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本溪地区地质遗迹
本溪地区地质遗迹
东北大学地质工程研究所
二〇〇五年七月
前言
本溪地区的地质遗迹资源丰富,类型多样,地貌景观和自然生态环境十分奇特而优美,许多地质遗迹为国内外罕见,其品位很高,具有地质科学研究意义及教学实习、旅游观赏的实际价值。
2005年5月,在本溪市环保局的指导下,本溪环保局、本溪地质遗迹省级保护区管理办公室组织了辽宁省旅游局、旅游规划设计院、本溪地质遗迹保护区管理办、辽宁科技学院、沈阳师范大学、东北大学等单位的专家、教授和研究生共10人。
对本溪地区的地质遗迹进行了科学考察,发现了许多颇有价值的地质现象,根据实地考察内容,结合前人资料,编写了《本溪地区地质遗迹》,供《普通地质学》课程野外实习参考。
《本溪地区地质遗迹》由东北大学金成洙综合编写,姚玉增博士、周坤、陈登辉研究生进行录入校对。
由于作者水平有限,时间紧,人员少,可参考的前期资料少,《本溪地区地质遗迹》可能存在错漏,敬请斧正。
在工作期间得到了本溪县、桓仁县有关领导的支持和关心,在此深表谢意!
作者
2005年7月
第一章自然环境和资源概况
1.1.地理位置
本溪地区位于辽宁省中部的东部,地理坐标范围在东经123°34′-125°46′、北纬40°49′-41°35′,属辽宁中部城市群的重要城市,东傍吉林省通化地区,南接丹东市,西邻鞍山、辽阳,北接沈阳和抚顺,面积8435平方千米,地理环境优越。
1.2.地形地貌
本溪地区为辽东中部的东部山区,属于长白山脉的西南延续部,地势由东向西南、西、西北逐渐倾斜、地形总体上呈现东高西低,东西与北西、北东向构造纵横交错形成网格状格架的山地丘陵特色。
此外,由于不同区域出露的岩石类型及岩性不同,地质构造强度不一,使本溪地区的地理景观多样,地表形态和区域差异动态变化较显著,造就了以下四种地貌特色。
(1)中部东西向低缓山地丘隆地貌
自本溪市至桓仁二户来呈东西向展布,地表出露主要是古生代台凹沉积的页岩、粉砂岩、泥灰岩、灰岩和薄煤层。
在出露页岩、粉砂岩、泥灰岩、煤系等比较松软的沉积岩地区,因流水侵蚀而形成绝对高度100—350m、相对高差10--100m的低缓山地侵蚀地貌;在厚层灰岩分布区则形成了溶洞、地下河发育的喀斯特地貌。
在本地貌区东端有沿多向构造交汇部侵入,岩性较坚硬的老秃顶子花岗闪长岩体,其形状如墩台形,绝对高度达1367.3米,著称辽宁屋脊,又是太子河水系与浑河水系的分水岭。
(2)北部东西向中低山地丘陵侵蚀地貌
该地貌区为长白山支脉龙岗山脉的向南西西延续地段,地质构造位置正对应于太子河凹陷与抚顺凸起和龙岗断凸的衔接部位。
地表出露的主要岩石,北侧有太古界混合花岗岩,南侧有中晚元古界的中厚层细粒石英砂岩夹薄层页岩和泥灰岩。
由于北部抚顺凸起一侧的混合花岗岩经历漫长的地质时期的风化侵蚀形成了山坡斜面缓而宽的低山地形;出露于南部太子河凹陷一侧的厚层石英砂岩夹薄层页岩和泥灰岩,因其中的断裂构造发育,又坚硬性差异显著而产生了受流水侵蚀差异明显,形成了雨水冲刷和流水切割较深、山坡陡而窄的中山地形。
因此,龙岗山脉总体上呈显了北侧山低、山坡缓而宽,南侧山峰较高、山坡陡而窄的沿东西向断续展布的倾动性山地侵蚀地貌。
本地貌区是山峰的相对高差一般在50——200米,绝对高度没有高于千米的中低山脉,构成了浑河水系与太子河水系的天然分水岭。
(3)南部东西向中高山地丘陵侵蚀地貌
本地貌区为长白山支脉——千山山脉的东北端,地质构造位置处于太子河凹陷与凤城凸起的衔接部位。
地表出露的岩石主要有大面积的中生代花岗杂岩体,西段局部出露有晚元古界石英砂石、砂岩和页岩及少量的早元古界、晚太古界的混合岩。
岩性致密坚硬的花岗岩、石英砂岩分布区形成高山峻岭、危崖陡壁的东西向中高山地貌,山峰相对高差一般有400--500米,同时出现海拔高度超过千米的韭菜顶子、摩天岭、滚马岭、牛毛大山等十多个峻峭的山峰。
在西部晚元古界石英砂岩、砂岩分布区的岩层产状多半呈水平,被断层切割及流水侵蚀而形成了峭壁悬崖、石峰林立的丹霞地貌。
本地貌区构成了太子河水系与鸭绿江水系的分水岭。
(4)东部火山岩地貌
位于太子河——浑江台陷的东部,包括桓仁凸起和龙岗断凸的南部地区。
出露岩石主要是大面积分布的早白垩统小岭组安山岩、玄武岩、流纹岩、凝灰岩及火山碎屑岩等火山岩系,零星出露有早元古代混合花岗岩、混合岩及变质岩系构成的结晶基底。
火山岩以中心式喷发为主,主要形成了残留的破火山锥(6处)、熔融岩浆流动所成的缓缓火山斜坡和微凸起的熔岩盖等熔岩台地火山地貌;坚硬的混合花岗岩则形成了元宝顶子等高山峰地貌。
本区北北东向断裂发育,流水侵蚀较强,浑江主流由北向南流经全区,为浑江水系的汇入区。
1.3.水文
(1)河流
本溪地区,北有东西向浑河南岸水系与太子河北岸水系的分水岭,南有东西向太子河南岸水系与鸭绿江北岸水系的分水岭,东有太子河东上游水系与浑江西岸水系的分水岭。
因此,具有河流密布,溪流发源地多,河流方向多、河水量季节性影响明显等特点。
本溪有大小河流近200余条,其中流域面积大于100平方千米的就有19条,最大的河流有太子河、浑江和草河,太子河和草河发源于本区。
河流大都属沿断裂破碎带发育的山地河川,太子河、浑江等大河经流几个方向断层发育的区域,河谷随断层走向侧蚀转弯而曲流明显,河流变宽处侵蚀夷平和阶地地貌发育。
支流上游溪水多半沿张性断裂发育,谷底被流水下蚀切割较深,两岸陡峭,形成了大石湖深山峡谷、西砬湖地缝式小峡谷,谷底发育阶梯式瀑布群等河流地貌。
(2)地下水
在本溪地区大面积分布着透水性良好的石灰岩、砂岩等含水层,且与页岩、粘土岩及岩浆岩等隔水层并存。
断裂构造发育,这对地下水的形成和流动创造了有利的地质条件。
因此,本溪地区地下水丰富,潜水面浅,不仅形成了许多地表河川的源头——接触泉、侵蚀泉、断层泉和岩溶泉,而且形成了规模很长的溶洞水(望天洞)和地下暗河(天龙洞——本溪水洞)。
本溪水洞的地下暗河长2.8千米,水系曲折蜿蜒,洞壁石笋林立、千姿百态,著称世界上已发现的最长的地下暗河,地下岩溶水地貌具有很高的科学研究意义和观赏价值。
(3)湖泊
本溪是省内湖水面积最大的地区,湖泊共有6处,其中较大的有3处,均属于人工水库。
浑江水域的桓仁水库为辽宁最大的人工水库,其水质达到国家Ⅱ级地表水标准。
清澈的湖水、湖中的岛屿与湖岸的奇山陡峰、山姿奇秀和一片翠绿的树林和谐相伴,构建了十分迷人的湖泊地貌景观,具有很高的观赏、保护价值。
(4)温泉水
在地质演化历史上,本溪地区曾遭受多期强烈的构造——岩浆地质作用和变质作用,尤其是中生代火山——岩浆侵入活动极其活跃,现代仍位于辽宁中部上地幔隆起区。
区内地热背景较高,不仅形成了多处地热异常带,而且还沿南部海城——草河口岩石圈断裂带和北部寒岭——偏岭岩石圈断裂带上,分别涌出汤沟和温泉寺等上升温泉热水。
汤沟温泉热水资源丰富,水质含有益于人体健康的矿物质、水温76℃,属高温矿泉水;温泉寺水温为49℃,属中温泉水。
第二章地质概况
2.1区域构造单元
根据多旋回构造发展演化基本理论基础划分的地质构造单元,本溪地区处于华北地台(I)、辽东台隆(II)、太子河——浑江台陷(III)、其中有辽阳——本溪凹陷和桓仁凸起(IV)。
北与铁岭——靖宇台拱(III)和抚顺凸起和龙岗凸起(IV)衔接,南与营口——宽甸台拱(III)凤城凸起(IV)衔接。
2.2地层
本溪地区属于华北地层区,除了上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、上白垩统外,其余各时代地层皆有不同程度地发育,其中晚元古界和古生代的尤其发育,因而许多地层组的名称用本区地名来创名,这也是国内罕见。
1.太古界
鞍山群:
分布在太子河——浑江台陷的北、西和南部边缘。
(1)通什村组(Art):
少量出露于北部太古代混合花岗岩内,主要岩性为斜长角闪片麻岩、角闪变粒岩夹磁铁石英岩。
(2)茨沟组(Arcg):
分布在西北部歪头山一带,主要有厚层斜长角闪岩、黑云变粒岩、条带状磁铁石英岩,厚度大于1000m,赋存有歪头山铁矿。
(3)大峪沟组(Ardy):
分布在西南部北台、南芬一带,主要有黑云变粒岩、云母斜长片麻岩夹磁铁石英岩,厚2392m,赋存有南芬、贾家堡子、北台等铁矿。
2.元古界
1)下元古界辽河群,分布在桓仁和本溪——草河口地区。
(1)浪子山组(Pt1l):
石英岩、二云片岩,含石墨石榴十字二云片岩夹石英岩,大理岩,厚344-1278m。
(2)里尔峪组(Pt1lr):
变质凝灰岩、浅粒岩等变质火山岩与大理岩互层、含炭石榴二云石英岩、黑云变质岩,厚度大于1000m。
(3)高家峪组(Pt1g):
黑色炭质泥砂质板岩、含炭石英白云大理岩夹含炭质变质凝灰岩,厚度341-556.8m。
(4)大石桥组(Pt1d):
一段为方解大理岩夹白云质大理岩为主,二段二云片岩、黑云变粒岩夹大理岩,透闪岩和透灰岩,三段为白云质大理岩夹厚层菱镁矿,厚度1000~2000m。
(5)盖县组(Pt1gx):
一段为二云片岩夹变粒岩,二段为十字、矽线片岩夹石英岩、三段为千枚岩夹变质粉砂岩、石英岩,厚度大于1500m。
2)中、晚元古界
该区中晚元古界比较发育,分布在太子河古生代盆地边缘。
(1)青白口系
①永宁组(Qny):
零星分布在桓仁牛毛大山、普乐堡等地。
紫色中厚层含砾石英砂岩、石英砂岩夹砾石、板岩,厚度1146-2263m。
②钓鱼台组(Qnd):
以本溪大房子的钓鱼台庙来创名,分布在本溪、桓仁地区,浅褐色中厚层石英砂岩、页岩、砾岩,厚度114.3-466.9m.
③南芬组(Qnn):
以本溪的南芬地名来创名,分布与钓鱼台组一致,下部为紫、青色泥灰岩、砂质泥灰岩、页岩,上部为紫色页岩、砂质页岩,厚度244-1084m。
(2)震旦系
①桥头组(Zq):
以本溪的桥头地名来创名,分布在本溪、桓仁地区。
中厚层细粒石英砂岩、黄绿色页岩,砂质页岩为主,交错层理、波痕、干裂发育,含大量微古生物化石,厚度34.6-172.1m。
②康家组(Zk):
以本溪桥头的康家地名来创名,零星分布在桥头-套岫峪一带,下部为黄绿色页岩夹细粒石英砂岩、中部为灰色泥灰岩夹页岩,上部为紫色页岩夹紫、黄色粉砂岩,波状层理、干裂发育、含大量微古生物化石,厚度为40-227m。
3古生界
古生界分布广泛,发育较全,层次清晰,受国内外地质工作者的重视。
1)寒武系
(1)碱厂组(∈1j),以本溪的碱厂地名来创名,分布于本溪县地区,下部为黄绿色钙质页岩、薄层灰岩和沥青质灰岩、砂岩薄层,上部为灰色含燧石结核、条带的厚层灰岩,厚42.7-126.7m。
(2)馒头组(∈1m),分布与碱厂组一致,紫色、黄色页岩夹灰岩、白云岩和粉砂岩,含三叶虫及腕足、腹足化石,厚度50-70m。
(3)毛庄组(∈2m),分布与馒头组一致,暗紫色钙质云母页岩夹灰岩,厚度30-123m。
(4)徐庄组(∈2x),分布与毛庄组一致,下部灰色云母,钙质页岩夹砂岩,中部含海绿石钙质粉砂岩夹页岩,上部灰岩中厚层鲕状灰岩,顶部页岩夹灰岩,含微古生物和三叶虫,厚度75-125m。
(5)张夏组(∈2z),分布与徐庄组一致,中厚层深灰色灰岩夹薄层鲕状、花纹状灰岩和页岩,厚度200m以上。
(6)崮山组(∈3g),分布与张夏组一致,紫、黄色页岩、钙质页岩、结核状灰岩夹薄层竹叶状灰岩、鲕状灰岩,厚度17-30m。
(7)长山组(∈3c),分布与崮山组一致,下部为暗紫、黄绿色页岩、竹叶状灰岩夹薄层竹叶状灰岩,厚度30.7-68.6m。
(8)凤山组(∈3f),分布与长山组一致,下部薄层灰岩夹厚层灰岩和页岩,中部涡卷状灰岩夹灰岩、页岩,上部灰色薄层灰岩夹竹叶状灰岩、页岩,厚度81-152m。
2)奥陶系
①冶里组(O1y),分布于本溪,桓仁境内,与凤山组一致,下部厚层白云质灰岩、泥质灰岩夹页岩,上部中厚层灰岩、竹叶状灰岩夹薄层页岩,含海百合茎、笔石、三叶虫等化石,厚度100-200m。
②亮甲山组(O1l),分布与冶里组一致,夹深灰色中厚层灰岩、花纹灰岩夹竹叶状灰岩、厚度60-160m。
③下马家沟组(O2x),分布与亮甲山组一致,灰色中厚层灰岩夹含燧石结核灰岩,底部为薄层白云质灰岩,厚度66-267m。
④上马家沟组(O2s),分布与下马家沟组一致,下部中厚层灰岩夹白云质灰岩、燧石结核灰岩,上部中厚-厚层灰岩、白云质灰岩薄层花纹状灰岩,厚度280-540m。
3)石炭系
①本溪组(C2b);以本溪地名来创名,分布于本溪市新洞沟——桓仁八里甸子一带,底部为不整合面上的铁质、泥质胶结灰岩砾石,下部为黄、紫色页岩、砂岩夹G、F层铝土页岩和薄煤层,上部以青、黄色页岩、砂岩、灰岩透镜体和E层铝土矿和薄煤层,含大量古植物,蜓类,腕足类化石,厚度149-459m。
②太原组(C3t):
分布与本溪组一致,灰黑色砂岩、页岩、炭质页岩夹煤层、透镜状泥灰岩,含百合茎及腕足类化石,厚度105-127m。
4)二叠系
(1)山西组(P1s):
分布与石炭系一致,灰色石英砂岩,长石石英砂岩与页岩互层,夹有炭质页岩、煤层和铝土页岩,后162-320m。
(2)下石盒子组(P1x):
分布与山西组一致,灰色砂岩与杂色页岩互层,含A层,B层铝土矿和粘土矿,厚度206-370m。
(3)上石盒子组(P2s):
分布与下石盒子组一致,灰色、黄绿色砂岩与杂色页岩、粉砂岩互层,厚度400-1100m。
(4)石千峰组(P2sq):
分布在本溪采屯-郑家屯一带,紫色粉砂岩、含砾砂岩页岩等一套红色岩系,厚度182m。
4.中生界
1)三叠系
①郑家组(T1z):
主要分布于本溪彩屯至郑家屯一带,紫色、浅红色巨厚层——厚层中细粒长石石英砂岩夹红色泥岩及页岩,交错层理发育,干裂、波痕常见,厚度785m。
②林家组(T2l):
主要分布于本溪西南林家崴子一带,下部黄绿、灰白色砾岩、砂岩,上部为长石石英砂岩、紫黑色页岩,厚度158m。
2)侏罗系
(1)长梁子组(J1c):
主要分布在田师傅盆地,下部为砾岩、砂岩夹页岩和煤层,下部页岩夹砂岩,厚度153-1320m。
(2)大堡组(J2d):
分布与长梁子组一致,下部为砾岩、砂岩夹页岩,上部砂岩、页岩夹煤层,厚度426m。
(3)三个岭组(J2s):
分布在田师傅一带,砾岩、砂岩夹页岩和煤层厚度294-463m。
(4)小东沟组(J3x):
分布在小市、东营坊一带,紫色砂岩和页岩为主夹泥灰岩透镜体,厚161-1519m。
3)白垩系
(1)小岭组(K1x):
分布在本溪、桓仁的中生代盆地内,流纹岩、安山岩、角砾岩、凝灰岩夹玄武岩及火山碎屑岩,厚度916-3026m。
(2)梨树沟组(K1l):
分布在桓仁一带,凝灰岩夹凝灰质砂岩、页岩,厚度523-1000m以上。
(3)大峪组(K2d):
以本溪的大堡大峪来创名,紫红色砾岩、砖红色沙砾岩为主,厚度653-1552m。
5.新生界
1)更新统
(1)中亚统(Qp2):
本溪山城子后苗山一带洞穴沉积物,褐黄色砂质粘土、亚砂土组成,发现古人类活动遗迹。
(2)上亚统(Qp3):
洞穴沉积物、坡积物等,发现大量动物化石。
2)全新统
冲积物沿阶地分布,砂与砾岩层、亚粘土等。
2.3岩浆岩
本溪地区的岩浆活动具有多旋回、多期次和岩石类型繁杂特征。
1)辽河旋回侵入活动中等,有草河口——草河城一带的辉绿岩(V2′)小岩株,高丽墩子斜长花岗岩(Yo2′)岩株。
2)印支旋回侵入活动较强,有沙金沟橄榄辉长岩(V5′)杂岩体,南部的碱性正长斑岩(Kξπ52),碱性正长岩(Kξ5′)、等组成的碱性杂岩体。
3)燕山旋回侵入活动强烈,侵入了大面积花岗岩,其中草河掌——八里甸子地带的东西向碱性花岗岩体,分异较好,由花岗岩、似斑状花岗岩、文象花岗岩、钾长花岗岩、石英正长岩、石英二长花岗岩组成的花岗杂岩体,面积>100平方千米。
此外沿桓仁——南朵木北西向侵入带有阎王鼻子花岗岩、二棚甸子花岗闪长岩等。
本旋回岩体与铜、铅、锌矿化有密切关系。
2.4地质构造
本溪地区位于华北地台东北缘,又处在中、新生代时期太平洋板块俯冲带边缘的大陆板块活动带内,还夹于南面的营口——宽甸台拱与北面的铁岭——靖宇台拱之间。
经受了长期多期次构造——岩浆旋回活动的影响,地质构造复杂,既发育华北地台断裂体系和滨太平洋断裂体系,又发育中新生代褶皱盆地构造。
1.断裂构造
1)华北地台东西向断裂体系
海城——草河口岩石圈断裂,呈东西向沿本溪凹陷与凤城凸起接触部位展布,宽1~1.5千米,由断续相连,平行的数条张扭性断裂组成,挤压片理、断层泥发育,有基性岩体侵入。
2)滨太平洋北东——北北东、北西向断裂体系
(1)北东——北北东向断裂
①寒岭——偏岭岩石圈断裂带
走向北东,穿过本溪的寒岭——本溪市——偏岭,向抚顺延展,挤压强烈的压——压剪性断裂。
②庄河——桓仁岩石圈断裂带
走向北东,受北北东走滑断层的切错而连续性较差,穿过回龙山、桓仁地区,挤压破碎带发育,具有玄武岩喷溢,切割深。
③刘家河——青堆子断裂带
走向北北东,穿过本溪兰河峪一带,属压——压剪性壳断裂。
④四平街——凤城断裂带
走向北北东,闯过本溪马鹿沟、大石湖一带的混合岩、花岗岩,倾向不定、倾角70度左右,属压——压剪性壳断裂。
⑤太平哨断裂带
走向北东——北北东,穿过桓仁南部步达远——元宝顶子一带,挤压片理发育,属压剪性壳断裂。
(2)北西向断裂
新宾聂耳库——雅河断裂,呈北西向穿过桓仁木奇、铧尖子、雅河,沿断裂有火山口,火山岩喷溢,属深断裂。
(3)辽阳弧形断裂带
在本溪地区西部,从辽阳进入的两条向东突出的弧形断裂被寒岭——偏岭断裂切裁,挤压片理和构造透镜体发育,属印支、燕山期活动断裂。
2.褶皱构造
1)辽河旋回运动使早元古代的地层发生强烈的褶皱、倒转,形成近东西向线状紧密的复式背向斜,出现在草河口、桓仁一带。
2)印支、燕山旋回运动,又使古生代和元古代沉积地层一起发生褶皱、断裂,造成以北东向或北西的继承性的褶皱和断陷盆地,本区主要的有本溪盆地(印支——燕山旋回向斜)、田师傅盆地(印支——燕山旋回向斜)、拐磨子盆地(燕山旋回)、姜家街盆地(燕山旋回)等。
2.5地质发展史
根据沉积岩建造、岩浆岩活动、变质作用、构造旋回运动,把本溪地区地质发展演化大体划分为太古代、早元古代、中晚元古代、中生代和新生代六个发展阶段。
1.太古代(>2500Ma),鞍山运动旋回
约在3000Ma前,本区北部清源地区为原始古陆核,围绕古陆出现以海底火山喷发的基性熔岩夹超基性岩、中酸性火山岩及沉积岩,形成赋存硅铁质建造铁矿的鞍山群下部。
在距今2800Ma前后发生鞍山运动第一幕,使鞍山群下部发生强烈的变质——混合岩化,促成了太古代萌地台形成。
这时期鞍山——本溪地区仍处于萌地槽发育期,堆积了中酸性火山岩——基性火山岩和火山沉积岩系夹磁铁石英岩——鞍山群上部。
在2500Ma前发生的鞍山运动主幕促使鞍山群遭受了强烈的褶皱变质、或混合岩化作用,产生卵圆形穹隆,混合花岗岩形成固结萌地槽,与太古代萌地台组成雏地台。
2.早元古代(2500——1900Ma)辽河运动旋回
太古代雏地台并未完全固结时,在水平拉张作用下营口——宽甸地区出现了东西向奥拉槽裂谷,早期在本溪一侧陆壳上沉积陆表浅海相石英砂岩与粘土建造(浪子山组),中部火山岩建造(里尔峪组),上部为细碎屑岩与碳酸岩盐、火山碎屑岩组成的复理式建造(高家峪组)。
晚期下部沉积了礁碳酸盐或碳酸盐建造(大石桥组),上部粘土岩与粉砂岩组成的复理式建造(盖县组)。
在2000Ma前后发生辽河运动一幕,使裂谷逐渐封闭,发生变形、变质混合岩化,并有沿海城——草河口同生断裂有辉长岩、辉绿岩、斜长花岗岩侵入,形成稳定的大陆结晶基地——辽东古陆。
3.中晚元古代(1900-600Ma)太子河运动
辽东古陆形成以后,转入了长期稳定的盖层发展阶段,在中元古代晚期,桓仁地区形成牛毛山山间盆地,接受风化碎屑物质沉积了巨厚层类磨粒石建造(永宁组),之后在本溪隆起周围发生沉降海侵,南芬地区接受了成熟度很高的浅海相石英砂岩(钓鱼台组),潮坪相砂质页岩和泥灰岩(南芬组),太子河运动使沉积区一度抬升。
自800Ma太子河区又处于湖坪泻湖环境,沉积了石英砂岩与黑色页岩、粉砂质页岩互层(桥头组),震旦纪晚期海湾海水退出为陆地。
4.古生代(600-230Ma)
1)早古生代(600-440Ma)
早古生代早期寒武纪时太子河盆地与营口海相通,继承震旦纪的轮廓复再接受了粘土建造和碳酸盐建造的沉积,并在干燥炎热气候下的紫红色蒸发岩建造中形成了石膏矿。
随着海侵扩大和地壳的频繁振荡,气候持续干燥,沉积了紫色泥灰岩和灰岩,夹紫色页岩和粉砂岩,普遍发育岩盐假晶和泥裂构造。
地壳趋于稳定,海侵的高峰时期,沉积了显示高能的滩坝环境的鲕状碳酸盐岩(张夏组)。
在500Ma时太子河地区经短暂抬升,处于潮间环境,海水动荡不定、形成了鲕状灰岩,灰岩夹竹叶状灰岩、页岩及粉砂岩(崮山组),靠近古陆边缘接受大量陆源碎屑物沉积(长山组,凤山组)。
500Ma以后太子河盆地成为开阔的陆表海,在温湿气候环境下,生物大量繁衍,沉积了含化石丰富的巨厚-厚层地台型内源碳酸盐建造(马家沟组),440Ma时,整区抬升成陆地,缺失440~350Ma间的沉积盖层。
2)中晚古生代(350-230Ma)
本区经受长期隆起剥蚀后,自中石炭世起继承早古生代的凹陷复又接受沉积,在不整合面上形成古土壤及山西式铁矿。
随后在频繁的地壳振荡运动,使海水时进时退形成含煤及铝土质页岩夹三层灰岩的海陆交互沉积,这个时期气候温暖湿润,植物茂盛,为重要的成煤和形成粘土(或铝土)矿的时期。
晚古生代地壳仍是振荡运动频繁,气候温暖湿润,继承前期凹陷沉积了湖沼相、河流相含煤及粘土、铝土的复陆屑建造,晚期气候变炎热干燥,形成紫红色碎屑岩建造(石千峰组)。
古生代沉积岩普遍受到热力变质影响,使铝土质页岩变为红柱石板岩,这表明本区虽然没有岩浆岩侵入,但是华力西运动旋回对本区有一定影响。
5.中生代(230-67Ma)印支——燕山运动旋回
1)早中生代(230-195Ma)印支运动旋回
古生代末受大区域的华力西运动的影响,太子河凹陷区明显缩小,早期接受干旱炎热环境下沉积的紫红色粗-细碎屑岩夹泥灰岩、泥岩团块的湖泊河流相,其交错层理、泥裂、波痕很发育(郑家组)。
早三叠世末发生的印支运动一幕使全区抬升、砾岩夹黑色泥岩、富含蕨类和昆虫化石(林家组)。
中世末的印支运动主幕使全区抬升,不再接受沉积,使前史期的地层统一发生形变和同方向的逆冲推覆构造,形成了本溪向斜、田师傅向斜等一系列的断褶带,同时沿太子河凹陷与凤城凸起北缘的衔接部位侵入了多期、大规模的重熔型似斑状二长花岗岩、茜马碱性杂岩等。
2)中晚古生代(195~67Ma)燕山运动旋回
印支运动主幕后,本区同中国东部一起进入了西太平洋板块俯冲带,大陆边缘活动域,开始了新的燕山构造旋回地质历史时期。
(1)燕山运动一幕(195-139Ma)
在地幔软流圈作用下,本区侏罗纪时的盆地范围扩展,出现了田师傅、茜马等盆地,在潮湿温暖的湖沼环境下沉积了含煤岩系,形成了工业煤矿,末世发生燕山运动第一幕,侵入了弟兄山花岗岩株等。
(2)燕山运动第二幕(139~105Ma)
燕山运动一幕后地壳活动增强,地势分异明显,使田师傅、茜马等盆地的规模扩展,在温湿气候环境下,植物茂盛,含煤岩系沉积形成了重要的田师傅煤矿(长梁子组),晚期干化湖泊,干谷沉积了紫红色粗碎屑岩建造(小东沟组)。
伴随库拉板块俯冲挤压作用侵入了二棚甸子二长闪长岩株,形成了铜铅锌多金属矿床。
(3)燕山运动第三幕(105Ma~68Ma)
早白垩世是燕山运动的鼎盛期,地壳活动更加强烈,地幔上拱导致地壳表层拉张,形成新的隆起和凹陷。
这时本区盆地小而分散,形成了桓仁盆地、本溪盆地、拐蘑子盆地、响水河子盆地、姜家街盆地、东营房盆地、沙尖子
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