El mecanismo de formación y las características ambientales de la cuenca del rift de Nihewan
Un rift o valle de rift se refiere a una zona de falla de tracción larga y profunda en la corteza terrestre. Las fisuras son muy grandes, se extienden horizontalmente a lo largo de cientos o incluso miles de kilómetros, y los movimientos verticales pueden atravesar toda la litosfera. Las fisuras se encuentran en un entorno extensional y, por lo tanto, son diferentes de las grandes fallas litosféricas, como las fallas transformantes y las zonas de sutura. Los rifts desarrollados en la corteza continental se denominan rifts continentales y se caracterizan por cuencas o cañones deprimidos verticalmente largos (Jin Xingchun, 1984).
El Valle del Rift de Weifen 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 Weifen. Es la zona con mayor concentración de fósiles de mamíferos y herramientas paleolíticas. encontrado en el norte de China Uno de ellos refleja que el entorno natural en ese momento era adecuado para la supervivencia de los primeros humanos antiguos y de varios animales y plantas. La cuenca de Nihewan tiene las condiciones naturales para la supervivencia y evolución de los primeros humanos antiguos, lo que está estrechamente relacionado con la existencia a largo plazo del entorno lacustre en la cuenca del rift. La reconstrucción de la paleontología y las características ambientales durante las actividades paleontológicas es de gran importancia para explorar el desarrollo y la evolución de la paleontología en el este de Asia. Al mismo tiempo, los abundantes fósiles paleontológicos y los sitios paleolíticos en la cuenca de Nihewan también son condiciones favorables para estudiar los patrones de entierro de la paleontología y el Paleolítico. Desde esta perspectiva, este capítulo analiza brevemente el mecanismo de formación y los fósiles de la cuenca del rift de Nihewan, las características generales de los entierros paleolíticos y el entorno de vida de los primeros humanos antiguos.
La Placa del Norte de China es la masa terrestre más antigua de China. La corteza y el manto se diferenciaron y cubrieron a principios del período Cámbrico, formando un antiguo basamento cristalino. Después de un complejo empuje-nuca, deformación de pliegues e intrusión de magma, evolucionó hasta convertirse en el núcleo continental más antiguo de China continental. Las series de rocas metamórficas del basamento Arcaico-Proterozoico ahora están ampliamente expuestas. La cubierta sedimentaria de la Era Paleozoica son estratos de rocas carbonatadas del Cámbrico-Ordovícico y estratos carboníferos del Carbonífero-Pérmico, mientras que la Era Mesozoica son depósitos continentales de arenisca y lutita. Durante el Movimiento Yanshan al final del Jurásico, el material del manto en el área de Weifen surgió, causando que la corteza se elevara, se adelgazara y se rompiera (Wang Jingming, 1986). Entró en un período de deformación extensiva extensa antes de 118 ~ 116 Ma (Divis et al., 1998) Para el Cretácico Superior, la mayoría de las áreas se encontraban en un estado estable de erosión y aplanamiento a largo plazo, formando una penillanura en el período de la plataforma norte. . El Weifen Rift y la Cuenca del Rift Bohai son sistemas estructurales de rift continental que formaron la Placa del Norte de China durante el período tectónico cenozoico del Himalaya. El rápido rift comenzó hace 66 Ma (Wu Zhenhan et al., 2001). El Weifen Rift es un sistema de rift en forma de S a lo largo de la cuenca 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 Rift del Norte de China. Generalmente se le llama Valle del Rift de Weifen (Wang Jingming, 1986; Yan Xinmin et al., 1991; Xing Zuoyun et al., 2005), también conocido como Valle del Rift de Weiyan (Dinastía Ming temprana, 1993).
El valle del Rift de Weifen comienza en la cuenca de la falla del río Weihe en el suroeste, seguida por la cuenca de la falla de Yuncheng, la cuenca de la falla de Linfen, la cuenca de la falla de Shanxi, la cuenca de la falla del río Hutuo y la cuenca de la falla del río Sanggan (Datong). -Cuenca de falla de Yangyuan) hasta la cuenca de falla de Yanhuai en el noreste, extendiéndose 1200 km. La cuenca de la falla Datong-Yangyuan está ubicada en el extremo noreste del sistema de rift Weifen (Figura 5-1). Aquí no sólo hay actividades volcánicas y erupciones de basalto, sino también espesos sedimentos de ríos y lagos del Cuaternario. Se han encontrado ricos fósiles de fauna de Nihewan y muchos sitios humanos antiguos. Es la falla del Cuaternario más distintiva del norte de China. denominada "Cuenca de Nihewan". Con el estudio en profundidad de la tectónica de placas en mi país, se ha descubierto que el movimiento de los materiales del manto bajo la Placa del Norte de China condujo a la formación y evolución de esta cuenca. Las características ambientales de la cuenca tienen las características de una típica. Cuenca del Rift. Desde la perspectiva de la tectónica de placas, se le puede llamar "Cuenca del Rift del Golfo" de "río de lodo".
Figura 5-1 Diagrama esquemático del sistema Weifen Rift (basado en Yang Jingchun et al., 2005)
Los rifts continentales son valles tipo graben producidos por el afloramiento del manto y el estiramiento litosférico , a menudo complicado por una serie de fallos normales. La actividad de las fallas gigantes que formaron el valle del rift se produjo simultáneamente con la sedimentación de la cuenca, es decir, fallas sedimentarias singenéticas. La formación del Weifen Rift pasó por un proceso de evolución tectónica a largo plazo: la Placa del Pacífico se subdujo hacia el oeste por primera vez desde el Eoceno al Oligoceno, y en el norte de China se produjo una extensión casi dirigida por el SN, formando el Weihe-dirigido por el NEE. La depresión de la falla de Yuncheng y la cuenca de la falla del río Sanggan, en este momento ha comenzado a aparecer el prototipo de la cuenca de Nihewan.
Desde el Plioceno hasta el Pleistoceno temprano, la Placa India y la Placa Filipinas se movieron hacia el norte y se comprimieron, provocando una extensión de este a oeste del norte de China, formando la Cuenca de la Falla de Hutuohe, la Cuenca de la Falla de Shanxi y la Cuenca de la Falla de Linfen con tendencia NNE (Xing Zuoyun et al. ., 2005; Ji Shaocheng et al., 2008; Las investigaciones muestran que durante el Eoceno medio y tardío, del Oligoceno al Mioceno, alrededor de 40 Ma, aparecieron fallas por primera vez en ambos extremos del sistema de rift, pero la tasa de subsidencia fue muy pequeña, alrededor de 60 a 65 m/Ma. La depresión de falla norte-noreste comenzó a aparecer en la parte central del sistema de rift del Plioceno. El Plioceno tardío fue el principal período de desarrollo del rift, con una tasa de subsidencia máxima de 2000 m/Ma (Tabla 5-1). Durante el Cuaternario, la tasa de hundimiento en la parte sur del sistema de rift del Pleistoceno temprano fue menor que la del Pleistoceno medio y tardío. Por el contrario, en la sección norte, la tasa de subsidencia del 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 temprano. Pleistoceno medio y tardío (Xing Zuoyun et al., 2005).
Tabla 5-1 Espesor sedimentario y velocidad de subsidencia de los estratos cenozoicos en el valle del Rift de Weifen
(Según Xing Zuoyun et al., 2005)
Cuenca de Nihewan Tiene una característica típica de rift continental, su apariencia está estrechamente relacionada con el movimiento del material del manto superior. La investigación geofísica muestra que hay columnas de afloramiento de astenosfera en las partes profundas de Hengshan-Datong y las áreas al norte de él. El diámetro del estigma es de aproximadamente 100 km, la profundidad del estigma es de 50 a 70 km, el espesor es de 20 a 25 km y el área es de 4 × 104 km2 (Figura 5-2). En Hengshan-Datong y las áreas al norte de él, la profundidad del Moho es de unos 40 kilómetros, lo que indica que el estigma de la columna de surgencia astenosférica está muy cerca del fondo de la corteza. El magma del estigma penetra directamente en la litosfera y la corteza superior, y hace erupción de basalto a lo largo de las fisuras (Xing Zuoyun et al., 2005).
Figura 5-2 Imagen tomográfica sísmica de columna ascendente de la astenosfera de Datong (basada en Xing Zuoyun et al., 2005)
La cuenca de Nihewan está ubicada en el extremo noreste del valle del Rift de Weifen La historia está controlada por el proceso de actividad de la columna de surgencia astenosférica de Hengshan-Datong. Las investigaciones muestran que la pluma del manto comenzó a moverse del Eoceno al Oligoceno, y que se produjeron erupciones volcánicas en el Oligoceno. El período de erupción en el área de Yangyuan es 29. El espesor sedimentario alcanzó 65 438+0 300 m en el Paleógeno medio y tardío. El centro de la erupción volcánica se desplazó hacia el norte desde el Mioceno hasta el Plioceno. Los períodos de erupción fueron 7,5 Ma (N1) y 4,3 Ma (N2), principalmente en el superior. Nueva Era. La tasa de subsidencia de la cuenca aumentó y el espesor sedimentario alcanzó los 1300 m. Durante el Cuaternario, la tasa de subsidencia de la cuenca Nihewan se desaceleró ligeramente en el Pleistoceno temprano y el espesor sedimentario alcanzó los 780 m. y Pleistoceno tardío, y el espesor sedimentario máximo alcanzó los 120 m, en el Cuaternario, la posición de la erupción del penacho del manto se redujo al centro de la cabeza del pilar, ubicada cerca del condado de Datong. El período de erupción fue de 0,8 ~ 0,1 mAb p, de los cuales. 0,4 Ma (Q2) fue el polo superior. El tipo de erupción fue principalmente de basalto toleítico, con una pequeña cantidad de basalto alcalino y una pequeña cantidad de inclusiones derivadas del manto. Las características anteriores indican que estos basaltos son completamente consistentes con las características del manto superior en los valles del rift continental. Son causados por los diapiros del manto superior en los valles del rift, y su proceso de erupción está completamente controlado por la actividad de las plumas ascendentes astenosféricas (. Xing Zuoyun et al., 2005).
La estructura geológica y los datos geofísicos anteriores muestran que la cuenca de Nihewan es una cuenca de rift continental. El afloramiento de la pluma del manto de la astenosfera se inició desde el Eoceno hasta el Oligoceno, siendo el Plioceno su principal período de desarrollo y el Pleistoceno tardío su período de contracción estable.
El límite norte de la cuenca del Rift de Nihewan son las estribaciones meridionales de la falla de la montaña Xiong'er, comenzando desde las estribaciones meridionales de Fengren en Datong en el oeste hasta la entrada sur de Yangyuan en el este, con una longitud de 90 kilómetros. Esta falla atraviesa el basalto de Hannoba, una falla normal que controla el límite norte de la cuenca. En el lado sur de la cuenca se encuentra la falla de las estribaciones norte de la montaña Xiaowutai, que comienza desde Guangling hasta Baiping en el oeste y termina en Shangsi, condado de Yuxian, en el este. Tiene 100 km de largo y es una falla normal que controla el límite sur de. la cuenca. Entre las dos fallas principales, las montañas Jiuhuangtuo, Shuangtiaoling y Fenghuang con tendencia noreste-suroeste forman el horst en la parte central de la cuenca de Nihewan. La falla Sangganhe (falla Mayukou-Youfang) se desarrolla en el lado norte del horst y tiene 140 km de largo. En la parte oriental de la falla, se formó un acantilado de 100 metros de altura a lo largo de la línea Xiaodukou-Youfang, y los sedimentos del río en la cuenca formaron una plataforma lacustre. En los afloramientos se han encontrado muchos yacimientos de fósiles y restos del Paleolítico.
El basalto Hannuoba del Oligoceno en la superficie de la plantación residual en el área de Wujiashan-Cuijiashan al norte del condado de Yangyuan es el basalto más temprano en hacer erupción en el área, lo que indica que la dirección de la cabeza de la columna de la astenosfera de Hengshan-Datong ascendente. Se extendía hasta el área de Yangyuan en el este, pero la penillanura en ese momento estaba relativamente completa y la cuenca aún no había aparecido.
Debido al afloramiento asimétrico de la astenosfera, las rocas frágiles sobre la litosfera en la parte superior de la astenosfera se agrietan primero, formando fallas de borde en forma de pala (Xing Zuoyun et al., 2005). La pared inferior de la falla de la pala se eleva para formar una montaña, que es la llamada orogenia extensional. La montaña Xiong'er es una montaña formada por orogenia extensional en la pared de empuje. La placa descendente tiene una depresión de falla en forma de salto, que continúa hundiéndose en una cuenca y la penillanura original se desintegra. 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 provocan la erosión de las montañas. Una gran cantidad de material de denudación llena las cuencas falladas y la migración de materiales destruye el equilibrio dinámico de la corteza superior. El deslizamiento de la pared colgante de la falla de la pala hace que la corteza de la cuenca del rift se acorte, formando un conjunto de presión posterior a la compresión que empuja hacia afuera la plataforma con una altura de superficie menor. La plataforma formada por la presión de retroceso tiene una cierta diferencia de altura con respecto a la cuenca y está erosionada, con escombros llenando constantemente la parte central de la cuenca (Xing Zuoyun et al., 2005). El modelo de respuesta de acoplamiento cuenca-montaña mencionado anteriormente es muy típico en el sistema de rift de Weifen, y la cuenca de Nihewan también es uno de los modelos típicos (Figura 5-3). La falla de las estribaciones del sur de la montaña Xiong'er es una falla en forma de pala formada por el afloramiento desigual de la pluma del manto astenosférico de Hengshan-Datong, y la cuenca de Nihewan es una cuenca de falla en forma de salto formada por el correspondiente hundimiento de la corteza terrestre. El lecho de roca en el fondo de la cuenca de Nihewan se acortó debido al hundimiento de la cuenca, lo que generó una presión de retroceso hacia el sur. El mecanismo de formación de la falla del Piamonte de la montaña Xiaowutai en la cuenca sur de Yuxian es el mismo que el de la falla del sur de la montaña Xiong'er. Durante la orogenia extensional, formó una falla de pala marginal. El lecho de roca en el fondo de la cuenca de Yuxian se acortó debido al hundimiento, lo que provocó una presión de retroceso hacia el norte, formando una plataforma compuesta por sedimentos lacustres de la capa de Nihewan en la parte sur de las montañas Jiuhuangtuo y Shuangtiaoling. Su estructura geográfica es básicamente la misma que la de la cuenca de Nihewan. Dos fuerzas de compresión opuestas hicieron que las montañas Jiuhuangtuo, Shuangtiaoling y Fenghuang se elevaran hasta convertirse en montañas horst, y los sedimentos lacustres del Piamonte siguieron hasta convertirse en una plataforma lacustre o una plataforma de erosión lacustre. Además, las primeras cuevas del lago y los acantilados del lago en las estribaciones fueron elevados al nivel más alto y están bien conservados. La fuerza tectónica que empuja hacia arriba también induce sistemas de fallas normales de tipo graben en la superficie, manifestados como la falla Youshi y la falla Xiaochangliang en el área de Xiaodukou-Yuchi. En la falla Xiaochangliang, los sedimentos lacustres de la capa Nihewan no están deformados, lo que indica que son fallas singenéticas, mientras que la montaña Fenghuang es una montaña de tipo horst. Por lo tanto, la cuenca de Yangyuan formó un patrón de movimiento tectónico típico de orogenia extensional-rifting-retorno (Figura 5-4).
Limitada por la falla al pie sur de la montaña Xiong'er, el levantamiento de la montaña y el hundimiento de la cuenca son áreas con el mayor movimiento diferencial. Sin embargo, esto ha provocado una fuerte erosión de la montaña y una gran cantidad de. Ha entrado material plástico en la cuenca. Un lado del antiguo lago Nihewan cerca de la montaña Xiong'er es principalmente un área poco profunda a orillas del lago. Los sedimentos aportados por montañas y ríos pueden enterrar rápidamente huesos de animales y convertirlos en fósiles. Es por eso que cerca de Nihewan se conserva la mayor cantidad de fósiles de mamíferos. Aldea.
Figura 5-3 Modelo teórico de respuesta de acoplamiento de la cuenca de Nihewan (modificado en base a Xing Zuoyun et al., 2005)
Figura 5-4 Modelo de formación de la cuenca del rift de Nihewan
Debido a la erosión de la montaña, una gran cantidad de material detrítico ingresó a la cuenca del lago en el lado norte del lago Nihewan, lo que provocó que el borde del antiguo lago se moviera hacia el sur, y el lago casi no llegó a las estribaciones. . Afectado por el levantamiento de la plataforma, el lecho de roca queda expuesto y el espesor de los sedimentos lacustres superiores es inferior a 100 m. La plataforma se encuentra actualmente a unos 150 m sobre la superficie del agua del río Sanggan. La denudación posterior expuso el perfil sedimentario lacustre. , que es también el área paleolítica y de fósiles de mamíferos con mayor concentración. Por lo tanto, el depocentro del lago siempre es estable en la línea central de la cuenca, como en Dongjingji, donde la profundidad del lecho rocoso es de 640 m, y Huashaoying alcanza los 523 m (Wang Nai et al., 1996).
La actividad volcánica es una de las características importantes de las cuencas del rift. La erupción del basalto Hannuoba en el norte del condado de Yangyuan marcó el comienzo de la actividad del rift, la desintegración de la penillanura y la diferenciación de cuencas y montañas. Las erupciones volcánicas del Pleistoceno medio en la cuenca de Datong todavía fueron intensas, y también hubo erupciones volcánicas del Cuaternario en las estribaciones al norte del condado de Yangyuan y en el área de Houjiayao.
En resumen, la cuenca de Nihewan es una típica cuenca de rift. El afloramiento desigual de columnas astenosféricas provoca fallas en forma de pala. La orogenia de extensión de la montaña Xiong'er conduce al correspondiente hundimiento de fallas en el área de Yangyuan-Huashaoying. El área de Otawa fue derribada. La cuenca del rift formada por este modelo estructural tiene una forma compleja. El agua en el centro de la cuenca forma un lago, rodeado de montañas elevadas, y entre los lagos y las montañas se desarrolla una amplia zona a orillas del lago. 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 son ricos en vegetación, lo que permite que varios animales se muevan y prosperen aquí.
Los primeros homínidos pudieron obtener aquí el alimento y el agua necesarios para sobrevivir y desarrollarse.