中国南北方残留盆地(凹陷)的演化历史
1.信阳-合肥残留凹陷的形成与演化
信阳-合肥残留坳陷的演化经历了一个复杂的过程。早古生代末，华北板块与扬子板块在起点碰撞，信阳坳陷和合肥坳陷南侧成为大别山岛弧北侧的弧后裂谷带，沉积了厚厚的石炭纪深水扇、陡坡扇和复理石层，而合肥坳陷中北部发展为陆内坳陷，接受克拉通陆缘沉积。中、晚三叠世，随着扬子板块和华北板块自东向西拼合，秦岭-大别造山带开始快速隆升造山，侧向挤压力和滑冲推覆构造的载荷造成华南地壳前陆盆地式坳陷。在先存简单叠加坳陷构造的基础上，开始了中新生代复杂盆地(坳陷)原型的平行叠加改造史。此时，凹陷基底的石炭-二叠系、寒武-奥陶系和上元古界强烈逆冲叠加，被卷入逆冲推覆体系(图4-41)。信阳-合肥残留凹陷的这一复杂演化过程可以通过SL99-700测线的平衡剖面(图4-42)和原始叠加重建历史表(表4-3)来说明。
图4-41合肥凹陷果树城-合肥-和顺4井地震测线解释剖面
(据赵宗举等译，2000年b)
根据平衡剖面的反演结果(图4-42)，扬子板块和华北板块的全面对接和汇聚造成的逆冲推覆使石炭-二叠系缩短了200km以上，同时形成了走向NW-W-SEE的逆冲推覆构造带。前侏罗纪逆冲超覆的结果也加速了石炭-二叠系等古生代烃源岩的热演化和生烃过程，为中、新生代盆地的形成奠定了基础。信阳-合肥坳陷在中、新生代的演化大致如下:
1)早、中侏罗世(J1 ~ 2)，合肥坳陷继承了三叠纪前陆坳陷的构造格局，与大别造山带形成盆山体系，开始耦合演化，进而发展为不对称的陆内前陆坳陷。
2)晚侏罗世(JBOY3乐队)，磨子滩-哮天断裂形成侯姣田边缘伸展盆地，其北侧形成信阳-合淝逆冲前陆坳陷带，包含次级舒城前陆坳陷、蜀山前陆逆冲隆起和桥前坳陷。
3)晚侏罗世末，库拉板块向西俯冲造成的区域性NWW—SEE挤压可能导致凹陷恢复隆起并遭受剥蚀，在侏罗系和白垩系之间留下局部不整合面。
4)早白垩世(K1)，深部岩石圈伸展减薄，易刚微大陆群与太平洋板块交替作用，导致出现左旋压扭与右旋拉扭交替的应力场环境，形成伸展-滑动推覆逆冲-走滑复合原型。
图4-42合肥坳陷地震SL99-700线平衡地质剖面图
表4-3信阳凹陷原型叠加改造演化史
5)早白垩世末期，可能是大别山碰撞造山作用加强，导致区域性N-NE-SSW挤压反转，坳陷整体隆起被剥蚀，形成区域性角度不整合。
6)晚白垩世(K2)至古近纪(E)，可能是区域岩石圈伸展减薄使坳陷处于伸展构造环境，形成挤压逆冲裂陷、张扭裂陷和伸展裂陷等复合盆地原型。
7)古近纪末，太平洋板块作用的加强导致区域性的NWW—SEE挤压改造，合肥坳陷原型盆地沉积盖层发生变形、改造、抬升和剥蚀。
8)新近纪(N)至第四纪(Q)，研究区进入整体平衡沉降期，成为统一的华北盆地(合淮盆地)的一部分，从而确立了合肥坳陷与南华北的盆地构造格局。
2.周口残留凹陷的形成与演化。
周口残留凹陷的演化历史也经历了一个复杂的过程。周口残留凹陷的演化历史与合肥残留凹陷有许多相似之处，但也有一些显著差异。这些差异主要表现在大别造山带的间接影响和控制上。它的演化可以用谭庄-沈丘残留凹陷的典型解剖来说明(图4-43)。
图4-43谭庄-沈丘残留凹陷演化模式(构造平衡剖面模拟)
谭庄-沈丘凹陷是在华北板块前侏罗系基底上经过多次构造运动发育起来的中新生代叠合凹陷。其演化过程为:①早-中侏罗世(J1 ~ 2)，周口坳陷区基底继承三叠纪前陆坳陷模式，谭庄-沈丘地区发育小型不对称陆内前陆坳陷原型；(2)晚侏罗世(JBOY3乐队)，区域挤压的持续发展使凹陷恢复隆起并遭受剥蚀，形成局部不整合；③早白垩世(K1)，NW-W向基底断裂转为左旋走滑裂陷，在谭庄-沈丘凹陷叠加拉扭裂陷原型；(4)早白垩世末，北西西向压性反转至基底断裂，拉扭裂谷原型变形抬升剥蚀，形成区域性角度不整合面；⑤晚白垩世(K2)，NW-W向基底断裂由挤压逆冲恢复为张性(扭性)裂陷，叠加新的裂陷原型；⑥古近纪(E)伸展构造环境进一步发展，表现出强烈的伸展裂陷活动；⑦古近纪末(E末)，周口凹陷再次发生压扭性构造反转，整体抬升剥蚀结束了谭庄-沈丘凹陷的发育历史，形成新的角度不整合面；⑧新近纪-第四纪(N+Q)，周口坳陷整体沉降，并与信阳-合肥坳陷和开封坳陷相连，成为一个大型坳陷盆地。
3.开封残留凹陷的形成与演化
大量研究结果表明，早古生代大型克拉通盆地稳定沉降后，开封残留坳陷还产生了6个盆地原型的叠加改造。而开封残留坳陷位于南华北最北部，远离秦岭-大别造山带和郯庐断裂带，其形成演化历史更为独特。按照时间序列，总结了这6个盆地原型的形成、演化和叠加改造历史。
(1)晚古生代大型海陆交互相克拉通盆地
自中石炭世以来，随着扬子板块区与华北板块区软碰撞的不断发展，华北进入整体沉降阶段，接受了本溪组、太原组、山西组等滨浅海相和海陆相互沉积。主要沉积类型为含煤碎屑岩系和灰黑色碳酸盐岩。这一时期是华北古生代克拉通盆地的主要成煤期，盆地原型总体上具有近海克拉通坳陷的性质。从晚二叠世开始，盆地原型逐渐转化为陆相克拉通坳陷。
(2)三叠纪大型大陆克拉通内部坳陷盆地。
由于华北板块东部南北两侧裂谷槽的逐渐汇聚和闭合，克拉通基底挠曲增强，开封凹陷已进入克拉通内大型坳陷原型的发展阶段。此时基底有差异沉降，沉积范围相对较窄，湖相沉积逐渐转变为河流相和河流相，粒度明显粗化，颜色变红。中三叠世末，中牟及其东部地区相对隆升，上三叠统缺失。姬塬地区相对沉降，上三叠统持续沉积。晚三叠世末的印支运动使整个华北地区隆起，大陆克拉通坳陷原型向西萎缩。
(3)早-中侏罗世中小型陆内坳陷盆地。
当南华北南部的周口、信阳和合肥地区进入前陆坳陷演化阶段时，开封坳陷区发育了一些小型、相对独立和分散的东西向或北西向陆内坳陷盆地。其分布与基底北西向和近东西向的褶皱和凹陷相对应，表明其也受到大别造山带的影响。西部姬塬凹陷中、下侏罗统主要由河流相、湖泊相和三角洲相组成。在东部的黄口凹陷和鲁西隆起，中下侏罗统(文南组)为一套紫红色砂砾岩，是氧化环境的产物。
中侏罗世末(燕山中期)的强烈运动结束了早-中侏罗世陆内坳陷原型的发育历史，并在华北克拉通东部引起强烈的挤压构造变形，包括褶皱、逆冲、地壳缩短和岩石圈增厚。此后，华北克拉通东部开始向地壳伸展和岩石圈减薄的方向发展。
(4)晚侏罗世至早白垩世的小型陆内伸展裂谷盆地。
晚侏罗世至早白垩世的盆地原型是一个小型伸展裂谷。小裂谷盆地多，分布广，但面积小。它们被许多不同方向和规模的正断层所包围，其中往往发育大量的火山-沉积岩系。济源凹陷上侏罗统-下白垩统明显受北西向断裂控制，为一套红色粗碎屑岩沉积；黄口凹陷上侏罗统-下白垩统厚度较大，最厚可达2500m，从沉积厚度的分布特征来看，可能主要受近东西向和北北东向的正断层控制，内含多层火山岩。鲁西隆起区一系列小凹陷分别受北西向、NWW向、北东向、近东西向或近南北向断裂控制，大部分被火山岩充填。
早白垩世末，研究区及邻区发生强烈的燕山晚期运动，研究区整体隆起遭受剥蚀，上白垩统缺失，形成白垩系与古近系之间的角度不整合面。
(5)古近纪小型陆内伸展裂谷盆地。
古近纪，研究区主要发育小型陆内伸展裂谷盆地。盆地从NWW方向延伸至近东西向，是在区域SEE—NWW拉应力作用下，沿以前的主要断裂走滑拉张或斜向拉张裂陷形成的。其中，中牟-黄口凹陷在平面上呈窄带状延伸，单个凹陷呈菱形、矩形、三角形，具有走滑-伸展断陷盆地的显著特征。在这种走滑伸展作用下形成的NE向和NW-W向断裂增强了凹陷内的可分性，使凹陷内的次生凹陷越来越小。根据各期断裂活动和沉积特征，裂谷作用的发展可分为三个次级阶段:①早期裂谷阶段，EK-ES4(相当于姬塬凹陷孔店组-张庄组)沉积阶段，高度分裂的裂谷作用奠定了裂谷盆地原型的轮廓；(2)强烈裂陷阶段，沙三段(相当于姬塬凹陷岳庄组)沉积阶段具有范围大、裂陷强烈、厚度大(1000 ~ 2500m)、变化快、湖深的特点。③晚期裂陷阶段，即Es:段、Es1段和ed组(济源坳陷泽宇组-丁庄组)沉积时期，包括Es3末至Es:初的短期构造抬升事件，Es2强裂陷与晚期裂陷的过渡，Es1与Ed裂陷的加强期。黄口、成武和鱼台沙二段为干燥环境下的盐湖沉积，盐膏层厚，是良好的区域性盖层。东营组为河流相沉积，由棕红色、紫红色和灰绿色泥岩与紫红色、灰绿色、灰白色粉砂岩、细砂岩和砾石砂岩互层组成。古近纪末(E末)的构造运动使开封凹陷再次发生压扭性构造反转，结束了小型陆内伸展裂陷的发育历史，形成了新的角度不整合。
(6)新近纪-第四纪大型陆内坳陷盆地
新近纪以来，开封凹陷开始整体沉降，与周口凹陷和信阳-合肥凹陷相连。研究区进入大型陆内坳陷发展阶段，大面积分布的新近系(N)和第四系(Q)不整合覆盖在古近系(E)之上。其中，新近系为浅灰色、褐色砂砾岩与泥岩的组合，厚度1000 ~ 2400m；第四系为黄色粘土、淤泥和砾石，厚度为200 ~ 400米..在这个大型凹陷中，沉积物东西薄(黄口、济源)，中间厚(中牟)，反映出东高中间低的基底形态；在两侧的鲁西隆起和豫西断隆上，古近纪小断陷盆地甚至整体抬升并遭受剥蚀。这种情况恰恰说明这个大型的陆内坳陷盆地具有东西向挤压和挠曲的特征。因此，这种大规模陆内坳陷的发育可能与太平洋板块的东西向逆冲有关。