El mecanismo de formación y las características ambientales de la cuenca de la falla de Nihewan
Esta sección está escrita por Yuan Baoyin, Xia Zhengkai y Tong Wen. Yuan Baoyin, Instituto de Geología y Geofísica, Academia de Ciencias de China. Xia Zhengkai, Escuela de Urbanismo y Medio Ambiente, Universidad de Pekín. Tong Wen, Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados, Academia de Ciencias de China.
Una fractura (valle del rift o zona de falla) se refiere a una zona de falla larga y profunda en la corteza terrestre. Las fisuras son muy grandes, se extienden lateralmente por cientos o incluso miles de kilómetros y están activas longitudinalmente, cortando toda la litosfera. Las fisuras se encuentran en un entorno tensional y, por lo tanto, se diferencian de las grandes fisuras litosféricas, como las fallas transformantes y las zonas de sutura. Las fisuras que se desarrollan en la corteza terrestre se denominan fisuras continentales y geomorfológicamente aparecen como cuencas o cañones deprimidos longitudinales (Kim, 1984).
El Valle del Rift de Fenwei es un importante sistema de rift continental en el norte de China. La Cuenca de Nihewan se encuentra en el extremo noreste del Valle del Rift de Fenwei. Es la zona del norte de mi país donde se encuentran más fósiles de mamíferos. Se han encontrado artefactos paleolíticos. Uno, que refleja que el entorno natural de aquella época era adecuado para la supervivencia de los primeros humanos de la antigüedad y de diversos animales y plantas. La cuenca de Nihewan tiene las condiciones naturales para la supervivencia y evolución de los primeros humanos antiguos y está estrechamente relacionada con el antiguo entorno lacustre de la cuenca del rift. La reconstrucción de las características ambientales de la paleontología y las actividades humanas antiguas es de gran importancia para explorar el desarrollo y la evolución de la paleoantropología en el este de Asia. Los ricos fósiles paleontológicos y los sitios paleolíticos en la cuenca de Nihewan también son condiciones favorables para estudiar los patrones de enterramiento de la paleontología y el Paleolítico. . Desde esta perspectiva, este capítulo describe el mecanismo de formación y las características generales de los fósiles paleontológicos y la tafonomía paleolítica en la cuenca de la depresión de la falla de Nihewan, así como el entorno de vida de los primeros humanos antiguos.
La Placa del Norte de China es el bloque continental más antiguo de China. La diferenciación y sublimación corteza-manto en el Cámbrico Inferior formó un antiguo basamento cristalino. Posteriormente, evolucionó hasta convertirse en el núcleo continental más antiguo de China continental mediante complejos empujes, deformaciones plegables e intrusiones de magma. En la actualidad, la serie de rocas metamórficas del basamento Arcaico-Proterozoico está ampliamente expuesta, la cubierta sedimentaria del Paleozoico son formaciones rocosas de carbonato del Cámbrico-Ordovícico y estratos de carbón del Pérmico Carbonífero, y el Mesozoico es deposición continental de arena y lutita. Durante el Movimiento Yanshan al final del Jurásico, el afloramiento de material del manto en la región de Fenwei provocó un levantamiento, adelgazamiento y fractura de la corteza (Wang Jingming, 1986). Después de 118-116 Ma, el área de Fenwei entró en un período de deformación extensional a gran escala (Divis et al., 1998) A finales del Cretácico, la mayoría de las áreas se encontraban en un estado estable de erosión y aplanamiento a largo plazo, formando la penillanura. superficie del período de la meseta norte. Durante el período tectónico del Cenozoico del Himalaya, el Rift Fenwei y la Cuenca del Rift Bohai formaron el sistema tectónico de rift continental de la placa del norte de China. El sistema de rift del norte de China comenzó a fracturarse rápidamente hace 66 millones de años (Wu Zhenhan et al., 2001). La falla Fenwei es un sistema de fallas en forma de S generado a lo largo del valle del río Weihe-Fenhe-Sanggan. Está ubicado en el centro de la placa del norte de China y es una parte importante del sistema de fallas del norte de China. la "falla Fenwei" (Wang Jiming, 1986; Yan Xinmin et al., 1991; Xing Zuoyun et al., 2005), también conocida como falla Weiyang (Yi Mingchu, 1993).
La falla Fenwei se origina en la cuenca de la falla Weihe en el suroeste, pasando por la cuenca de la falla Yuncheng, la cuenca de la falla Linfen, la cuenca de la falla Jinguo, la cuenca de la falla Hetao y la cuenca de la falla Sangganhe hacia el noreste. kilómetros al extremo noreste de la cuenca de la falla Yanhuai y está ubicado en el noreste del sistema de fallas Fenwei (Figura 5-1). La cuenca de la falla Datong-Yangyuan está ubicada en el noreste del sistema de fallas Fenwei (Figura 5-1) y se caracteriza por actividad volcánica, erupciones basálticas y la presencia de grandes cantidades de rocas volcánicas. La cuenca de la falla Datong-Yangyuan está ubicada en el extremo noreste del sistema de fallas Fenwei (Figura 5-1). No solo tiene actividad volcánica y erupciones basálticas, sino que también tiene gruesas capas sedimentarias de ríos y lagos cuaternarios, en las que abunda el lodo. La bahía del río contiene fósiles de animales y numerosos sitios humanos antiguos. Es la cuenca del rift cuaternario más distintiva del norte de mi país y se llama "Cuenca de la Bahía de Nihe". Con el progreso de la investigación de la tectónica de placas en mi país, se descubrió que el movimiento del material del manto bajo la Placa del Norte de China condujo a la formación y evolución de la cuenca. Las características ambientales de la cuenca tienen las características de una cuenca de rift típica. por lo que, desde la perspectiva de la tectónica de placas, se le puede llamar "Cuenca del Rift de Nihewan".
Figura 5-1 Diagrama esquemático del sistema de fallas de Fenwei (según Yang Jingchun et al., 2005)
Las fisuras continentales se forman por el afloramiento de material del manto y la litosfera bajo tensión Las fisuras de tipo Graben suelen complicarse por una serie de fallas normales. La actividad de fallas a gran escala que formó la grieta ocurrió simultáneamente con la sedimentación de la cuenca, es decir, fallas deposicionales sincrónicas.
La formación del Valle del Fenwei Rift ha pasado por un largo proceso de evolución tectónica: desde el Eoceno hasta el Oligoceno, la Placa del Pacífico se subdujo hacia el oeste por primera vez, provocando una tensión cercana al SN en el norte de China, formando la Weihe-Yuncheng con tendencia NEE. Cuenca de falla y Los prototipos de la cuenca de falla Sangqian y la cuenca de Mangniuwan también comenzaron a aparecer en este momento. Desde el Plioceno hasta el Pleistoceno temprano, la Placa India y la Placa Filipina se movieron y comprimieron hacia el norte, formando la tensión con tendencia EW en el norte de China y la cuenca de la falla Hutuhe, la cuenca de la falla Shanxi-Shaanxi y la cuenca de la falla Linfen con tendencia NNE (Xing Zuoyun). et al., 2006). Las investigaciones muestran que desde el Eoceno medio hasta el Eoceno tardío, pasando por el Oligoceno y el Mioceno, en un período de aproximadamente 40 Ma, aparecieron fallas por primera vez en ambos extremos del sistema de rift, pero la tasa de subsidencia fue muy pequeña, aproximadamente 60-65 m/m. entre mamá. A mediados del sistema de rift del Plioceno, comenzó a ocurrir subsidencia hacia el noreste. El Plioceno tardío fue el período principal de desarrollo del rift, con una tasa máxima de subsidencia que alcanzó los 2000 m/Ma (Tabla 5-1). Durante el Cuaternario, la tasa de hundimiento del Pleistoceno temprano en la parte sur del sistema de rift fue menor que la del Pleistoceno medio y tardío. Por el contrario, la tasa de subsidencia en el Pleistoceno temprano en la cuenca del río Sanggan fue significativamente mayor que la del Pleistoceno medio y tardío, alcanzando 433 m/Ma en el Pleistoceno temprano y sólo 154 m/Ma en el Pleistoceno medio y tardío ( Xing Zuoyun et al., 2005).
Tabla 5-1 Espesor sedimentario y tasa de sedimentación de los estratos cenozoicos en la falla de Fenwei
(Según Xing Zuoyun et al., 2005)
Cuenca de Nihewan Tiene características típicas de rift continental y su apariencia está estrechamente relacionada con el movimiento de los materiales del manto superior. La investigación geofísica muestra que hay columnas de corrientes suaves ascendentes en las partes profundas de Hengshan-Datong y su norte. El diámetro de la columna es de unos 100 km, el estigma tiene entre 50 y 70 km de profundidad, entre 20 y 25 km de espesor y un área de 4×104 km2 (Figura 5-2). En Hengshan-Datong y las áreas al norte de él, el Moho tiene unos 40 kilómetros de profundidad, lo que indica que el estigma de la columna de afloramiento de la astenosfera está muy cerca del fondo de la corteza. El magma estigma penetra directamente en la parte superior de la litosfera y la corteza, y hace erupción de basalto a lo largo del valle del rift (Xing Zuoyun et al., 2005).
Figura 5-2 Mapa estratigráfico sísmico de columna de surgencia de corriente suave de Datong (según Xing Zuoyun et al., 2005)
La cuenca de Nihewan está ubicada en el extremo noreste de la falla de Fenwei Valle Su historia de desarrollo se ha visto afectada por el proceso de columna de surgencia de corriente suave controlado por Hengshan-Datong. La investigación muestra que la pluma del manto ha estado activa desde el Eoceno hasta el Oligoceno. La erupción volcánica ocurrió en el Oligoceno, y el período de erupción fue 29,3-23. El centro de la erupción se movió hacia el norte desde el Mioceno hasta el Plioceno, y los períodos de erupción fueron. respectivamente 7,5 Ma (N1) y 4,3 Ma (N2), entre los cuales el Plioceno es el período eruptivo más importante, el Mioceno es el período eruptivo más importante y el Plioceno es el único período eruptivo. Durante el período Mioceno-Plioceno, el centro de la erupción se desplazó hacia el norte, y los períodos de erupción fueron de 7,5 Ma (N1) y 4,3 Ma (N2) respectivamente, concentrados principalmente en el Plioceno. Durante el Cuaternario, las tasas de sedimentación en la cuenca de Nihewan se desaceleraron ligeramente durante el Pleistoceno temprano, con un espesor sedimentario que alcanzó los 780 m. La posición de la columna de basalto del manto que hizo erupción en el período Cuaternario se redujo al centro del pilar, ubicado cerca del condado de Datong, y el período de erupción fue de 0,8 ~ 0,1 MaB. Entre ellos, 0,4 Ma (Q2) es el período de marea alta, y el tipo de erupción es principalmente de basalto lapón, con una pequeña cantidad de basalto alcalino y una pequeña cantidad de perilito de fuente del manto. Las características anteriores indican que estas erupciones basálticas son completamente consistentes con las características del manto superior de la tensión del rift continental. Es causada por el fondo del manto superior en el rift, y el proceso de erupción está completamente controlado por la actividad de la columna ascendente de la astenosfera. (Xing Zuoyun et al., 2005).
Los datos tectónicos y geofísicos anteriores muestran que la cuenca de Nihewan es una cuenca de tipo rift continental. El afloramiento de la pluma del manto de la astenosfera comenzó en el Eoceno-Pleistoceno, siendo el Plioceno el principal período de desarrollo y el Pleistoceno tardío el período de contracción estable.
El límite norte de la cuenca de la falla de Nihewan es la falla sur de la montaña Xiong'er, que comienza desde el pie sur de la montaña Datong Fengnian en el oeste y termina en la entrada sur de Yangyuan en el este, con una longitud total de 90 kilómetros. Esta falla corta el basalto de Hallaba y es el control de la falla principal en el límite norte de la cuenca. El lado sur de la cuenca es la falla de las estribaciones norte de la montaña Xiaowutai, que comienza en Guangling Shangbaiping en el oeste y termina en Shangshi en el condado de Weixian en el este. Tiene 100 kilómetros de largo y es una falla normal que controla el límite sur de la. cuenca. Entre las dos grandes fallas, se encuentran las montañas Jiu'aotuo, Shuangjieling y Fenghuang, con orientación noreste-suroeste, que forman el sótano de la parte central de la cuenca de Nihewan. La falla Sangganhe (falla Mayukou-Youfang) de 140 kilómetros de largo se desarrolla en el lado norte del basamento. La sección oriental de la falla forma un acantilado de 100 metros de altura a lo largo de la línea Xiaodukou-Youfang. La cuenca forma terrazas lacustres, que se cortan. En las zonas expuestas se han encontrado muchos yacimientos fósiles y yacimientos paleolíticos.
El basalto Oligoceno Hannuoba en el área de Wujiashan-Cuijiashan al norte del condado de Yanyuan es la erupción de basalto más temprana en el área, lo que indica que el estigma de la surgencia astenosférica de Hengshan-Datong se extiende hacia el este hasta el área de la fuente de sal, pero en ese momento En ese momento la superficie de la penillanura estaba relativamente completa y la cuenca aún no había aparecido. Debido al afloramiento asimétrico de la astenosfera, la capa de roca frágil sobre la litosfera en el lado superior del afloramiento se agrieta primero, formando una fractura de borde en forma de pala (Xing Zuoyun et al., 2005). La placa inferior de la falla en forma de pala se eleva hasta formar una montaña, que es la orogenia extensional. La montaña Xiong'er es una montaña formada por la orogenia extensional en la placa elevada. Aparecieron pequeñas fallas en la pared derribada, que se hundió en la cuenca, y la penillanura original se desintegró. Este proceso ocurrió a finales del Oligoceno y principios del Mioceno hace 24 a 25 Ma (Wu Zhenhan et al., 2001).
El levantamiento de los cinturones orogénicos y el hundimiento de las cuencas han provocado la erosión de las montañas. Una gran cantidad de materiales denudados se han llenado de cuencas falladas. La migración de materiales ha destruido el equilibrio dinámico de la corteza superior. . La inclinación hacia abajo de la placa superior de la falla de la pala hace que la corteza en la cuenca de la falla se acorte, formando un conjunto de fuerzas de compresión inversas y empujando hacia afuera una plataforma con una altura menor en la superficie. La plataforma formada por la presión de retroceso tiene una cierta diferencia de altura con respecto a la cuenca, y se erosiona, llenando constantemente la parte central de la cuenca con material clástico (Xing Zuoyun et al., 2005). El modelo de respuesta de acoplamiento cuenca-montaña mencionado anteriormente es muy típico en el sistema de fallas Fenwei, y la cuenca Nihewan también es uno de los típicos (Figura 5-3). La falla al pie sur de la montaña Xiong'er es una falla en forma de pala causada por el afloramiento desigual de la pluma del manto astenosférico de Hengshan-Datong, mientras que la cuenca de Nihewan es una pequeña cuenca de falla formada por el correspondiente hundimiento de la corteza terrestre. El lecho de roca en el fondo de la cuenca de Nihewan se acorta debido al hundimiento de la cuenca, formando una presión de empuje hacia el sur. El mecanismo de formación de la falla del Piamonte de la montaña Xiaowutai en el lado sur de la cuenca de Yuxian es el mismo que el de las estribaciones del sur de la falla de la montaña Xiong'er. Se forma una falla marginal en forma de pala durante el proceso de orogenia extensional. en el fondo de la cuenca de Yuxian se acorta debido al hundimiento, provocando una compresión inversa hacia el norte, la terraza sedimentaria lacustre de Nihewan se formó en el lado sur de las montañas Jiuwangtuo y las montañas Shuangjialing, y su estructura geomorfológica es básicamente la misma que la del sur. el de la cuenca de Nihewan. La fuerza de compresión en dos direcciones provocó que la montaña Jiu'aotuo, la montaña Shuangjieling y la montaña Fenghuang se elevaran hasta convertirse en montañas de sótano, y los sedimentos de las orillas del lago en el piedemonte se elevaron hasta convertirse en terrazas a orillas del lago o terrazas de erosión a orillas del lago. Las primeras cuevas erosionadas por el lago y los acantilados erosionados por el lago en las estribaciones se elevaron al punto más alto y están bien conservados. La fuerza tectónica ascendente también indujo una serie de fallas normales de tipo graben en la superficie, que se manifiestan como la falla de Youfang y la falla de Xiaochangliang en el área de Xiaodukou-Youfang. En la falla Xiaochangliang, no se produjo ninguna deformación durante la deposición lacustre de la formación Nihewan, lo que indica que es una falla sedimentaria integral, mientras que la montaña Fenghuang es una montaña basal. Por lo tanto, la cuenca de Yangyuan constituye un patrón de movimiento tectónico típico de plataforma de retroceso de cuenca de rift-orogenia extensional (Figura 5-4).
Delimitada por la falla al pie sur de la montaña Xiong'er, el levantamiento de la montaña y el hundimiento de la cuenca son las áreas con mayor diferencia, sin embargo, esto ha provocado una fuerte erosión de la montaña. y gran cantidad de material clástico entrando a la cuenca. El lado del antiguo lago Nihewan cerca de la montaña Xiong'er es principalmente un área poco profunda a orillas del lago. El aporte de sedimentos de las montañas y los ríos puede enterrar rápidamente los restos de animales y fosilizarlos. Es por eso que la mayor cantidad de fósiles de mamíferos se conservan cerca de la aldea de Nihewan.
Figura 5-3 Modelo teórico de respuesta de acoplamiento de la cuenca de Nihewan (basado en Xing Zuoyun et al.
Figura 5-4 Diagrama esquemático del modelo de formación de la cuenca de falla de Nihewan
El lado norte del antiguo lago Nihewan se movió hacia el sur debido a la denudación de las montañas y una gran cantidad de escombros que ingresaron a la cuenca del lago, de modo que el borde norte del lago apenas llegó a las estribaciones. afectado por el levantamiento de la meseta, y el lecho de roca quedó expuesto, y el lago sobre él. El área sedimentaria está a menos de 100 metros. En la actualidad, la meseta está a unos 150 metros sobre la superficie del río Sanggan. expuesto debido a la erosión posterior, también es el área donde se concentran más los fósiles de mamíferos y los sitios paleolíticos. Por lo tanto, el centro sedimentario lacustre se ha mantenido estable en la línea media de la cuenca, como Dongjingji, la profundidad de enterramiento del lecho de roca alcanza los 640. metros y el campamento de fósiles alcanza los 523 metros (Wang Naijia et al., 1996). La actividad volcánica es una de las características importantes de la cuenca del rift, Yang. La erupción del basalto de Hanaba al norte del condado de Yuan marca el comienzo de la actividad del rift. La desintegración de la penillanura y la diferenciación de cuencas y montañas. La erupción volcánica del Pleistoceno medio en la cuenca de Datong sigue siendo muy fuerte, y las estribaciones y el área de Hou al norte del condado de Yangyuan también hay erupciones volcánicas del Cuaternario en el área de Jiayao.
En resumen, la cuenca de Nihewan es una típica cuenca de rift. El ascenso desigual de la astenosfera provocó fracturas en pala y la orogenia extensional de la montaña Xiong'er, las fallas correspondientes en el área de Yangyuan-Huaying. cuenca, y el área de la depresión de Datian es empujada hacia una plataforma.
Este patrón estructural forma un tipo de relieve complejo de cuenca de rift. El centro de la cuenca es un lago, rodeado de montañas onduladas, y se desarrolla una amplia zona a orillas del lago entre el lago y las montañas. Además de las características geomorfológicas de las cuencas de rift que proporcionan condiciones ambientales adecuadas para la biodiversidad, el afloramiento de plumas del manto provoca erupciones volcánicas y las cenizas volcánicas aportan ricos minerales a la superficie. Son nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. La cuenca y sus alrededores están llenos de vegetación, lo que permite que varios animales se muevan y prosperen aquí. Los primeros homínidos pudieron obtener el alimento y el agua que necesitaban para sobrevivir y prosperar aquí.