（构造地质学专业论文）洛宜—伊川盆地上古生界构造特征及其形成演化.pdf

摘要 本文以板块构造理论和大陆动力学研究新认识为指导思想，以区域地质、地震 等资料为基础，获取扎实的第一手资料，“整体、动态、综合”地研究洛阳、宜阳 一伊川盆地构造特征及其形成演化。 洛宜一伊川盆地地处豫西隆起，现今所处的大地构造位置恰位于中国大陆中部 北北东向隆起带与近东西向构造带相交接的地区，是在印支一早燕山期区域褶皱基 底构造背景上叠置的中新生代断陷一坳陷盆地。 依据洛宜一伊川盆地的区域地质特点、地层发育及其接触关系以及不同时代地 层组合的构造变形差异性，将洛宜一伊川盆地划分为四个构造层：震旦系一下古生 界构造层；上古生界一下中生界构造层；白垩系一下第三系构造层；上第三系一第 四系构造层。 按照不同构造层，研究了各构造层的构造特征：震旦系一下古生界构造层： 受区域加里东一早海西重大构造事件的强烈影响，造成区内寒武系、奥陶系与上石 炭统之间的区域性平行不整合关系。上古生界一下中生界构造层：受印支一早燕 山挤压构造事件影响，区域内侏罗系残留有限，盆地中无侏罗系保存。三门峡一硖 石断裂由南向北的逆冲推覆，致使该逆冲推覆断层的南西广大地区，古生代一中生 代地层几乎全被剥蚀，广泛出露前震旦纪地层。其北东广大地区，突出发育主要由 古生界和三叠系地层组成的背向斜间列的直立开阔褶皱。三门峡一硖石一陈宅一九 店和石门一温泉街逆冲推覆带为性质均相似的同期区域性大断层，二者之间夹持变 形强烈，褶皱、断层发育的冲断岩席。区域挤压应力方向为近南北向。白垩系一 下第二三系构造层：受中晚燕山期伸展构造影响，区域发育以北东、近东西向伸展的 断陷盆地及其相应的控制下第j 三系的沉积的同沉积断层。早喜山期挤压构造作用造 成豫西地区下第三系与上第三系一第四系之间的角度不整合，及下第三系及其下伏 地层的构造变形。下第三系的构造变形主要表现为区内下第三系红层的逆冲断块和 宽缓褶皱变形。上第三系一第四系构造层：由于受中、晚喜山期构造运动的影响， 上第三系和第四系构造层足角度不整合于下伏的下第三系之上。控制该构造层的成 盆背景是以弱伸展的坳陷作用为主。 依据洛宣伊川盆地残余地层序列、沉积体系以及曩i 同构造层的构造变形特征 的综合研究分析，认为洛宜一伊川盆地经历了如下发展演化阶段：加里东期构造隆 升剥蚀阶段；晚古生代一早中乍代内陆瓮地的形成演化阶段；晚三叠世末一早侏罗 世印支期挤压褶断作用阶段；巾晚侏罗世类前陆盆地的形成和早燕山期挤压变形阶 段；晚白垩世早第三纪断陷盆地的形成和构造变形阶段；晚第三纪第四纪弱伸 展一拗陷作用阶段。 关键词：洛宜一伊川盆地卜古生界构造层构造特征构造演化。 a b s t r a c t i nt h el i g h to ft h ep l a t et e c t o n i ca n dt h en e ws t u d yo nt h ec o n t i n e n t a ld y n a m i c t h e o r i e s ，t h i sw o r ki sa i m e dt oe f f e c t i v e l yt r a c et h et e c t o n i cc h a r a c t e r i s t i c sa n de v o l u t i o n o fu p p e rp a l e o z o i ci nt h el u o y a n g - - y i y a n g y i c h u a nb a s i no nt h eb a s i so ft h ep r e v i o u s g e o l o g i c a la n ds e i s m i cw o r k si nt h es t u d ya r e a t h el u o y a n g y i y a n g y i c h u a nb a s i ni sl o c a t e di nt h ew e s t e r nh e n a nu p l i f t ， t e c t o n i c a l l ys i t u a t e di nt h ei o i n ta r e ao ft h en n eu p l i f ta n de wt e c t o n i c z o n ei nt h e c e n t e ro fc h i n a ，w h i c hi sam e s o c e n o z o i cf a u l t s a gb a s i nd e v e l o p e do nt h eb a s eo f n d o c h i n a e a r l yy a n s h a nf o l d e db e l t s a c c o r d i n gt ot h eg e o l o g i c a lf e a t u r e s ，t h ef o r m a t i o na n dt h er e l a t i o n s h i po fs t r a t a ，t h e d e f o r m a t i o nd i v e r s i t yo fs t r a t ao fd i f f e r e n tp e r i o di nl u o y i y i c h u a nb a s i n ，i tc a nb e d i v i d e di n t of o u rs t r u c t u r a ll a y e r s ：s i n i a n - l o w e rp a l e o z o i cs t r u c t u r a ll a y e r ；u p p e r p a l a e o z o i c l o w e rm e s o z o i cs t r u c t u r a ll a y e r ，c r e t a c e o u s p a l e o g e n es t r u c t u r a ll a y e r ， n e o c e n e - q u a t e r n a r ys t r u c t u r a ll a y e r t h et e c t o n i cc h a r a c t e r i s t i c so fe a c hs t r u c t u r a ll a y e ri sd e p i c t e di nd e t a i la sf o l l o w s ： 1s i n i a n l o w e rp a l e o z o i cs t r u c t u r a ll a y e r t h er e g i o n a lp a r a l l e lu n c o n f o r m i t yb e t w e e e nt h ec a m b r i a n ，o r d o v i c i a n a n d u p p e r - c a r b o n i f e r o u sl a y e r si nt h es t u d ya r e ai ss t r o n g l ya f f e c t e db yt h es e v e r e c a l e d o n i a n - e a r l yh e r c y n i a n t e c t o n i ce v e n t s 2u p p e rp a l e o z o i c 1 0 w e rm e s o z o i cs t r u c t u r a ll a y e r a sar e s u l to ft h ei n d o c h i n aa n de a r l yy a n s h a nt e c t o n i cc o m p r e s s i v ee v e n t s ，t h e j u r a s s i cl a y e ri sn o ta p p e a r e df i n i t e l yi nt h er e g i o na n dp r e s e r v e di nt h eb a s i nt h e t h r u s ta l o n gs a n m e n x i a x i a s h if a u l tw i t hd i r e c t i o nf r o ms o u t ht on o r t hb r i n gt h e d e n u d a t i o no fp a l e o z o i c m e s o z o i cs t r a t as ot h a tt h ep r e s i n i a nl a y e r si sw i d e l y d i s t r i b u t e di nt h es o u t h w e s ta r e ao nt h ef a u l t t h ep r o m i n e n ts t r u c t u r a ls t y l eo ft h e l a r g en o r t h e a s tr e g i o no nt h ef a u l ti sa l t e r n a t ee r e c tb r o a ds y n c l i n ea n da n t i c l i n e d e v e l o p e dm o s t l yb y p a l e o z o i ca n dt r i a s s i cs a n m e n x i a x i a s h ia n d s h i m e n w e n q u a n j i et h r u s tb e l t sa r es y n c h r o n o u sr e g i o n a l f a u l t sw i t hs i m i l a r c h a r a c t e r i s t i c s ，b e t w e e nw h i c hi st h et h r u s tb l o c kw i t hs t r o n gd e f o r m a t i o n ， e x t e n s i v e l yd e v e l o p e df o l d sa n df a u l t s t h co r i e n t a t i o no fr e g i o n a lc o m p r e s ss t r a i n i sa p p r o x i m a t en w 3 c r e t a c e o u s p a l e o g e n es t r u c t u r a ll a y e r t h en ea n da p p r o x i m a t ee we x t e n s i o n a ls a gb a s i na n di t sc o r r e s p o n d i n gn o r m a l f a u l t st h a tc o n t r o lt h ed i s t r i b u t i o no fp a l e o g e n es e d i m e n t sr e s u l tf r o mm i d l a t e y a n s h a ne x t e n s i o n a lt e c t o n i ce v e n t st h ee a r l yh i i n a l a y a nc o m p r e s s i v et e c t o n i c e v e n t sc a u s et h ed e f o r m a t i o no fp a l e o g e n ea n di t su n d e r l y i n gf o r m a t i o na n dt h e a n g l eu n c o n f o r m i t yb e t w e e np a l e o g e n ea n dn e o c e n e q u a r t e r n a r yi nw e s t e r no f h e n a np r o v i n c et h es t r u c t u r a ld e f o r m a t i o no ft h ep a l e o g e n ej sc h a r a c t e r i z e d e v i d e n t l yb yt h r u s tb l o c ka n db r o a df o l d s 4n e o c e n e - q u a t e r n a r ys t r u c t u r a ll a y e r a f f e c t e db yt h em i d 1 a t eh i m a l a y a nt e c t o n i cm o v e m e n t ，t h ea n g l eu n c o n f o r m i t y o c c u r r e db e t w e e nt h en e o c e n e q u a t e r n a r ya n du n d e r l y i n gp a l e o g e n e t h et e c t o n i c s e t t i n g s o ff o r m a t i o no ft h i sb a s i nw a sc o n t r o l l e db yt h ew e a ke x t e n s i o n a l d e p r e s s i o n t h r o u g hc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so f t h er e s i d u a ls t r a t as e q u e n c e ，s e d i m e n t a r ys y s t e m a n dt h es t r u c t u r a ld e f o r m a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o fd i f f e r e n ts t r u c t u r a l l a y e r s i nt h e l u o y i - y i c h u a nb a s i n ，t h i sp a p e rh a v ep r e s e n t e daf r e s ht e c t o n i ce v o l v e dp r o c e s s t h a tt h e b a s i nh a se x p e r i e n c e d ： 1t h ec a l e d o n i a nu p l i f ta n dd e n u d a t i o ns t a g e ； 2l a t ep a l e o z o i ca n de a r l ym e s o z o i cd e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o ns t a g eo fi n l a n d b a s i n ； 3l a t et r i a s s i ca n de a r l yj u r a s s i ci n d o c h i n e s ec o m p r e s s i v ef o l ds t a g e ； 4t h em i d l a t ej u r a s s i cs e m i f o r e l a n db a s i n f o r m a t i o na n d e a r l y y a n s h a n c o m p r e s s i v ed e f o r m a t i o ns t a g e ； 5 l a t ec r e t a c e o u sa n de a r l yt e r t i a r yf a u l ts a gb a s i nf o r m a t i o na n ds t r u c t u r a l d e f o r m a t i o ns t a g e ； 6l a t et e r t i a r y t h eq u a t e r n a r yw e a ke x t e n s i o n a l d e p r e s s i o ns t a g e t h ek e yw o r d s ： l u o y i y i c h u a n b a s i n ；u p p e rp a l e o z o i c ； s t r u c t u r a l l a y e r ；t e c t o n i c c h a r a c t e r i s t i c s ；t e c t o n i ce v o l u t i o n 4 刖罱 洛宜一伊川地区位于河南省中西部，包括洛阳、宜阳、伊川等县市的区域。构 造上位于南华北盆地豫西隆起带，西南部豫西隆起，北部为太行山一邙山隆起，是 印支运动末期开始发展起来的中新生代山间断陷盆地。该地区经过河南石油勘探 局、华北石油地质局和石油天然气总公司原新区事业部先后多年的勘探，取得了一 定的勘探成果，但因勘探程度较低，存在许多急需解决的问题。这些问题直接影响 着对该区进一步实施油气勘探。在此背景下，2 0 0 4 年6 月中国石化集团河南石油勘 探局( 甲方) 与西北大学地质系( 乙方) 鉴定了洛伊三门峡地区上古生界构造 演化及资源潜力分析该项目。 洛宜一伊川盆地位于华北板块和扬子板块碰撞的南华北盆地西南缘，是在前侏 罗纪区域近东西向褶皱冲断构造带形成基础上发展起来的晚中生代一新生代沉积 盆地。由于经历了复杂的构造变形和强烈的后期改造，盆地地层剥蚀比较严重，断 层活动具有多期性与继承性。而且地震资料品质较差，且测井、钻井数量有限，深 度不够，从而导致对洛宜一伊川盆地的构造特征及其形成演化存在不同的认识。而 盆地构造特征及其形成演化利于客观揭示区域地质特征、控盆构造格局和形成演化 及其残余地层的时空分布，为油气勘探提供基础。 本文以该项目为依托，针对洛宜一伊川盆地所存在的问题，以板块构造理论、 大陆动力学研究以及动态的地球观和大陆地质研究的新理论、新思想为指导，以区 域地质、地震等资料为基础，获取扎实的第一手资料，遵循含油气盆地分析当中“整 体、动态、综合”( 赵重远，1 9 9 3 ) 三项原则，重新进行思考，力求更客观、更全 面的分析盆地的构造特征，再现盆地的形成演化历史过程。旨在为油田勘探提供一 些基础素材，希望能够达到指导盆地油气勘探进行的目的。 为了获得扎实的第一手资料，笔者于2 0 0 4 年九月份进行了野外考察。首先， 收集与整理了大量的研究资料。然后，在了解该地区存在的问题的前提下，还与老 师一起对洛宜伊j i l 盆地从区域上进行了考察，观察和实测了大量的野外剖面，历 时2 0 余天，行程数千公里，途经三门峡、宜阳、伊川、济源等地方，力求对野外 露头中地层的时代、分布及岩性特征了解准确，以便与地下进行对比。本文涉及的 工作量主要有如下几个方面： l 参与观察了钻井岩芯资料，采集岩石样本、总计1 3 0 余块。 2 参与观察、实测1 4 条野外地质剖面。 4 收集、整理和处理了盆地大部分地震剖面、测井资料。 3 收集盆地研究报告二十余本，查阅与引用专业文献5 0 多篇。 5 在室内进行了大量的整理工作。 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。 学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保 证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北 大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 砷 西北大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了本文中特别加以标注和致谢的地方，论文 中不包括其他人已经发表或撰写过的成果，也不包括为获得西北大学或其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了说明并表示谢意。 学位论文作者签 厂日 西北大学硕士学位论文 第一章洛宜一伊川盆地构造研究现状 洛宜一伊川盆现今地质状态是地质历史中复杂地质作用的综合结果，是印支运 动末期开始发展起来的中新生代山间断陷盆地。 第一节洛宜一伊川盆地研究现状、意义及存在问题 一、洛宜一伊川盆地研究现状 2 0 世纪5 0 年代末期以来，相继在洛伊盆地进行了大量的区域地质调查特别是 石油地质工作。其中前地质部九普、中南煤田公司及河南省煤田地质二队等单位， 曾以找煤为主要目标，在该地区陆续完成了1 ：2 0 万重力普查，l ：2 0 万区域地质测量， l ：2 0 万磁力普查及洛阳一渑池一带9 0 0 k i n 2 的电法测量。区内油气勘探始于1 9 7 8 年， 河南石油勘探局、华北石油地质局和石油天然气总公司原新区事业部先后在区内进 行了油气勘探。累计完成二维地震2 0 0 0 k m ，钻井5 口，进尺1 7 1 3 6 5 m 。1 9 9 1 1 9 9 8 年，河南石油勘探局和原石油天然气总公司新区事业部在宜阳、洛阳和伊川凹陷分 别完成2 4 3 0 次覆盖数字剖面3 4 条，剖面总长1 0 0 4 3 k r n ，测网密度局部地区达 3 3 k m ，1 9 7 7 1 9 8 0 年，在洛宁凹陷和洛阳凹陷完钻探井和参数并三口，其中，洛 宁凹陷洛参l 井( 3 2 0 0 m ) 、洛阳凹陷洛参2 井( 3 3 7 1 2 3 m ) 和洛1 井( 2 8 5 3 4 4 m ) 。 洛参1 井仅揭露出下第三系石台街组砾岩；洛参2 井钻遇下第三系蟒川组，洛1 井 完钻于上三叠统椿树腰组，暗色泥岩2 6 9 m 。 伊川盆地的3 0 0 1 井、4 0 0 1 井和伊1 井在上三叠统中均见到良好的油气显示， 特别是3 0 0 1 井上三叠统谭庄组中、上部( 7 4 0 9 2 0 m ) 岩心清洗后，原油浸出下滴， 不黑不亮，油样分析为轻质油。洛阳盆地西部义马地区侏罗底部曾采到油样，推测 油源为下伏上三叠统。而且邻区济源凹陷邓2 并于下第三系6 8 5 1 5 - 6 8 7 5 m 处发现 油迹砂岩一层，6 9 4 0 8 6 9 9 3 4 m 和7 1 8 5 1 7 1 9 3 m 处发现油浸砂岩两层，试油获 8 3 6 m 3 原油，经油源对比，原油来自上三叠统。众多油气显示表明，上三叠统曾经 发生过油气的生成、运移和聚集，是一套有剥勘探层系，显示了良好的勘探前景。 对洛伊一三门峡地区，河南石油会战指挥部地质勘探开发研究所( 1 9 7 9 、1 9 8 1 、 1 9 8 2 ) 、河南石油会战指挥部3 2 1 队( 1 9 7 8 、1 9 8 0 ) 、河南石油勘探开发公司石油勘 探开发研究院( 1 9 8 4 ) 、河南石油勘探局地质调查处( 1 9 9 2 、1 9 9 3 ) 、河南石油勘探 开发研究院( 1 9 9 3 、1 9 9 5 、1 9 9 6 ) 、河南石油勘探局勘探所( 1 9 9 9 ) 、中石化河南油 田分公司勘探开发研究院和中国地质大学( 2 0 0 0 ) 、西北大学( 2 0 0 4 ) 等单位和学 者都进行过研究，取得了一系列相关成果。但由于洛阳一伊川盆地目前的勘探程度 尚处于普查阶段，而且由于缺乏钻井资料，主要依据区域地质资料和地震资料对盆 地结构构造进行研究， 第一章洛宣一伊川盆地研究现状 2 本文是在广泛收集、总结前人研究成果的基础之上，综合区域地质、地震和测 井等资料，针对洛宜一伊川盆地所存在的问题，重新进行思考，力求更客观、更全 面的分析盆地的构造特征，再现盆地的形成演化历史过程。 二、项目研究目的和意义 1 研究目的 洛宜一伊i i 地区地处秦岭一大别山北西西一近东西向构造带与吕梁一太行北 北东向隆起带交汇的特殊部位，不同方式、方向的构造叠加改造形成叠合改造型沉 积盆地的发育，监决定了基础研究工作的必要和重要。本项目的目的主要是在以整 体、系统、综合、动态研究本区地质结构构造特征的基础上，深入认识洛宜一伊j l 地区沉积盆地晚古生代以来构造演化和沉积响应。 2 研究意义 洛宣伊川地区现今发育呈北东向和近东西向分布的洛宁一宜阳一洛阳、潭头 一嵩县伊川的中新生代凹陷盆地。盆地内部不同程度残留古生代、早中生代地层， 具叠合、改造盆地性质。在以整体、系统、综合、动态研究本区地质结构构造特征 的基础上，深入认识洛宜伊川地区沉积盆地晚古生代以来构造演化和沉积响应。 三、存在的关键问题 洛宜一伊川所处的豫西地区恰位于近东西向构造与北北东一北东向构造交汇部 位，受区域不同时期、不同构造动力学体制的叠加、改造，不仅控制了成盆和沉积 充填过程，也制约了沉积盆地形成之后的构造改造过程。但晚古生代以来不同构造 阶段的划分和构造动力学均存在争议，对与其相应的构造作用和特征及其构造组合 有待深入认识和进一步厘定。 可见，只有通过对盆地的大地构造位置与控制因素、基底性质、盆地受力机制 及应力状态、构造单元划分、盆地构造演化及模式、盆地构造及断裂模式、局部构 造类型及模式等进行综合研究，才能更客观、合理的确定盆地的构造特征，再现盆 地形成演化的历史过程。 第二节研究思路与方法 一、沉积盆地构造特征研究现状 近年来，随着盆地研究的逐步深入，盆地构造分析在理论和实践方面均取得了 重大进展。盆地分析现己开始从盆地分类学转向对盆地动力过程的研究( 孙家振， 1 9 9 7 ) ，沉积盆地的动力学正成为盆地研究领域的主要趋向( 李思田，1 9 9 5 ) 。 1 盆地类型及其构造样式 西北太学硕士学位论文 依据不同的划分原则，沉积盆地可以划分为不同的类型( f i s h e r ，1 9 7 5 ；s t o n e l e y ： 1 9 8 l ；k i e i n ，1 9 8 7 ，1 9 8 9 ；p i c h a ，1 9 8 9 ；i n g e r s o l l ，1 9 9 5 ；朱夏，1 9 8 6 ；刘和甫， 1 9 8 7 等等) 。依据动力学原因将沉积盆地划分为伸展盆地、压陷盆地、走滑盆地和 克拉通盆地，另外在压陷盆地中还存在一比较重要的盆地。前陆盆地。 伸展盆地基本的构造样式有：地堑与地垒、多米诺式半地堑系、半地堑或滚动 半地堑及复式半地垒( 马杏垣，1 9 8 2 ；陆克改等，2 0 0 1 ) 。正断层是其基本的要素。 压陷盆地构造样式总体上以逆冲褶皱为主。断层组合或为对冲式、或为背冲式、 或为叠瓦逆冲式、或为“y ”型共生。前陆盒地以薄皮逆冲构造为特点，其构造样式 有：铲式逆冲断层与蛇头构造、叠瓦扇构造；坡坪式逆冲断层与断弯褶皱； 冲起构造与逆冲三角带构造：双重构造和楔状双重构造；盲冲断层、断 展褶皱与断滑裙皱。 走滑盆地分为斜张走滑盆地和斜压走滑盆地两大类。走滑盆地基本的构造样式 为花状构造，会聚走滑运动通常形成正花状构造，较多的逆断层和雁行褶皱；而离 散走滑运动则以负花状的造为特征，且褶皱不甚发育( 朱志澄，1 9 8 9 ) 。 2 盆地分析的内容与方法 在盆地分析过程中应该强调盆地整体动力作用和盆地形成过程，注重盆地各演 化阶段原型的分析，对盆地进行整体、动态的研究，主要包括以下几个方面：盆地 类型与地球动力学的关系，分析不同演化阶段原型盆地的动力学背景，对盆地的动 力学做更精确的历史过程分析；盆地与造山带的耦合关系；盆地内构造变形与动力 背景关系，构造形变特征是盆地演化历史过程中地球动力作用的综合反映，系统分 析盆地内各种类型的构造特征与样式、形成机制以及空间展布规律，有助于恢复盆 地演化阶段的动力学特点；盆地内构造活动与油气分布的关系，盆地形成过程对油 气的生成、运移、聚集和保存具有重要的控制作用( 孙家振，1 9 9 7 ) 。 二、研究思路与方法 本文以板块构造理论、大陆动力学研究以及国际油气田开发的新成果和新认识 为指导思想，结合当今盆地构造分析在理论上的重大进展，在了解沉积盆地以及洛 宣一伊川盆地构造特征研究现状的前提下，以“洛伊三门峡地区上古生界构造演 化及资源潜力分析”项目为依托，以区域地质、地震、测井、岩芯等等资料为基础， 获取扎实的第一手资料，立足洛宜一伊川盆地的实际，“整体、动态、综合”( 赵重 远，1 9 9 3 ) 地研究洛宜一伊川盆地构造特征及其形成演化。 通过对洛宣一伊川盆地区域地质和地震、重力等资料的研究，确定盆地的大地 构造背景以及盆地基底的性质、结构特征、形成时期，并对盆地的构造单元进行划 分；利用沉积对构造的响应、不整合、磨拉石、构造形变特征确定盆地所经历的构 造事件，对盆地构造层进行划分，通过对不同构造层构造特征与样式、形成机制以 第一章洛宜一伊川盆地研究现状 及空间展布规律进行系统分析，确定不同演化阶段中盆地的性质、动力学特点；综 合洛宜一伊川盆地类型与地球动力学的关系、盆地与造山带的耦合关系以及盆地内 构造变形与动力学背景的关系，对盆地各演化阶段进行了分析，再现了盆地形成演 化的历史过程。旨在为油田勘探提供一些基础素材，同时也为中国大陆地质研究提 供一些基础素材，希望能够达到指导盆地油气勘探进行的目的。 西北大学硕士学位论文 第二章区域地质特征 洛宜一伊川盆地属于华北盆地南部，是在海西一印支期扬子板块和华北板块碰 撞拼合后形成统一中国板块的基础上，经历了印支、燕山、喜山期构造运动而发育 起来的多层系叠置的复合盆地。 第一节大地构造背景 洛宜伊川地区地处豫西隆起，现今所处的大地构造位置恰位于中国大陆中部 北北东向隆起带与近东西向构造带相交接的地区( 图2 1 ) 。 区域范围近东向构造形成早，而且涉及秦岭一大别造山带与相邻的华北地块和 扬子地块间的相互作用。在涉及本区在内的东秦岭地区，华北地块与秦岭造山带的 分隔边界为西起渭河盆地北侧渭北隆起的草碧一老山一圣人桥逆冲推覆带，该带向 东隐伏于汾渭盆地和三门峡盆地之下，与三门峡一峡石宜阳淮南逆冲推覆带相 连( 图2 2 ) 。 中国大陆中部的北北东向隆起带形成较晚，并叠加在近东向构造之上。在华北 地块范围即为吕梁山一太行山一中条山隆起带。该带的东部边界大致在北京周口店 一石家庄一郑州一线，西部边界为河曲一兴县一吉县一线。 图2 2 秦岭造山带构造单元划分略图( 张国伟等，2 0 0 1 ，略改) i 华北路快南缘构造带；1 1 北秦蛉构造带；1 i i 南秦岭构造带；扬子陆快北缘构造带； f 一草碧一老龙山一圣人桥一潼关一宜阳一淮南逆冲推覆断裂带：s f ；商丹断裂带( 商丹板块缝合带) ：s f 2 勉略 断裂带( 勉略板块缝台带) ：f 1 8 巴山一太别山南缘逆冲推覆断裂带 1 火山一沉积杂岩带；2 超基性岩；3 高压、超高压变质岩( 带) 第二章区域地质特征 匮啦牡划蜒嗣k凶簧擎【ji趣媲_【囤 西北大学硕士学位论文 区域地质( 附图1 ：5 0 万) 提供，研究区出露晚太古代一早元古代的变质结晶 基底杂岩系和由中、新元古代一古生代的以海相为主的沉积岩系，中生代一新生代 的内陆相沉积岩系组成的沉积盖层地层系统，记录了华北地块和秦岭大别造山带经 历长期地质演化不同阶段地层组合序列和不同方式、不同类型、不同性质构造截切 改造的复杂组合。显生宙特别是中新生代以来，遭受多期、不同体制构造动力学作 用的叠加改造，共同铸成现今区域地质的综合面貌。 区内的卢氏一宜阳一洛阳盆地、谭头一嵩县一伊川盆地是叠置在晚太古代结晶 基底和元古代一古生代一早中生代褶皱基底之上的中新生代断陷一拗陷盆地。 洛伊一三门峡地区现今的区域地质面貌，主要是显生宙以来，既与古生代古秦 岭洋俯冲消减，华北古板块和扬子古板块碰撞造山形成以近东西向构造为主的地质 作用有关，又与中新生代特提斯洋俯冲、消减，印度板块与欧亚板块碰撞和太平洋 板块俯冲对中国大陆板内影响远程效应的复杂大地构造背景有关。 第二节基底形成时期和结构的确定 对于新生代的洛宜一伊川盆地其基底由古老的结晶基底( 晚太古界，早元古 界) 和褶皱基底( 中上元古界、古生界、中生界、新生界) 组成。 一、基底形成 1 古老的结晶基底 太古宙至古元古代是地壳大规模活动期，也是形成各种规模不等的古陆核时期。 据前人研究( 任纪舜等，1 9 8 0 ，1 9 9 0 ) ，我国最古老的花岗质表壳岩石出现在华北及 塔里木，同位素年龄研究显示华北在古太古代就已经出现了规模不等的古陆核。此 后，陆核边缘的许多地方又发育了巨厚的新太古代火山一沉积岩系，包括各类火山 岩、富铝陆源碎屑岩、钙镁质碳酸盐岩和硅铁质岩等。陆核间则以绿岩建造为主， 其花岗岩、混合岩和变质岩年龄集中在3 0 0 0 2 5 0 0m a 。古元古代末期( 1 8 5 0m a ) 发生强烈的构造一热运动嵩阳运动，太古宙沉积物及岩浆杂岩发生强烈褶皱 变质，同时还发生了强烈的酸性岩浆侵入和区域混合岩化，导致了华北古陆最终固 结。 2 褶皱基底 寒武系到中奥陶统为海相碳酸盐岩沉积，中奥陶世末的加里东运动，结束了本 区乃至整个华北地台的旱古生代沉积，开始了长达1 3 0 m a 的风化侵蚀过程，上奥陶 统到下石炭统缺失。中石炭统n - - 叠系为海陆过渡相含煤岩系。二叠纪末，古秦岭 海槽从东向西逐渐关闭，华北地台南缘由大陆边缘转化为陆内碰撞构造带，本区整 第二章区域地质特征 体上升，结束了克拉通盆地沉积演化的历史，从此华北地区进入陆相湖盆演化时期。 二、基底结构特征 1 地球物理资料 依据地震、重力资料的特征来看，洛宜一伊川盆地基底具有前早元古界结晶基 底和前新生代褶皱基底双重结构。并可由区域地球物理资料提供其组成和结构构造 的宏观特征。 2 基底的形成演化 1 ) 结晶基底形成阶段的构造一地层组合 华北板块南部的结晶基底类同于华北板块其它地区，结晶基底由太古宇和古元 古界两部分组成。太古宇在区域上包括太华群杂岩、登封群杂岩及其时代相当杂岩。 古元古界在区域上包括铁铜沟群、嵩山群和风阳群及其时代相当地层。 2 ) 过渡型基底形成阶段的构造一地层组合 研究区过渡性基底形成阶段的构造一地层组合在区域上主体是一套浅变质或 未变质的陆源碎屑岩一碳酸盐岩的沉积组合，豫西地区的震旦系整体属华北地块南 缘稳定陆缘环境中的陆源碎屑一碳酸盐岩沉积组合。 3 ) 克拉通统一坳陷形成阶段的构造一地层组合 研究区克拉通坳陷形成阶段的构造地层组合，在区域上包括寒武系、下中奥陶 统、上石炭统、二叠系和三叠系。按照地层接触关系可将其划分为加里东旋回构造 一地层组合，华力西旋回构造一地层组合，印支旋回构造一地层组合。 加里东旋回构造一地层组合主要包括寒武系和下中奥陶统。其中寒武系主要为 一套地台型碎屑岩一碳酸盐岩的沉积组合，属滨岸氧化环境中的堆积物。奥陶系主 要分布在三门峡一禹县以北地区，属她台型碳酸盐岩组合。 华力西旋回构造一地层组合仅在- - - f q 峡宜阳鲁山一确山一线以北分布，该 组合包括上石炭统本溪组、下中二叠统太原组、山西组和石盒子组。其岩性组合、 生物组合与华北板块内部基本一致，主要差别是：本溪组不发育：石盒子组为 含煤岩系。与下伏寒武一奥陶系为区域不整合接触，与上覆石千峰组为整合或局部 不整合接触。 印支旋回构造地层组合包括上二叠统石千峰组和三叠系。其中石千峰组一二 马营组的分布范围基本同于石炭一二叠系，上三叠统主要分布在豫西北地区。其岩 性组合、生物组合与华北板块内部基本一致。 第三节区域构造单元划分 西北大学硕士学位论文 综合洛伊一三门峡地区现今地表地质的结构构造特征，区域地层划分对比和沉 积演变及地层接触关系的地质事件信息，突出区域构造的阶段性和相应构造组合的 差异性，以本区形成北西一近东西向褶断构造的印支一早燕山期构造事件和叠加其 上形成北东向一东两向断陷盆地的中、晚燕山期构造事件为主( 图2 3 ) ，进行本区 构造单元的划分。据此，可将区域划分为如图2 4 所示的不同构造单元： 图23 洛伊一三门峡地区构造纲要图 一级构造单元( 豫西隆起) 。二级构造单元：北西一近东西向构造，自南而北 可划分为：灵宝一嵩县前寒武纪冲断隆起带、宜阳一汝阳冲断褶皱带、渑池一伊川 一汝州复式向斜、狂口一孟津府店复式向斜；北东向构造( 自西向东) 三门峡盆 地、卢氏一洛阳盆地、嵩县一伊川盆地。三级构造单元：灵宝一嵩县前寒武纪冲断 隆起带内划分出：引 峡中新生代盆地、崤山次隆、卢氏一洛宁中新生带盆地、熊 耳次隆、潭头一嵩县巾新生带盆地( 图2 - 4 ) 。 一级构造单元： 工区一级构造单元应反映该区现今区域地质结构构造的总体概貌，尽管本区宏 观构造恰位于北北东向构造与近东西向构造叠加的部位，但更清楚的显示为北北东 第二章区域地质特征 1 0 图2 4 河南西部豫西隆起构造单元划分 向隆拗相间，因此将一级构造单元称为豫西隆起。应足中国大陆中部五台山一太行 山一中条山北北东隆起的组成部分。 二级构造单元： 二级构造单元突出显示北西向构造和近东西向构造的叠加共存。近东西向构造 为印支一燕l j 形成，以区域挤压变形形成以褶皱和逆冲构造为主要特征。北东一近 东西向构造为叠置在印支一早燕山期构造之上j ：晚燕山一喜山期形成的断陷一坳 陷盆地和断垒山岭。 北西一近东西向构造： 以三门峡一硖石一陈宅一九店区域性逆冲一推覆大断层为界，断层之南为前寒 武纪冲断隆起，带，以大面积出露晚太古代一元古代地层，发育岩浆侵入为主要特征。 该带除零星残留寒武系外，在北东向断陷带中保存中新生代地层，显示该构造单元 应是区域性逆冲一推覆大断层上盘构造抬升遭受强烈剥蚀的前寒武纪地层剥露区， 故称灵宝一嵩县前寒武纪冲断隆起带。断层之北为古生代一早中生代褶断带，表现 为由以古生代一早中生代地层为主，经区域挤压变形改造形成的一系列北西向一近 东西向展布的褶皱、断层( 图2 3 、2 - 4 ) 。由南向北依次可划分出以f 不同的构造 带：宜阳一汝阳冲断褶皱带、箕山复式背斜带、渑池一颖阳一石道复式向斜带、新 安一登封复式背斜带和狂口一孟津一俯店复式向斜带。 北东一近东西向构造： 在上述的二级构造带基础上，叠置其上的北东一近东西向沉积盆地和断垒山岭 西北大学硕士学位论文 二级构造自西向东包括：- - 1 3 峡盆地、崤山次隆、卢氏一洛宁一宜阳一洛阳盆地、 熊耳山次隆、谭庄一嵩县一伊j | i 盆地、外方山次隆，它们共同构成豫西特征的盆岭 构造区( 图2 3 、2 - 4 ) 。其中的沉积盆地控制了白垩一第三纪的巨厚沉积，并在三 门峡一硖石一陈宅一九店断裂之北东区域压伏了巨厚的古生代一三叠纪沉积地层， 具有叠合改造盆地性质。 第三章洛宜一伊川盆地构造特征分析 第三章洛宜一伊川地区构造特征分析 洛伊三门峡地区是经历不同方式构造变形叠加改造的复杂构造区，构造变形 特征的分析必须按照不同构造层进行构造组合分析，因此，构造事件和性质的确定 以及划分构造层尤为重要。 第一节盆地地层组成与划分 洛伊一三门峡地区晚古生代以来，经历了石炭一二叠一三叠纪海陆交互相、陆 相大型内陆坳陷盆地、侏罗纪类前陆坳陷盆地和白垩一第三系伸展断陷盆地的多期 复杂盆地沉积充填过程，发育不同类型的沉积组合，控制了本区的地层发育及其时 空分布。 一、石炭系一二叠系组成、划分 洛伊一三门峡地区的石炭系和二叠系发育于陕渑一宜洛一线以北的广大地区。 由本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组5 个岩石地层单 元组成( 表3 - 1 ) 。它们平行不整合于奥陶系之上，总厚度达7 0 0 1 3 0 0 m ，其中含 煤层系( 包括太原组、山西组、石盒予组) 厚5 0 0 1 0 0 0 m 。石炭系和二叠系在巩 县、济源、新安、宜阳、临汝出露良好，而洛阳凹陷、伊川凹陷、三门峡盆地和其 他盆地则为中新生代地层掩盖。 本区石炭系上统本溪组在渑池一新安一洛阳一府店一线以北平行不整合于奥陶 系不同层位之上，该线以南，则平行不整合于寒武系不同层位之上。中、下二叠统 主要沉积了一套浅海碳酸盐岩，海湾一泻湖、潮坪、沼泽及三角洲相陆源碎屑岩和 煤层。上二叠统上、下石盒子组则以海陆交互相陆源碎屑沉积为主，三角洲及三角 洲平原沼泽十分发育。 二、三叠系组成、划分 三叠系自下而上包括下三叠统刘家沟组( t 1 f ) 、和尚沟组( t 】矗) ；中三叠统二 马营组( t 2 e r ) 、油房庄组( t z v ) ；上三叠统椿树腰组和谭庄组。中下三叠统在本区 分布较为广泛，厚度较大，一般在1 5 0 0 2 4 0 0 m ，最厚出现在巩县涉村，达2 8 0 0 m 。 而上统谭庄组由于后期的构造抬升，大部分已被剥蚀，仅在济源仙口、义马常窑、 宜阳石门沟不完全出露。 三叠系为陆内湖相、河流相碎屑岩夹煤岩，它们之间均呈连续沉积过渡关系， 具有稳定的陆缘拗陷一陆内拗陷盆地沉积特征。 由于受印支一早燕山挤压构造事件的影响，区内石炭一二叠一三叠系发育褶皱 和逆冲推覆断层。 西北大学硕士学位论文 表3 - 1 洛伊一三门峡及邻区前侏罗纪主要地层单位划分对比表 第三章洛宣一伊川盆地构造特征分析 1 4 三、侏罗系组成、划分 洛伊一三门峡地区侏罗系发育有限，仅局部出露于渑池之南和义马地区，渑池 一义马的侏罗纪地层中缺失下统，中上统发育较好发育，为具一定厚度的暗色泥岩 和煤系地层( 表3 2 ) 。 表3 - 2 洛伊一三门峡地区及邻区侏罗系地层对比 型区 翅i 层 渑池一义马济源西承留同始武庙 q 时代、 段集组( j a d ) ： 下部紫红色巨厚层砾 晚 千秋镇组( j 3 q ) 下部岩、砂砾岩；中都紫 侏 紫红色巨厚层砾岩红色厚、巨厚层砾岩、 罗 夹砂砾岩；上部褐 砂砾岩含火山碎屑岩 色、灰厚层巨厚层和沉凝灰岩；上郝紫 世 砾岩、砂砾岩红色中厚层晶屑凝灰 岩、角砾凝灰岩和砾 岩、砂砾岩。 马凹组( j a n ) ： 马凹组( j 棚) ： 下部紫红色厚层砾下部灰白、米黄色巨厚层 岩、砂砾岩、中细粒中粗粒砂岩、细砂岩和