胶莱盆地白垩系林寺山组砾岩沉积特征及盆地演化意义

章　朋　旷红伟　柳永清　彭　楠　许　欢　汪明伟　安　伟　王能盛

(1.中国地质科学院地质研究所　北京　100037；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院　北京　100083；

3.中国海洋石油总公司 湛江分公司　广东湛江　524057)



胶莱盆地白垩系林寺山组砾岩沉积特征及盆地演化意义

章朋1,2旷红伟1柳永清1彭楠1许欢1汪明伟3安伟1王能盛1

(1.中国地质科学院地质研究所北京100037；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083；

3.中国海洋石油总公司 湛江分公司广东湛江524057)

摘要胶莱盆地下白垩统莱阳群底部林寺山组主要由砾岩组成。通过对盆地及周缘18个地点林寺山组砾岩系统的调查，从砾岩组分、砾径和长轴排列方向的统计分析出发，研究该砾岩沉积相类型、盆地物源区、古水流及林寺山组上覆地层中砂岩碎屑锆石U-Pb年龄谱特点，并进一步讨论了盆地演化的意义。研究表明，林寺山组底部砾岩以冲积扇相为主，但不同地点亚、微相类型又有差异。原型胶莱盆地由莱阳、海阳—即墨和诸城—五莲3个独立盆地组成，被6个隆起区所分隔。莱阳盆地的物源主要来自胶北隆起和苏鲁造山带北部；海阳—即墨盆地以苏鲁造山带北部隆起区、即墨—牟平隆起、胶南隆起为主物源区；诸城—五莲盆地以胶南隆起和马山—李党家低隆起为主要物源区。林寺山组砾岩的出现标志着苏鲁造山带大规模塌陷和胶莱盆地的形成。

关键词胶莱盆地白垩系林寺山组砾岩沉积特征盆地演化

第一作者章朋男1988年出生硕士研究生沉积地质与盆地分析研究E-mail:zhangp0927@126.com

0引言

胶莱盆地恰处于华北克拉通东缘，东南缘通过苏鲁造山带与华南板块相接。胶莱盆地早白垩世莱阳群底部普遍发育一套底砾岩，命名为“林寺山组”砾岩。该砾岩在分析莱阳盆地形成演化历史中具特殊意义[1-2]，其出现与造山带的活动密切相关，记录着造山带塌陷成盆的启动时限，以往未有专门的类似研究，而对于胶莱盆地的研究多局限于地层划分对比、沉积序列以及火山岩年代学研究，在一系列问题上仍存有争议。

(1) 盆地原型的性质及形成机制。①胶莱盆地受到古太平洋板块NW向俯冲的影响，导致郯庐断裂发生大规模左旋活动、五莲—青岛断裂发生右旋活动而形成走滑—拉分盆地[3-5]，或者由盆地以某断裂系的单一右旋或左旋走滑运动控制形成走滑—拉分盆地[6-11]；②胶莱盆地是在苏鲁造山作用后期，由一系列正断层控制而形成的断陷盆地[12-17]；③胶莱该盆地是由于太平洋板块对欧亚板块的NNW向俯冲而形成的挠曲盆地[18]。

(2) 原型盆地恢复不一致，盆地原始构造单元划分、沉积范围、沉积—沉降中心分布、物源区等方面存有较大争议[14,17,19-28]。

(3) 控盆断裂认识不一致，包括沂沭断裂带、即墨—牟平断裂带、百尺河断裂、青岛—五莲断裂、五龙村断裂[10,13,18,29-30]。

(4)以往对苏鲁造山代的研究多集中于构造地质学、高压/超高压变质岩岩石学变等方面[31-38]，未能运用盆山耦合理论，通过胶莱盆地的沉积构造响应信息，反演出苏鲁造山构造演化历程。

本文在前人研究的基础上，通过对胶莱盆地林寺山组砾岩18个不同地点的详细调查，从砾岩组分、砾径和长轴排列方向的统计分析出发，研究该砾岩沉积相类型、砾石成分、古水流及林寺山组上覆地层中砂岩碎屑锆石U-Pb年龄谱特点，并进一步讨论了盆地演化的意义。研究成果揭示了胶莱盆地林寺山组砾岩源区、搬运过程和沉积环境，恢复了胶莱盆地形成初期的古水流系统，重建初期各盆地展布格局，最后讨论了莱阳盆地的形成机制及其对苏鲁造山带演化理解和启示。

1地质概况

山东省位于华北克拉通中东部，沂水断裂带将其分隔为东西两部分，胶莱盆地发育于沂沭断裂带东侧(图1)，总体走向为NE—SW向，南北夹于胶南隆起和胶北隆起之间，东部伸入黄海，以千里岩断裂为界，中部即墨—牟平断裂将盆地分为东西两部分，面积约1.2×104km2。原型盆地后期经历了热力改造、叠合埋深改造、构造变形改造和隆升剥蚀改造等，而形成典型白垩纪复合改造型盆地[4,29,39-40]。

胶莱盆地基底岩系为太古界胶东群、下元古界荆山群、粉子山群和上元古界蓬莱群，与上覆白垩系下统林寺山组砾岩多呈角度不整合接触或断层接触[4,19]。白垩系地层主要为一套陆相碎屑岩—火山岩沉积，从下往上依次为下白垩统莱阳群、青山群和上白垩统王氏群。莱阳群为河湖相沉积，青山群为中—酸性火山岩、火山碎屑岩夹沉积岩，王氏群以紫红色、红色碎屑岩为主的河湖相沉积。

图1　胶莱盆地地质简图及莱阳群地层柱状简图A.黄崖底；B.山角；C.郭城镇；D.朱吴镇；E.海阳桃源；F.皇华镇；G.许孟镇；H.五莲；I.桑园镇；J.柳黄沟；K.郝戈庄；F1.青岛—五莲断裂；F2.即墨—牟平断裂带；F3.千里岩断裂。Fig.1　Sketch geological map of Jiaolai Basin and columnar section of the Laiyang Gruop

莱阳群由下向上划分为六个组，依次为瓦屋夼组、林寺山组、止凤庄组、水南组、龙旺庄组和曲格庄组[4]。瓦屋夼组为灰绿、灰黄色页岩、粉砂岩夹含细砾砂岩、砂砾岩沉积，含有大量叶肢介及植物化石[14]，野外调查发现，瓦屋夼组横向上与林寺山组应为相变关系。林寺山组主要为紫红色、浅紫红色、褐灰色粗—巨砾岩至细砾岩，夹紫红色或灰绿色砂岩，化石少见。止凤庄组下部为辫状河相沉积，主要为紫红色中砾岩、砂砾岩、粗砂岩，与林寺山组整合接触或相变接触，上部为三角洲相沉积，主要为紫红色、灰黄色细—粉砂岩砂岩，局部夹中—粗砂岩。水南组为湖泊相沉积，主要为灰绿色、灰黑色薄层状粉砂岩质页岩、粉砂岩和细砂岩沉积。龙旺庄组为灰紫色、灰绿色中细砂岩、粉砂岩、泥岩，夹含砾细砂岩。曲格庄组为河流相沉积，主要为紫红色砂砾岩、粗砂岩、中细砂岩组成的正韵律沉积。

本文所研究的林寺山组由山东区域地质调查队王来明等(1992年)命名，它主要分布于胶北隆起南缘和胶南隆起北缘，由山麓洪积相的巨砾岩、粗砾岩、中砾岩组成，夹少量中—薄层砂岩，沉积厚度较薄，为一套边缘相沉积。该套地层与下覆盆地基底呈断层或角度不整合接触。

2研究方法

(1) 对早白垩世中—晚期莱阳群沉积岩石组合、沉积构造等进行描述，并对林寺山组出露较好，地层连续的地区进行剖面实测，综合分析盆地沉积相类型和古地理环境。

(2) 对18个林寺山组砾岩测点的砾石成分、磨圆度、长轴长度、短轴长度进行统计和分析(表1、图1)，每个测点统计面积不小于1 m2。根据各测点的砾石成分数据，绘制砾石成分含量饼状图，分析盆地的物源区。根据公式φ=-log2(X)获得各个测点砾石长轴长度的粒径φ值(X为砾石长轴长度，单位为mm)，绘制各测点φ值的概率直方图和累计概率曲线图；然后依据福克和沃德所提出公式，分别计算各测点砾石的均值、标准方差、偏度、峰度值，研究林寺山组沉积时期水动力条件及沉积环境。

(3) 对莱阳群中叠瓦状砾石及交错层理产状进行测量，再经地层校正后制得古水流玫瑰花图，探讨盆地古地貌及物源剥蚀区位置。

(4) 为了从更高精度上限定盆地物源区，对林寺山组上覆砂岩中的碎屑锆石进行LA-ICP-MA锆石U-Pb测年。样品粉碎、锆石挑选与制靶在河北省廊坊诚信地质公司完成，锆石透射光、反射光图像及LA-ICP-MS锆石U-Pb测试工作在中国地质科学院国家地质测试中心完成。数据用Glitter软件处理，并用Isoplot软件进行年龄计算和图谱制作，对于大于1 000 Ma的年龄采用100×(207Pb/206Pb)/(206Pb/238U)，小于1 000 Ma年龄采用100×(207Pb/235Pb)/(206Pb/238U)，分别计算锆石测年结果谐和度，谐和度在90%～110%之外的数据予以排除。

3砾岩特征

3.1砾石粒度

胶莱盆地18个不同地点中林寺山组砾岩粒度的系统观测获得了一系列参数，其中包括：磨圆度、分选、偏度、峰度等(表1)。

3.1.1北部地区

胶莱盆地北缘黄崖底和山角两个测点分析结果显示，两地区砾石表现为棱角—次棱角状，粒径φ值跨度较大，为-7～1；粒度从下往上表现为多个细—粗的沉积旋回。黄崖底标准方差普遍比山角高，多为1.0以上，分选差或中等—差；山角标准方差多为1.0以下，分选中等或差—中等。黄崖底峰度为尖峰；山角峰度多为宽峰或中等宽峰。盆地北部边缘郭城镇、朱吴镇、桃源砾岩标准方差与黄崖底-3、黄崖底-4及山角所测值较为相近，峰度为中等宽峰状分布，与山角峰度值较为相似。

3.1.2南部地区

五莲-1、五莲-2、桑园镇、柳黄沟等地下部砾岩粒径φ值处于-6～0之间，次圆状，标准方差0.9～1.01，分选中等—差，呈近对称分布，为中等宽峰或宽峰；上部五莲-3测点粒度偏小，粒径φ值为-4～2，次棱—棱角状，标准方差0.91，分选中等—差，为宽峰，说明该测点砾岩沉积水动力条件较五莲-1、五莲-2测点砾岩弱。皇华镇和许孟镇测点砾岩粒度特点与前述测点相似，但标准方差要大于前者，最高可达1.21，表明水动力条件的稳定性要弱于前者。

3.2砾石成分

通过对胶莱盆地10个地点(含18个测点)的2 241颗砾石成分统计可知(图2)，北部黄崖底的砾石成分以基底岩系黑云片岩、透辉石岩、大理岩为主，含量高达93.1%，其次含少量花岗岩(图3a)。郭城镇以花岗岩和花岗片麻岩为主，约占85.7%，其次含少量石英岩。山角、朱吴镇以花岗片麻岩为主，约占62.2%～84.7%，其次为花岗岩和片麻岩(图3b，c)。海阳桃源的林寺山组砾石成分几乎全为燕山期花岗岩(图3d)，含量高达98.3%。南部皇华镇、许孟镇、五莲、柳黄沟主要以花岗岩和花岗片麻岩为主，约占68.5%～87.5%，其次含有少量石英岩、大理岩、片麻岩，以及少量再旋回砂岩和基性侵入岩(图3e，f)。

3.3砾岩沉积相分析

根据各砾石测点统计结果(表1)，结合砾岩的沉积充填序列、岩石结构(颗粒支撑类型、胶结类型)及沉积构造等特征，系统分析林寺山期的沉积相及沉积类型(表2)。

表1　胶莱盆地各砾石统计点砾石长轴φ值的粒度参数

图2　胶莱盆地林寺山组砾石成分分布图a.花岗片麻岩；b.花岗岩；c.石英岩；d.片麻岩；e.大理岩；f.片岩；g.基性侵入岩；h.砂岩；i.黑云片岩；j.透辉石岩。Fig.2　The gravel components of the Linsishan Formation in the Jiaolai Basin

图3　胶莱盆地林寺山组砾岩砾石成分a.黄崖底；b.朱吴镇；c.山角；d.海阳；e.许孟；f.五莲THS.透辉岩；HYP.黑云片岩；SY.石英岩；PM.片麻岩；HGPM.花岗片麻岩；DL.大理岩；JXQ.基性侵入岩Fig.3　Photos showing characteristics of the conglomerate from Linsishan Formation in Jiaolai Basin

莱阳黄崖底林寺山组砾岩(图4)粒度均值从下向上表现为多个细—粗的沉积旋回，偏度表现为多个偏粗粒分布—近对称分布变化旋回，表明当时水动力条件极不稳定，多期沉积事件相互叠加；砾岩峰度呈尖峰状分布，表明水动力条件极强，为干旱型冲积扇沉积；下部砾岩表现为扇根亚相，多为泥石流沉积，夹少量河道沉积(图4b，c)；上部砾岩粒度、标准方差较下部有所减小，表明水动力强度较下部明显减弱，表现为扇中或扇端亚相，多为河道沉积和河道间湾沉积(图4d，e)。

山角、郭城镇、朱吴镇、桃源等地林寺山组砾岩(图4)粒度、标准方差、峰度等普遍较黄崖底小，说明林寺山组沉积时山角水动力条件较黄崖底弱。下部多为扇根亚相，泥石流沉积(图4g)；上部则为扇中亚相，以筛状沉积为主，夹漫流沉积和河道沉积(图4h～k)，漫流沉积层厚度多为20～30 cm，平行层理或斜层理发育，一些漫流沉积层被水流撕裂、冲断，延伸不远即尖灭，上覆砾岩层表现为正粒序沉积，体现一种突变的水动力条件(图4j)；而有些漫流沉积层厚度稳定，延伸较远，上覆砾岩层为逆粒序沉积，这反映一种渐变的水动力条件(图4h)[45]。这种漫流沉积的发育充分的说明了当时水动力条件极不稳定，强弱转化频繁。

皇华镇和许孟镇林寺山组砾岩(图5)粒度特点与山角相似，但沉积特征等方面与山角有显著区别，表现为湿润型冲积扇沉积。下部为扇根亚相，泥石流沉积(图5b)。上部扇中亚相特征最为显著(图5c，d，e)，河道沉积与筛状沉积交互出现；顶部为扇端亚相，以河道沉积为主(图5f，g)，整套地层漫流沉积少见且厚度较薄(图5e)。

五莲、桑园镇、柳黄沟地区林寺山组下部砾岩为较强水动力条件下的快速混杂堆积，为湿润型冲积扇扇根亚相沉积(图6a，b，c)。整套沉积层序以发育一套扇三角洲相为特点，以扇三角洲前缘亚相为主(?)，多表现为水下河道沉积(图6d，e，f)。

4盆地物源分析

4.1砾石成分

砾岩一般属于近源沉积，砾石成分受外界改造较小，所以能直观地反应物源区母岩成分，揭示盆缘邻区山脉隆升和侵蚀演化的过程，恢复盆地初期的物源区。本次研究共统计了10地区(18个测点)的砾岩成分数据(图2)。

黄崖底林寺山组砾石成分以黑云片岩、透辉石岩为主，约占70.4%，其次为大理岩，约为18.3%，含少量花岗岩和石英岩，与下覆荆山群变质基底岩性一致，且砾石呈棱角—次棱角状，不具再旋回沉积砾岩特征，因此，推测黄崖底砾石可能主要来自邻近地区荆山群。桃源砾石成分以燕山期花岗岩为主，含量高达98.3%，恰好与邻近花岗岩发育特征及类型相一致，推断桃源林寺山组的物源区可能为苏鲁造山带北部地区。

表2　胶莱盆地各地区林寺山组沉积特征及沉积相划分依据

图4　莱阳盆地北缘林寺山组沉积特征Fig.4　Depositional characteristics of Linsishan Formation in the north of Jiaolai Basin

图5　莱阳盆地南缘诸城地区林寺山组沉积特征Fig.5　Depositional characteristics of Linsishan Formation in Zhucheng, the south of Jiaolai Basin

图6　莱阳盆地南缘林寺山组沉积特征a.五莲市郊林寺山组下部冲积扇扇根亚相；b.柳黄沟村林寺山组下部冲积扇扇根亚相；c.桑园镇林寺山组下部冲积扇扇根亚相；d.五莲市郊林寺山组上部扇三角洲相(?)，叠瓦构造；e.五莲市郊林寺山组上部近岸扇三角洲相(?)，斜层理；f.五莲市郊林寺山组上部近岸扇三角洲相(?)，正—反粒序层理。Fig.6　Depositional characteristics of Linsishan Formation in the south of Jiaolai Basin

其余8个统计点砾石成分较为一致，以花岗片麻岩、花岗岩为主，两者含量高达69%～85%，含少量大理岩、片麻岩等。前寒武纪花岗片麻岩及燕山期花岗岩在胶北隆起和苏鲁造山带都有大面积分布[25,46]，因此须结合古水流及砂岩碎屑锆石年代进一步分析和限定盆地物源区。

4.2古水流

通过对林寺山组叠瓦构造和斜层理产状的实测与统计，绘制古水流玫瑰花图(图7)。由图可知，盆地北缘古流向具有明显的分带性，以即墨—牟平断裂为界，西部莱阳蒲格庄林寺山组中获得16个叠瓦数据，古流向显示为S，穴坊镇曲格庄组中获得17个斜层理数据，古流向显示为W或WS，指示莱阳北部胶北地区或东北部苏鲁造山带北部地区为古隆起，为莱阳地区提供物源。而断裂带东缘朱吴镇和山角地区林寺山组中获得的41斜层理数据，显示古水流为E或NE；桃源林寺山组和田横镇杨家庄组中获得的72个斜层理数据，古水流显示为NE—ES，优势方位为E，表明在海阳西部存在一个古隆起(即墨—牟平隆起，并推测其基底性质与苏鲁造山北部地区相似，有相同的岩浆活动期次)，为海阳地区提供物源。

盆地南缘五莲地区林寺山组中获得40个叠瓦数据，古水流自南向北流；诸城皇华镇地区、五莲许孟地区林寺山组中测得56个叠瓦数据及诸城郝戈庄地区、五莲羊角石沟村地区曲戈庄组测得16个斜层理数据，古水流较为一致，以NW为主，表明胶南隆起地势较高，可为诸城—五莲地区的提供物源。在马山地区曲戈庄组获得的32个数据中，显示为双向古水流，分别为NE和W，暗示即墨马山地区即为诸城提供物源也为即墨地区提供物源。

4.3砂岩碎屑锆石

莱阳群各岩石地层之间多为整合接触关系，莱阳群沉积时期胶莱盆地构造运动稳定，盆山格局未发生较大变化。因此，可以借助林寺山组上覆地层砂岩中碎屑锆石U-Pb年龄来限定盆地物源区(图8，9)。

4.3.1莱阳地区

莱阳地区莱阳群砂岩主要包含5个年龄段碎屑锆石：早白垩世(120～145 Ma)、晚三叠世(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)(图8a)。早白垩世碎屑锆石约占34.7%，与胶北隆起发育的108～173 Ma以及苏鲁造山带发育的142～161 Ma、68～135Ma地质体年龄一致。晚三叠世及新元古代年龄段碎屑锆石含量可达28%，胶北隆起区缺乏该年龄段地质体，而苏鲁造山带却含量丰富(205～245.3 Ma，605～888 Ma)，推测苏鲁造山带为莱阳地区三叠纪和新元古代碎屑锆石的物源区。古元古代和太古宙年龄段碎屑锆石含量高达28%，该年龄段地质体在胶北隆起含量丰富(1 817～1 906 Ma，2 468～2 537 Ma，2 610～2 726 Ma，2 846～2 862 Ma)，推断胶北隆起是古元古代—太古宙年龄段碎屑锆石主要物源区。此外，可见少量古生代年龄段碎屑锆石，胶北隆起缺乏古生代岩浆作用记录，而研究表明苏鲁造山古生代发育一期岩浆活动[28,38,47]，可知莱阳地区古生代碎屑锆石可能来自于苏鲁造山带。

图7　胶莱盆地林寺山组古水流特征Fig.7　Palaeocurrent of Linsishan Formation in Jiaolai Basin

图8　胶莱盆地莱阳群砂岩碎屑锆石U-Pb年龄谱图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海阳—即墨地区

海阳地区莱阳群碎屑锆石U-Pb年龄分布与即墨地区具有一定的差异性(图7b，c)。海阳地区以晚侏罗世碎屑锆石为主，含量达53.5%，其次为晚三叠世—中侏罗世碎屑锆石，占40.8%，缺失早—中三叠世、早白垩世碎屑锆石；而即墨地区主要为早白垩世碎屑锆石，占65%，其次为中—晚三叠世碎屑锆石，占21.7%，缺乏中—晚侏罗世、早三叠世碎屑锆石。这种差异性刚好体现它们物源区的差异性。第一，靠近海阳地区的苏鲁造山带北部隆起区发育丰富的晚侏罗世地质体(145～161 Ma)，而靠近即墨地区的胶南隆起区缺乏侏罗纪地质体；第二，胶南隆起发育大量与即墨地区碎屑锆石年龄相符早白垩世侵入体，苏鲁造山带北部隆起区缺失；第三，胶南隆起区发育中三叠世年龄段地质体，苏鲁造山带北部隆起区缺乏。综上可知，海阳地区以苏鲁造山带北部隆起区为主物源区，即墨地区以胶南隆起为主物源区。

图9　胶莱盆地各地质体年龄分布图Fig.9　Age distribution of the geological mass in Jiaodong peninsula

4.3.3诸城—五莲地区

诸城—五莲地区碎屑锆石(图7d，e)具有的共同特点：新元古代和古元古代碎屑锆石发育，由前文分析可知，新元古代年龄段(640～888 Ma)碎屑锆石物源区主要为苏鲁造山隆起区；古元古代年龄段碎屑锆石主要来自胶北隆起。同时在五莲地区可见少量中—晚三叠世211～244 Ma碎屑锆石颗粒，主要物源区为苏鲁造山带。

通过砾石成分、古水流、碎屑锆石U-Pb年龄三者的综合分析和相互验证可知，莱阳地区物源区主要为胶北隆起和苏鲁造山北部隆起区；海阳地区物源区主要为苏鲁造山带北部隆起区和即墨—牟平隆起区；即墨地区以胶南隆起为主要物源区；诸城—五莲地区以胶南隆起和胶北隆起隆起为主要物源区。

5盆地及周缘造山带演化意义讨论

5.1盆地边界探讨

莱阳地区黄崖底林寺山组为近源快速堆积，古水流为S或SW向，推测莱阳地区北缘即为林寺山期盆地北界，汇水中心位于莱阳地区南部。同时，即墨—海阳地区也表现为一套近源沉积，古水流为E向，由前面物源分析可知其北部边界和东部边界分别为苏鲁造山带北部隆起区和即墨—牟平隆起区。

多年来，众多地质学家对海阳地区的东部边界问题进行了深入探讨，通过大量重磁、地震等资料分析认为海阳地区北部和西部所出露的莱阳群仅为海阳地区一小部分，推测黄海海域还发育大量的莱阳群沉积地层[3,19,17,20,48-49]，叠置于苏鲁—千里岩隆起区之上，主要受控于千里岩—开城断裂(连云港—石岛断裂)[27,49-51]，从海阳地区北部和西部获得的一系列E、ES、EN向古水流也说明现今黄海海域当时应为汇水区，笔者推断在该断裂带为盆地东部边界：千里岩—开城隆起区。

胶南隆起区北缘和西缘虽多表现为冲积扇沉积，但是砾石磨圆度较好，代表一种较远距离搬运，以往认为它们受控于青岛—五莲断裂，但野外地质调查发现，五莲—青岛断裂及与基底接触断裂为后期形成，且可见莱阳群地层向南超覆于五莲—青岛断裂带南部基底之上，推断在盆地的南部边界应位于现今五莲—青岛断裂以南。

5.2盆地展布格局

前人在马山—李党家区域钻探的3口深井(胶参1井、胶参2井、胶参3井)表明王氏群或青山群地层直接覆盖在前寒武系基底之上，且马山—李党家区域南缘获得90个古水流数据，一致显示沿着马山—李党家区域南缘向西流，因此，推断马山—李党家区域在莱阳群沉积时期为低隆起(可能与胶北隆起性质相似，为诸城—五莲地区提供物源)[20,26,51]。

通过前文对物源及盆地边界分析可知，盆地形成初期存在六个古隆起：胶北隆起、苏鲁造山带北部隆起、即墨—牟平隆起、胶南隆起、马山—李党家低隆起和千里岩—开城隆起，除马山—李党家隆起和千里岩—开城隆起因为覆盖严重，未见边缘相外，其他各隆起区均发育边缘相。结合胶莱盆地林寺山组残余地层厚度[22]、古水流可知，胶盆地在林寺山组沉积时期存在三个汇水区，构成3个独立的湖盆：莱阳盆地、海阳—即墨盆地和诸城—五莲盆地(图10c)。

5.3对周缘造山带演化的意义

胶莱盆地初期林寺山组的发育特点(沉积序列，物源等)对苏鲁造山带演化有哪些指示呢？胶莱盆地林寺山组(约130 Ma)砾岩中发育大量燕山期花岗岩砾石，莱阳群碎屑锆石组分多为岩浆成因的晚侏罗世—早白垩世年龄段锆石，说明林寺山组沉积之前(160～130 Ma)，中侏罗世—早白垩世早期花岗侵入岩已剥露于地表。张华峰等[52]通过胶东半岛中—晚侏罗世(160～140 Ma)和早白垩世早期(135～125 Ma)花岗岩侵入体的角闪石压力计和岩浆绿帘石压力计分析可知，它们的侵入深度大致在10～15 km，从而说明胶北隆起和苏鲁高压—超高压变质带在林寺山组沉积之前最小以0.3 km/Ma速度快速隆剥蚀(图10a)。

沉积序列是构造事件潜在的重要沉积指标，挤压构造背景下常形成向上变粗的沉积序列，拉张应力下常形成向上变细的沉积序列。整个胶莱盆地莱阳群总体表现为向上变细的沉积序列，盆地形成初期，构造极不稳定，由于拉张作用在各个盆地周缘形成狭小裂缝，沉积一套粗碎屑(林寺山组)；随着进一步拉张，各盆地可容空间增大，逐渐转变为一套细碎屑沉积，到达水南组沉积时期，湖相地层最为发育，为盆地壮年期。林寺山组垂向沉积厚度较薄，约100～200 m，向上迅速转变为河湖相沉积，体现为一种快速断陷成盆的构造环境，盆地基底快速沉降，物源补给速度较慢，导致可容纳空间迅速增大。此外，从盆地展布格局(图10c)可知，海阳—即墨盆地完全坐落在苏鲁造山带之上，莱阳盆地、诸城—五莲盆地林寺山组分别向北和向南超覆于造山带之上，由此可见，胶东半岛在经历晚侏罗世—早白垩世早期快速隆升后，于早白垩世中期构造应力发生突变，整个胶东半岛，包括苏鲁造山带及胶北隆起发生了大规模的垮塌、成盆作用。这种造山带垮塌成盆作用不仅发生在苏鲁造山带，天山—兴蒙造山带、秦岭—大别造山带(图10b)都有所表现[53-54]。

秦岭—大别造山带垮塌时限与苏鲁造山垮塌时限一致，早白垩世大别山造山带核部发育毛坦厂组、黑石渡组；毛毯厂组为一套火山岩夹沉积岩沉积，安山岩的K-Ar同位素年龄为150～130 Ma，沉积岩中可见榴辉岩砾石[55-58]，火山岩地球化学特征显示为板块聚敛火山弧[59]，反应一种挤压环境；而上伏早白垩世中—晚期黑石渡组下部为近源碎屑流沉积，沉积厚度薄，上部为湖相浊积岩，欠补偿沉积，受大别造山带核部正断层控制，坐落于大别山造山带之上[60-63]，表明130 Ma之后大别山造山带核部发生了快速垮塌、成盆作用。此外，早白垩世中期，华北南缘—北秦岭造山带及邻近盆地依次朝S、SW迁移，沉积物超覆于造山带之上，下部同样沉积一套较薄的砾岩层，其后迅速转变为半深湖、深湖相泥页岩层，同样反映了一种快速、欠补偿成盆的特点。天山—兴蒙造山带垮塌时限早于南部秦岭—大别—苏鲁造山垮塌时限，为晚侏罗世—早白垩世，同样表现出相似的沉积特征[53,64-65]，如东戈壁盆地[66]。

华南板块于晚三叠世沿秦岭—大别—苏鲁造山带与华北克拉通发生拼合之后[67-68]，在侏罗纪经历强烈构造挤压的方式折返[69-71]，并于早侏罗世折返到地表，向合肥及周缘盆地供给物源[58,69,71-73]。随着挤压作用的持续进行，华北克拉通南部秦岭—大别—苏鲁造山带及邻区地壳强烈缩短[53,63]，岩石圈加厚，达到一定临界值后，造山带发生去根作用，进而软流圈物质上涌[74]，导致秦岭—大别—苏鲁造山带及邻区迅速垮塌成盆。此时，无论是胶东地区还是鲁西地块都发育大量的岩浆活动，表现为双峰式岩浆作用，构造应力由挤压为主转换为伸展为主。华北周缘及其内部发育大量的变质核杂岩，如：呼和浩特、云蒙山等，伸展方向与与胶莱盆地一致，为NW—SW[15,17,30,75-76]。此时，伊泽纳崎板块的俯冲方向由NE转为W[77-78]，也可能从一定程度上触发了造山带的去根作用。综上分析可知，早白垩世中期(约130 Ma)，为一重要构造转换时期，林寺山组的沉积标志着整个秦岭—大别—苏鲁造山带大规模塌陷成盆的开始(图10b)。

6结论

图10　莱阳盆地林寺山组沉积时期的沉积模式Fig.10　The depositional model of Jiaolai Basin in the sedimentary period of the Linsishan Formation (图a，b modified from Xu et al.[78])

(1) 胶莱盆地林寺山组粒径均值主要集中在-2.00～-3.86(4～14.6 cm)，个别粒径达到-6.29(78 cm)。标准方差、偏度、峰度的范围分别为0.82～1.21，-0.11～0.12，0.82～1.28，各个砾石测点之间存在差异性，反应它们形成环境的异同性。北部黄崖底的林寺山组砾石成分以黑云片岩、透辉石岩、大理岩为主，郭城镇以花岗岩和花岗片麻岩为主，山角、朱吴镇以花岗片麻岩为主，其次为花岗岩和片麻岩，海阳桃源几乎全为花岗岩。南部皇华镇、许孟镇、五莲、柳黄沟以花岗岩和花岗片麻岩为主。

(2) 黄崖底地区为干旱型冲积扇沉积，下部为扇根亚相，多为泥石流沉积，夹少量河道沉积；上部为扇中或扇端亚相，多为河道沉积和河道间湾沉积。山角、郭城镇、朱吴镇等地林寺山组为干旱型冲积扇沉积，下部多为扇根亚相，泥石流沉积；上部为扇中亚相，以筛状沉积为主，夹漫流沉积和河道沉积。盆地南缘皇华镇和许孟镇地区为湿润型冲积扇沉积，下部为扇根亚相，泥石流沉积；上部为扇中亚相，河道沉积与筛状沉积交互出现；顶部为扇端亚相，河道沉积为主。五莲、桑园镇、柳黄沟地区下部为湿润型冲积扇扇根亚相，泥石流沉积；上部为近源扇三角洲相，以水下辩状河道沉积为主。

(3) 胶莱盆地被六个隆起区分割成三个独立湖盆：莱阳盆地、海阳—即墨盆地、诸城—五莲盆地组成。莱阳盆地的物源区主要为胶北隆起和苏鲁造山带北部隆起；海阳—即墨盆地中海阳地区以苏鲁造山带北部隆起和即墨—牟平隆起为主物源区，即墨地区以胶南隆起为主物源区；诸城—五莲盆地以胶南隆起和胶北隆起为主要物源区。

(4) 早白垩世中期(约130 Ma)为一重要构造转换时期，标志着胶莱盆地的形成及秦岭—大别—苏鲁造山带大规模塌陷成盆作用的启动。

致谢在野外调查工作中山东省国土资源厅地质调查研究院许克民高级工程师给予的热情帮助和指导；另外，还要感谢本文审稿人提出的的评审意见和有益建议，以及编辑们负责、细致和辛苦的工作，在此一并表示衷心感谢。

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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

中图分类号P534.53

文献标识码A

通讯作者旷红伟女教授E-mail:kuanghw@126.com

基金项目：国家自然基金项目(41272021, 41372109, 90914003); 中国地质调查局项目(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

文章编号：1000-0550(2016)01-0015-18