地迁移而引起的纬度变化。国外学者研究认为,当时地球的赤道正好通过亚洲陆地中部,我国大部分地区处于副热带高压区,当时的气候类似现在的北非,这也正是区内当时的古气候状况。白垩纪的生物界由于受到地壳运动和古气候的重大变化,使其在白垩纪早、晚两个不同时期也发生了明显的变化。如脊椎动物的爬行类、巨大的恐龙在白垩纪由兴到衰,直到晚白垩世后期相继灭绝,相反某些哺乳类、鸟类、鱼类等得到了大量的繁育和发展。植物界在早、晚白垩世也具有迥然不同的面貌,早白垩世的植物群是晚侏罗世的继续,但在晚白垩世以高等的被子植物占统治地位,与新生代相似,而与中生代不同,早白垩世常见化石为蕨类沙罗科的似金粉锥羊齿,银杏类的似银杏、古银杏和松柏类的苏铁杉等为主,到了晚白垩世,植物的面貌发生了巨大变化,主要表现为被子植物的大量繁盛,而在中生代占优势的裸子植物退居次要地位,从而开
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