吕洪波
狼山盆山耦合研究的大地构造意义
2026-3-19 15:33
阅读:111

去年12月20日,我以第一作者身份撰写的最后一篇大地构造研究论文上线发表:

吕洪波,冯雪东,王俊,朱晓青,董晓朋,张海春,李莎,郑大燃,张琦. 2025. 盆山耦合的关键问题及其在狼山与两侧白垩纪盆地研究中的应用。地质论评,2025.12.20 网络首发。网络连接:https://www.geojournals.cn/georev/georev/article/abstract/20257106051

因为论文内容太多,加之我自己认为这篇长文太特殊,我先后在科学网平台发布9篇博文介绍该文的相关内容:

1、内容多、分量重、耗时长、争议大----最后一篇大地构造研究论文诞生了

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1515543.html

2、盆山耦合几何模型及汇源错配问题纠正

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1516245.html

3、狼山先成河的特征及其指示意义

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1516615.html

4、沉积盆地物源区方位与性质厘定方法--以测老庙坳陷为例

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1518410.html

5、利用沉积层中的共轭剪面恢复古应力场实例简介

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1519181.html

6、为何古代沉积盆地的范围总是被小看?

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1521561.html

7、狼山南麓白垩纪蛇绿岩套发现简介

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1522937.html

8、狼山南麓李三沟组古流向恢复与物源区性质探讨

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1523696.html

9、利用砂砾岩中的劈理恢复沉积层的古应力场

https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1524787.html

今天继续介绍这篇论文的大地构造意义,而本文认识及推理的依据在前面多篇博文中已经介绍,感兴趣的读者请参阅前面博文或直接阅读原文。本文涉及众多关键问题,与传统观点明显不同,主要体现在下述几个方面:

 首先对过去二十多年来盆山耦合研究中的错误方法进行更正,明确指出:用碎屑锆石测年获得的年龄峰值对比确立古代沉积层物质来源的方法属于系统性错误,应该摒弃。基于这个原则,我们展示了自己在狼山一带的主要成果:

第一、对华北板块北部边界位置和性质的修改:

 前人观点:华北板块的北部边界位于白云鄂博北边的索伦西拉木伦河一带,其北则为著名的中亚造山带(如:Darby and Ritts, 2007; 刘训等,2012;张进等,2025);而整个阴山造山带被看作板内造山带(葛肖虹,1989)并获得广泛认可(如:Zhang Jin et al., 2014, 2020;张进等,2025)。

 本文观点:华北板块北部边界南移300km,以狼山为代表的阴山山脉成了中亚造山带与华北板块之间的碰撞边界,而最终碰撞时间也推迟到白垩纪末期(吕洪波等,2018,2026)。

第二、对最近二十多年以来流行的华北克拉通破坏学说的质疑:

前人观点:华北克拉通破坏高峰在早白垩世(125Ma)(如:朱日祥等,2011) 。

本文观点:白垩纪以来是华北板块等向NNNW方向汇聚、拼贴的时代,也是中亚造山带向南拓展的时代,而非华北克拉通破坏的时代。

第三、关于狼山以南河套盆地性质的认识:

前人观点:河套盆地为中新生代断陷盆地,而且经历了多次的伸展与挤压活动。

本文观点:鄂尔多斯地块在晚白垩世以来向北西俯冲的递进变化也限定了河套盆地临河坳陷的主要框架—新生代前陆盆地

下面就重点介绍这几个问题:

尽管前人对华北板块北部边界的认识尚未完全统一,但最流行的观点认为在索伦西拉木伦河一带,其北则为著名的中亚造山带(如:Darby and Ritts, 2007; 刘训等,2012;张进等,2025)。包含狼山在内的整个阴山造山带被看作板内造山带的典型代表(葛肖虹,1989),而后来的研究一直延续这个构造格局(如:Zhang Jin et al., 2014, 2020;张进等,2025)。狼山蛇绿混杂岩的发现让中亚造山带南部边界向南移动了300km,成了中亚造山带与华北板块之间的碰撞边界,而碰撞时间也推迟到白垩纪末期(吕洪波等,2018)。

狼山一直被看作阴山山脉的西段,但与作为阴山主体的大青山和乌拉山走向并不一致。尽管吕洪波等(2018)推测整个阴山山脉为中亚造山带的最南缘,但这种推测的前提是默认狼山与乌拉山和大青山隆起时间和机制都一样,但实际上我们尚未对阴山中段进行详细考察,今后应对乌拉山、大青山进行类似于狼山一样的盆山耦合研究。如果狼山的隆起时间和方式与阴山主体都不一样,从构造地貌意义上讲就不应该再归属于统一的阴山山脉。如果中段与狼山一带性质一样,则中亚造山带的南部边界就不限于狼山一带,而是贯穿整个阴山山脉。

地学界主流观点认为华北克拉通的破坏和裂解在早白垩世(125Ma)达到顶峰(如:朱日祥等,2011Zhu et al, 2011),有学者则认为整个中生代是华北克拉通破坏的关键时代(Wu et al., 2019)。然而,根据山东灵山岛早白垩世复理石变形构造恢复的最大主应力为NW—SE方向判断,苏鲁造山带以北的华北东部在整个白垩纪都在经历向北西方向挤压的过程(吕洪波等,2011);本文的研究证明华北板块西北边缘(鄂尔多斯地块)也在晚白垩世向西北俯冲拼贴。这些事实说明白垩纪并非华北克拉通的破坏阶段,而是华北板块连同一系列地体向中亚造山带俯冲、碰撞和拼贴的过程,而中亚造山带从白云鄂博北到西拉木伦河一线向南拓宽到阴山一线也是典型的向南增生过程。

对横穿狼山分布的不同花岗岩体进行的磷灰石裂变径迹测量揭示:隆起时代从高原内部向东南方向越来越新,而且隆起的高度也是西北高而东南低。其中狼山南段基本上到晚白垩世才开始隆起,而隆起最快的时间是新生代的20-10MaFeng et al., 2017, Fig. 5, Fig. 14)。这说明中生代以来蒙古高原一直向南拓展,符合鄂尔多斯地块向中亚造山带俯冲、碰撞、拼贴而引发造山带隆起、增生的总趋势。在狼山西南段利用磷灰石裂变径迹所揭示的岩体隆起时间主要为晚白垩世和新生代(Cui Xianyue et al., 2018),这与我们野外观测的狼山隆起时代吻合。

鄂尔多斯地块在晚白垩世以来向北西俯冲的递进变化也限定了河套盆地临河坳陷的主要框架为新生代前陆盆地。

最近十年来对河套新生代盆地临河坳陷的油气勘探取得重要进展,地球物理勘探显示:临河坳陷是典型的箕状坳陷,具有明显的“西北断陷而东南超覆”特征,靠近狼山一侧新生代沉积最厚超过9 km,而在东南边缘变浅消失(张锐锋等,2020Fu Suotang et al., 2018; Xu and Liu, 2025; Yu Fusheng et al., 2022)。这个被看作新生代的断陷盆地实际上是白垩纪末前陆盆地的延续:狼山南麓因鄂尔多斯地块向北西方向俯冲折断、底侵隆起,形成了临河坳陷的断陷边界,深部勘探表现为正断层,但实际上是鄂尔多斯地块逆冲折断导致狼山南麓底侵掀斜而抬升的结果。临河坳陷南缘断裂带(黄河断裂)为典型的反转断层(inverted fault),一系列后期发育的小型正断层借助于早期向北西倾斜的逆冲断层发育(Yu Fusheng et al., 2022, Fig. 1)。

下面看看河套前陆盆地相关研究所展示的构造剖面(根据我们的研究成果,我对下列图形进行了简单的修订和标注):

这一特征揭示了鄂尔多斯地块在晚白垩世末期以来继续向隆起的狼山之下俯冲的历史:随着鄂尔多斯地块周期性地折断下陷导致狼山南缘的底侵抬升,奠定了临河坳陷“北断南超”的基本格局(图25,即下图)。认清这种构造格局对于河套新生代前陆盆地临河坳陷等区域的油气勘探具有重要的指导意义。

幻灯片7.PNG

    狼山与两侧盆地白垩纪以来的构造演化示意图(上图)

碰撞造山带总是通过多期拼贴从腹地向最后的碰撞边界扩展增生,因而最后的碰撞边界总是处于地貌上的最高点(如青藏高原)。我们可以将白垩纪末期华北板块以北的中亚造山带类比于今天的青藏高原,二者都具有腹地低洼而边缘高耸的基本地貌格局。只是中亚造山带因隆起时间更久而剥蚀成准平原(蒙古高原),总体高度降低且地貌起伏没有青藏高原那样崎岖陡峻而已。

此外,除了两侧相关盆地演化和沉积矿产找寻外,狼山南麓和西北部边缘有多处多金属矿床,用碰撞造山模型对其剖析和研究更符合其成矿机理:成矿物质主要来自大洋岩石圈甚或上地幔。希望我们的认识对今后该区的多金属矿床找矿勘探具有参考价值。

主要参考文献举例:

Darby B J, and Ritts B D. 2007. Mesozoic structural architecture of the Lang Shan, North-Central China: intraplate contraction, extension, and synorogenic sedimentation. Journal of Structural Geology, 29 (12): 2006~2016.

张进,张北航,赵衡,刘玉刚,江海,曲军峰,王振义,张义平,赵硕. 2025. 中国中东部中生代古构造应力场特征与背景. 地质学报,991):78~103.

葛肖虹. 1989. 华北板内造山带的形成史. 地质论评,353):254~261.

吕洪波,冯雪东,王俊,朱晓青,董晓朋,张海春,章雨旭. 2018. 狼山发现蛇绿混杂岩华北克拉通与中亚造山带碰撞边界的关键证据. 地质论评,644):777~805.

朱日祥,陈凌,吴福元,刘俊来. 2011. 华北克拉通破坏的时间、范围与机制. 中国科学,415):583~592.

张锐锋, 何海清, 陈树光, 李国欣, 刘喜恒, 郭绪杰, 王少春, 范土芝, 王会来, 刘静, 曹兰柱. 2020. 河套盆地临河坳陷石油地质新认识与重大发现. 中国石油勘探, 25 (6): 1~12.

Fu Suotang, Fu Jinhua, Yu Jian, Yao Jingli, Zhang Caili, Ma Zhanrong, Yang Yajuan, and Zhang Yan. 2018. Petroleum geological features and exploration prospect of Linhe Depression in Hetao Basin, China. Petroleum Exploration and Development, 45 (5): 803~817.

Yu Fusheng, Zhang Ruifeng, Yu Jiafu, Wang Yidan, Chen Shuguang, Liu Jing, Wu Chenlin, Wang Yiqun, Wang Shaochun, Wang Yuheng, and Liu Yilun. 2022. Meso-Cenozoic negative inversion model for the Linhe Depression of Hetao Basin, China. Geological Magazine, 159: 535~560.

Xu Zeyang, and Liu Zhen. 2025. Prediction of favorable petroleum exploration areas based on the analysis of depression–fault transformation in the Linhe Depression, Hetao Basin, China. Research Square, online, 1~22. DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-6898814/v1

科学研究的魅力在于合理预测未来。我们无法“预测”过去已经发生的事情,但我们却可以预测在什么地方找到过去大地构造演化历史的关键证据。这就是我们这篇长文的主要目的。我已经退休多年,而且更缺少研究经费,无法继续深入研究这个课题。在这里将自己的思路和认识发布出来,希望为未来的同仁们继续探讨相关问题提供一点有用的线索。

欢迎同仁们批评指正。

吕洪波

2026.03.19

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