第一章 地 质
驻马店市跨华北地台和秦岭褶皱系两个一级大地构造单元,栾川-确山-固始深断裂为其分界断裂。
中生代燕山构造运动以前,两大地质构造单元由于其运动强度、运动性质等差异,其沉积环境、沉积物特征、岩石变形变质以及岩浆活动等有明显的不同。华北地台区具有基底和盖层双层结构特征:太古界至下元古界构造复杂,地层变形变质重;中元古界至中生界三叠系构造运动相对稳定,构造简单,地层变形变质轻或未变质。秦岭褶皱系则是一个长期活动带,构造复杂,太古界至中生界地层均遭受不同性质的变质作用,故不具双层结构特征。
中生代燕山运动时期,华北地台和秦岭褶皱系均表现为强烈的褶断和断块运动及大规模岩浆活动。尤其燕山运动三、四幕,不仅使华北地台中元古代晚期至中生代侏罗系地层发生褶皱和断裂,使老断裂复活,同时还产生大量的北北东向断裂,形成菱形断块,沿深断裂和部分大断裂形成一系列断陷盆地,并伴有大量岩浆岩侵入。喜山运动早期继承燕山运动基本特征,断块差异运动加剧,同时伴有拗褶运动。晚期断块差异运动迅速减弱,而拗褶运动则有所加强,西部继续隆起,东部大幅度沉降。
第一节 地 层
境内白云山断裂和羊册断裂是栾川-确山—固始深断裂的两个分支断裂,羊册断裂以南为北秦岭地层区,羊册断裂以北为华北地层区豫西分区的渑池—确山小区。在地壳发展的5个历史时期形成的地层单元(太古界、元古界、古生界、中生界、新生界)中,在驻马店市都有出露。尤以新生界地层发育最为完全,分布面积最大,约占全市总面积的3/4;沉积厚度最厚,有的地方沉积厚度可达4000米以上。
太古代(40亿~25亿年)时,地球表面很不稳定,地壳变化十分剧烈,形成最古老的陆地基础。太古界太华群(Artn)构成华北地台的结晶基底,是驻马店市内最古老的地层。据锆石、磷灰石U-Pb法测定,年龄为25.8亿~26.58亿年。主要分布在泌阳县上安、拉磨山、白云山、黑山一带。主体为古老的变质侵入岩,岩性为混合花岗岩、片麻状花岗岩等变质侵入岩。变质地层为变质表壳岩,主要岩性为斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、石英岩及大理岩等。其原岩为中基性火山岩、酸性火山岩及碎屑岩。晚期有菌类和低等藻类存在,但因经过多次地壳变动和岩浆活动,可靠的化石记录不多。

元古代(25亿~5.7亿年)时,地壳继续发生强烈变化,某些部分比较稳定已有大量含碳的岩石出现。藻类和菌类开始繁盛,晚期无脊椎动物偶有出现。地层中有低等生物的化石存在。境内元古界地层出露包括中元古界(Pt 2)地层和上元古界(Pt 3)地层。中元古界(Pt2)地层有属于华北地层区的熊耳群(Pt2xn)、汝阳群(Pt2ry)和属于北秦岭地层区的宽坪群;上元古界(Pt3)地层有属于华北地层区的洛峪群(Pt3ly)、栾川群(Pt3ln)、震旦系(Pt3l)罗圈组和属于北秦岭地层区的二郎坪群。熊耳群为华北地台基底层与盖层之间的过渡性层位。据底部白云岩K-Ar法测定年龄为17.78亿年,下部安山岩Rb-Sr等时线年龄为16.75亿年。分布在泌阳县王店、孙桥以东至确山县西南部以及确山县西部瓦岗、邢店和驿城区蚁蜂东部一带,主要分布在邓庄铺—闫庄复式背斜核部。该群地层底部为含砾石英岩、白云钾长石英片岩呈角度不整合覆盖在太华群之上。上部由火山侵入相、火山喷发相和喷发沉积相3个岩相组成的熔岩夹凝灰岩—凝灰岩夹熔岩—沉积角砾凝灰岩。变质程度达高绿片岩相—低角闪岩相,出露厚度大于1500米;同属于华北地层区的汝阳群(Pt2ry)可进一步划分为云梦山组、白草坪组和北大尖组,为华北地台盖层的底部地层。云梦山组下部安山岩夹层Rb-Sr等时线年龄为12.67亿年。主要分布在确山县、遂平县和西平县境内。云梦山组为一套成分成熟度和结构成熟度很高的变质石英砂岩、石英岩,下部有一层安山岩夹层。白草坪组为一套弱变质的细碎屑岩夹大理岩透镜体。北大尖组下部为厚层含铁石英岩,中部为含长石英岩或钾长浅粒岩,上部为白云石大理岩。变质程度较低,大部为低绿片岩相,局部达高绿片岩相。该群出露厚度1000~2500米;北秦岭地层区的宽坪群分布于泌阳县马谷田以北、大铜山花岗岩以南,呈北西—南东向展布,出露宽度3~5千米,厚度大于1900米。下部为左老庄组,为一套变质碎屑岩夹斜长角闪岩、白云石大理岩。上部为四龙寺组,以含榴白云石英片岩为主,夹云母大理岩透镜体和多层角闪片岩;洛峪群(Pt3ly)分崔庄组、三教堂组和洛峪口组。主要分布在遂平县玉山以西,确山县西部也有零星出露。崔庄组主要为白云石英片岩夹薄层石英岩及含钾粘板岩。三教堂组为一套成熟度很高的变石英砂岩。洛峪口组为灰绿色页岩、白云岩及钙质石英砂岩。该群平行不整合在汝阳群之上,变质程度为低绿片岩相。出露厚度为212~611米;栾川群(Pt3ln)属于豫西分区熊耳小区地层单位,与洛峪群层位相当,属异地滑覆来的构造岩片(飞来峰)。分布于泌阳县板桥以东至确山县竹沟一带,宽度小于4千米。主要岩性下部为碱性火山岩及碎屑岩,上部为碳酸岩,变质程度为低绿片岩相;震旦系(Pt3l)罗圈组超覆在前震旦系不同层位之上。在确山县吴楼至老树山、美计山一带出露最完整,遂平县嵖岈山一带也有零星出露。与上覆寒武系下统辛集组呈角度不整合接触。下部岩性为灰绿-黄褐色冰碛砾岩、含砾砂岩,上部为灰色、灰绿色页岩,构成一个完整的冰海相沉积旋回。总厚度312米,美计山出露厚度210米;二郎坪群分布于泌阳县马道、庙街、盘古山一带。总体呈北西—南东向展布。出露宽度约14千米,总厚度约3000米。自下而上可分为大栗树沟组、张家大庄组和刘山岩组。大栗树沟组岩性单调,为一套巨厚的斜长角闪片岩,厚度大于1243米。张家大庄组为一套火山碎屑岩夹大理岩,其中夹多层细碧岩和石英角斑岩,厚396~1067米。刘山岩组为细碧岩、角斑岩、石英角斑岩、富铁镁的泥钙质沉积岩类碳酸岩,厚度小于762米。

古生代(5.7亿~2.5亿年)时,生物界开始繁盛。动物以海生的无脊椎动物为主,脊椎动物有鱼和两栖动物出现。植物有蕨类和石松等,松柏也在这个时期出现。驻马店市古生界地层有属于华北地层区的寒武系、中—下奥陶系、石炭系和二叠系地层。境内北秦岭地层区无古生界地层出露。寒武纪(5.7亿~5.1亿年)时陆地下沉,北半球大部被海水淹没。生物群以无脊椎动物尤其是三叶虫、低等腕足类为主。植物中红藻、绿藻等开始繁盛。境内寒武系(t)地层分为辛集组、馒头组和毛庄组。下部辛集组在遂平县凤凰山和确山县大乐山东坡以含磷岩系超覆于下伏地层之上。上部为白云岩、白云质灰岩和泥灰岩。底部的炭质片岩是拆离断层滑覆过来的“飞来峰”。中上部的馒头组和毛庄组由黄褐色泥灰岩、鲕状灰岩夹粉砂岩、页岩组成。含三叶虫化石。厚度26~925米。寒武系中、上统主要分布在确山县东南独山一带。岩性为沙质页岩、页岩、鲕状灰岩、结晶灰岩、白云岩夹泥灰岩等。地层总厚度大于400米;奥陶纪(5.1亿~4.38亿年)时,生物群以三叶虫、笔石、腕足类为主,出现板足鲞类、珊瑚,藻类繁盛。境内缺失奥陶系(0)上统。中下奥陶统主要分布在确山县城郊及独山一带,岩性为中厚层细晶灰岩、白云质灰岩,是驻马店市化工灰岩和水泥灰岩的重要产出层位。厚度大于200米;石炭纪(3.55亿~2.9亿年)时,气候温暖而湿润,高大茂密的植物被埋藏在地下经炭化和变质而形成煤层。动物中出现了两栖类,植物中出现了羊齿植物和松柏。二叠纪(2.9亿~2.5亿年)时,地壳发生强烈的构造运动。动物中的菊石类、原始爬虫动物,植物中的松柏、苏铁等在这个时期发展起来。驻马店市石炭-二叠系(C-P)地层地表未见出露,仅在确山县吴桂桥钻孔中见到,为一套含煤海陆交互相碎屑岩沉积。

中生代(2.5亿~6500万年)时,爬行动物横行,恐龙繁盛,哺乳类和鸟类开始出现。无脊椎动物主要是菊石类和箭石类。植物主要是银杏、苏铁和松柏。驻马店市中生界地层只有侏罗系和白垩系地层出露。侏罗系(J)地层仅见于确山县任店乡七棵树和北泉寺等地。岩性为黄绿色页岩、凝灰质砂砾岩、砾岩等,含植物化石碎片,厚度小于100米;白垩纪(1.35亿~6500万年)时造山运动非常剧烈,中国的许多山脉都在这时形成。动物中以恐龙为最盛,但在末期逐渐灭绝。植物中显花植物很繁盛,也出现了热带植物和阔叶树。境内白垩系(K)地层见于确山县薄山水库东侧的大连庄、明家沟等地。岩性为流纹岩、火山角砾凝灰岩、角砾岩、集块岩等。可见厚度为64~352米。
新生代(6500万至今)时,地壳有强烈的造山运动,中生代的爬行动物绝迹,哺乳动物繁盛,生物达到高度发展阶段。后期有人类出现。境内新生界地层发育完全,分布面积广,沉积厚度厚。第三纪(2300万~160万年)时,哺乳动物继续发展,形体渐趋变大,一些古老类型灭绝。高等植物与现代区别不大,低等植物硅藻较多见。驻马店市第三系地层主要分布在确山县竹沟一带和泌阳县羊册、高邑、二铺等盆地(或凹陷)边缘,为一套红色沉积,岩性为砾岩、砂砾岩及泥岩,出露厚度各地不一。从宏观岩性对比分析,其时代相当于下第三系始新统。第四纪(160万至今)时,曾发生多次冰川作用,地壳与动植物已经具有现代的样子,初期开始出现人类的祖先。境内第四系(Q)地层从山区沟谷、洼地到山前平原都有分布。其主要特点一是成因类型复杂,有残积、坡积、洪积、冲积、风积以及融冻泥石流等;二是地层发育齐全,早、中、晚更新世形成的地层都有分布;三是沉积厚度各地不一,总的规律是从山前到平原各时代地层厚度有逐渐加厚之势。20世纪50年代初期,在新蔡县练村开挖河道中,于第二层灰黑土(相当晚更新统)和第四层黄沙土夹绿泥层中(相当于中更新统)发现大量哺乳动物和厚壳蚌化石。境内下更新统(Q1)地层在山前及上蔡岗西侧有零星出露,以灰绿色调为主,夹有棕黄、棕红、灰绿杂色调。山前以融冻泥石流成因的混杂堆积泥包砾为主,在山前倾斜平原之下以灰绿色黏土和灰白色钙质黏土为主,在驻马店市区夹1层~4层泥灰岩,东部平原区为灰绿色黏土夹砂层。在平原区下更新统地层顶板埋深在20~60米左右;境内中更新统(Q2)地层出露较为广泛。京广铁路以西山前倾斜平原的岗顶及其以东的上蔡岗、正阳岗均有分布,以红、黄色调为主,以风积、坡残积和洪积成因为主。底部为洪积含泥卵砾石或砂砾石,上部为风积、坡残积亚黏土和亚砂土互层,厚度为20~60米之间;上更新统(Q3)地层多分布于京广铁路以西山前倾斜平原和上蔡岗、正阳岗等地,以黄色调为主,以风积和冲积成因为主。岩性为黄土状亚砂土。平原区多隐伏于全新统地层以下,为黄土状土夹砂层,局部夹淤泥层。厚度多在10~30米之间;全新统(Q4)地层厚度较薄,多不足1米,但分布极广,平原区及山前倾斜平原中的洼地都有分布。中、下全新统为沼泽相沉积,岩性为灰黑色亚黏土(砂姜黑土),厚度一般为0.2~0.4米,最厚可达0.8米;灰黑色亚黏土之上的轻亚砂土和现代河床沉积物为上全新统地层。岩性、厚度随地而异。

第二节 岩 石
驻马店市境内岩浆岩比较发育且分布较广。晋宁期、加里东期、海西期和燕山期都有岩浆侵入活动。超基性—基性—酸性—碱性岩类都有产出。尤以酸性、中基性岩类出露最多。
一、晋宁期岩浆岩
(一)基性岩(N2) 主要分布在确山县西南部周庄和西叶老庄一带。以层状或似层状侵入于汝阳群和熊耳群地层之中,已遭受变形变质作用。岩性为斜长角闪岩、斜长角闪片岩、角闪片岩等。其原岩为辉长岩、橄榄辉长岩。
(二)花岗岩(γ2) 分布于泌阳县羊册—黄山口—塔山—千年岭一带,总体呈北西—南东向展布。可分为黄山、塔山两大岩体。其中黄山岩体长21千米,宽9.5千米,面积为106.5平方千米。侵入于太古界太华群中并被燕山期花岗岩侵入。岩石为粗—中粒花岗岩和中—中粒似斑状花岗岩。
二、加里东期岩浆岩
(一)超基性岩(ψw3) 分布于泌阳县官庄—大高庄一带。可见5个岩体,总体呈北西—南东向排列,侵入于宽坪群地层中,岩石以斜辉橄榄岩、斜辉辉橄榄岩为主,次为含辉纯橄榄岩、辉石岩等。
(二)基性岩(V3) 分布于泌阳县官庄—杨集一带,可见8个岩体,总体呈北西—南东向排列。侵入于宽坪群地层中。岩石为辉长岩。
(三)中性岩(δ3) 分布于泌阳县马谷田、堡子一带,北部围岩为宽坪群地层,南部为二郎坪群地层。岩石为闪长岩、石英闪长岩,年龄为4.32亿年。
(四)酸性岩(γ3) 分布于泌阳县条山一带。围岩北部为堡子闪长岩,南部为二郎坪群地层。岩石为斜长花岗岩。全岩K-Ar年龄为4.42亿年。
三、海西期侵入岩(γ4)
分布于泌阳县桃园至黑石山一带,面积约120平方千米。围岩为大栗树沟组和张家大庄组地层。西部又被燕山晚期似斑状花岗岩侵入。岩石为淡灰白—淡肉红色中粒花岗岩。黑云母K—Ar年龄为3.7亿年。
四、燕山期侵入岩(γ5)
该期岩浆侵入活动剧烈,可分为中期和晚期两次侵入活动,均为酸性花岗岩。
(一)燕山中期(γ25) 分布于泌阳县象河关—春水一带。呈北西—南东向侵入于太古界太华群地层中,其中角子山岩体呈岩基产出,长24千米,宽9千米,面积138.1平方千米。为粗中粒花岗岩、中粒斑状花岗岩、细粒斑状花岗岩、花岗斑岩等。黑云母K-Ar年龄为1.36亿年。
(二)燕山晚期(γ35) 燕山晚期花岗岩最为发育。境内大小岩体达20多个,以岩基、岩株形式产出。具多次侵入特征,最晚一期细粒花岗岩的斜长石单矿物K—Ar年龄为0.86亿年。其中泌阳县铜山岩体长12.3千米,宽8千米,面积达81平方千米。为肉红色细粒斑状花岗岩和中粒花岗岩。
第三节 构 造
驻马店市横跨华北地台和秦岭褶皱系两个一级大地构造单元。主要构造线呈北西—南东向展布,从北向南,地壳变形由简单到复杂。白云山断裂以北为稳定地台区,白云山断裂和羊册断裂之间为槽台过渡区,羊册断裂以南为北秦岭褶皱带。一般将第三纪以前的地壳运动称为古代地壳运动或古代构造运动。把第三纪中、晚期以来直到目前仍在进行的地壳运动称为现代构造运动或新构造运动。现代世界上正在活动的火山和地震,特别是近期的地壳升降及断裂运动等都是新构造运动的具体表现方式。
一、古代构造运动
古代构造运动形迹主要为褶皱和断裂。
(一)褶 皱 境内的褶皱主要有白云山背斜、邓庄铺—闫庄复式背斜和石滚河复式向斜等。白云山背斜呈北西—南东向展布,全长40千米,由泌阳县竹林经高庄、拐头山向东南到确山县中常店一带。枢纽及轴线略有起伏弯曲,其转折端被白云山逆断层破坏,竹林西北被大面花岗岩侵入破坏。背斜核部为太古界片麻岩及晋宁期塔山花岗岩。背斜两翼由中元古界熊耳群和汝阳群地层组成。倾角35度~60度,南翼混合岩化弱,北翼较强。由于受断层、混合岩化及燕山晚期花岗岩侵入影响,岩层褶皱扭曲及破碎强烈,形状变化较大;邓庄铺—闫庄复式背斜位于邓庄铺—闫庄一带,总体延伸呈北西南—南东东向,长50千米,东部被第四系覆盖,是境内最大的褶皱,由一系列不同规模和形态的次级褶皱组成。但总体仍然是一个开阔褶皱。其枢纽略呈向南凸出的弧状,轴面产状变化不大。轴部由中元古界熊耳群火山岩组成,两翼皆由汝阳群石英岩、云母石英岩夹大理岩透镜体组成。北翼地层出露较完整,南翼由于基性岩侵入,使部分地层缺失并产生倒转;石滚河复式向斜位于白云山背斜和邓庄铺—闫庄复式背斜之间。长约35千米,宽9千米,东西两端皆被新生界地层覆盖。南翼由中元古界汝阳群组成,走向110~125度,倾向北东,倾角40~45度。北翼被断层破坏,汝阳群地层大部缺失,主要出露熊耳群火山岩,走向100~120度,倾向南西,倾角40~50度。该向斜两翼发育许多次级褶皱,规模较大的有杜庄向斜,杏树沟向斜、背斜,高石垴向斜、背斜,煤窑沟向斜。除杜庄向斜外,其余均为宽缓对称的平行式褶皱。
(二)断 裂 境内断裂构造发育,总
体有北西—南东向和北东—南西向两组,尤以北西—南东向规模大,主要有羊册断裂、大寺断裂、白云山断裂和红石崖断裂等。羊册断裂为驻马店市主干断裂。西北起于区外,经泌阳县羊册到高乐山被铜山花岗岩侵入,向东南到信阳市明港。走向320度,倾向南西,倾角45~65度。断裂南西盘为宽坪群,北东盘为华北地层区的不同构造岩层单位。先期为深层次韧性剪切变形,形成的构造岩有硅质糜棱岩、长英质糜棱岩、角闪质糜棱岩等;后期为浅层次脆性变形,并发育有各种脆性构造岩。沿断裂带多见石崖峭壁;大寺断裂西北起于李仙桥经桃花店至龙王庙,长25千米。走向300~320度,倾向北西。该断裂切割了太华群和晋宁期黄山花岗岩体。白云山断裂西北起竹林经白云山北坡、拐头山至二王坡被第四系覆盖。全长43.5千米。主要切割晋宁期花岗岩体,东南端切割熊耳群,走向北西—南东,倾向南西,倾角50~70度。为深层次韧性剪切变形。发育宽20~30米硅质糜棱岩带,最宽可达50米。在东端竹沟盆地北侧为宽200~400米断裂谷地;红石崖断裂位于遂平县西部,北起方庄南经红石崖、塔院到传庄,止于纸房岩体。长约10千米。断层沿走向弯曲,北段走向20~25度,南段近南北向,倾向西,倾角70~80度。破碎带宽15米,有断层角砾岩及擦痕。
二、新构造运动
(一)升降运动 继承燕山晚期和喜山早期运动性质,山区继续上升,平原继续下降,山前地带呈掀斜式抬升,严格控制了晚更新世和全新世的沉积环境和沉积厚度。
(二)断裂活动 上蔡岗的形成主要受上蔡岗西侧近南北向断裂活动控制。从第四系地层沉积厚度分析,该断裂开始形成于早更新世晚期,中更新世末活动明显,致使晚更新世末接受流水沉积地层。同时,在早更新世砂层中见有泥浆喷涌通道,推测断裂活动的同时,很可能伴有地震活动。
(三)地震与地裂缝 地震与地裂缝是地应力释放的两种形式,与新构造活动具有密切的关系,也是新构造运动的主要表现形式之一。与全省相比,境内地震活动相对较弱,历史上未发生中强地震。从1957~2012年地震监测表明境内有小震发生,总的规律是沿北西向发震断裂构造分布。1977年遂平车站乡等地曾发生地裂缝。