膠萊盆地白堊系林寺山組礫巖沉積特征及盆地演化意義

章　朋　曠紅偉　柳永清　彭　楠　許　歡　汪明偉　安　偉　王能盛

(1.中國地質科學院地質研究所　北京　100037；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院　北京　100083；

3.中國海洋石油總公司 湛江分公司　廣東湛江　524057)

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膠萊盆地白堊系林寺山組礫巖沉積特征及盆地演化意義

章朋1,2曠紅偉1柳永清1彭楠1許歡1汪明偉3安偉1王能盛1

(1.中國地質科學院地質研究所北京100037；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院北京100083；

3.中國海洋石油總公司 湛江分公司廣東湛江524057)

摘要膠萊盆地下白堊統萊陽群底部林寺山組主要由礫巖組成。通過對盆地及周緣18個地點林寺山組礫巖系統的調查，從礫巖組分、礫徑和長軸排列方向的統計分析出發，研究該礫巖沉積相類型、盆地物源區、古水流及林寺山組上覆地層中砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡譜特點，并進一步討論了盆地演化的意義。研究表明，林寺山組底部礫巖以沖積扇相為主，但不同地點亞、微相類型又有差異。原型膠萊盆地由萊陽、海陽—即墨和諸城—五蓮3個獨立盆地組成，被6個隆起區所分隔。萊陽盆地的物源主要來自膠北隆起和蘇魯造山帶北部；海陽—即墨盆地以蘇魯造山帶北部隆起區、即墨—牟平隆起、膠南隆起為主物源區；諸城—五蓮盆地以膠南隆起和馬山—李黨家低隆起為主要物源區。林寺山組礫巖的出現標志著蘇魯造山帶大規模塌陷和膠萊盆地的形成。

關鍵詞膠萊盆地白堊系林寺山組礫巖沉積特征盆地演化

第一作者章朋男1988年出生碩士研究生沉積地質與盆地分析研究E-mail:zhangp0927@126.com

0引言

膠萊盆地恰處于華北克拉通東緣，東南緣通過蘇魯造山帶與華南板塊相接。膠萊盆地早白堊世萊陽群底部普遍發育一套底礫巖，命名為“林寺山組”礫巖。該礫巖在分析萊陽盆地形成演化歷史中具特殊意義[1-2]，其出現與造山帶的活動密切相關，記錄著造山帶塌陷成盆的啟動時限，以往未有專門的類似研究，而對于膠萊盆地的研究多局限于地層劃分對比、沉積序列以及火山巖年代學研究，在一系列問題上仍存有爭議。

(1) 盆地原型的性質及形成機制。①膠萊盆地受到古太平洋板塊NW向俯沖的影響，導致郯廬斷裂發生大規模左旋活動、五蓮—青島斷裂發生右旋活動而形成走滑—拉分盆地[3-5]，或者由盆地以某斷裂系的單一右旋或左旋走滑運動控制形成走滑—拉分盆地[6-11]；②膠萊盆地是在蘇魯造山作用后期，由一系列正斷層控制而形成的斷陷盆地[12-17]；③膠萊該盆地是由于太平洋板塊對歐亞板塊的NNW向俯沖而形成的撓曲盆地[18]。

(2) 原型盆地恢復不一致，盆地原始構造單元劃分、沉積范圍、沉積—沉降中心分布、物源區等方面存有較大爭議[14,17,19-28]。

(3) 控盆斷裂認識不一致，包括沂沭斷裂帶、即墨—牟平斷裂帶、百尺河斷裂、青島—五蓮斷裂、五龍村斷裂[10,13,18,29-30]。

(4)以往對蘇魯造山代的研究多集中于構造地質學、高壓/超高壓變質巖巖石學變等方面[31-38]，未能運用盆山耦合理論，通過膠萊盆地的沉積構造響應信息，反演出蘇魯造山構造演化歷程。

本文在前人研究的基礎上，通過對膠萊盆地林寺山組礫巖18個不同地點的詳細調查，從礫巖組分、礫徑和長軸排列方向的統計分析出發，研究該礫巖沉積相類型、礫石成分、古水流及林寺山組上覆地層中砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡譜特點，并進一步討論了盆地演化的意義。研究成果揭示了膠萊盆地林寺山組礫巖源區、搬運過程和沉積環境，恢復了膠萊盆地形成初期的古水流系統，重建初期各盆地展布格局，最后討論了萊陽盆地的形成機制及其對蘇魯造山帶演化理解和啟示。

1地質概況

山東省位于華北克拉通中東部，沂水斷裂帶將其分隔為東西兩部分，膠萊盆地發育于沂沭斷裂帶東側(圖1)，總體走向為NE—SW向，南北夾于膠南隆起和膠北隆起之間，東部伸入黃海，以千里巖斷裂為界，中部即墨—牟平斷裂將盆地分為東西兩部分，面積約1.2×104km2。原型盆地后期經歷了熱力改造、疊合埋深改造、構造變形改造和隆升剝蝕改造等，而形成典型白堊紀復合改造型盆地[4,29,39-40]。

膠萊盆地基底巖系為太古界膠東群、下元古界荊山群、粉子山群和上元古界蓬萊群，與上覆白堊系下統林寺山組礫巖多呈角度不整合接觸或斷層接觸[4,19]。白堊系地層主要為一套陸相碎屑巖—火山巖沉積，從下往上依次為下白堊統萊陽群、青山群和上白堊統王氏群。萊陽群為河湖相沉積，青山群為中—酸性火山巖、火山碎屑巖夾沉積巖，王氏群以紫紅色、紅色碎屑巖為主的河湖相沉積。

圖1　膠萊盆地地質簡圖及萊陽群地層柱狀簡圖A.黃崖底；B.山角；C.郭城鎮；D.朱吳鎮；E.海陽桃源；F.皇華鎮；G.許孟鎮；H.五蓮；I.桑園鎮；J.柳黃溝；K.郝戈莊；F1.青島—五蓮斷裂；F2.即墨—牟平斷裂帶；F3.千里巖斷裂。Fig.1　Sketch geological map of Jiaolai Basin and columnar section of the Laiyang Gruop

萊陽群由下向上劃分為六個組，依次為瓦屋夼組、林寺山組、止鳳莊組、水南組、龍旺莊組和曲格莊組[4]。瓦屋夼組為灰綠、灰黃色頁巖、粉砂巖夾含細礫砂巖、砂礫巖沉積，含有大量葉肢介及植物化石[14]，野外調查發現，瓦屋夼組橫向上與林寺山組應為相變關系。林寺山組主要為紫紅色、淺紫紅色、褐灰色粗—巨礫巖至細礫巖，夾紫紅色或灰綠色砂巖，化石少見。止鳳莊組下部為辮狀河相沉積，主要為紫紅色中礫巖、砂礫巖、粗砂巖，與林寺山組整合接觸或相變接觸，上部為三角洲相沉積，主要為紫紅色、灰黃色細—粉砂巖砂巖，局部夾中—粗砂巖。水南組為湖泊相沉積，主要為灰綠色、灰黑色薄層狀粉砂巖質頁巖、粉砂巖和細砂巖沉積。龍旺莊組為灰紫色、灰綠色中細砂巖、粉砂巖、泥巖，夾含礫細砂巖。曲格莊組為河流相沉積，主要為紫紅色砂礫巖、粗砂巖、中細砂巖組成的正韻律沉積。

本文所研究的林寺山組由山東區域地質調查隊王來明等(1992年)命名，它主要分布于膠北隆起南緣和膠南隆起北緣，由山麓洪積相的巨礫巖、粗礫巖、中礫巖組成，夾少量中—薄層砂巖，沉積厚度較薄，為一套邊緣相沉積。該套地層與下覆盆地基底呈斷層或角度不整合接觸。

2研究方法

(1) 對早白堊世中—晚期萊陽群沉積巖石組合、沉積構造等進行描述，并對林寺山組出露較好，地層連續的地區進行剖面實測，綜合分析盆地沉積相類型和古地理環境。

(2) 對18個林寺山組礫巖測點的礫石成分、磨圓度、長軸長度、短軸長度進行統計和分析(表1、圖1)，每個測點統計面積不小于1 m2。根據各測點的礫石成分數據，繪制礫石成分含量餅狀圖，分析盆地的物源區。根據公式φ=-log2(X)獲得各個測點礫石長軸長度的粒徑φ值(X為礫石長軸長度，單位為mm)，繪制各測點φ值的概率直方圖和累計概率曲線圖；然后依據福克和沃德所提出公式，分別計算各測點礫石的均值、標準方差、偏度、峰度值，研究林寺山組沉積時期水動力條件及沉積環境。

(3) 對萊陽群中疊瓦狀礫石及交錯層理產狀進行測量，再經地層校正后制得古水流玫瑰花圖，探討盆地古地貌及物源剝蝕區位置。

(4) 為了從更高精度上限定盆地物源區，對林寺山組上覆砂巖中的碎屑鋯石進行LA-ICP-MA鋯石U-Pb測年。樣品粉碎、鋯石挑選與制靶在河北省廊坊誠信地質公司完成，鋯石透射光、反射光圖像及LA-ICP-MS鋯石U-Pb測試工作在中國地質科學院國家地質測試中心完成。數據用Glitter軟件處理，并用Isoplot軟件進行年齡計算和圖譜制作，對于大于1 000 Ma的年齡采用100×(207Pb/206Pb)/(206Pb/238U)，小于1 000 Ma年齡采用100×(207Pb/235Pb)/(206Pb/238U)，分別計算鋯石測年結果諧和度，諧和度在90%～110%之外的數據予以排除。

3礫巖特征

3.1礫石粒度

膠萊盆地18個不同地點中林寺山組礫巖粒度的系統觀測獲得了一系列參數，其中包括：磨圓度、分選、偏度、峰度等(表1)。

3.1.1北部地區

膠萊盆地北緣黃崖底和山角兩個測點分析結果顯示，兩地區礫石表現為棱角—次棱角狀，粒徑φ值跨度較大，為-7～1；粒度從下往上表現為多個細—粗的沉積旋回。黃崖底標準方差普遍比山角高，多為1.0以上，分選差或中等—差；山角標準方差多為1.0以下，分選中等或差—中等。黃崖底峰度為尖峰；山角峰度多為寬峰或中等寬峰。盆地北部邊緣郭城鎮、朱吳鎮、桃源礫巖標準方差與黃崖底-3、黃崖底-4及山角所測值較為相近，峰度為中等寬峰狀分布，與山角峰度值較為相似。

3.1.2南部地區

五蓮-1、五蓮-2、桑園鎮、柳黃溝等地下部礫巖粒徑φ值處于-6～0之間，次圓狀，標準方差0.9～1.01，分選中等—差，呈近對稱分布，為中等寬峰或寬峰；上部五蓮-3測點粒度偏小，粒徑φ值為-4～2，次棱—棱角狀，標準方差0.91，分選中等—差，為寬峰，說明該測點礫巖沉積水動力條件較五蓮-1、五蓮-2測點礫巖弱。皇華鎮和許孟鎮測點礫巖粒度特點與前述測點相似，但標準方差要大于前者，最高可達1.21，表明水動力條件的穩定性要弱于前者。

3.2礫石成分

通過對膠萊盆地10個地點(含18個測點)的2 241顆礫石成分統計可知(圖2)，北部黃崖底的礫石成分以基底巖系黑云片巖、透輝石巖、大理巖為主，含量高達93.1%，其次含少量花崗巖(圖3a)。郭城鎮以花崗巖和花崗片麻巖為主，約占85.7%，其次含少量石英巖。山角、朱吳鎮以花崗片麻巖為主，約占62.2%～84.7%，其次為花崗巖和片麻巖(圖3b，c)。海陽桃源的林寺山組礫石成分幾乎全為燕山期花崗巖(圖3d)，含量高達98.3%。南部皇華鎮、許孟鎮、五蓮、柳黃溝主要以花崗巖和花崗片麻巖為主，約占68.5%～87.5%，其次含有少量石英巖、大理巖、片麻巖，以及少量再旋回砂巖和基性侵入巖(圖3e，f)。

3.3礫巖沉積相分析

根據各礫石測點統計結果(表1)，結合礫巖的沉積充填序列、巖石結構(顆粒支撐類型、膠結類型)及沉積構造等特征，系統分析林寺山期的沉積相及沉積類型(表2)。

表1　膠萊盆地各礫石統計點礫石長軸φ值的粒度參數

圖2　膠萊盆地林寺山組礫石成分分布圖a.花崗片麻巖；b.花崗巖；c.石英巖；d.片麻巖；e.大理巖；f.片巖；g.基性侵入巖；h.砂巖；i.黑云片巖；j.透輝石巖。Fig.2　The gravel components of the Linsishan Formation in the Jiaolai Basin

圖3　膠萊盆地林寺山組礫巖礫石成分a.黃崖底；b.朱吳鎮；c.山角；d.海陽；e.許孟；f.五蓮THS.透輝巖；HYP.黑云片巖；SY.石英巖；PM.片麻巖；HGPM.花崗片麻巖；DL.大理巖；JXQ.基性侵入巖Fig.3　Photos showing characteristics of the conglomerate from Linsishan Formation in Jiaolai Basin

萊陽黃崖底林寺山組礫巖(圖4)粒度均值從下向上表現為多個細—粗的沉積旋回，偏度表現為多個偏粗粒分布—近對稱分布變化旋回，表明當時水動力條件極不穩定，多期沉積事件相互疊加；礫巖峰度呈尖峰狀分布，表明水動力條件極強，為干旱型沖積扇沉積；下部礫巖表現為扇根亞相，多為泥石流沉積，夾少量河道沉積(圖4b，c)；上部礫巖粒度、標準方差較下部有所減小，表明水動力強度較下部明顯減弱，表現為扇中或扇端亞相，多為河道沉積和河道間灣沉積(圖4d，e)。

山角、郭城鎮、朱吳鎮、桃源等地林寺山組礫巖(圖4)粒度、標準方差、峰度等普遍較黃崖底小，說明林寺山組沉積時山角水動力條件較黃崖底弱。下部多為扇根亞相，泥石流沉積(圖4g)；上部則為扇中亞相，以篩狀沉積為主，夾漫流沉積和河道沉積(圖4h～k)，漫流沉積層厚度多為20～30 cm，平行層理或斜層理發育，一些漫流沉積層被水流撕裂、沖斷，延伸不遠即尖滅，上覆礫巖層表現為正粒序沉積，體現一種突變的水動力條件(圖4j)；而有些漫流沉積層厚度穩定，延伸較遠，上覆礫巖層為逆粒序沉積，這反映一種漸變的水動力條件(圖4h)[45]。這種漫流沉積的發育充分的說明了當時水動力條件極不穩定，強弱轉化頻繁。

皇華鎮和許孟鎮林寺山組礫巖(圖5)粒度特點與山角相似，但沉積特征等方面與山角有顯著區別，表現為濕潤型沖積扇沉積。下部為扇根亞相，泥石流沉積(圖5b)。上部扇中亞相特征最為顯著(圖5c，d，e)，河道沉積與篩狀沉積交互出現；頂部為扇端亞相，以河道沉積為主(圖5f，g)，整套地層漫流沉積少見且厚度較薄(圖5e)。

五蓮、桑園鎮、柳黃溝地區林寺山組下部礫巖為較強水動力條件下的快速混雜堆積，為濕潤型沖積扇扇根亞相沉積(圖6a，b，c)。整套沉積層序以發育一套扇三角洲相為特點，以扇三角洲前緣亞相為主(?)，多表現為水下河道沉積(圖6d，e，f)。

4盆地物源分析

4.1礫石成分

礫巖一般屬于近源沉積，礫石成分受外界改造較小，所以能直觀地反應物源區母巖成分，揭示盆緣鄰區山脈隆升和侵蝕演化的過程，恢復盆地初期的物源區。本次研究共統計了10地區(18個測點)的礫巖成分數據(圖2)。

黃崖底林寺山組礫石成分以黑云片巖、透輝石巖為主，約占70.4%，其次為大理巖，約為18.3%，含少量花崗巖和石英巖，與下覆荊山群變質基底巖性一致，且礫石呈棱角—次棱角狀，不具再旋回沉積礫巖特征，因此，推測黃崖底礫石可能主要來自鄰近地區荊山群。桃源礫石成分以燕山期花崗巖為主，含量高達98.3%，恰好與鄰近花崗巖發育特征及類型相一致，推斷桃源林寺山組的物源區可能為蘇魯造山帶北部地區。

表2　膠萊盆地各地區林寺山組沉積特征及沉積相劃分依據

圖4　萊陽盆地北緣林寺山組沉積特征Fig.4　Depositional characteristics of Linsishan Formation in the north of Jiaolai Basin

圖5　萊陽盆地南緣諸城地區林寺山組沉積特征Fig.5　Depositional characteristics of Linsishan Formation in Zhucheng, the south of Jiaolai Basin

圖6　萊陽盆地南緣林寺山組沉積特征a.五蓮市郊林寺山組下部沖積扇扇根亞相；b.柳黃溝村林寺山組下部沖積扇扇根亞相；c.桑園鎮林寺山組下部沖積扇扇根亞相；d.五蓮市郊林寺山組上部扇三角洲相(?)，疊瓦構造；e.五蓮市郊林寺山組上部近岸扇三角洲相(?)，斜層理；f.五蓮市郊林寺山組上部近岸扇三角洲相(?)，正—反粒序層理。Fig.6　Depositional characteristics of Linsishan Formation in the south of Jiaolai Basin

其余8個統計點礫石成分較為一致，以花崗片麻巖、花崗巖為主，兩者含量高達69%～85%，含少量大理巖、片麻巖等。前寒武紀花崗片麻巖及燕山期花崗巖在膠北隆起和蘇魯造山帶都有大面積分布[25,46]，因此須結合古水流及砂巖碎屑鋯石年代進一步分析和限定盆地物源區。

4.2古水流

通過對林寺山組疊瓦構造和斜層理產狀的實測與統計，繪制古水流玫瑰花圖(圖7)。由圖可知，盆地北緣古流向具有明顯的分帶性，以即墨—牟平斷裂為界，西部萊陽蒲格莊林寺山組中獲得16個疊瓦數據，古流向顯示為S，穴坊鎮曲格莊組中獲得17個斜層理數據，古流向顯示為W或WS，指示萊陽北部膠北地區或東北部蘇魯造山帶北部地區為古隆起，為萊陽地區提供物源。而斷裂帶東緣朱吳鎮和山角地區林寺山組中獲得的41斜層理數據，顯示古水流為E或NE；桃源林寺山組和田橫鎮楊家莊組中獲得的72個斜層理數據，古水流顯示為NE—ES，優勢方位為E，表明在海陽西部存在一個古隆起(即墨—牟平隆起，并推測其基底性質與蘇魯造山北部地區相似，有相同的巖漿活動期次)，為海陽地區提供物源。

盆地南緣五蓮地區林寺山組中獲得40個疊瓦數據，古水流自南向北流；諸城皇華鎮地區、五蓮許孟地區林寺山組中測得56個疊瓦數據及諸城郝戈莊地區、五蓮羊角石溝村地區曲戈莊組測得16個斜層理數據，古水流較為一致，以NW為主，表明膠南隆起地勢較高，可為諸城—五蓮地區的提供物源。在馬山地區曲戈莊組獲得的32個數據中，顯示為雙向古水流，分別為NE和W，暗示即墨馬山地區即為諸城提供物源也為即墨地區提供物源。

4.3砂巖碎屑鋯石

萊陽群各巖石地層之間多為整合接觸關系，萊陽群沉積時期膠萊盆地構造運動穩定，盆山格局未發生較大變化。因此，可以借助林寺山組上覆地層砂巖中碎屑鋯石U-Pb年齡來限定盆地物源區(圖8，9)。

4.3.1萊陽地區

萊陽地區萊陽群砂巖主要包含5個年齡段碎屑鋯石：早白堊世(120～145 Ma)、晚三疊世(210～250 Ma)、新元古代(600～900 Ma)、古元古代(1 600～2 500 Ma)、太古宙(2 500～2 900 Ma)(圖8a)。早白堊世碎屑鋯石約占34.7%，與膠北隆起發育的108～173 Ma以及蘇魯造山帶發育的142～161 Ma、68～135Ma地質體年齡一致。晚三疊世及新元古代年齡段碎屑鋯石含量可達28%，膠北隆起區缺乏該年齡段地質體，而蘇魯造山帶卻含量豐富(205～245.3 Ma，605～888 Ma)，推測蘇魯造山帶為萊陽地區三疊紀和新元古代碎屑鋯石的物源區。古元古代和太古宙年齡段碎屑鋯石含量高達28%，該年齡段地質體在膠北隆起含量豐富(1 817～1 906 Ma，2 468～2 537 Ma，2 610～2 726 Ma，2 846～2 862 Ma)，推斷膠北隆起是古元古代—太古宙年齡段碎屑鋯石主要物源區。此外，可見少量古生代年齡段碎屑鋯石，膠北隆起缺乏古生代巖漿作用記錄，而研究表明蘇魯造山古生代發育一期巖漿活動[28,38,47]，可知萊陽地區古生代碎屑鋯石可能來自于蘇魯造山帶。

圖7　膠萊盆地林寺山組古水流特征Fig.7　Palaeocurrent of Linsishan Formation in Jiaolai Basin

圖8　膠萊盆地萊陽群砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡譜圖Fig.8　U-Pb age pedigree for detrital zircon from the sandstone of Laiyang Group in Jiaolai Basin(a，e from Xie, et al.[28])

4.3.2海陽—即墨地區

海陽地區萊陽群碎屑鋯石U-Pb年齡分布與即墨地區具有一定的差異性(圖7b，c)。海陽地區以晚侏羅世碎屑鋯石為主，含量達53.5%，其次為晚三疊世—中侏羅世碎屑鋯石，占40.8%，缺失早—中三疊世、早白堊世碎屑鋯石；而即墨地區主要為早白堊世碎屑鋯石，占65%，其次為中—晚三疊世碎屑鋯石，占21.7%，缺乏中—晚侏羅世、早三疊世碎屑鋯石。這種差異性剛好體現它們物源區的差異性。第一，靠近海陽地區的蘇魯造山帶北部隆起區發育豐富的晚侏羅世地質體(145～161 Ma)，而靠近即墨地區的膠南隆起區缺乏侏羅紀地質體；第二，膠南隆起發育大量與即墨地區碎屑鋯石年齡相符早白堊世侵入體，蘇魯造山帶北部隆起區缺失；第三，膠南隆起區發育中三疊世年齡段地質體，蘇魯造山帶北部隆起區缺乏。綜上可知，海陽地區以蘇魯造山帶北部隆起區為主物源區，即墨地區以膠南隆起為主物源區。

圖9　膠萊盆地各地質體年齡分布圖Fig.9　Age distribution of the geological mass in Jiaodong peninsula

4.3.3諸城—五蓮地區

諸城—五蓮地區碎屑鋯石(圖7d，e)具有的共同特點：新元古代和古元古代碎屑鋯石發育，由前文分析可知，新元古代年齡段(640～888 Ma)碎屑鋯石物源區主要為蘇魯造山隆起區；古元古代年齡段碎屑鋯石主要來自膠北隆起。同時在五蓮地區可見少量中—晚三疊世211～244 Ma碎屑鋯石顆粒，主要物源區為蘇魯造山帶。

通過礫石成分、古水流、碎屑鋯石U-Pb年齡三者的綜合分析和相互驗證可知，萊陽地區物源區主要為膠北隆起和蘇魯造山北部隆起區；海陽地區物源區主要為蘇魯造山帶北部隆起區和即墨—牟平隆起區；即墨地區以膠南隆起為主要物源區；諸城—五蓮地區以膠南隆起和膠北隆起隆起為主要物源區。

5盆地及周緣造山帶演化意義討論

5.1盆地邊界探討

萊陽地區黃崖底林寺山組為近源快速堆積，古水流為S或SW向，推測萊陽地區北緣即為林寺山期盆地北界，匯水中心位于萊陽地區南部。同時，即墨—海陽地區也表現為一套近源沉積，古水流為E向，由前面物源分析可知其北部邊界和東部邊界分別為蘇魯造山帶北部隆起區和即墨—牟平隆起區。

多年來，眾多地質學家對海陽地區的東部邊界問題進行了深入探討，通過大量重磁、地震等資料分析認為海陽地區北部和西部所出露的萊陽群僅為海陽地區一小部分，推測黃海海域還發育大量的萊陽群沉積地層[3,19,17,20,48-49]，疊置于蘇魯—千里巖隆起區之上，主要受控于千里巖—開城斷裂(連云港—石島斷裂)[27,49-51]，從海陽地區北部和西部獲得的一系列E、ES、EN向古水流也說明現今黃海海域當時應為匯水區，筆者推斷在該斷裂帶為盆地東部邊界：千里巖—開城隆起區。

膠南隆起區北緣和西緣雖多表現為沖積扇沉積，但是礫石磨圓度較好，代表一種較遠距離搬運，以往認為它們受控于青島—五蓮斷裂，但野外地質調查發現，五蓮—青島斷裂及與基底接觸斷裂為后期形成，且可見萊陽群地層向南超覆于五蓮—青島斷裂帶南部基底之上，推斷在盆地的南部邊界應位于現今五蓮—青島斷裂以南。

5.2盆地展布格局

前人在馬山—李黨家區域鉆探的3口深井(膠參1井、膠參2井、膠參3井)表明王氏群或青山群地層直接覆蓋在前寒武系基底之上，且馬山—李黨家區域南緣獲得90個古水流數據，一致顯示沿著馬山—李黨家區域南緣向西流，因此，推斷馬山—李黨家區域在萊陽群沉積時期為低隆起(可能與膠北隆起性質相似，為諸城—五蓮地區提供物源)[20,26,51]。

通過前文對物源及盆地邊界分析可知，盆地形成初期存在六個古隆起：膠北隆起、蘇魯造山帶北部隆起、即墨—牟平隆起、膠南隆起、馬山—李黨家低隆起和千里巖—開城隆起，除馬山—李黨家隆起和千里巖—開城隆起因為覆蓋嚴重，未見邊緣相外，其他各隆起區均發育邊緣相。結合膠萊盆地林寺山組殘余地層厚度[22]、古水流可知，膠盆地在林寺山組沉積時期存在三個匯水區，構成3個獨立的湖盆：萊陽盆地、海陽—即墨盆地和諸城—五蓮盆地(圖10c)。

5.3對周緣造山帶演化的意義

膠萊盆地初期林寺山組的發育特點(沉積序列，物源等)對蘇魯造山帶演化有哪些指示呢？膠萊盆地林寺山組(約130 Ma)礫巖中發育大量燕山期花崗巖礫石，萊陽群碎屑鋯石組分多為巖漿成因的晚侏羅世—早白堊世年齡段鋯石，說明林寺山組沉積之前(160～130 Ma)，中侏羅世—早白堊世早期花崗侵入巖已剝露于地表。張華峰等[52]通過膠東半島中—晚侏羅世(160～140 Ma)和早白堊世早期(135～125 Ma)花崗巖侵入體的角閃石壓力計和巖漿綠簾石壓力計分析可知，它們的侵入深度大致在10～15 km，從而說明膠北隆起和蘇魯高壓—超高壓變質帶在林寺山組沉積之前最小以0.3 km/Ma速度快速隆剝蝕(圖10a)。

沉積序列是構造事件潛在的重要沉積指標，擠壓構造背景下常形成向上變粗的沉積序列，拉張應力下常形成向上變細的沉積序列。整個膠萊盆地萊陽群總體表現為向上變細的沉積序列，盆地形成初期，構造極不穩定，由于拉張作用在各個盆地周緣形成狹小裂縫，沉積一套粗碎屑(林寺山組)；隨著進一步拉張，各盆地可容空間增大，逐漸轉變為一套細碎屑沉積，到達水南組沉積時期，湖相地層最為發育，為盆地壯年期。林寺山組垂向沉積厚度較薄，約100～200 m，向上迅速轉變為河湖相沉積，體現為一種快速斷陷成盆的構造環境，盆地基底快速沉降，物源補給速度較慢，導致可容納空間迅速增大。此外，從盆地展布格局(圖10c)可知，海陽—即墨盆地完全坐落在蘇魯造山帶之上，萊陽盆地、諸城—五蓮盆地林寺山組分別向北和向南超覆于造山帶之上，由此可見，膠東半島在經歷晚侏羅世—早白堊世早期快速隆升后，于早白堊世中期構造應力發生突變，整個膠東半島，包括蘇魯造山帶及膠北隆起發生了大規模的垮塌、成盆作用。這種造山帶垮塌成盆作用不僅發生在蘇魯造山帶，天山—興蒙造山帶、秦嶺—大別造山帶(圖10b)都有所表現[53-54]。

秦嶺—大別造山帶垮塌時限與蘇魯造山垮塌時限一致，早白堊世大別山造山帶核部發育毛坦廠組、黑石渡組；毛毯廠組為一套火山巖夾沉積巖沉積，安山巖的K-Ar同位素年齡為150～130 Ma，沉積巖中可見榴輝巖礫石[55-58]，火山巖地球化學特征顯示為板塊聚斂火山弧[59]，反應一種擠壓環境；而上伏早白堊世中—晚期黑石渡組下部為近源碎屑流沉積，沉積厚度薄，上部為湖相濁積巖，欠補償沉積，受大別造山帶核部正斷層控制，坐落于大別山造山帶之上[60-63]，表明130 Ma之后大別山造山帶核部發生了快速垮塌、成盆作用。此外，早白堊世中期，華北南緣—北秦嶺造山帶及鄰近盆地依次朝S、SW遷移，沉積物超覆于造山帶之上，下部同樣沉積一套較薄的礫巖層，其后迅速轉變為半深湖、深湖相泥頁巖層，同樣反映了一種快速、欠補償成盆的特點。天山—興蒙造山帶垮塌時限早于南部秦嶺—大別—蘇魯造山垮塌時限，為晚侏羅世—早白堊世，同樣表現出相似的沉積特征[53,64-65]，如東戈壁盆地[66]。

華南板塊于晚三疊世沿秦嶺—大別—蘇魯造山帶與華北克拉通發生拼合之后[67-68]，在侏羅紀經歷強烈構造擠壓的方式折返[69-71]，并于早侏羅世折返到地表，向合肥及周緣盆地供給物源[58,69,71-73]。隨著擠壓作用的持續進行，華北克拉通南部秦嶺—大別—蘇魯造山帶及鄰區地殼強烈縮短[53,63]，巖石圈加厚，達到一定臨界值后，造山帶發生去根作用，進而軟流圈物質上涌[74]，導致秦嶺—大別—蘇魯造山帶及鄰區迅速垮塌成盆。此時，無論是膠東地區還是魯西地塊都發育大量的巖漿活動，表現為雙峰式巖漿作用，構造應力由擠壓為主轉換為伸展為主。華北周緣及其內部發育大量的變質核雜巖，如：呼和浩特、云蒙山等，伸展方向與與膠萊盆地一致，為NW—SW[15,17,30,75-76]。此時，伊澤納崎板塊的俯沖方向由NE轉為W[77-78]，也可能從一定程度上觸發了造山帶的去根作用。綜上分析可知，早白堊世中期(約130 Ma)，為一重要構造轉換時期，林寺山組的沉積標志著整個秦嶺—大別—蘇魯造山帶大規模塌陷成盆的開始(圖10b)。

6結論

圖10　萊陽盆地林寺山組沉積時期的沉積模式Fig.10　The depositional model of Jiaolai Basin in the sedimentary period of the Linsishan Formation (圖a，b modified from Xu et al.[78])

(1) 膠萊盆地林寺山組粒徑均值主要集中在-2.00～-3.86(4～14.6 cm)，個別粒徑達到-6.29(78 cm)。標準方差、偏度、峰度的范圍分別為0.82～1.21，-0.11～0.12，0.82～1.28，各個礫石測點之間存在差異性，反應它們形成環境的異同性。北部黃崖底的林寺山組礫石成分以黑云片巖、透輝石巖、大理巖為主，郭城鎮以花崗巖和花崗片麻巖為主，山角、朱吳鎮以花崗片麻巖為主，其次為花崗巖和片麻巖，海陽桃源幾乎全為花崗巖。南部皇華鎮、許孟鎮、五蓮、柳黃溝以花崗巖和花崗片麻巖為主。

(2) 黃崖底地區為干旱型沖積扇沉積，下部為扇根亞相，多為泥石流沉積，夾少量河道沉積；上部為扇中或扇端亞相，多為河道沉積和河道間灣沉積。山角、郭城鎮、朱吳鎮等地林寺山組為干旱型沖積扇沉積，下部多為扇根亞相，泥石流沉積；上部為扇中亞相，以篩狀沉積為主，夾漫流沉積和河道沉積。盆地南緣皇華鎮和許孟鎮地區為濕潤型沖積扇沉積，下部為扇根亞相，泥石流沉積；上部為扇中亞相，河道沉積與篩狀沉積交互出現；頂部為扇端亞相，河道沉積為主。五蓮、桑園鎮、柳黃溝地區下部為濕潤型沖積扇扇根亞相，泥石流沉積；上部為近源扇三角洲相，以水下辯狀河道沉積為主。

(3) 膠萊盆地被六個隆起區分割成三個獨立湖盆：萊陽盆地、海陽—即墨盆地、諸城—五蓮盆地組成。萊陽盆地的物源區主要為膠北隆起和蘇魯造山帶北部隆起；海陽—即墨盆地中海陽地區以蘇魯造山帶北部隆起和即墨—牟平隆起為主物源區，即墨地區以膠南隆起為主物源區；諸城—五蓮盆地以膠南隆起和膠北隆起為主要物源區。

(4) 早白堊世中期(約130 Ma)為一重要構造轉換時期，標志著膠萊盆地的形成及秦嶺—大別—蘇魯造山帶大規模塌陷成盆作用的啟動。

致謝在野外調查工作中山東省國土資源廳地質調查研究院許克民高級工程師給予的熱情幫助和指導；另外，還要感謝本文審稿人提出的的評審意見和有益建議，以及編輯們負責、細致和辛苦的工作，在此一并表示衷心感謝。

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Conglomerates on the Base Linsishan Formation of the Middle Early Cretaceous in Jiaolai Basin of Eastern Shandong,and Implications for Basin Evolution

ZHANG Peng1,2KUANG HongWei1LIU YongQing1PENG Nan1XU Huan1

WANG MingWei3AN Wei1WANG NengSheng1

(1. Institute of Geoolgy, China Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China;3. Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd., Zhanjiang, Guangdong 524057, China)

Abstract:The Linsishan Formation, belonging to the bottom of the middl Early Cretaceous Laiyang Group in Jiaolai basin,Eastern Shandong, consists dominantly of a variety of conglomerates.Based on the petrological compositions, grain sizess and orientation of gravels within conglomerates at least 18 observation localities and a combination of detrital zircon dates of sandstones overlying the Linsishan Formation, this research reports a comprehensive results of the sedimentary facies, provenances,paleocurrents and implications of basin evolution.This study indicates that the Linsishan Formation mainly comprises of alluvial fan conglomerates with a variation of sedimentary microfacies in basin scale.The synsedimentary Jiaolai basin in term of paleogeography was constituted by three individual basins,i.e.,the Laiyang, Haiyang-Jimo and Zhucheng-Wulian basins, separated by the six paleo-uplifts.Provenance of the Laiyang basin are derived from Jiaobei uplift and the northern Sulu Orogenic Belt; source of the Haiyang-Jimu basin provided by northern Sulu Orogenic Belt, Jimo-Mouping uplift and Jiaonan uplift; Provenance of the Zhucheng-Wulian basin are derived from Jiaonan uplift and Mashan-Lijiadang low uplift. Finally,initiation of conglomerates of the Linsishan Formation in Eastern Shandong is a sign of formation of the synsedimentary Jiaolai basin and further,implies a large-scale collapse of the Sulu Orogenic Belt resulted from vast extensional crustal detachment and lithosphere thinning in East China because of destruction of North China Craton.

Key words:Jiaolai Basin; Cretaceous; Linsishan Formation; Conglmerate; sedimentary characteristics; basin evolution

中圖分類號P534.53

文獻標識碼A

通訊作者曠紅偉女教授E-mail:kuanghw@126.com

基金項目：國家自然基金項目(41272021, 41372109, 90914003); 中國地質調查局項目(1212011085477, 12120114064301)[Foundation: China Natural Science Foundation, NO.41272021, 41372109, 90914003; China Geological Survey Project, NO.1212011085477, 12120114064301]

收稿日期：2015-01-12； 收修改稿日期： 2015-04-10

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.002

文章編號：1000-0550(2016)01-0015-18