河南省主要构造单元及其演化历史

地质上,河南省横跨中朝准地台和秦岭褶皱系两个一级构造单元,包括华北板块的华北地块及其南缘的北秦岭褶皱带和扬子板块北缘的南秦岭褶皱带。在综合分析各构造阶段的沉积岩相和沉积建造组合、岩浆作用、构造变化、区域变质和成矿作用的基础上,将河南省划分为2个一级构造单元,10个二级构造单元,29个三级构造单元(河南省地矿局,1990)(图2.2)。其中,河南省的铝土矿主要产于中朝准地台(华北陆块)的渑池-确山坳陷、松吉台隆和太行山弧形断裂。

图2.2河南省大地构造轮廓图

各构造单元的地质特征简述如下。

1)华北陆块。南界为栾川-明港韧性剪切带,基底为新太古代和早元古代各种不同变质程度的变质岩系。盖层包括中-新元古代浅海相碎屑岩-碳酸盐岩、寒武-中奥陶统广海碳酸盐岩、石炭-二叠纪海陆交互相含煤碎屑岩系、中-新生代陆内裂谷盆地型沉积(主要为陆源碎屑岩和各种成因类型的松散堆积体)。陆块内有三条大型构造带:济源-焦作断裂带,为白垩纪形成的一条向南倾的正断层;三门峡-鲁山逆冲构造带是白垩纪形成的一条南北向逆冲推覆带。马超营-确山韧性剪切带是一个多期活动的构造带。在陆块南部,发育晋宁俯冲花岗岩和燕山期后造山花岗岩。

2)北秦岭褶皱带。它是华北板块南部的活动大陆边缘,是华力西-印支褶皱带的一部分。北部为中元古代大陆边缘裂谷沉积的宽坪群;中部为早古生代裂谷蛇绿岩带二郎坪群和晚古生代复理石沉积的柿树园组和小寨组。南部有古元古代陆缘沉积的秦岭群和新元古代陆缘沉积的夏河群,以及古生代雁翎沟组海相碳酸盐岩捕虏体。上述三部分之间有两条大型构造带:瓦雪子-毛集上地壳逆冲带,为晚古生代-三叠纪向南推覆带;朱阳关-大河韧性剪切带是一个多期活动的地壳上构造带。该带发育古生代弧形花岗岩和碰撞花岗岩。该带南缘的镇平-桂山韧性剪切带是一个多期活动的超地壳构造带。

3)南秦岭褶皱带。它是扬子板块北缘的被动大陆边缘,是华力西-印支褶皱带的一部分。该带具有扬子基底,从震旦纪到晚古生代发育浅海相。该带有三个大的构造带:西峡-周荡韧性剪切带是上地壳构造带,将龟山组和南湾组分隔开来;内乡-商城韧性剪切带是一条超地壳构造带,将南湾组与苏家河群分隔开来。大斗岭-万虎构造带是一条上地壳断裂,将苏家河群与斗岭群和大别群分隔开来。该带发育新元古代弧状花岗岩、碰撞花岗岩、加里东期和华力西期酸性岩和基性-超镁铁质岩。

河南省地质构造演化历史相当复杂。新太古代以来,经历了松阳期、中条山期、吴王山期、晋宁期、加里东期、华力西期、印支期、燕山期和喜马拉雅期等9个构造活动旋回,可归并为6个大的构造发展期,最终形成了现今的构造面貌。松阳旋回至中条旋回为地槽发展期,也称造山前阶段。吴王山旋回至印支旋回时期为地槽与地台并存,又称造山阶段;燕山旋回至喜马拉雅旋回是大陆边缘活动带的发展时期,也称后造山阶段。

松阳旋回是地壳全方位活动的时期,其火山沉积通过松阳运动形成了合淮和桐柏-大别两个大陆核,并在北合淮大陆核的松吉地区形成了地槽。在合淮陆核以南,桐柏-大别陆核周围的广大秦岭地区成为原始地槽。中脉旋回是大陆地壳快速增长的阶段。旋回末期,中脉褶皱造山和两个地槽发生褶皱,北部已形成中朝准地台基底。原优势地槽的发展历史在南秦岭地区已经结束,洋壳活动带被推向南秦岭及其以南。河南省大部分地区已经转化为大陆地壳,当时南北分异已经很明显。在吴王山旋回期间,最初形成的大陆地壳在深断裂剧烈活动的影响下开始解体。中朝准地台南缘华雄地区断陷下沉,形成一个台缘坳陷。原秦岭褶皱系中部的西峡-南湾地区裂陷为一个断陷地槽。吴王山运动使华雄台边缘的凹陷褶皱,中朝准地台进入地台演化阶段。西峡-南湾断陷地槽返回褶皱带后,地槽南移至南秦岭地区,形成凹陷地槽。同时,北秦岭二郎坪-刘山岩地区裂陷为断陷地槽。晋宁旋回早期,最佳地槽和断裂地槽同时发育。强晋宁运动,南秦岭上位地槽褶皱,转为地槽;二郎坪-刘山岩断陷地槽在加里东运动后才开始褶皱。晋宁运动后,河南全省结束了洋壳的发展历史,成为陆壳。晋宁旋回晚期-华力西旋回是南秦岭地槽的演化阶段。石炭纪末的华力西运动使南秦岭地槽和北淮阴断陷褶皱隆升,河南内秦岭地槽最终闭合,转为褶皱带隆升。燕山旋回是河南省地质构造发展史上又一个重要的变化时期。强烈的燕山运动使准地台盖层完全褶皱,结束了中朝准地台的发展阶段,重新开始活动。当时中朝准地台和河南秦岭褶皱系没有太大区别。燕山旋回晚期以来,在太平洋活动带的影响下,河南省西部隆起成山,东部急剧沉降,形成坳陷盆地,成为中国东部大陆边缘活动带的组成部分,形成河南省西高东低的构造地貌特征。

纵观河南地质构造的发展演化,有以下规律:从时间上看,在九个构造阶段的演化过程中,中条山和燕山两次构造运动是重要转折点,从旧到新大致分为地槽(松阳-中条山旋回)、地槽与地台并存(吴王山-印支旋回)、大陆边缘活动带(燕山-喜马拉雅旋回)三个构造发展时期。每一个发展时期之间都有一个突如其来的转变,其起止时间在各地并不一致。每个发展时期都有独特的发展过程,形成了独特的沉积建造组合、岩浆岩、构造变形和矿物。从空间上看,中生代以前,河南省地质构造分异明显,地槽回流和陆壳生长的总趋势是由北向南依次推进,但由于地壳伸展和深大断裂,经常发生局部北移。中生代以来,河南省地质构造东西分异显著,东部活动强烈,西部相对稳定,反映了河南省地质构造发展不平衡的特点。在其演化过程中,深大断裂对其演化起到了重要的控制作用(河南省地矿局,1990;林德超等,1998)。