地质发展简史

该区位于华北地台燕山地台褶皱带的东部,其地质发展史与华北地台基本一致。它经历了基底形成、盖层演化、构造变形和改造等几个重要阶段。

从区域地质背景看,华北地台结晶基底的形成经历了太古宙至早元古代漫长的地槽发展阶段,吕梁运动使地槽褶皱,形成了统一的华北地台结晶基底。虽然该区没有大面积的太古宙和早元古代变质岩系出露,但仍可见到新太古代绥中花岗岩。

自吕梁运动以来,华北地台进入了相对稳定的盖层发育阶段,但中元古代和新元古代(尤其是中元古代)地形起伏仍然明显。地台北部的燕山地区发育了一条东北方向的狭长槽,并有隆起带交替出现。该区中元古代的缺失与太公地区西边界的青龙-滦县断裂有密切关系。该断层是基底断层。从早元古代到新元古代早期,断裂两侧表现出明显的差异升降活动,西部板块继续下降,积累了数万米厚的海相地层。另一方面,东板块即桥台拱区不断抬升,沉积不连续,受到侵蚀,为西板块提供了物源。新元古代中期,华北地台整体下降,海侵范围急剧扩大,向东越过青龙-滦县断裂,到达山海关地区,形成该区青白口长隆山组和井儿峪组。新元古代晚期,也就是8-5.7亿年的震旦纪,华北地台主体部分上升至陆地,所以在实践区没有沉积。

寒武纪至中奥陶世末,华北地台总体处于海侵环境,地壳运动主要发生在盆地内。早寒武世华北地台再次下降,表现为下寒武统福郡山组假整合在青白口系井儿峪组之上。早寒武世福郡山期,该区地壳又开始抬升,曾出现沉积间断,即汕头组与下伏福郡山组呈假整合接触;休止期虽有短期上升,但沉积作用持续,地层呈整合接触。

中奥陶世晚期,整个华北地台再次上升至陆地,转入长期风化剥蚀的地质时期。因此,实践区与华北地台其他地区一样,缺乏这一时期的沉积,形成了广泛分布的古风化壳。以残积矿床为主的山西式铁矿床和铝土矿床形成于古风化壳之上。

中石炭世,华北地台又开始缓慢沉降,中、晚石炭世沉积主体为一套海陆交互相的含煤碎屑岩。

晚石炭世末期,地壳上升,导致华北地台主体基本脱离海洋环境,转入陆地环境。早二叠世沉积为一套以河流相和沼泽相为主的含煤碎屑岩建造,晚二叠世沉积为一套不含煤的河流相和湖泊相碎屑岩建造。

早-中三叠世局部地区处于上升阶段,缺乏沉积。中三叠世末的印支运动在东部辽宁地区相对较强,但进入西部实践区后明显减弱。在实践区,印支运动使下侏罗统北票组与下古生界形成角度不整合接触关系。

侏罗纪发生了对中国东部影响非常大的燕山运动。早侏罗世末第一幕燕山运动较弱,表现为本区局部掀斜造成的中、下侏罗统之间的弱角度不整合接触关系。中侏罗世以来,地壳活动进一步发展,基底断裂得到继承,发生了断裂式火山喷发和岩浆侵入,在本区形成了中侏罗世兰琪组中性火山岩。

中侏罗世末期,燕山运动第二幕相对强烈。在NW-SE向压应力作用下,以NE向为主的褶皱广泛发育,基底断裂复活并产生新的断裂。柳江向斜是实践区最重要的地质构造,其初始形态是由第二幕燕山运动造成的。可能当时轴向为NE或NNE,两翼倾角相对平缓,接近相等。

晚侏罗世是地壳活动强烈的时期,中性和酸性岩浆喷发,实践区形成了上侏罗统孙家梁组火山岩。第三幕,晚侏罗世末燕山运动主幕,造成强烈的区域构造变形和大规模岩石侵入。实践区以大规模酸性深成侵入为特征,形成象山花岗岩基和后湖山花岗岩株,侵入孙家梁组及更老地层。位于柳江向斜南端西部的象山花岗岩基侵入并侧向挤压周围地区,导致柳江向斜进一步变形。向斜南端西侧自西向东挤压,导致褶皱轴由近东北或东北向近南北向变化,向斜西翼地层产状变陡,南北向逆断层发育,部分地层直立、倒转或缺失;而东翼地层受影响较小,倾角较缓,南北向逆断层不发育。

燕山运动第二、三幕形成了区域主体构造格局,在实践区形成了柳江向斜和一些新的断裂,使老断裂重新活跃起来。白垩纪以来,区域构造运动的强度整体上逐渐减弱,全区遭受剥蚀,局部地区出现裂谷系和断陷盆地。实践区地壳隆升运动明显,西北部隆升幅度大于东南部。整个地区缺乏白垩纪-新近纪沉积。古近纪-第四纪早期发育海拔约600米、450米和300米的三级夷平面,第四纪形成多级河流阶地和洞穴。

可见,侏罗纪燕山运动,尤其是晚侏罗世末期的第三幕燕山运动,对实践区的地质演化起到了至关重要的作用。这一运动奠定了实践区现今构造格局的基本轮廓,以后的地质作用也只是以此为基础。