河南省的前世今生
河南省位于中国中部，东经110°21′～ 116°39′，北纬31°23′～ 36°22′，面积16.7万km2。西部有秦岭东延的豫西山地，包括崤山、熊耳山、伏牛山、外方山，北部有太行山，南部有桐柏山、大别山，中部和东部为平原。这些都是我们在中国地图上能看到的地理特征，也是我们平时接触最多的。
本文介绍我们在地图上看不到的河南省的地质历史，确切地说，是介绍从地球形成的46亿年——人类产生前的200万年这一时间段的河南省。
图1，河南省的地质构造区划
一、河南省的板块分区
河南省在地质板块上分为3个部分：华北陆块、北秦岭褶皱带和南秦岭褶皱带（图1）。河南省以栾川—固始韧性剪切带为界分为华北和秦岭两个地层区，秦岭地层区又以镇平—龟山韧性剪切带分为北秦岭和南秦岭两个地层分区。
现代地理上的河南省分为郑州市、洛阳市、开封市、南阳市、濮阳市等，是地理分区。而本文讨论的分区是根据板块区分的。
华北陆块：南界为栾川—明港韧性剪切带，形成于中岳运动（距今18亿年），基底为太古代（46-25亿年）和早元古代（25-16亿年）不同变质程度的各种变质岩系。盖层包括中、晚元古代（16-10亿年、10-6亿年）浅海相碎屑岩—碳酸盐岩、寒武纪—中奥陶世（5.7-4.6亿年）广海碳酸盐岩、石炭纪—二叠纪（3.5-2.5亿年）海陆交互相含煤碎屑岩系、中—新生代（2.5亿年至今）陆内断陷盆地型沉积。
北秦岭褶皱带：为华北板块南部活动大陆边缘，是华力西—印支褶皱带。北部为中元古代（16-10亿年）陆缘裂谷沉积的宽坪群。中部为早古生代（5.7-4亿年）裂谷型蛇绿岩带———二郎坪群及晚古生代（4-2.5亿年）类复理石沉积的柿树园组、小寨组。南部为早元古代（25-16亿年）陆缘沉积秦岭群和晚元古代陆缘沉积峡河群，以及古生代雁岭沟组海相碳酸盐岩外来体。
南秦岭褶皱带：如下图所示，这个区块主要位于河南南部的南阳、信阳一带，图中的黑线就是北纬31°23′，黑线以为是河南省的区域。这个区块是扬子板块的北缘，是晚古生代（4——2.5亿年）形成的褶皱带。该带具有扬子型基底，震旦纪—晚古生代浅海相沉积发育。
带内有3条大型构造带：西峡—周党韧性剪切带为上地壳构造带，分隔龟山组和南湾组；内乡—商城韧性剪切带为超地壳构造带，分隔南湾组与苏家河群；大陡岭—浒湾构造带为上地壳断裂，分隔苏家河群与陡岭群、大别群。带内发育晚元古代（10-6亿年）弧型花岗岩、碰撞型花岗岩及加里东期、华力西期酸性岩类、基性—超镁铁岩类。
图2，南秦岭-大别山褶皱带（向必得，2007）
二、河南省的出露古地层
在你的家乡，你一定发现了许多岩石、化石、铜铁矿、金矿、煤及石油，那么，它们形成于哪一时代，是如何形成的？我们可以试着以家乡的上述岩石对应到出露的地层，了解家乡的前世今生。
地层单位：宇、界、系、统，对应的时间单位是：宙、代、纪、世。群、组是小的地层单位
1、太古界（46-25亿年形成的地层）：在华北地层区有登封群和太华群。登封群由花岗岩——辉绿岩带组成，花岗质岩系属TTG岩系（英云闪长岩–奥长花岗岩–花岗闪长岩组成的的岩石组合）。绿岩带下部为超铁镁火山岩，相当于玄武质科马提岩，上部为沉积岩系，年龄25～28亿年。太华群下部为英云闪长岩—奥长花岗岩，上部为绿岩带，为科马提岩及沉积岩系，年龄为26亿年。
图3，TTG岩系
在南秦岭地层分区有大别群，由花岗质岩系及表壳岩系组成，前者为TTG岩系，后者为沉积岩系，发育高压变质带，年龄20～28亿年。
2、下元古界（25-18亿年形成的地层）：在华北地层区有嵩山群，不整合于登封群之上，为滨海—浅海相沉积，由石英岩、云母片岩、千枚岩夹白云岩组成，厚1170～ 3228 m，产叠层石，年龄为18亿年。
图4，河南嵩山下元古界岩石（索书田，2019）
在北秦岭地层分区有陆缘沉积秦岭群，为角闪质和云母质片麻岩，年龄为20亿年。
在南秦岭地层分区有活动陆缘沉积陡岭群，主要为混合岩、斜长角闪片麻岩及大理岩，Sm-Nd法年龄21亿年。
3、中元古界（18-10亿年形成的地层）：在华北地层区下部为熊耳群，上部分别为汝阳群或官道口群。熊耳群不整合于登封群、太华群、嵩山群之上，底部为碎屑岩，主体为陆内裂谷生成的玄武岩、粗面岩、安山岩、流纹岩，厚4 154～ 8 545 m，底部年龄为17.8亿年，下部年龄为16.7亿年。汝阳群不整合于熊耳群之上，为海滩—潮坪相沉积，主要为石英砂岩夹页岩，上部为砾屑白云岩，产叠层石，厚939～ 2 346 m，海绿石K-Ar法年龄11～ 12亿年。
图5，熊耳山栾川县白土金矿床（王俊德，2020）
官道口群不整合于熊耳群之上，下部为海滩相石英砂岩，上部为局限台地相含叠层石大理岩，产叠层石，厚1 793～ 3 076 m，年龄14亿年。在北秦岭地层分区有宽坪群，为陆缘裂谷生成的拉斑玄武岩、复理石杂砂岩、云母大理岩，K-Ar法年龄12.5～14 亿年。
图6，叠层石
4、上元古界（10-5.7亿年形成的地层）：在华北地层区有洛峪群和震旦系，栾川群和陶湾群。洛峪群为滨海—浅海相沉积的页岩、石英砂岩、白云岩，产叠层石，厚212～611 m，年龄为10亿年。震旦系覆盖在洛峪群之上，下部为海滩—局限台地相砾岩、白云岩、海绿石砂岩，产叠层石，厚280～ 700 m，年龄为6.5亿年。上部为山岳冰川沉积的冰碛砾岩及页岩，厚38～ 298 m。
图7，大别山地区新元古代8.6亿年闪长岩（蔡文春，2021）
栾川群平行覆盖在官道口群之上，是浅海台地相沉积的石英岩、云母石英片岩、大理岩，夹碳质页岩，顶部有变粗面岩，产叠层石，厚2000多米，年龄为9亿年。陶湾群为陆缘斜坡环境生成的砾岩、板岩、条带状大理岩，具滑塌及风暴沉积，厚350～ 3 100 m。
图8，风暴沉积的生物碎屑灰岩
在北秦岭地层分区有峡河群，为大陆边缘生成的云母石英片岩、斜长角闪片岩夹条带状大理岩，在卢氏官坡发育高压变质带，年龄为9.7亿年。
图9，大理岩
在南秦岭地层分区，毛堂群下部为石英角斑岩及火山碎屑岩，上部为细碧岩夹绢云片岩，厚2000-4000米，年龄为8亿年。龟山组为浊流沉积，主要为石英岩夹角闪片岩、大理岩，年龄7.5亿年。震旦系为浅海相沉积，下部为砂岩，上部为白云岩，厚2000多米。
5、下古生界（5.7-4亿年）：在华北地层区发育寒武系和奥陶系局限、开阔台地沉积。寒武系平行覆盖于中、上元古界之上。下统为含磷砂岩、含膏白云岩、云斑灰岩、泥质白云岩,厚37～ 483 m，含双壳类，腹足类，三叶虫（图10）。
图10，寒武纪海底世界（Fu，2019）
中统为含云母页岩、海绿石砂岩夹灰岩、鲕状灰岩，厚306～ 634 m，产三叶虫。上统为泥质白云岩、白云岩、硅质团块白云岩，厚76～ 293 m，含三叶虫（图11）。
图11，三叶虫
奥陶系下统为燧石团块白云岩、细晶白云岩，厚60 m，含牙形石（图12）。中统分布在三门峡—禹州以北，平行覆盖在下统或上寒武统之上，主要为白云岩、灰岩、白云质灰岩，厚约84～ 672 m，有牙形石和头足类化石。
图12，牙形石（郝少波，2021）
在北秦岭地层分区有二郎坪群、雁岭沟组。二郎坪群属类蛇绿岩套，为细碧岩、石英角斑岩，夹炭质云母片岩及大理岩，厚1 402～ 5 310 m，下部硅质岩中产放射虫，上部灰岩中产头足类，腹足类。
图13，东秦岭豫西地区4.3亿年花岗岩（惠争卜，2021）
雁岭沟组为大理岩、石墨大理岩，厚557 m，在西峡产虫牙，在桐柏蔡家凹产高肌虫及腕足（图14）、海百合、放射虫，可延入上古生代及早三叠世，在商城石门冲产珊瑚，牙形石。
图14，腕足动物
在南秦岭地层分区有苏家河群和寒武系—志留系。苏家河群主要为云母质片麻岩夹角闪质片麻岩、大理岩，年龄5.3亿年。在信阳附近大理岩中产几丁虫及腕足类、有孔虫、海百合化石碎片。在西峡周进沟大理岩产腕足类、海绵骨针，年龄4.5亿年。淅川一带寒武—志留系为浅海陆棚—台地沉积。
寒武系下统为硅质岩、页岩、薄层灰岩，厚58.9～ 116.6 m，产三叶虫，中统为白云质灰岩、泥质灰岩、紫灰色粉砂岩，厚54～ 278 m，产三叶虫，上统为白云岩、含燧石团块白云岩，厚551.7～ 1 563 m。
图15，白云岩
奥陶系下统为白云岩、白云质灰岩，厚538m，产牙形石。中统下部为玄武岩。上部为粉砂岩、泥岩、泥质灰岩，厚96～ 416 m，产牙形石。上统为灰岩夹泥岩，厚300 m，产牙形石，珊瑚（图16）。志留系仅有下统，为页岩、泥灰岩、泥岩，产笔石。
图16，珊瑚化石
6、上古生界（4-2.5亿年）：华北地层区发育有海陆交互相的石炭系—二叠系。石炭系上统为铁铝质岩系、灰岩夹砂岩、泥岩及煤层，厚149 m，产牙形石、双壳类等。下二叠统为砂岩、页岩夹煤层，厚366 m，产植物。上二叠统为砂岩、泥岩夹煤层、海绵岩、厚层长石石英砂岩、粉砂岩，厚1 100 m，产植物。
图17，石炭纪河畔景观
在北秦岭地层分区有小寨组、柿树园组及石炭系。小寨组为浊流沉积的黑云石英片岩、石榴云母石英片岩，顶部夹基性火山岩，厚3 000～ 5 200 m。柿树园组为复理石沉积，主要为绢云石英片岩夹大理岩，产孢子，厚1 167～ 1 591 m。大别山北麓石炭系为冲积扇、海滨、河湖相沉积的砂岩、页岩夹砾岩、煤层、灰岩，厚7 800 m，产植物，双壳类。
图18，石炭纪小叶杉树
在南秦岭地层分区有南湾组和泥盆—石炭系。南湾组为绢云石英片岩、变粉砂岩，厚6 893 m，产孢子等。淅川地区泥盆系上统为海滩沉积的砂岩、页岩、泥岩夹灰岩，为914 m，产珊瑚，腕足类Y。石炭系下统为浅海陆棚沉积的灰岩、白云岩，厚920 m，产珊瑚。中石炭统为开阔台地—滨海沼泽沉积的灰岩、粘土岩，厚90～ 640 m，产珊瑚。
图19，石炭纪珊瑚化石
7、中生界（2.5亿年-6500万年）：华北地层区三叠系为河流、湖泊相沉积，下统为紫红色砂岩夹泥岩，厚329～ 849m，产脊椎动物化石，植物。中统为砂岩与泥岩互层，厚199～ 609 m，含植物。上统为砂岩、泥岩夹泥灰岩、煤层、油页岩，厚2 718m，产植物，双壳类。
图20，三叠纪鱼化石
侏罗系为湖泊、沼泽相砂岩、泥岩夹煤层，可分三统，厚497 m，产植物，双壳类。
图21，侏罗系岩石
白垩系分布零星，宝丰大营有中基性火山岩，厚1 108 m，,年龄为1.1亿年，汝阳九店有凝灰岩夹砾岩，厚1 807 m。义马、三门峡、潭头盆地的白垩系主要为河流相紫红色粉砂岩，产恐龙蛋化石Elongatoolithus等。
图22，豫南伏牛山铜山1.4亿年花岗岩（梁涛，2021）
在北秦岭地层分区的卢氏五里川、南召留山盆地有三叠纪湖泊沼泽相含煤沉积岩系，产植物化石。南召马市坪盆地有河流、湖泊相侏罗—白垩系，为砂岩、泥岩，产昆虫，双壳类。
在大别山北麓侏罗系为河流—冲积扇沉积，为砾岩、砂岩、粘土岩，厚1 798～ 3 600 m。白垩系下统为陆相火山岩，厚680～ 2 800 m。上统为河流相砾岩、砂岩、粘土岩，厚400～ 1 330 m，产恐龙蛋化石。
图23，恐龙蛋化石
在南秦岭地层分区西峡、淅川盆地仅有白垩系，为河流相紫红色砂岩、砾岩、泥岩、泥灰岩，厚2 263 m，产恐龙蛋化石。
8、新生界（6500万年至今）：第三系在盆地和凹陷分布，主要为河流、湖泊相砂岩、粉砂岩、泥岩、泥灰岩。在华北地层区，下第三系在潭头、卢氏、三门峡、洛阳、济源盆地出露，厚1 000～3000 m。产脊椎动物等。
在北秦岭地层分区的吴城、平昌关盆地有下、上第三系分布。
在南秦岭地层分区李官桥盆地出露有下、上第三系，厚1 000～2 000 m，产哺乳动物化石，在南阳凹陷厚达8000 m，有含油岩系。第四系广泛分布于平原、山间盆地及山前丘陵一带。下更新统在豫西为河流—湖泊相沉积，厚43～ 71 m，产哺乳动物，灵宝—郑州黄河两岸有午城黄土，厚10～ 40m。局部有冰碛层分布。
图24，午城黄土
中更新统在豫西为河流—湖泊相沉积，厚10～ 40 m，产哺乳动物，灵宝—郑州有离石黄土，厚10～ 80 m。豫西南有冲—洪积层，南召云阳有洞穴堆积，含Homo erectus。
图25，离石黄土
上更新统在豫西为河流相沉积，厚5～ 10 m，灵宝—郑州有马兰黄土，厚10～ 40 m。全新统为河流冲积层，局部有湖泊沉积和风积，厚3～ 40 m。
图26，马兰黄土
三、河南的板块和山脉是如何变化的
河南省地质构造演化可分为3个阶段，中元古代前（46—10亿年）为前造山阶段，晚元古代—三叠纪（10—2亿年）为主造山阶段，侏罗—白垩纪（2亿年—6500万年）为后造山阶段。
1、前造山阶段：太古代时，地壳较薄，岩浆活动剧烈，在华北区渑池—确山、华山—鲁山及南秦岭区的桐柏—大别一带形成TTG岩系，喷发沉积了绿岩带，形成登封群、太华群、大别群。嵩阳运动使太古代地层褶皱抬升，伴随区域变质。
图27，嵩山
早元古代在嵩山地区形成浅海相沉积嵩山群，在北秦岭区形成陆缘沉积秦岭群，在南秦岭区形成活动陆缘沉积陡岭群。中条运动使嵩山群连同登封群形成紧闭倒转褶皱，太华群形成倒转背斜，奠定了基底，形成华北陆块。南秦岭区的陡岭群褶皱成为基底，与大别群共同组成扬子板块基底。
图28，中条山
中元古代早期，华北陆块南部的三叉裂谷发育，深达上地幔，发生火山活动，形成陆内裂谷火山岩熊耳群，其中一支沿陆块南缘形成陆缘裂谷，沉积了宽坪群。王屋山运动使裂谷活动停止，导致华北陆块不均衡抬升，形成局限海，南局限海生成官道口群，北局限海生成汝阳群。
图29，河南济源王屋山
中元古代末，宽坪裂谷闭合。
2、主造山阶段：晚元古代华北陆块的南局限海生成栾川群及陆内裂谷环境碱性岩带，北局限海生成洛峪群。在北秦岭区形成陆缘环境沉积峡河群。在南秦岭形成裂谷环境的毛堂群细碧角斑岩系以及浊流沉积龟山组。
晋宁运动使扬子板块向华北板块之下俯冲，导致北秦岭峡河群、秦岭群向南秦岭龟山组之上逆冲，形成镇平—龟山断裂带，华北陆块向南逆冲，形成栾川—明港断裂带，伴随俯冲型花岗岩侵入，宽坪群增生于华北陆块之上，华北陆块南局限海加深，形成滑塌沉积陶湾群，北局限海萎缩以至消亡，陆块抬升为陆，形成山岳冰川沉积（图30）。
图30，山岳冰川
早古生代华北陆块成为陆表海，生成寒武—奥陶纪碳酸盐岩夹碎屑岩沉积，北秦岭成为华北板块南缘活动大陆边缘，形成沟弧盆体系，发育二郎坪裂谷，喷发细碧—角斑岩系———二郎坪群。在北秦岭二郎坪群裂谷南侧生成海相碳酸盐岩———雁岭沟组。
图31，崤山观四海
南秦岭为扬子海北缘，北部生成陆缘碎屑岩—碳酸盐岩苏家河群，南部生成浅海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积。加里东运动使华北陆表海抬升为陆，缺少晚奥陶世—早石炭世沉积，北秦岭内乡—商城、朱阳关—大河断裂向北反冲，二郎坪裂谷闭合。伴随俯冲、碰撞型花岗岩侵入。
图32，花岗岩
晚古生代在陆块上形成晚石炭世—二叠纪海陆交互相含煤岩系。在北秦岭南部雁岭沟组继续沉积，北部海槽存在，形成复理石建造小寨组、柿树园组。扬子板块北缘形成南湾组复理石沉积及海相碳酸盐岩。华力西运动使扬子板块向北俯冲，华北与扬子板块开始对接，北秦岭海槽开始闭合，伴随碰撞造山型花岗岩体侵入。
图33，大别山
如下图所示，早—中三叠世，华北盆地整体为统一的大型内陆沉积盆地。晚三叠世，受挤压碰撞作用影响，华北板块南、北缘分别发育沿逆冲带线性展布的陆内前陆盆地。三叠纪华北陆块形成内陆河湖相沉积。
图34，华北板块南北缘三叠纪构造演化模式图（彭深远，2021）
在北秦岭北部出现断陷盆地，形成湖相—河流相沉积，南部浅海在桐柏短时存在。印支运动使大型断裂带发生左行走滑，引起华北板块向南逆冲，华北板块与扬子板块完全对接，成为统一的中国板块，秦岭洋消失。
3、后造山阶段：大别山有火山喷发。燕山运动早期陆块继续大规模向南逆冲，发生陆内碰撞，北秦岭褶皱造山。燕山运动晚期向北浅层次反冲由南向北传递，在华北陆块形成三门峡—鲁山推覆构造带，造成地壳缩短，奠定了构造格局。
图35，大别山地区大陆碰撞后期构造运动过程图（董树文，2002）
综上所述，热爱河南先从了解河南开始，本文针对现在的河南省地图位置分别对应到地质历史阶段的位置，将今论古，让人们根据家乡的岩石、地层、化石、矿产资源了解河南的前世今生。
参考文献：
（1）孙枢，从柏林，李继亮，豫陕中—晚元古代沉积盆地(一)，地质科学，1981，(4)：314～ 322.（2）河南省地矿局，河南省区域地质志，北京：地质出版社，1989.（3）程裕淇，中国区域地质概论，北京：地质出版社，1994，1～ 517.