1、 1 / 8 中、新生代xx盆地的沉積特征與地形巨變 xx1,2xxxx1 （1南京大學(xué)海岸與海島開發(fā)教育部重點實驗室，南京210093）（2中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點實驗室，西安） 摘要： 蘇北斷陷盆地中、新生代接受了厚達(dá)數(shù)千米的巨厚的沉積體系，沉積記錄了中、新生代以來復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造變動影響和沉積環(huán)境變化過程。早、中三疊世蘇北盆地以海陸過渡相、海相沉積為主；中、晚三疊世揚子板塊和華北板塊發(fā)生碰撞，蘇北盆地地表抬升，進(jìn)入陸相沉積環(huán)境。揚子板塊和華北板塊碰撞以及早、中侏羅世太平洋板塊與中國東部大陸板塊開始碰撞，造成中國東部地勢抬升強烈，中生代中國東部高原-山脈系統(tǒng)開始形成，

2、由于斷裂活動引起的不均勻快速隆升，蘇北構(gòu)造盆地雛形在早侏羅世開始出現(xiàn)，砂礫巖快速沉積。 早白堊世太平洋板塊俯沖加強，郯廬斷裂發(fā)生大規(guī)模左行平移，推覆構(gòu)造發(fā)育，蘇北斷陷盆地與盆緣山地之間地勢差異達(dá)到最大；晚白堊世郯廬斷裂兩側(cè)發(fā)生伸展，斷陷盆地發(fā)育，蘇北盆地的箕狀斷陷特征加強，呈山盆地貌景觀。晚白堊世末到早第三紀(jì)太平洋板塊俯沖帶東撤，蘇北盆地構(gòu)造活動減弱，外力風(fēng)化剝蝕與消高填低的夷平作用活躍，地勢大幅度降低，并遭受短時間尺度的事件海侵。晚第三紀(jì)受新構(gòu)造運動的影響蘇北盆地整體坳陷，盆地邊緣山地有所抬升，火山活動加強，第四紀(jì)以來蘇北盆地繼續(xù)沉降，在沖積和海積作用下，現(xiàn)代蘇北平原形成。分析了蘇北盆地早第

3、三紀(jì)海侵的特點，指出了可能的海侵通道；恢復(fù)了中、新生代蘇北盆地的古地形變化過程。 1.引言 中、新生代以中國為核心的亞洲和西太平洋地區(qū)發(fā)生了強烈的構(gòu)造環(huán)境變化1，中國東部“宏偉的中生代高原-山脈系統(tǒng)”的形成、消失和世界屋脊青藏高原的誕生，奠定了中國現(xiàn)代地貌格局的形成。青藏高原在全球變化研究和地表系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中占據(jù)十分重要的位置，青藏高原隆升使得高原成為歐亞大陸的大河之源，以青藏高原為源地的巨型河流系統(tǒng)向世界大洋提供了大約70%的陸源懸移質(zhì)沉積物2。地貌作為地球內(nèi)、外營力相互作用的產(chǎn)物，在探索構(gòu) 2 / 8 造與氣候關(guān)系、地球系統(tǒng)過程演化中具有十分突出的優(yōu)越性。長期以來，我國地貌和第四紀(jì)地質(zhì)研究

4、十分重視研究新構(gòu)造運動及其地貌標(biāo)志4、地貌形態(tài)與地質(zhì)剖面沉積記錄5，在青藏高原隆升的時代、幅度及其毗鄰云貴高原、黃土高原環(huán)境演化與東亞古季風(fēng)研究中，地貌學(xué)與第四紀(jì)地質(zhì)研究發(fā)揮了重要作用6-10。地球系統(tǒng)過程研究正朝著穿越圈層、跨越時空的方向發(fā)展，成為過去全球變化研究熱點3。近年來，中國東部燕山期高原的地質(zhì)研究受到極大關(guān)注11,43，高原的范圍擴(kuò)大到整個中國東部12。任紀(jì)舜 (1999)認(rèn)為在晚侏羅紀(jì)晚期-白堊紀(jì)初在亞洲東部存在一個“宏偉的中生代高原-山脈系統(tǒng)”，該高原的范圍在貝加爾湖-鄂爾多斯盆地-四川盆地以東的亞洲東部，推測是西太平洋板塊與古亞洲大陸碰撞造成的13。因此，中生代燕山期中國地貌

5、起伏表現(xiàn)為東高西低的特點，中國大陸東部白堊紀(jì)到早第三紀(jì)存在復(fù)雜高峻的山系4。本文選擇長江三角洲北翼、郯廬深大斷裂帶東側(cè)的蘇北盆地開展研究，根據(jù)前人在本區(qū)大地構(gòu)造、地層、石油地質(zhì)方面的大量研究資料，綜合分析了中、新生代蘇北盆地的沉積特征和地形演化，為研究中、新生代中國地形倒轉(zhuǎn)巨變事件提供一個區(qū)域尺度上的例證。 2.現(xiàn)代自然地理概況與大地構(gòu)造背景 2.1現(xiàn)代自然地理概況 研究區(qū)位于長江三角洲北翼的蘇北平原，東臨黃海，北部和西部與江蘇北部剝蝕丘陵、蘇皖接壤地區(qū)的低山丘陵邊緣為界，大致沿連云港東海宿遷泗洪洪澤湖金湖高郵湖西揚州展布，南界在揚州泰州海安如東線。平原區(qū)大部分海拔小于20 m，其中可以劃分為

6、沿海海積平原和河流泛濫平原和面積狹小的山前傾斜平原三種類型。黃河泛濫平原沿廢黃河故道兩側(cè)分布，海拔大部分在5m以上；海積平原海拔多在5以下，其中射陽建湖興化為軸心的淺洼平原，海拔多在2 m以下。蘇北平原地區(qū)，地處暖溫帶和北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖，年平均氣溫1315oC，雨熱同期，降水主要集中在夏季，年平均降水量在1000 mm左右；區(qū)內(nèi)河湖眾多，位于平原西部的洪澤湖和高郵湖，面積分別為1 578 km2和675 km2，是黃淮海平原重要的淡水湖泊；蘇北河網(wǎng)水閘密布，大運河貫通南北，有十分便利的灌溉條件，是黃淮海平原東南部著名的漁米之鄉(xiāng)和糧棉油生產(chǎn)基地。 3 / 8 2.2區(qū)域大地構(gòu)造格局

7、蘇北盆地及毗鄰地區(qū)的大地構(gòu)造背景比較復(fù)雜（圖1），蘇北平原主體以蘇北-南黃海構(gòu)造盆地的陸上部分（蘇北盆地）為構(gòu)造基礎(chǔ)，蘇北盆地西北部以響水淮陰盱眙斷裂為界，將蘇北-膠南地塊與蘇北盆地分開14，斷裂帶以北為正向構(gòu)造區(qū)，松散沉積覆蓋層一般小于100 m，覆蓋在前寒武系淺變質(zhì)巖、變質(zhì)巖地層上；南部為蘇北盆地，古老基底上發(fā)育厚達(dá)數(shù)千米的中新生代沉積體系，在蘇北盆地內(nèi)部構(gòu)造差異明顯，進(jìn)一步可以劃分三個次一級的構(gòu)造單元，即鹽城-阜寧凹陷、高郵-東臺凹陷，以及兩個凹陷包圍的建湖隆起15。蘇北盆地南部發(fā)育WE走向的如東揚州斷裂和NE走向的金壇如皋斷裂，斷裂東南側(cè)為如東隆起和揚州-儀征構(gòu)造隆起；蘇北盆地西南部推

8、測發(fā)育有北西向的斷裂構(gòu)造，和蘇北平原現(xiàn)今20 m等高線的展布趨勢一致16。蘇北盆地斷裂構(gòu)造在平面上以NW、N E、NNE和WE為主，斷裂將蘇北盆地切割成眾多的箕狀小盆地17。 響水淮陰盱眙斷裂是蘇北平原北部的邊界斷裂，其形成和郯廬深大斷裂帶的演化有密切的聯(lián)系，并對蘇北平原構(gòu)造盆地的發(fā)育的宏觀格局產(chǎn)生重要影響。郯廬斷裂中生代以來經(jīng)歷了晚侏羅世末-早白堊世的走滑運動、晚白堊世-早第三紀(jì)的伸展運動和晚第三紀(jì)以來的逆沖活動18。蘇北平原地區(qū)的大地構(gòu)造演化和中生代以來古太平洋板塊的俯沖作用、俯沖帶東撤等有密切的聯(lián)系，同時，蘇北平原是中、新生代構(gòu)造活化的陸內(nèi)板塊的接合地帶，揚子陸塊和華北陸塊（蘇北-膠東地

9、塊）之間相互作用及深部巖漿活動也是蘇北構(gòu)造盆地演化的重要影響因素。 3沉積特征與環(huán)境 3.1中生代沉積特征與古環(huán)境 蘇北盆地區(qū)中生界地層發(fā)育齊全，為海相-陸相沉積以及中、酸性火山巖19，地層巨厚，相變空間差異較大（圖2）。三疊系青龍組（T1）地層以頁巖與薄層灰?guī)r互層開始，向上海相灰?guī)r成份逐漸增加，中三疊世初期仍發(fā)育以周沖村組為代表的泥灰?guī)r、白云巖夾石膏沉積，陸相沉積特征日益顯著，以紫紅色砂巖的黃馬青組（T2）沉積為代表，標(biāo)志著本地區(qū)大范圍海相沉積環(huán)境的結(jié) 4 / 8 束，從此，蘇北盆地地質(zhì)演化進(jìn)入一個新的階段。侏羅系地層與下覆地層呈明顯不整合接觸關(guān)系，中、下侏羅統(tǒng)地層以象山群為代表，為巨厚的礫

10、巖、砂巖為主，夾有煤層和中性安山巖，反映中生代構(gòu)造運動在本區(qū)域表現(xiàn)十分強烈，構(gòu)造抬升明顯，蘇北構(gòu)造盆地的雛形形成，強烈的侵蝕和流水搬運堆積過程異常活躍，故發(fā)育了厚層礫巖19。 晚侏羅紀(jì)的巖漿活動達(dá)到鼎盛，大量的中性巖漿巖噴出，廣泛發(fā)育安山巖、流紋巖和凝灰?guī)r等，根據(jù)構(gòu)造活動的特點，推斷蘇北盆地區(qū)晚侏羅紀(jì)的整體構(gòu)造抬升繼續(xù)加強，對侏羅紀(jì)蘇北盆地的抬升的幅度估計抬升到1000-2000 m。白堊系自下而上發(fā)育葛村組、浦口組和赤山組，均為陸相碎屑沉積20，根據(jù)巖性、古生物化石和玄武巖年代的研究，把泰州組劃入上白堊系21-24。白堊紀(jì)早期太平洋-庫拉板塊活動強烈，以底角度向亞洲板塊俯沖，蘇北盆地西部的郯

11、廬斷裂發(fā)生快速左行走滑，鉆孔揭示蘇北盆地中生代推推覆構(gòu)造和逆斷層十分發(fā)育，葛村組沉積了超過千米的砂巖、泥巖和礫巖，而盆地周邊地區(qū)火山噴發(fā)活躍、噴出巖及其相關(guān)沉積占主導(dǎo)。白堊系以浦口組最為發(fā)育，最大厚度2000 m以上，根據(jù)巖芯巖性、古生物特征進(jìn)一步劃分四段，巖相變化趨勢表現(xiàn)為自下而上粒度變細(xì)，下部為雜色的砂礫-角礫巖，中部為暗棕色、灰棕色泥質(zhì)粉細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)泥巖，局部夾有鹽巖和石膏層，上部為暗棕色、灰棕色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。浦口組與下伏地層不整合接觸，而且下覆地層的時代跨度很大，蘇北地區(qū)浦口組沉積時期應(yīng)具有海安、高郵、白駒、淮安、鹽城五個沉積中心25。 對蘇北鹽阜坳陷沉積相和沉積環(huán)境的研究顯示，

12、區(qū)內(nèi)鉆井巖芯浦口組沉積厚度從630m 到2700 m，變化幅度較大，并與上覆地層呈明顯不整合接觸關(guān)系，浦口組主要發(fā)育沖積扇、扇三角洲和湖泊三種主要沉積相類型26。赤山組在蘇北地區(qū)的東臺坳陷、鹽阜坳陷中廣泛發(fā)育，建湖隆起帶上缺失36。泰州組與下覆地層呈不整合接觸關(guān)系，一段為砂巖和含礫砂巖，上部二段為黑灰色泥巖，構(gòu)成一個由粗到細(xì)的沉積旋回。包括蘇北盆地的南黃海盆地及鄰區(qū)中生代地層的對比分析顯示，南黃海盆地及鄰區(qū)中生代地層具有東部沉積薄、西部沉積厚，東部沉積環(huán)境以氧化為主、巖石發(fā)紅，西部以還原環(huán)境為主、巖石發(fā)暗，東部以火山巖類巖相為主、西部以碎屑巖為主的特征27，反映中生代晚期從南黃海盆地東部向蘇北

13、盆地，地形變化大勢應(yīng)和今天相反，呈東部高西部低的態(tài)勢，而且東部火山活動更為強烈，東亞中生代大面積的巖漿活動，有從西 5 / 8 部向東遷移、巖漿時代逐漸變新的趨勢28。蘇北中生代陸相碎屑沉積包含若干沉積中心，沉積中心底礫巖厚度普遍較大，四周漸薄，反映沉積初期的古地形起伏較大；據(jù)石油地質(zhì)鉆孔浦口組厚度變化特征26，估算白堊紀(jì)蘇北盆地區(qū)的地勢最大差異接近2000 m，屬于山、盆相間的地貌環(huán)境。 3.2新生代沉積特征與古環(huán)境 蘇北地區(qū)第三紀(jì)地層有下第三系的阜寧組、南戴組、三垛組和上第三系的鹽城組，沉積的總厚度4500-5000 m（圖2）。蘇北平原石油地質(zhì)研究十分深入，下第三系為主要油氣存貯地層，包

14、含多個構(gòu)造沉積旋回和沉積中心。其中，阜寧組包含四段，黑灰色的泥巖與泥灰?guī)r、砂巖層互層為沉積特點，下部一、二段和上部三、四段構(gòu)成兩個沉積旋回，其中阜寧組與泰州組呈整合接觸關(guān)系；南戴組分上下兩段，構(gòu)成又一個沉積旋回，上部以黑色泥巖為主，下部雜色砂巖為主，與下覆地層不整合接觸；三垛組一段為塊狀砂巖、泥巖與砂巖互層，二段為泥巖和砂巖互層，與下覆地層呈假整合或不整合接觸關(guān)系23。下第三紀(jì)地層中普遍夾有玄武巖層，其中，阜寧組上部三、四段有3-4次玄武巖噴發(fā)，三垛組的玄武巖噴發(fā)多達(dá)6-7次24。下第三系地層地震反射剖面結(jié)果顯示，早第三紀(jì)蘇北平原地區(qū)構(gòu)造活動強烈，下第三系沉積多表現(xiàn)為楔狀沉積體，廣泛發(fā)育箕狀斷

15、陷盆地29。蘇北平原地區(qū)上第三系鹽城組和第四系東臺組，為在坳陷背景下的相對連續(xù)的沉積，鹽城組與下覆地層不整合接觸，厚度超過1000 m，第四系東臺組中心在東臺-海安一帶，厚度超過250米，為海陸交互相地層。 在鹽城組沉積層中夾有1-2層玄武巖，反映晚第三紀(jì)以來巖漿活動趨于弱化。由于太平洋板塊俯沖帶的東撤，構(gòu)造活動減弱30；早早第三紀(jì)蘇北平原地區(qū)拉張斷陷明顯，由于不均勻沉降，發(fā)育箕狀斷陷盆地，同時在盆地拉張作用下有多次的玄武巖噴發(fā)活動。箕狀斷陷盆地中心沉積厚度大，箕狀斷陷盆地緩坡突起部位外力剝蝕作用強烈。根據(jù)蘇北鹽城凹陷的地層相對削失量的計算結(jié)果，鹽城凹陷真武事件相對剝蝕量為01247，三垛事件

16、相對剝蝕量為0480。在白駒凹陷，真武事件相對剝蝕量為01362，三垛事件相對剝蝕量為059629。由此可見，蘇北盆地早第三紀(jì)的夷平作用十分顯著。蘇北盆地阜寧組二段、四段地層中具有海侵的痕跡，發(fā)現(xiàn)有龍介蟲科棲管、藻疊層石和鈣質(zhì)超微化石、自生的海綠石以及海相介形類新單角介等22, 31, 32。有關(guān)海 6 / 8 侵的問題尚存在很多的爭議33, 34，根據(jù)海相生物分布局限、不連片和垂直分布星散的特點，推斷早第三紀(jì)蘇北平原地區(qū)的以河湖相沉積為主，曾短暫受到海水侵入的影響。蘇北平原地區(qū)晚第三系鹽城組中新統(tǒng)（鹽一段）頂部發(fā)育厚度40-80 m的紅色泥巖，覆蓋在巨厚的砂礫巖、砂巖上，該泥巖層分布廣，厚度

17、變化較大，在凹陷中心泥巖厚度達(dá)到400 m；上新統(tǒng)（鹽二段）主要為粉砂質(zhì)泥巖，夾厚度不大的中、細(xì)砂巖層，地層厚度呈從西部向東部逐漸增大的趨勢，其中鹽城、海安等地鹽二段厚度超過500 m 35。沉積反映的古地理環(huán)境屬于河流洪、沖積和泛濫平原相沉積，并伴有平原湖沼相沉積；同時，沉積特征反映晚第三紀(jì)的夷平作用十分強烈，在構(gòu)造拗陷背景下，后期沉積物具有廣泛超覆的特點，不再明顯反映盆地沉積的特點，沉積厚度從西向東逐漸加厚，說明晚第三紀(jì)末蘇北平原地區(qū)地勢已經(jīng)從中生代的東高西低演化為西高東低的大勢。第四紀(jì)沉積繼承了晚第三系沉積的大勢，主要表現(xiàn)為在大范圍拗陷構(gòu)造背景下加積沉積的特征，其中值得注意的是第四紀(jì)氣候

18、冷暖變化造成的海岸變遷和海平面變化，對區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境有重要影響。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，第四紀(jì)蘇北平原地區(qū)存在五個海相層，其中倒數(shù)第二海侵范圍最大38；同時，低海平面時期特別是末次冰期的風(fēng)塵沉積，在蘇北平原地區(qū)也非常發(fā)育，主要表現(xiàn)為埋藏的硬粘土層37。冰后期海平面上升，受長江、黃河和潮流侵蝕輸砂的影響，于6000-5000 aB.P.期間蘇北平原東部開始發(fā)育以東臺為頂點的扇形陸上潮成砂體39。近2000年來黃河泛濫和河道變遷，對蘇北平原海岸演化有重要貢獻(xiàn)。 4討論 4.1關(guān)于xx盆地早第三紀(jì)海侵通道問題 雖然有人懷疑中國東部早第三紀(jì)某些海侵證據(jù)33，但不能提出全面否定海侵的科學(xué)依據(jù)。因此，根據(jù)有限

19、海侵證據(jù)分布特點，作者傾向于早第三紀(jì)現(xiàn)代蘇北平原地區(qū)的沉積盆地曾短暫地受海洋影響的觀點，以海水通道的形式和蘇北早第三紀(jì)盆地一度聯(lián)系起來。但海侵發(fā)生在什么樣的地質(zhì)構(gòu)造背景下？可能的通道在哪里？對蘇北盆地構(gòu)造與演化研究表明，東西向的構(gòu)造帶在本區(qū)占主導(dǎo)地位，如蘇北盆地北部的鹽阜坳陷、中部的建湖隆起和東臺坳陷，其東西向展布特征明顯40。白堊紀(jì)末到早第三紀(jì)，我國東部地區(qū)構(gòu)造活動相對平靜，夷平作用加強41，其重要原因是早第三紀(jì)全球性氣候異常濕潤，降水豐沛，外力 7 / 8 侵蝕作用大大加強42。蘇北盆地和周邊區(qū)域早第三紀(jì)地勢起伏已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于白堊紀(jì)的地勢差異。區(qū)域地球物理勘察資料顯示，蘇北-南黃海盆地近東西

20、向的“坳-隆-坳”構(gòu)造帶，被NW向多組盆內(nèi)斷裂分割43，推測沿NW、EW向斷裂發(fā)育的谷地，是蘇北盆地早第三紀(jì)古地理環(huán)境的重要特征。根據(jù)上述蘇北盆地地質(zhì)地貌演化特征，我們認(rèn)為，早第三紀(jì)阜寧組記錄的蘇北盆地海水侵入事件，可能通道主要來自從蘇北-南黃海盆地東部缺口的入侵（圖3）。 早第三紀(jì)期間氣候變化、構(gòu)造運動引起的短尺度海平面上升，特別是異常的海嘯事件44，均有可造成海水沿上述通道進(jìn)入蘇北盆地；同時，全球性的海平面變化研究也顯示白堊紀(jì)末到早第三紀(jì)為高海平面時期45，全球性高海面是蘇北盆地早第三紀(jì)遭受海侵的重要背景。 4.2xx盆地地質(zhì)演化與地形巨變過程 中國東部中、新生代地質(zhì)構(gòu)造演化，前人做了大量

21、的研究，關(guān)于古地形巨變，張旗等認(rèn)為中、晚侏羅紀(jì)中國東部高原，可與今天的青藏高原類比11，蘇北盆地也位于該高原范圍內(nèi)。汪品先對亞洲新生代形變和環(huán)境演變進(jìn)行了分析，認(rèn)為中生代并至少持續(xù)到古新世，中國地形大勢仍為東高西低，曾發(fā)育3500-4000 m的山脈1。鄭洪波在前人研究基礎(chǔ)上認(rèn)為長江中下游平原地區(qū)晚白堊紀(jì)到古新世的古地貌高度在2000-3000 m，并繪制了中國東西古地貌剖面示意圖47。然而，蘇北盆地在中國“東部高原”范圍內(nèi)處于獨特的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中，本文從沉積特征、地質(zhì)構(gòu)造演化、古地貌與環(huán)境的角度，初步恢復(fù)了蘇北盆地環(huán)境演變過程中的地形巨變過程（圖4），目的是拋磚引玉，希望大家批評指正，以期對中國東部中新生代地形巨變在蘇北盆地的表現(xiàn)有一個初步的認(rèn)識。三疊紀(jì)初為海陸交互相沉積，早、中三疊紀(jì)的巨厚碳酸鹽沉積記錄了下?lián)P子區(qū)三疊紀(jì)最大海侵事件，中-晚三疊紀(jì)揚子板塊和華北板塊的強烈碰撞46，結(jié)束了蘇北盆地和鄰近區(qū)域的大規(guī)模海侵和海相沉積環(huán)境歷史。受大陸板塊碰撞的影響，晚三疊紀(jì)末和早侏羅紀(jì)早期造山活動強烈，構(gòu)造隆升作用加強47，蘇北盆地和鄰近地區(qū)以山地地貌開始出現(xiàn)。早、中侏羅紀(jì)在不均