裂谷盆地的构造演化，与其他盆地构造演化一样，经过发生、发展和消亡。对裂谷盆地而言，大体经过三个时期，即前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期。裂谷盆地可以发育有多个裂谷期（旋回）或单个裂谷期（旋回），如渤海湾盆地发育有两个裂谷期，一是侏罗系和白垩系裂谷期；二是古近系和新近系裂谷期。江汉盆地、北部湾盆地主要发育一个裂谷期，从白垩系、古近系至新近系裂谷期。一个裂谷期一般都经过初始张裂、拉张断陷、隆升萎缩或坳陷消亡（图1-39）。下面以渤海湾盆地冀中坳陷和二连盆地为例，论述裂谷盆地构造演化特征。
（一）渤海湾盆地的构造演化特征
1.前裂谷期
渤海湾盆地是在古生代刚性地台基底上发育起来的中新生代裂谷盆地。裂谷盆地发育的前期一般都经过一个前奏期（前裂谷期）——拱升期。这个时期地壳拱升隆起，遭受剥蚀，如盆地内部三叠系大部分地区缺失沉积，仅在临清坳陷馆古2井钻遇中三叠统二马营组，厚119m，下三叠统和尚沟组，厚285m，下三叠统刘家沟组，厚471m，为一套棕红色、紫红色泥岩与棕色灰质砂岩不等厚互层。其余在盆地边缘太行山麓的平顺、峰峰，燕山内的平泉等地有零星陆相碎屑岩沉积分布。
图1-39 裂谷盆地演化阶段示意图
2.同裂谷期
同裂谷期又可以细分为初始张裂期、断陷期和隆升萎缩期。渤海湾盆地发育了两个裂谷期（旋回）：第一个裂谷期是在侏罗纪至白垩纪不发育，第二个裂谷期是在古近纪至新近纪，是裂陷发育的主要时期。
渤海湾盆地及其周边在早侏罗世早期——初始张裂期，在隆起的背景上发生了断裂活动及火山喷发活动为特征的构造活动。随后拉张断陷，形成一系列的分散的裂陷湖盆。渤海湾盆地内部潜伏的中下侏罗统盆地，主要分布于冀中坳陷武清、杨村及里坦地区（厚度约650～1021m），临清坳陷丘县凹陷（丘4井，钻厚1169m，未穿），济阳坳陷车镇凹陷的东部、沾化凹陷的东部和义和庄凸起的东部（厚度400～500m），以及盆地的周边地区。为一套湖沼相含煤沉积建造，局部夹有火山岩，烃源层不发育。
在中侏罗世末—晚侏罗世早期，盆地发育产生挤压隆升，经历了燕山运动最强烈的一幕。上侏罗统与中侏罗统之间为角度不整合接触或平行不整合接触，如河南固始祖师上侏罗统金刚组与中侏罗统侏集组呈角度不整合接触；平泉前片石地区上侏罗统白旗组与下伏中侏罗统后城组之间呈角度不整合接触。这时形成了波及华北地区的北东向褶皱和断裂，呈雁行式排列，如吕梁山背斜、大同—宁武背斜、赞皇背斜、阜平背斜、高阳背斜、沁水向斜、九龙山向斜、髫髻山向斜、房山向斜、沧县向斜等。并可见中侏罗统与古生界为同期褶皱，在百花山以西见上侏罗统超覆在褶皱之上。同时，还发育了北东向断裂，如紫荆关断裂、八宝山断裂、太行山东断裂、高阳—博野断裂、宁晋断裂等。可能与之配套还有北北东向和北西西向两组剪切断裂。这次构造运动奠定了冀中坳陷的构造格局。这一幕构造活动使早中侏罗世成煤期结束，东西向含煤盆地消失。
另外，在晚侏罗世末—早白垩世初，还发生一次构造运动。在燕山地区京西下白垩统坨里组与下伏上侏罗统之间呈角度不整合接触；在阜新—义县一带下白垩统与上侏罗统之间为不整合接触；在河南潢川县、光山县见下白垩统陈棚组与上侏罗统段集组之间为角度不整合接触。这期褶皱强度较弱，构造比较平缓。上侏罗统在盆地内部大部分地区未接受沉积。如冀中坳陷上侏罗统主要分布在北京凹陷、大厂凹陷和石家庄凹陷等地，如丰参2井、厂1井等，为一套暗紫色安山岩、玄武岩、凝灰岩，夹少量泥岩、粉砂岩、砂岩和砾岩。未见化石，暂划归辛庄组。下白垩统在冀中坳陷的北京凹陷、石家庄凹陷、武清凹陷及临清坳陷等，发育了一套砾岩、砂岩、暗色泥岩夹煤层和碳质泥岩，厚约2000m左右。下白垩统在北京凹陷、石家庄和冀南地区具有一定的生油条件。上白垩统的分布，除了冀中坳陷的边缘地区外，在中部地区也有零星钻遇，如任99井等。上白垩统为一套棕红、紫红色泥岩夹棕红色粉砂岩、砂岩、砾岩与杂色安山岩、玄武岩，厚约150～500m。从此第一裂谷期发育阶段已经结束。
第二裂谷期，是渤海湾裂谷盆地的主要成盆期。经过中生代中晚期褶断期后，有一个短暂的抬升剥蚀，基本上缺失古新统沉积。之后又开始第二裂谷期（旋回）的发育，构造运动由挤压隆升转为拉张裂陷，先存的断层重新活动并由压性断裂转为张性断裂，或产生新的张性断裂，大致在始新世孔店组三段沉积时为初始张裂期。随后，进入断陷发育期，自始新世在断陷中发育了巨厚的古近系沉积，厚达8000余米，为河湖相碎屑岩，建造了巨厚的烃源层，是油气勘探的主要目的层系。这个时期，以垂直升降运动为主。发生在古近纪始新世与渐新世之间，喜马拉雅运动第Ⅰ幕（或称华北运动）构造活动较弱，大部分为平行不整合接触关系，局部为微角度不整合接触关系。
古近纪始新世孔店组—沙四期，沉积了一套碎屑岩沉积，局部夹膏盐（晋州凹陷和高家堡地区）。在坳陷的西部凹陷带沉降的幅度大，徐水凹陷、保定凹陷的北部等孔店组—沙四段沉积厚达5000m，石家庄凹陷厚2000m；东部凹陷带的武清、霸州、饶阳、晋州凹陷厚2000m，最厚在饶南地区可达3000～4000m。中央凸起带从藁城至高阳一带呈北东向展布，向别古庄至河西务倾没，为一低隆起；当时存在三个北西向古山梁：一是雁翎—任丘—八里庄古山梁；二是留西—大王庄古山梁；三是信安镇北—别古庄浅鞍。这为后来的古潜山形成奠定了基础。沙四段末经过喜马拉雅运动Ⅰ幕构造运动（华北运动），中央凸起带继续抬升，沙三段超覆于孔店组之上，局部见有微角度不整合。
沙三、沙二期，水体加深，水域扩大，沉积了一套碎屑岩生油建造，厚1500～2000m，最厚可达4000m。最厚分布在廊固凹陷，其次是保定凹陷，全坳陷除刘村—深泽、无极—藁城为高地外，基本上都为沙二、沙三段所覆盖，为冀中坳陷建造了主力烃源层。这时还发育有继承性的北西向古梁子：别古庄—信安镇、雁翎—任丘、留西—大王庄、刘村—深泽等。这为古潜山的形成发育创造了条件。沙二期末的构造活动逐渐加强，抬升剥蚀，在廊固凹陷和饶南地区表现最为明显，与上覆地层呈平行不整合接触关系。
沙一、东营时期，呈现向东倾的单斜。沉积一套碎屑岩夹生物灰岩生油建造，厚约2000m，最厚可达3000m，主要分布在武清凹陷，其次是霸州、饶阳凹陷。为冀中坳陷另一套烃源层。沙一中后期湖水迅速缩小，沙一上至东营组主要为水上河流相沉积。
岩浆活动相对较弱，其中以始新世末最为强烈。分布范围较广，自北而南均有分布。岩石类型以玄武岩为主，次为少量的安山岩和霏细岩，并有一定的浅成侵入的辉绿岩。岩石类型为介于碱性玄武岩和拉斑玄武岩之间为过渡型拉斑玄武岩。
3.后裂谷期（坳陷期）
裂谷盆地发展至断陷期的末期，断裂活动逐渐减弱以至停止活动，发生构造反转，地壳挤压隆升，经过一次明显的构造运动，形成上下地层之间的不整合接触。它标志裂谷盆地断陷期的结束，坳陷期的开始。
渤海湾盆地古近纪东营期末经过一次明显的构造运动，即喜马拉雅运动Ⅱ幕，表现在古近系和新近系之间的角度不整合，以区域性的挤压隆升活动为主，并产生北西向的局部构造和断层以及构造反转。新近系逐渐覆盖了盆地内部的全部隆起和凸起，形成统一的渤海湾盆地。在新近纪，冀中坳陷进入发育期，沉积了一套碎屑岩建造，厚约2000m，最厚可达3000m。沉降中心位于东部凹陷带，向周边变薄。
喜马拉雅运动Ⅲ幕，发生在新近纪中新世与第四纪更新世之间，是一次区域性上升活动，形成地层的角度不整合。第四纪全区进入平原沉积阶段。沉积厚约200m。至此盆地发育消亡。
（二）二连盆地构造演化特征
1.前裂谷期
二连盆地是在海西期地槽褶皱基底上发育起来的中新生代裂谷盆地。盆地地层与下伏基底地层呈区域性的角度不整合接触。在盆地形成之前，有过短暂的隆升，三叠系大部分地区遭受剥蚀，未接受沉积，仅见于盆地东北部阿拉坦合力凹陷。
2.同裂谷期
二连盆地发育了两个裂谷期（旋回），第一裂谷期发生在侏罗纪，由于地壳持续受热膨胀拱升，隆张作用加强，进而产生断裂，一些深大断裂深切地壳或岩石圈。早侏罗世早期——初始张裂期，当时地貌反差较大，在断陷中接受了砂砾岩沉积，其下与古生界呈角度不整合接触。随后，进一步拉张裂陷形成断陷盆地，进入断陷期发育阶段。在断陷湖盆中接受了厚约1000m的中下侏罗统阿拉坦合力群含煤建造，最厚4000m。主要分布在盆地的北部和西南部。在格日勒敖都凹陷等发育一套湖沼、河流相沉积，主要岩性为砂岩、泥岩夹煤层。上部和下部发育有砂砾岩，局部有轻微变质现象。当时气候温暖潮湿，雨量充沛，湖盆暗色泥岩发育，具有一定的生油条件。早中侏罗统之间为整合接触。中侏罗世末和晚侏罗世，构造活动逐渐加强，构造应力场由拉张转变为挤压，局部形成了北北东向的褶皱和逆断层。在阿拉坦合力凹陷发育有中下侏罗统的褶皱；在格日勒敖都凹陷见到逆掩断裂带，古生界逆掩到中下侏罗统之上。沿断裂带产生大规模的火山喷发，区内堆积了一套巨厚的酸—中—基性陆相火山岩系，尤其是在镶黄旗—阿巴嘎旗—巴音都兰一线以东，大兴安岭以西地区，厚达4000～5000m，向盆地西部减薄以至消失。这期构造运动改造了前期的断陷，既有继承也有新生，继承性的凹陷如乌里雅斯太凹陷等，同时产生了许多新的断陷使侏罗纪断陷和早白垩世断陷不吻合，从而结束了第一裂谷期发育阶段。
经过晚侏罗世强烈的挤压褶皱、断裂和大规模的岩浆活动，能量释放后，早白垩世进入第二裂谷期发育阶段。早白垩世早期断裂重新活动，并由压性转变为张性，盆地开始沿北西、北西西向拉张断陷。如阿南凹陷阿尔善断层，断距达3000m，早白垩世基底拉开的距离达10km。边断边沉积，下部为一套充填式的砂砾岩沉积夹火山岩，向上逐渐过渡为半深湖—深湖相深灰色泥岩。这时断陷向广深发展，沉积物向盆地边缘超覆，使盆地发育达到鼎盛时期。加之当时气候温暖潮湿，形成了一套相对稳定的湖相含油沉积建造。如下白垩统阿尔善组、腾格尔组，钻遇厚度超过3000m，其中暗色泥岩厚达1000m以上，为本区两套主要生油层。这时形成的构造大都同沉积和断层有关的派生构造。其下与侏罗系呈不整合接触。
3.后裂谷期
经过强烈地拉张断陷后，主要断裂停止活动，并发生明显的构造反转，腾格尔组沉积末期赛汉塔拉组沉积初，发生一次构造运动，使赛汉塔拉组与腾格尔组呈角度不整合接触，这标志着断陷期的结束，坳陷期的开始。赛汉塔拉组，由于地壳上隆，水域缩小，湖泊淤塞，发育了一套湖沼、河流相沉积，普遍见有煤层，并且使原先分割的断陷大部分水域相通。赛汉塔拉组沉积后，经过一次较强的构造运动，形成上、下白垩统之间的角度不整合接触。晚白垩世至第三纪地壳继续隆升，盆地大部分地区未接受沉积。至此盆地发育萎缩消亡。
综上所述，整个裂谷盆地的发育过程，经历了多个裂谷期（旋回）的发育阶段，构造活动经历了由弱→强→弱，由拉伸→强烈挤压→强烈拉伸→挤压隆升的发育过程。
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