豫西地區構造樣式與成藏模式

王飛，胡望水，湯濟廣，李松澤　(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

豫西地區構造樣式與成藏模式

王飛，胡望水，湯濟廣，李松澤(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

[摘要]通過對豫西地區野外地質調查和二維地震資料的精細解釋，結合差異構造變形分析及成藏動力學研究，綜合分析了研究區的構造變形特征及其與油氣成藏模式之間的關系。根據構造樣式的基本概念、分類原則，結合研究區的構造特征，將構造樣式分為基底卷入型、蓋層滑脫型、構造樣式疊加3大類。基底卷入型分為壓扭性斷塊與基底逆沖、扭動構造、基底翹曲共3種次級構造樣式；蓋層滑脫型主要為滑脫正斷層的構造組合；構造樣式疊加包括壓性斷裂組合和反轉構造。構造對油氣成藏的主控因素為斷裂與古地貌，而區內主要成藏模式為自生自儲型和次生型。

[關鍵詞]構造樣式圈閉;油氣藏;豫西地區

1區域地質背景

圖1　研究區區域構造位置圖

豫西地區位于河南省鄭州市以西，主要包括有洛陽、三門峽、平頂山等地級市。該區西接陜西，東靠中原，北依太行，南鄰黃河，地處亞歐大陸橋東段；大地構造位置處于北西-近東西向秦嶺-大別山造山帶北緣山麓帶與呂梁-太行北東向隆起帶的交匯點，橫跨華北板塊和華北板塊南部邊緣，主要發育有洛陽、伊川、臨汝等中新生代盆地[1](圖1)。

豫西地區為長期構造演化，受華北板塊、秦嶺板塊、揚子板塊相互俯沖碰撞，經歷了大陸內多期次造山及成盆作用后而形成的復雜構造區。包含著不同時代、不同性質與類型的巖石地層單元及結構構造，形成了極為復雜的物質組成和空間復合結構型式。

2構造樣式

由于研究區位于華北地塊、秦嶺板塊和揚子板塊相互俯沖碰撞的交合地帶，洛陽、伊川、臨汝等盆地內的構造和油氣圈閉與板塊構造的部位、性質及演化息息相關。因此，參考Harding的分類方案[2]，結合板塊構造分析和油氣勘探，將區內構造樣式劃分為3個大類、7個亞類(表1)。

表1　豫西地區構造樣式及成藏模式分類表

2.1基底卷入型

2.1.1基底逆沖與壓性斷塊

豫西地區基底逆沖構造樣式是多期次連續變形的結果。雖然在不同的時期構造運動的方式和強度存在一定差異，但整體特征是一致的，表現為壓性斷塊與基底逆沖，其中最典型的是疊瓦狀構造樣式(圖2)。

圖2　豫西宜陽地區YY10-515地震解釋剖面圖

豫西地區南部是疊瓦狀構造的主要發育地區。平面上，表現為由南西向北東的沖斷作用，由三門峽-宜陽-寶豐逆沖斷裂帶中的諸多逆沖斷層組合而成；剖面上，逆沖斷裂以上陡下緩的形態匯聚于深部的同一鏟式斷層面，與其間所夾的斷塊共同組成前展式疊瓦逆沖構造組合。該斷裂帶在豫西地區分為南、北2支：北支自西而東包括孟瑤頭逆沖斷層、石門溝逆沖斷層、溫泉街逆沖斷層和竹園逆沖斷層；南支由西向東由硤石-義馬逆沖斷層、陳宅溝-呂溝逆沖斷層、玉馬寨逆沖斷層和青草嶺逆沖斷層組成。除此之外，還有走向北西、傾向南西，夾持在陳宅溝-呂溝逆沖斷層和石門溝-溫泉街逆沖斷層之間的蘭家門逆沖斷裂[3，4]。

2.1.2基底逆沖與斷層褶皺

1)雙重構造雙重構造構成的是一個封閉體系，是基底逆沖產生的一個明顯構造樣式。雙重構造在研究區整體發育規模較小，且多分布于造山帶前緣，形似楔狀。宜陽蘭家門地區石炭-二疊系灰巖和嵩縣九店地區下白堊統火山碎屑巖中均發現有小型雙重構造[4]。

2)對沖與背沖構造沖斷組合的傾向是否相同是鑒別對沖和背沖構造的明顯標志，二者往往相伴而生。對沖是兩點向一處匯聚，斷層組合成“八”字；背沖是一個中心向兩個相反方向逆沖，一般自背斜核部向外撒開。兩者的形成機理也不盡相同，對沖可能是兩個相向的擠壓力造成的，但是大多數是由于一個方向的擠壓應力，如在宜伊斷層上升盤地層逆沖推覆的過程中遇到嵩山剛性巖體的阻擋，在斷層下降盤方向形成一個與初始擠壓力相反方向的力形成對沖；而背沖主要是宜伊斷層逆沖推覆體沿斷層面滑動，推覆體受摩擦力和自身重力的影響釋放應力，從而導致斷層上升盤巖體向相反方向逆沖。該構造樣式在豫西地區分布十分局限，其中，背沖在宜伊斷層南北側均有發育，而對沖僅在逆沖推覆帶外緣少許發育。

圖3　豫西地區野外坡坪式斷層照片

3)坡坪式斷裂在坡坪式斷裂中，斷坪與斷坡交替出現。斷坪表現為多層滑脫面，多集中于軟弱巖層(煤層、黏土頁巖層等)或差異巖性層的接觸面上；斷坡切穿較堅硬的巖層發育，在豫西地區整體分布較少(圖3)。

2.1.3扭動構造

扭動構造主要是由地殼水平運動形成，構造環境是板塊的轉換邊緣，其伴生的構造比其他的構造樣式都多，在豫西地區全區均有分布，表現為花狀構造和走滑斷層，可能與差異逆沖推覆所造成的差異變形有關。

1)花狀構造是走滑斷裂的重要組合形式，豫西地區的花狀構造均表現為正花狀構造(圖4)。地震解釋剖面LY09-457_5中，洛陽凹陷翟鎮2號斷裂直接深入基底，且斷面基本直立，傾角大于70°，其背形兩翼的邊界向上逐漸變緩，形成向外散開的扭動斷層組。在橫剖面上，其形態呈錐形，下窄上寬，向上為分叉的破裂帶，向下收斂至基底變形帶，形成花狀，其走向與主滑動斷裂帶平行，呈狹長的條帶狀位于貫通扭動斷層的兩盤。在地震剖面上，斷裂帶內反射品質差，地層連續性差，反射層位不相對應，兩側的厚度也有所差異，上述情況在野外剖面中均有發現(圖5)。晚印支期該區發生大的擠壓變形，地殼碰撞引起基底逆沖[5～9]，造成相鄰地區的走滑運動，在擠壓和扭動雙重作用的影響下，形成了區內明顯的正花狀構造。花狀構造與油氣有著密切聯系，其形成的構造圈閉主要為背形花蕊、屋脊和朵下封堵。在LY09-457_5地震解釋剖面中，走滑斷裂頂部古近系就存在背形高部位，適合儲集油氣；斷裂帶內逆斷層與相應層位封堵呈屋脊狀；同時，位于石炭-二疊系頂界與斷裂帶右邊界接觸處，在不整合面與斷層的封堵下也可形成有利油氣圈閉。

圖4　豫西洛陽地區LY09-457_5地震解釋剖面圖

圖5　新安縣西下古生界正花狀構造野外照片

2)走滑斷裂豫西地區走滑斷裂左行與右行均存在，都為差異變形的產物。地震剖面上斷層兩側同向軸具明顯差異。野外亦發現大量的走滑斷裂系，如宜陽南下古生界中的尋村南斷裂為右行走滑斷裂，由于其中部遭受強烈的張扭應力作用，從剖面可見其斷面陡，近直立，傾角約80°；而在洛陽盆地的翟鎮1號斷裂則為左行走滑斷裂，形成于印支晚期，燕山末期基本終止活動。由此可見，研究區走滑作用明顯。

2.1.4基底翹曲

基底翹曲是由于基底變形造成的蓋層寬緩翹曲，是板塊內部克拉通地區的主要構造樣式。豫西地區的中條山、嵩山，伊川古生代末期的水下隆起以及巖漿作用等形成的隆起均屬于正向單元，其間間隔的坳陷、臺向斜、凹陷如登封等地區則為負向單元。據古構造分析，早先是板塊俯沖，大洋消退，導致地殼下物質不均勻，發生熱對流，造成該區基底翹曲。基底翹曲伴生的圈閉一般都相當大且發育久，極有利于在沉積蓋層中形成局部削截、不整合、地層交會及超覆現象，從而促進油氣聚集。

2.2蓋層滑脫型

蓋層滑脫型在豫西地區主要表現為滑脫正斷層。滑脫斷層控制著半地塹斷陷陡翼，由于邊緣重力不穩，造成巖體沿邊緣鏟形正斷層面節節下滑，滑塌體多夾持在破裂帶內，構成多個臺階帶，與箕狀斷陷邊界的鏟形正斷層平行展布。洛陽凹陷北部的偃師斷裂和宜陽凹陷北東部邊界的龍門南斷裂均屬于滑脫正斷層，且為控盆斷層。喜山早期，由于斷陷作用，使得盆地伸展、拉伸，邊緣斷層復活，盆內沿斷面向下沉降，同時接受沉積，此時，下降盤地層靠近斷層處最厚，遠離斷層處變薄。在偃師斷裂的下降盤還伴生有逆牽引背斜，其兩翼傾角不一，靠近斷層一翼陡，而另一翼則緩。同沉積滑脫正斷層組合為有利的產油構造，圈閉以滾動背斜為主，其次為斷層的上升盤，但隨著深度的增加，構造向盆地移動，圈閉進一步被斷層分割，最終形成的圈閉類型則完全不同。

2.3構造樣式疊加

2.3.1壓性斷裂組合

豫西地區在印支-中燕山期整體處于壓性構造環境中，且存在多幕的構造運動，因此，不同構造期形成的斷裂表現為晚期切割早期的特征。

2.3.2反轉構造

反轉構造是由區域構造應力場改變而使先期構造力學性質(如正斷層與逆斷層)或構造類型(如隆起和坳陷)向相反方向轉化的現象。豫西地區經歷了多次構造運動和應力場轉變，為反轉構造的發育提供了背景條件。如YY10-590地震剖面(圖6)清晰地反映了宜陽地區的擠壓-拉張復合構造特征，屬于早期擠壓逆沖、晚期伸展正斷的負反轉構造。在宜伊斷層的上升盤，缺失了石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系。早期斷層表現為上陡下緩的形態，斷面反射比較明顯，可辨別出上升盤逆沖推覆于下降盤之上，且上升盤地震波產狀雜亂、下降盤地震反射波平緩。晚期沿該斷層發育伸展斷陷，由于同生沉積古近系，使得地層呈“近斷厚，遠斷薄”的楔狀。

根據區域構造演化史分析，早燕山期盆地發生差異隆升和剝蝕夷平，到早燕山期末，強烈的沖斷褶皺作用使得上升盤地層沿宜伊斷層逆沖抬升，后期上升盤的層系遭受剝蝕，喜山期伸展作用開始起主導作用，斷層復活，沿斷面上升盤下降，同時接受沉積。

圖6　豫西宜陽地區YY10-590地震解釋剖面圖

3構造控藏

根據勘探實踐、成藏條件分析和典型油氣藏解剖，斷裂樣式與油氣聚集的關系密切[10～14]。構造對油氣成藏的控制因素主要表現在斷裂和古地貌2個方面：斷裂作為油氣運移的通道和遮擋面，控制其運移路徑、路程及成藏方式，規模較大的油源斷裂首先成為油氣運移的優勢通道；古地貌則控制了潛山和古構造跡線的時空分布，一定程度上也可以起到輸導和封堵的作用，作為油氣大規模運移的構造跡線同時也影響到油氣運移的方向和范圍。

研究區勘探程度較低，模式的構建主要著眼于盆地構造、沉積環境[15～18]和圈閉類型，尤其側重于構造類型、圈閉類型及油氣的賦存狀態。根據油氣來源、運移通道與方向、成藏期次等因素，初步將成藏模式劃分為自生自儲型、次生型和再生型，分別對應的構造樣式見表1。

豫西地區基底逆沖與壓性斷塊構造樣式的成藏模式為自生自儲型，主要分布于伊川地區，形成較早，與生油巖生油期較為匹配；扭動構造與基底翹曲既可形成自生自儲型，又可形成次生型，總體特征表現為形態完整，是油氣聚集的有利場所；滑脫正斷層總體形成較晚，為后期形成的油氣藏提供運移通道，使得油氣沿斷面上升，在其他合適的圈閉聚集，形成新的油氣藏；構造樣式疊加所對應的成藏模式多為次生型和再生型。研究區多發育為負反轉構造，晚印支期前，烴源巖進入生烴高峰期，但隨后隆升剝蝕作用以及早、中燕山期強烈的逆沖推覆作用促使了豫西地區中生界和古生界強烈抬升剝蝕，生烴停止，同時亦對早期油氣藏進行改造破壞，印支期的板塊拼合后，豫西地區進入陸內構造變形階段，喜馬拉雅晚期，全區受伸展作用影響，整體再次埋深，因此，再生型成藏模式具有“晚期生烴，晚期聚集，晚期成藏”的特征[19～21]。

4油氣成藏模式

晚印支期前，豫西地區上古生界和三疊系持續沉積，具優越的成藏物質基礎[22]。上古生界該區為一廣盆，烴源巖主要發育于本溪組、太原組、山西組和石盒子組，為一套陸相煤系泥巖、炭質泥巖、煤，其中煤系泥巖為主要的有效烴源巖，生烴潛力較好。而中生界盆地的發展具分割性，椿樹腰組烴源巖發育炭質頁巖、泥灰巖、油頁巖，具有潛在的生烴潛力，但分布范圍有限，主要分布于伊川凹陷和義馬凹陷。綜合典型油氣藏解剖，以及對成烴演化的分析，認為研究區主要存在2大類成藏模式：自生自儲型、次生型。

圖7　豫西伊川地區油藏剖面圖

圖8　豫西洛陽西地區油藏剖面圖

4.1自生自儲型

自生自儲型是豫西地區重要的組合類型，包括三疊系和石炭-二疊系自生自儲型組合。后者在研究區普遍存在，前者主要分布在澠池-新安、洛陽西、伊川等地區。

伊川沖斷-斷陷區是構造作用較強的地區，主要表現為受良好儲、蓋組合控制的單源或者混源的具“早期成藏，長期改造，晚期殘存”特征的油氣成藏模式[23]。伊川沖斷-斷陷區屯3井熱史顯示，該區烴流體源為椿樹腰組的殘余烴流體源和位于宜伊逆沖斷層下降盤的次生烴流體源。從油藏剖面圖(圖7)可以看出，伊川沖斷-斷陷區發育對沖、背沖、疊瓦狀構造樣式，形成的有利圈閉類型有斷塊圈閉、背斜圈閉、巖性圈閉。在斷層的下降盤，地層和斷面斜交，斷層封堵，層系之間巖性差異封堵，即形成屋脊狀圈閉，烴源巖油氣順層向上運移至高部位聚集成藏。對沖和背沖構造樣式中均出現背形圈閉，油氣往往在背形區成藏，該油藏稱為斷背斜油氣藏。該類油氣藏一般埋深較大，位于大斷裂的下降盤根部，對于沖斷距離大的斷裂，油氣藏被上升盤覆蓋，往往較隱蔽，是勘探的有利方向。

4.2次生型

以烴類來源，即烴源巖層位來分類，可劃分為古(石炭系+二疊系)生中(中生界)儲、古(石炭系+二疊系)生新(古近系)儲2種類型。兩者區別在于儲層的層位不同，前者為中生界，后者為古近系。

洛陽西沖斷-斷陷區域油氣成藏模式主要受后期構造運動等改造因素影響，油氣突破區域蓋層，在原始成藏系統外的圈閉形成新的油氣藏[24]。洛陽西沖斷-斷陷區人工虛擬井熱史顯示，早三疊系與上古生界均生烴，但受后期改造作用，生烴停止，而斷陷期后，再次生烴，即上古生界和三疊系均存在殘余烴流體源和二次生烴。從圖8中可以看出，該區發育對沖、背沖、走滑、反轉等構造樣式，形成的有利的圈閉類型有斷塊圈閉、斷背斜圈閉、斷鼻圈閉及巖性圈閉。印支期的板塊拼合后，豫西地區進入陸內構造變形階段。在白堊紀晚期和晚喜山期，區內伸展作用強烈，部分斷層復蘇，發生反轉，使得油氣疏導上升，進入圈閉成藏。由于油氣藏受斷裂控制，后期的構造活動會導致早期油氣藏調整，從而沿斷裂再充注，具有多期成藏的特點。

5結論

1)豫西地區發育構造樣式有基底卷入型、蓋層滑脫型、構造樣式疊加。基底卷入型分為壓扭性斷塊與基底逆沖、扭動構造、基底翹曲3種樣式；蓋層滑脫型主要是滑脫正斷層；構造樣式疊加包括壓性斷裂組合和反轉構造。

2)壓扭性斷塊與基底逆沖主要分布于斷裂以南，扭動構造為差異構造變形區，主要出現在過渡處，而基底翹曲則與隆升作用密切相關；龍門南斷裂以北多表現為蓋層滑脫型；壓性斷裂組合主要分布于宜伊斷裂以南，受多期強烈的逆沖推覆作用所形成，而反轉構造主要為負反轉，在全區均有發育。

3)研究區對沖、背沖、疊瓦狀構造類型可形成有利圈閉，經油氣充填，進而形成油氣藏的類型有背斜、斷塊、斷鼻、斷背斜、巖性以及復合油氣藏。研究區主要存在2大類成藏模式：自生自儲型、次生型。伊川沖斷-斷陷區為最有利構造形變區，其中重點區為逆沖推覆斷層下降盤，其次為洛陽西沖斷-斷陷區。

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[編輯]鄧磊

[引著格式]王飛，胡望水，湯濟廣，等.豫西地區構造樣式與成藏模式[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(11):1～7.

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)11-0001-07

[中圖分類號]TE121.2;TE121.1

通信作者：

[作者簡介]王飛(1990-)，男，碩士生，現主要從事地質工程方面的學習與研究；胡望水，huwangshui@126.com。

[基金項目]國家自然科學基金項目(40872099)。

[收稿日期]2014-10-10