湯濟廣,胡望水,郭齊軍,黃澤光,翟常博
(1.長江大學地球科學學院,湖北荊州434023;2.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州434023;3.中國石油化工股份有限公司,北京100728;4.中國石化勘探開發研究院無錫實驗地質研究所,江蘇無錫214151)
東秦嶺-大別造山帶北側中新生代差異構造變形
湯濟廣1,2,胡望水1,2,郭齊軍3,黃澤光4,翟常博4
(1.長江大學地球科學學院,湖北荊州434023;2.長江大學油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室,湖北荊州434023;3.中國石油化工股份有限公司,北京100728;4.中國石化勘探開發研究院無錫實驗地質研究所,江蘇無錫214151)
受多期非均衡造山作用以及多構造體制的疊加,東秦嶺 -大別造山帶北側中新生代發生差異構造變形。基于區域構造動力學機制,將中新生代構造變形分為4個期次:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜馬拉雅期(K2-E)。通過野外地質剖面和地震剖面的構造解析,認為印支期-中燕山期主體變形方式為逆沖推覆作用,變形強度自東向西發生時空遷移;晚燕山 -早喜馬拉雅期為關鍵構造變革期,發生區域伸展變形,且以信陽-合肥盆地和靈寶-魯山-確山-固始 -肥東斷裂一帶伸展作用最強。平衡剖面恢復顯示,印支期和中燕山期為東秦嶺-大別造山帶北側兩期主要逆沖推覆構造發育期,其中印支期強烈的逆沖推覆作用發生于商城-潢川一帶以東,而中燕山期則發生于商城-潢川一帶以西。中燕山晚期(K1),受差異造山作用,研究區東西構造變形分異,東秦嶺北側發生強烈收縮變形,而大別北側則在熱隆作用下發生滑覆。
中新生代;構造變形;逆沖推覆;伸展構造;東秦嶺-大別造山帶
東秦嶺-大別造山帶是華北板塊與揚子板塊俯沖碰撞形成的復合型大陸造山帶,其北側指商丹縫合帶以北的造山帶分布區和南華北地區,涉及古生代南華北盆地,以及中-新生代河淮盆地群。印支期完成板塊拼合后,東秦嶺-大別造山帶北側進入陸內構造變動時期,由于涉及中央造山帶形成演化的大陸動力學機制,該帶一直為國際地質學界研究的熱點區域之一,在造山帶構造格局(Meng and Zhang,2000;張國偉等,2001;Lothar et al.,2003;Zhang et al.,2009;Dong et al.,2011)、巖石圈結構特征(Meng and Zhang,2000;張國偉等,2001;金昕等,1996;Zhao et al.,2011;Dong et al.,2011)、高壓-超高壓變質作用(許志琴等,2005;Li et al.,2005;Zhao et al.,2011;Liu et al.,2011)、中新生代盆山耦合時序(李忠等,2002;Li et al.,2005;孟慶任等,2005;王亞琳等,2007)、逆沖推覆構造結構(孫曉猛等,2004;解東寧等,2006;李創舉和包志偉,2010;朱清波等,2010)以及地球動力學機制(張國偉等,1996;宋傳中等,2002;Wang et al.,2007)等方面取得了大量成果。但在中新生代構造變形過程中,受構造邊界(張國偉等,1996;Meng and Zhang,2000;吳智平等,2007)、基底結構(金昕等,1996)、構造作用方式和強度(宋傳中等,2002;孫曉猛等,2004;Dong et al.,2011)等影響,東秦嶺-大別造山帶北側發生顯著差異構造變形,而對不同構造變形期差異構造變形規律尚未從時空關系上進行系統地揭示,進而直接影響到該區中新生代成盆演化、古生界構造疊加改造的研究。
復雜變動型地區油氣成藏研究,需以重建構造變形序列為先導(趙文智等,2003;Mei et al.,2007)。古生代以來,受多旋回成盆作用,東秦嶺-大別造山帶北側具優越的成藏物質基礎,北淮陽構造帶可燃天然氣(柳忠泉,2009)以及南華北周口坳陷南12井油藏(周小進,2010)與周參10井油流的發現亦證實了東秦嶺-大別造山帶北側以及南華北地區下古生界和上古生界存在勘探潛力。而印支期以來的差異構造變形以及中新生代分隔性的成盆作用,使古生界發生差異埋藏和剝蝕、中新生界分隔分布,從而直接制約了古生界的差異成烴與成藏。多旋回構造作用直接制約油氣成藏,因此,差異構造變形的解析將推進對東秦嶺-大別造山帶北側古生界油氣成藏富集規律的認識,且對差異變形機制的探討還可促進中央造山帶陸內造山動力學機制認識的進一步深入。
地球物理、地球化學綜合研究表明,東秦嶺-大別造山帶主要由原華北與揚子板塊及夾于兩者之間的秦嶺微板塊三板塊碰撞造山而形成,隨后又經歷了復雜的陸內造山及成盆作用,最終成為復合型大陸造山帶。晚燕山期前的碰撞造山與陸內造山作用以及晚燕山期以來西太平洋構造體制直接制約著東秦嶺-大別造山帶北側地區中新生代構造變形。
揚子、華北兩板塊在晚古生代-三疊紀時均發生向北的漂移,后者的速度遜于前者,且在自南向北的遠移過程中兩者均發生了旋轉:揚子克拉通順時針轉動而華北克拉通逆時針轉動,由此,揚子和華北兩板塊相向旋轉匯聚運動及由東向西呈剪刀差式穿時碰撞(趙越等,1994;宋傳中等,2009)。早中燕山期則發生復雜的陸內造山作用,形成多期逆沖推覆作用,且受早白堊世郯廬斷裂的走滑和晚燕山-早喜馬拉雅期的區域伸展作用(Grimmer et al.,2003),發生多期構造的復合與疊加。
區域構造顯示,東秦嶺-大別造山帶北側,即商南-信陽-舒城斷裂與靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂之間屬華北地塊南部,以北則為華北地塊本部,其中華北地塊南部以欒川-方城-明港-肥西斷裂可將其再分為北秦嶺構造帶和華北地塊南緣構造帶。自東向西,各構造帶走向由近EW向轉為NW向再轉為近EW向,于欒川-洛陽一帶呈弧形向NE向凸出展布,且以商城-潢川一帶為中心,分別向EW兩側呈一定發散趨勢(圖1)。根據研究區的總體構造格架——NW向斷裂控制主體構造格架與NE向斷裂分割各NW向構造帶,并基于關鍵構造變革期——晚燕山-早喜馬拉雅期的構造負反轉作用,將研究區劃分為3個一級構造單元和13個二級構造單元(圖1)。
圖1 東秦嶺-大別造山帶北側構造單元劃分圖Fig.1 Structural map of the northern East Qinling-Dabie orogenic belt
根據構造變形特征(石銓曾,2004;黃澤光等,2005;劉光祥等,2007;Li et al.,2009;李創舉和包志偉,2010;朱清波等,2010;Dong et al.,2011)、地層接觸關系(黃澤光等,2005;劉光祥等,2007)以及構造年代學數據(楊巍然等,2000;Lothar et al.,2003;Dong et al.,2011),東秦嶺-大別造山帶北側中新生代構造演化可劃分為四個時期:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜馬拉雅期(K2-E)。
2.1 印支期構造演化
大別、蘇魯造山帶高壓-超高壓變質巖的同位素年齡數據顯示揚子板塊與華北板塊陸-陸碰撞發生在240~210 Ma期間,即中-晚三疊世(Li et al.,1996)。古地磁與華北板塊南緣構造變形解析均顯示印支期南北板塊的拼合形式是通過揚子克拉通順時針轉動與華北克拉通逆時針轉動的“剪刀式”進行(趙越等,1994;宋傳中等,2009)。在陸-陸碰撞過程中,造山帶北側發生強烈的逆沖推覆作用,造成古生界被大量剝蝕,形成了印支期構造面,如合肥盆地印支期構造面以下大量古生界被剝蝕,侏羅系直接覆蓋于太古界和古生界之上,而且形成了多套逆沖推覆構造,造成了地層在空間上的疊置,發生強烈收縮變形(圖2、3)。作為東秦嶺-大別造山帶北側中新生代的關鍵構造變形期,印支期的構造演化奠定了研究區的區域構造格架,晚期的構造變形均在此格架基礎上進行再次變形(圖2~4)。
由于三疊系僅零星殘留,使得對印支期原型盆地認識存在較大爭議。張國偉等(2001)、劉少峰和張國偉(2008)認為北秦嶺逆沖帶內部,山間斷陷盆地發育,而山前則為前陸盆地,主要保持在鄂爾多斯盆地南側。李思田等(1997)認為印支期前陸盆地南界跨進了現今的秦嶺造山帶,大約位于緊鄰商丹縫合線北側,即商丹縫合帶北側的廣大地區曾經是大華北或大鄂爾多斯盆地的一部分,只是遭受燕山期構造的破壞而殘缺不全。黃澤光等(2005)則認為前陸盆地南緣邊界位于洛陽-欒川-明港-六安和信陽-商城-金寨一帶,而魯山-淮南一線以北,印支運動表現為大型的隆坳結構。
印支期末期,東秦嶺-大別造山帶北側發生強烈的逆沖推覆作用。構造變形顯示,阜陽南部新集及淮南羅山太古界和下元古界逆沖推覆到石炭系-二疊系和下三疊統之上,形成由南向北逆沖的脆-韌性逆沖構造帶,其上為侏羅系以角度不整合覆蓋(尚冠雄,1997)。信陽以西毛集一帶逆沖推覆系統中,卷入推覆構造的最新地層中下三疊統,推覆體又被后期燕山中晚期的中酸性巖體侵入(郭華等,2002)。
物源分析亦顯示,大別山東、南緣中侏羅統象山群中含有三疊紀年齡的碎屑鋯石和高Si含量的碎屑多硅白云母,Grimmer et al.(2003)推測大別山造山帶高壓-超高壓變質巖在早侏羅世就已出露地表。強烈構造變形作用造成印支期前陸盆地層序大量被剝蝕,也使得對印支期前陸盆地的分布范圍恢復存在多種認識。
2.2 早燕山期構造演化
印支期華北板塊與揚子板塊拼合后,秦嶺-大別進入陸內造山階段。伴隨著大別山侏羅紀的隆升,早侏羅世大別山北側出現了最強的沉降-沉積,形成了合肥侏羅紀前陸盆地。隨后中-晚侏羅世時盆地南部沉降-沉積強度顯示出變弱的趨勢,且沒有再出現沉降-沉積再加強的現象。
早燕山期強烈的陸內造山對北側山前產出側向逆沖擠壓作用,逆沖推覆構造持續發育。合肥盆地HF99-700測線地震剖面顯示,蜀山斷裂和蜀山北斷裂兩側的下侏羅統沉積厚度有明顯差異,均表現為南盤較北盤薄(圖2)。區域地質資料及地層研究表明,合肥盆地的下侏羅統為連續沉積,因此,造成這種沿斷裂兩側相當地層層位的原始沉積厚度的差異,反映了蜀山及蜀山北斷裂至少在早侏羅世期間發生了同生逆沖活動,從而造成了斷裂兩側沉積厚度的明顯差異。
早燕山期的陸內造山作用在山前產生了陸內前陸盆地——信陽-合肥盆地,接受來自大別山一帶剝蝕的物質,沉積物由南向北超覆。當時盆地水體較淺,湖泊面積不大,地形南高北低,沉積中心位于合肥-肥西及其南部,盆地南緣邊界處于金寨斷裂處。殘余地層顯示,金寨-舒城斷裂中,大量的下侏羅統被剝蝕掉,但在前展式發展的最前緣,還尚存下侏羅統,肥中斷裂以北,下侏羅統超覆于前印支構造層之上,而且下侏羅統的厚度亦均有山前厚、向北側減薄的趨勢(圖2)。因此,相對于印支期,早燕山期期前陸盆地系統均向后陸方向發生了遷移,這可能與該期擠壓作用較印支期弱有關。
2.3 中燕山期構造演化
中燕山期存在多幕構造演化,根據區域構造變形性質和強度,可分為中燕山早期(J2-J3)和中燕山晚期(K1)。
圖2 合肥盆地HF99-700地震剖面構造演化圖(剖面位置見圖1)Fig.2 Tectonic evolution of the seismic profiles HF99-700 in the Hefei basin(See figure 1 for the location)
中燕山早期,在東秦嶺-大別造山帶持續陸內造山作用下,北側依然處于區域擠壓環境,促使了大別造山帶核部和合肥盆地南緣大規模中酸性巖漿作用。李忠等(2000)基于合肥盆地中生代充填序列研究,認為中-晚侏羅世時大別造山帶至少發生了4次顯著的幕式沖斷作用,并為巨厚的磨拉石建造提供了良好的物源環境。
孫曉猛等(2004)通過對東秦嶺地區盧氏縣五里川小河面構造剖面的實測,顯示上侏羅統及更老的地層都卷入了該期的逆沖作用,而白堊系并未受到該期逆沖作用的影響。陸內造山作用還促使了該期陸內前陸盆地發育,即信陽-合肥盆地,但相對于早燕山期,陸內前陸盆地的范圍明顯擴大,前緣隆起位于舜耕山斷裂以北。
中燕山晚期,東秦嶺-大別造山帶造山性質發生分異,從而使得北側的構造演化具較大差異性(圖2~4)。東秦嶺造山帶對北側山前持續側向擠壓,整體處于擠壓構造環境,在早白堊世晚期,發生強烈的逆沖推覆作用,其逆沖推覆構造的前鋒帶位于靈寶-魯山-確山一帶(石銓曾,2004)。周口地區作為該期前陸盆地的前緣隆起,受巖石圈撓曲作用,局部構造應力環境為伸展環境,造成隆升型正斷層發育,從而控制著周口地區下白堊統的發育與分布。
圖3 東秦嶺-大別造山帶北側區域地震地質剖面(剖面位置見圖1)Fig.3 Geological seism icsections in the northern East Qin ling-Dabie orogenic belt(See figure 1 for the location)
圖4 東秦嶺-大別造山帶北側地質剖面圖(剖面位置見圖1)Fig.4 Geological sections of the northern East Qinling-Dabie orogenic belt(See figure 1 for the location)
早白堊世大別山的造山作用方式為熱隆作用(楊坤光等,1999;許長海等;2001),直接制約著北側沿佛子嶺群與大別群的基底拆離面及韌性剪切帶作滑覆沖斷變形。滑覆作用致使磨子潭-曉天斷裂處于伸展環境,形成后緣拉張盆地,而變形系統前緣——合肥盆地則受到沖斷作用,表現為滑覆沖斷類前陸盆地(易萬霞等,2003)。許長海等(2006)通過磷灰石裂變徑跡熱史模擬亦顯示大別造山帶北側早白堊世構造熱事件的分異,滑覆變形系統的后緣拉張盆地早白堊世發生快速埋深,而前緣合肥盆地大橋凹陷則發生隆升。在受滑覆沖斷構造作用同時,早白堊世合肥盆地還受郯廬斷裂的左行走滑作用,如下白堊統朱巷組的沉積格局受郯廬斷裂帶一定程度的控制(劉國生等,2006)。
2.4 晚燕山-早喜馬拉雅期構造演化
晚白堊世以來,中國東部大地構造演化進入了一個新時期:太平洋動力體系演化階段,區域構造環境轉為拉張環境。中國東部晚白堊世玄武質或雙峰式火山巖噴發和堿性花崗巖漿侵入,正是動力體制由擠壓轉換為拉張的標志。在西太平洋大陸的裂解、沉沒、中國東部大陸地殼和巖石圈大規模減薄這一構造背景下,東秦嶺-大別造山帶北側發育系列NE或NNE向正斷層,同時該時期的伸展作用還促使了早期NWW向逆斷層的再次活動,發生構造負反轉(圖2~4)。
由于伸展構造作用的差異,斷陷盆地主要分布于三門峽-洛陽地區,信陽-合肥盆地和洛南-南陽-廣水一線以南,其中以周口坳陷最為發育。不同于松遼與渤海灣盆地的是,東秦嶺-大別造山帶北側斷陷盆地除了受NE或NNE向斷層控制之外,還受發生構造負反轉的NWW向斷層所控制,如西峽段商丹斷裂對南側古近紀小型斷陷的控制(圖4)。
印支期以來,由于差異的地球動力學機制,東秦嶺-大別造山帶北側不同構造帶和構造段上存在差異的構造變形方式和形變量(圖5)。
3.1 差異構造變形特征
3.1.1 印支期差異構造變形
在板塊拼合作用下,東秦嶺-大別造山帶北側整體發生收縮變形,從后陸至前陸方向,構造變形具明顯的分帶性,且受構造動力差異影響,各構造帶的東西段變形強度和方式亦不一致。
北秦嶺-北淮陽逆沖推覆-伸展斷陷構造帶作為印支期拼合帶的北側構造帶,處于逆沖推覆的根帶位置,構造變形最為強烈,前侏羅系發生強烈的斷裂褶皺作用。東段合肥-信陽盆地變形強烈,以沖斷作用為主,發育多套逆沖推覆構造,而信陽盆地以西變形相對較弱,以斷裂褶皺作用為主。
華北地塊南緣厚皮逆沖-伸展斷陷構造帶為推覆體中帶,以厚皮構造為特征,前侏羅系發生強烈的逆沖推覆,形成多重逆沖推覆體在空間上相疊置,收縮變形強烈。合肥盆地HF99-700剖面平衡恢復顯示,印支期六安-肥西逆沖推覆-斷陷疊合構造帶伸縮量為-53 km,收縮率達到-52.9%。
圖5 東秦嶺-大別造山帶北側中新生代差異構造變形規律Fig.5 The characteristics of the Meso-Cenozoic differential tectonic deformation in the northern East Qinling-Dabie Orogenic belt
華北地塊南緣薄皮逆沖-伸展構造帶為逆沖推覆的前鋒帶位置,以薄皮構造為主。如合肥盆地中,定遠斷裂即為印支期逆沖推覆構造的前鋒帶,在其以北,則為前陸盆地系統中的前淵坳陷帶。
變形規律顯示,印支期斷裂的強度和規模自東向西、自南向北逐漸減弱,并由沖斷為主過渡到以褶皺構造為主,其差異構造變形原因與該時期自東向西的剪刀式板塊拼合作用方式密切相關。
3.1.2 早燕山期差異構造變形
早燕山期陸內造山作用下,東秦嶺-大別造山帶北側構造變形方式依然為收縮變形,且主要發生于早侏羅世末期,但是變形強度較印支期小得多。變形主要集中在靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂帶以南,而以北幾乎沒有變形。
北秦嶺-北淮陽逆沖推覆-伸展斷陷構造帶為推覆體中帶,以沖斷為主,收縮變形較印支期弱。構造樣式以沖斷構造為主,大型逆沖推覆構造不甚發育,在山前發育系列盲沖斷層,空間上構成疊瓦狀。HF99-700剖面顯示金寨-舒城逆沖-伸展疊合構造帶伸縮率為-15.74%,而NHB07和XY239剖面顯示商城北逆沖走滑-伸展疊合構造帶和信陽-光山逆沖-斷陷疊合構造帶伸縮率分別為-2.6%和-3.8%,即商城一帶收縮變形較東西兩側弱。
華北地塊南緣厚皮逆沖-伸展斷陷構造帶為推覆體前鋒帶,收縮變形弱。伸縮率顯示潢川一帶變形最弱,東西兩側收縮變形強度均增加。
華北地塊南緣薄皮逆沖-伸展斷陷構造帶為逆沖推覆外緣,變形最弱。變形數據顯示臨泉-阜南沖斷-伸展疊合帶收縮變形最為強烈,東西兩側則變弱。
相較于印支期,該期總體變形強度減弱,且強度自南向北逐漸減弱,而東西方向上,以東段合肥盆地收縮變形最為強烈。
3.1.3 中燕山期差異構造變形
中燕山期為東秦嶺-大別造山帶北側的又一重要構造變形期。該期構造變形主要發生于早白堊世尤其早白堊世末期,如南召縣城東北方向九分垛一帶早白堊世砂礫巖層構成巖席逆沖于寬坪群之上,而欒川群構成的巖席又逆沖于早白堊世砂礫巖層之上(石銓曾,2004);羅山涼亭-信陽上天梯珍珠巖礦沖斷帶中被卷入的最新地層為下白堊統的火山巖系(徐宏節和黃澤光,2007)。但受造山帶變形方式的差異影響,以商城-潢川一帶為中心,東秦嶺和大別造山帶北側中燕山期構造變形發生東西分異。
商城-潢川一帶以西,在東秦嶺陸內造山作用下,整體發生收縮變形,以逆沖推覆作用為主,且構成完整的逆沖推覆構造結構。北秦嶺-北淮陽逆沖推覆-伸展斷陷構造帶為推覆體根帶,以沖斷為主,收縮變形較弱。華北地塊南緣厚皮逆沖-伸展斷陷構造帶為推覆體中帶,收縮變形強烈。華北地塊南緣薄皮逆沖-伸展斷陷構造帶為逆沖推覆前鋒,變形最為強烈,大量古生界和太古宇被推覆于下白堊統之上。整體變形最強烈為呈弧形向NNE方向凸出的嵩縣-洛陽一帶,如三門峽 -汝陽沖斷-伸展疊合帶的伸縮量超過-50%(宋傳中等,2002)。
商城-潢川一帶以東,受大別地塊在早白堊世的熱隆作用,發生后緣伸展、前緣滑覆沖斷的南北分異變形模式。金寨-舒城逆沖-伸展疊合構造帶→六安-肥西逆沖推覆-斷陷疊合構造帶→淮南-定遠沖斷 -斷陷疊合帶的伸縮率依次為 6.2%→-12.6%→-5.7%,體現從山前到盆地由伸展轉為擠壓的構造變形,且六安-肥西逆沖推覆 -斷陷疊合構造帶中存在多條前期逆沖斷層,在沖斷作用下再次發生強烈收縮變形,因此收縮變形最為強烈。HF99-700剖面平衡恢復顯示后緣伸展至前緣滑覆沖斷的差異構造變形轉換邊界為肥西斷裂(圖2)。
3.1.4 晚燕山-早喜馬拉雅期差異構造變形
晚燕山-早喜馬拉雅期為東秦嶺-大別造山帶北側關鍵構造變革期,受太平洋構造體制作用,區域構造環境由擠壓轉換為伸展,研究區發生斷陷和斷塊作用。
伸展變形分析顯示,HF99-700剖面中六安-肥西逆沖推覆 -斷陷疊合構造帶伸縮率最大,達到13.6%。整體伸展構造變形以東段信陽-合肥盆地和靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂帶最強,斷陷作用為主,如周口坳陷和信陽-合肥盆地。而信陽-合肥盆地以西以及靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂帶以南伸展作用較弱較小,主要以斷塊作用為主,僅發育些許小型斷陷盆地,如桐柏盆地。
3.2 差異構造變形規律
3.2.1 SSW-NNE向構造變形變化規律
以商南-信陽-舒城斷裂帶、欒川-方城-明港-肥西斷裂帶、靈寶-魯山 -確山-固始-肥東斷裂帶和義馬 -漯河 -阜陽 -鳳陽斷裂帶為界,SSW-NNE方向前白堊系構造層構成完整推覆構造體系,即根帶→中帶→鋒帶,其中印支面下地層的分布由元古界→下古生界→上古生界,構造變形具從沖斷構造→厚皮構造→薄皮構造的變化過程。
早燕山期構造變形強度對印支期具一定的繼承性,亦為南→北收縮變形強度逐漸變弱。中燕山期受大別熱隆事件的作用,東秦嶺-大別造山帶北側東段和西段構造變形發生分異,東段從山前至前陸由伸展變形變為收縮變形。
晚燕山期-早喜馬拉雅期的伸展變形強度亦體現東西分異,在西段,伸展作用從SSW→NNE表現為增強。靈寶-魯山-確山斷裂以南僅發生斷塊作用,而以北則發生斷陷作用。而在東段,伸展變形強度變化規律與西段相反,即從SSW→NNE伸展作用表現為減弱的趨勢,太康隆起上僅發生斷塊作用。
3.2.2 SEE-NWW向構造變形變化規律
商南-信陽-舒城斷裂帶與欒川-方城-明港-肥西斷裂帶區間,自東向西,伸縮率由-4.7%增大為0.6%,然后再減小為-1.6%。印支面以下地層從東向西由元古界→下古生界→元古界和太古宇構成,且構造樣式中段以斷裂褶皺為主,而東段和西段則發生強烈沖斷。斷陷主要分布于東段信陽-合肥盆地中,而在西側僅發育少許小型斷陷盆地。
欒川-方城-明港-肥西斷裂帶與靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂帶之間,自東向西,收縮變形亦由強變弱,然后再變強。伸展作用東段強于西段,斷陷盆地主要分布于東段。
靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂帶和義馬-漯河-阜陽-鳳陽斷裂帶之間變形方式主要為推覆作用,印支面以下地層均為上古生界。自東向西,地層的收縮率由大變小,然后再增大。伸展作用在該帶普遍發生,NWW-SEE向展布斷陷均發育。
(1)東秦嶺-大別造山帶北側中新生代差異構造變形機制為多期次非均一造山作用以及東側郯廬斷裂作用,加之不均勻收縮變形過程中橫向斷層調節作用的聯合與復合結果。構造變形可分為4個期次:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜馬拉雅期(K2-E)。印支期-中燕山期變形方式主體為逆沖推覆作用,各期逆沖推覆構造具一定的繼承性,且變形強度存在自東向西的時空遷移規律。晚燕山-早喜馬拉雅期為關鍵構造變革期,受太平洋構造體制作用,發生區域伸展作用。
(2)印支期和中燕山期為東秦嶺-大別造山帶北側兩次主要逆沖推覆構造發育期。印支期受剪刀式板塊拼合作用影響,商城-潢川一帶以東發生強烈逆沖推覆作用,而中燕山期強烈逆沖推覆作用則發育于商城-潢川一帶以西。商城-潢川一帶作為早晚兩期強烈逆沖推覆變形的中間過渡帶,亦為東側近東西向構造向西側北西向構造轉換區間。
(3)中燕山期和晚燕山-早喜馬拉雅期東秦嶺-大別造山帶北側構造變形東西與南北方向發生分異。中燕山期商城-潢川一帶以西在東秦嶺陸內造山作用下,發生強烈收縮變形,逆沖推覆構造發育,而以東則在大別熱隆作用下,北側山前發生后緣拉張、前緣沖斷的滑覆變形。晚燕山-早喜馬拉雅期伸展變形以東段信陽-合肥盆地和北側靈寶-魯山-確山-固始-肥東斷裂一帶最強,變形方式以斷陷為主,而其它地區則主要為斷塊作用。
(References):
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Meso-Cenozoic Differential Tectonic Deformation in the Northern East Qinling-Dabie Orogenic Belt
TANG Jiguang1,2,HU W angshui1,2,GUO Jijun3,HUANG Zeguang4and ZHAIChangbo4
(1.College of Geosciences,Yangtze University,Jingzhou 434023,Hubei,China;2.MOE Key Laboratory of Oil&Gas Resources and Exploration Technology,Yangtze University,Jingzhou 434023,Hubei,China;3.SINOPEC,Beijing 100728,China;4.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology,SINOPEC,Wuxi 214151,Jiangsu,China)
Because of themultiphasic unbalanced orogeny and superimpose ofmultiple tectonic system,there is Meso-Cenozoic differential deformation in the northern East Qinling-Dabie orogenic belt.Based on the difference in geodynam ic mechanism,the Meso-Cenozoic tectonic deformation in the northern East Qinling-Dabie Orogenic Belt could be divided into four epochs including Indosinian(T2-T3),Early Yanshanian(J1),Middle Yanshanian(J2-K1),Late Yanshanian-Early Himalayaian(K2-E).Structural analysis of two petrofabric sections and three seism ic ones show that the tectonic deformation mode was thrusting from Indosinian to Middle Yanshanian,and the deformation strength had a feature of space-time migration from east to west.Late Yanshanian-Early Himalayaian was the key tectonic transform epoch in which the deformation was extensional,and the strongest extensional deformation happened in Xinyang-Hefei basin and the area along the Lingbao-Lushan-Queshan-Gushi-Feidong fault.And in order to understand the deformation strength from space-time,three balance cross-section were finished.The data disp lay that Indosinian and Middle Yanshanian are the major epochs of thrusting in the northern East Qinling-Dabie orogenic belt.The intense thrusting lied in the east of the Shangcheng-Huangchuan area in Indosinian,and west in Midd le Yanshanian.Because of the varying orogeny,the tectonic deformation was differential from the east to west of the study region in late Middle Yanshanian(K1).The deformation was thrusting in the northern East Qinling orogenic belt,and slumped overthrusting in the northern Dabie owing to thermal dom ing.
Meso-Cenozoic;tectonic deformation;overthrust tectonic;extensional structure;East Qinling-Dabie orogenic belt
P542
:A
1001-1552(2012)02-0176-010
2011-07-06;改回日期:2011-11-01
項目資助:全國油氣資源戰略選區調查與評價項目(XQ-2007-02)。
湯濟廣(1978-),男,副教授,主要從事石油構造教學和科研工作。Email:cugtang@126.com