构造层与构造演化模式

粗枝大叶的意思2023-04-29  24

据黔南、桂中坳陷现有的地层层序充填系列、古生物演替、岩浆活动与成矿事件记录等分析,自中元古代以来两坳陷先后经历了中元古代末期的四堡运动、新元古代早期的晋宁运动、中志留世末期的广西运动、中三叠世末期的印支运动以及中侏罗世以后的燕山运动等。同期伴随有中元古代末、泥盆纪、二叠纪三期火山喷发与新元古代早期花岗岩、晚奥陶世至志留纪钾镁煌斑岩、古近纪偏碱性基性岩三期侵位,经历了南华-志留纪、泥盆纪-早三叠世、中新生代三期成盆与晚奥陶世-志留纪、中三叠世-中侏罗世、白垩纪末三期盆山转换,发育了从被动大陆边缘-前陆-陆内改造三种盆地类型。

其中,四堡运动是该区地质历史时期最早的造山作用事件,中元古代发育的古华南洋因此而封闭,黔南坳陷深部基底由此而形成褶皱,并经后期多次造山事件作用而逐渐强化为结晶基底;新元古代南华纪受晋宁运动影响,华南联合古大陆逐渐裂解,形成了原特提斯时期的北东向华南陆内裂陷有限洋盆,沉积了巨厚陆源碎屑夹火山岩系。经短暂的澄江运动后形成了中国南方的浅变质基底,华南陆内裂陷有限洋盆逐渐发展演化成为被动大陆边缘;震旦纪-早古生代(Z-O1)伴随全球海平面上升,扬子陆块逐渐演化为克拉通,发育碳酸盐岩台地沉积;而处于扬子大陆东南缘的黔南地区主要表现为典型的被动大陆边缘裂陷盆地性质,从黔南到桂中坳陷水体逐渐加深。中志留世末期的广西运动是一次重要的陆内造山作用事件,黔南坳陷东部雪峰地区由此结束海盆沉积进入隆起(台地)发育阶段,桂中下古生界也因此褶皱而形成了坳陷基底;晚古生代由于古特提斯洋的扩张与形成,使增生后的扬子陆块南部再次裂解为破碎大陆边缘、两坳陷再现海盆环境。印支期随着古特提斯洋的消亡以及中-新特提斯洋的后撤,两坳陷逐渐海退、结束海相沉积历史进入陆相盆地发育阶段,燕山期后整体进入陆内盆地改造阶段。

依据两坳陷盆地发育世代及地层沉积充填序列,结合其沉积盖层的后期改造与变形特点分析,黔南坳陷盖层总体可以划分为下古生界、上古生界和中-新生界三套构造层,桂中坳陷盖层可划分为上古生界和中-新生界两套构造层。

下古生界构造层:包括震旦系、寒武系、奥陶系、志留系。其中,黔南坳陷震旦系及下古生界沉积相带呈北东向展布,主要沉积一套海相碳酸盐岩及碎屑岩;南华系、下寒武统、下志留统为塑性层,中、上寒武统及奥陶系为能干层,以脆性变形为主,节理和断层发育;主要出露在黔南坳陷东部,贵定-都匀一带以宽缓背斜为变形特征;雪峰山西缘以逆冲推覆和断层相关褶皱中的断弯褶皱变形样式为主;坳陷中西部以宽缓背斜为变形特点。桂中坳陷由于发生了云贵、都匀、广西等多次构造运动,本构造层多遭剥蚀与褶皱变质,主要表现为一套中厚层的砂岩、砂砾岩夹薄层浅变质泥页岩,形变以强烈的紧闭褶皱为特征。

上古生界构造层:包括泥盆系、石炭系和二叠系,又可分为三个构造亚层,主要表现为北西及近东西向裂陷-裂谷沉积充填层序,断裂带沿线为台盆深水沉积区,其他地区表现为碳酸盐岩台地沉积区。其中,中下泥盆统、下石炭统、上二叠统底部为软弱层,揉皱变形强烈。上泥盆统与上石炭统、下二叠统发育大套灰岩及白云岩,以脆性变形为主,断裂及节理发育。整体呈现台地相以脆性变形为主,台盆相以塑性变形为主。软硬相间的地层使两坳陷发育断层相关褶皱中的断展褶皱变形样式,其中黔南坳陷以发育层间滑动构造为特征,桂中坳陷以发育冲起构造组合为特征。

中-新生代构造层:主要包括三叠系、侏罗系、白垩系,除三叠系外,其他地层仅零星出露于两坳陷区向斜核部。三叠系在两坳陷西北部大面积出露,褶皱、冲断较为强烈,三叠系发育典型的塑性变形与断层相关褶皱(图1-5)。

图1-5 坳陷构造演化模式图

(一)中-新生代以来改造特征

中生代以来,古特提斯洋逐渐封闭(即发生印支事件);中三叠世末,随着形成后联合大陆的逐步隆升与海退,晚三叠世黔南桂中坳陷以发育海陆交互、成煤为特色的前陆盆地环境,末期全区基本结束海相地层沉积历史。印支事件期间,因受江南-雪峰山构造带及大瑶山构造带复活影响,在黔南坳陷东缘、桂中坳陷东缘及北缘分别发育了褶皱-冲断与重力滑覆构造变形系统。

早-中侏罗世,随着华南联合大陆西南缘越北陆块与扬子陆块、扬子陆块与华北陆块拼合作用的持续以及东部古太平洋板块的西向俯冲作用的联合影响,滇黔桂地区总体处在东、西、北3面受力的汇聚状态(即发生初期燕山事件),黔南桂中坳陷东部早期形成的构造带与造山带由此再次复活、褶皱-冲断,并在其周缘形成了大量花岗岩及有色金属矿床。坳陷边缘早期发育的许多张性断裂因此而反转,逐渐演化为坳陷边缘山前冲断收缩盆地,于其中充填有粒度较粗的类磨拉石建造,如桂东慕城、西湾,黔西南陇脚-安乐塘等侏罗纪盆地,并于中侏罗世末消亡。晚侏罗世随着华南联合大陆进一步汇聚,其中东部地壳急剧增厚,并在早白垩世随之发生岩石圈拆沉、垮塌、减薄,地壳表层出现张性应力场环境(即进入燕山事件中期阶段),由此形成了一系列NE向裂陷盆地,且伴有强烈的火山喷发与酸性-中酸性岩浆岩侵入活动,导致华南东部海相地层遭受隆升剥蚀、强烈改造与破坏作用。晚白垩-始新世(即燕山事件晚期阶段),受新特提斯东部边缘青藏陆块与三江、扬子区陆块的拼合以及青藏陆块向东的侧向挤压作用影响,华南中西部早期发育的前陆与类前陆盆地亦随之逐步转化、消失,至晚白垩世多转化为山间坳陷型磨拉石红色盆地沉积;同时,由于受燕山事件引发的地壳增厚与减薄活动不断西向迁移影响,晚白垩-始新世滇黔桂地区也开始发育了大量小型山间断陷盆地,并以充填河流冲积相红色磨拉石沉积物系列为特色,黔南桂中坳陷及周缘发育了一系列NE向小型磨拉石白垩系红盆沉积。

始新世末-渐新世初,随着三江及华南联合大陆西缘印度大陆与欧亚大陆的拼合、新特提斯洋的封闭(即发生喜马拉雅山事件),青藏高原逐渐形成、东移,三江及扬子区西南边缘海相地层开始遭受挤压与褶皱,并逐渐向黔桂地区、东南沿海地区扩展,黔南桂中坳陷及其周缘区遭受进一步隆升剥蚀。至中新世,随着印度大陆与欧亚大陆拼合作用的持续,青藏陆块岩石圈迅速增厚、地壳大幅度隆起,并伴以大规模断裂和岩浆活动。受青藏陆块向东蠕散作用影响,在三江及扬子区西南边缘沿早期缝合带及其附近发育了一系列由西向东逆冲与推覆、同时伴有走滑的深大断裂,并沿其形成了一系列新近纪断陷堰塞湖沼盆地,以发育煤系地层为特色;华南中东部以隆升剥蚀为主,东南沿海以准平原化为主、沉积物以发育含有煤系地层的沼泽化湖沼环境为特色。上新世末-更新世初,青藏高原因陆块汇聚、岩石圈进一步增厚,地壳整体强烈隆升,形成现今高原地貌格局,三江及扬子区西南边缘(滇黔桂地区)受其影响,地表逐渐转化为以隆升剥蚀、地震活动频发为主要特点的山地环境,东南沿海区则基本保持相对平静的准平原化沉积环境。

据黔南桂中坳陷中-新生代以来地层分布及层间接触关系分析:邻近雪峰山构造带的黔东南及桂北地区与邻近滇东及牛首山隆起的两坳陷边缘区普遍缺失上三叠系-下侏罗统,表明构成坳陷周缘的隆起区可能多为坳陷中西部印支期前陆盆地的主要物源供给者,坳陷中西部发育的上三叠统至下侏罗统煤系地层多与其下覆地层间以假整合接触为主的事实,证明两坳陷印支期构造活动可能主要以褶皱变形为主。燕山期后逐渐加强,并不断强化为强烈的褶皱与冲断变形作用,以两坳陷中东部最为明显,主要体现在两坳陷中东部海相地层由于受到太平洋板块西向俯冲与雪峰山陆内再造山联合作用影响,普遍遭受了强烈隆升与剥蚀作用,表现在两坳陷中东部少数向斜带轴部残留的侏罗-白垩纪地层多与其下覆地层间呈不整合接触,中西部以假整合接触为主,且燕山期金属成矿事件主要集中在两坳陷中东部等事实。喜马拉雅期以来由于受青藏高原由西向东逃逸作用产生的向东冲断-褶皱及其相伴生的三江区造山带走滑剪切调节联合作用动力影响,两坳陷总体处于强烈隆升与剥蚀状态,主要体现在两坳陷现今残留海相地层深切峡谷纵横、岩溶发育,现今地表无古近系及新近系沉积与残留等事实;运用Ro及包裹体均一温度推算分析,燕山事件以来两坳陷东西两侧江南-雪峰及南盘江地区共剥蚀地层5000~6000m,坳陷内2500~4500m,主要涉及上泥盆统及其以上地层,局部裸露至中泥盆统。

结合裂变径迹资料对江南-雪峰地区构造-热事件进行定量分析发现:该构造带志留系碎屑岩自印支期以来至少经历了3次区域性抬升、冷却事件,即早中三叠世(250~235Ma)印支期、晚侏罗世-早白垩世(140~110Ma)中燕山期和始新世-渐新世(45~25Ma)喜马拉雅期。以西南缘凯里洛棉志留系磷灰石裂变径迹热史模拟结果为例,该套地层从最大埋深处抬升到磷灰石退火带以上的时间大致在115Ma左右,地层抬升幅度约1040m;之后经历了①115~78Ma期间(燕山中期)的缓慢抬升,古地温降28℃,地层抬升1120m,抬升速率为303m/Ma;②经78~45Ma(燕山晚期-喜马拉雅早期)调整,古地温下降2℃;③45~30Ma(喜马拉雅早期)进入快速抬升期,该套地层古地温共下降55℃,经强烈剥蚀后,地层共抬升2200m,抬升速率高达1467m/Ma;④30Ma 以后(喜马拉雅晚期)再次进入调整期,志留系古地温接近现今地表温度。

综上可见,燕山期以来是黔南桂中坳陷现今构造格局主要形成期,江南-雪峰构造带的逆冲推覆作用可能是两坳陷构造变形的主要动力因素。其中,雪峰构造带西缘冲断推覆作用控制了黔南坳陷构造变形样式、分布及演化,南缘的强烈隆升控制了桂中坳陷中、北部滑覆构造变形样式、分布及演化。

(二)断裂展布与构造区划

两坳陷主体构造格局定型于燕山期以来,呈现隔槽式褶皱,主要发育有NNE-近SN、NW、近EW向3组构造线。

依据近年来的野外地质调查,发现桂中周缘白垩系多卷入坳陷盖层变形褶皱,其中北部河池-柳城大断裂(宜山段)前缘见到了断层上盘上泥盆统白云质灰岩逆冲于下盘白垩系之上,下伏白垩系与三叠系为不整合接触,且见白垩系与三叠系均已卷入强烈的塑性变形。在坳陷南部边缘那阳一带虽见白垩系逆冲至三叠系之上,但发现三叠系变形强烈,白垩系变形相对较弱。结合坳陷全区白垩系分布零星、变形改造相对弱的特点,推测桂中坳陷定型期可能结束于白垩纪,即燕山中晚期。

同样,依据黔南中西部野外地质调查成果,发现坳陷内上白垩统与中三叠统、上二叠统呈假整合接触,且见上白垩统已与其他层序整体褶皱变形;结合坳陷北部黄平旧州及施秉等地发现的上白垩统多广泛不整合于元古宇、寒武-奥陶系之上的现象分析,推测黔南坳陷构造格局定型期可能稍晚于桂中坳陷,多集中于燕山晚期。

结合黔南、桂中坳陷及其周缘区域地质资料、物探资料分析,两坳陷内背斜多相对宽缓,呈箱状;向斜相对窄陡,呈带状,总体体现侏罗山式隔槽褶皱样式。两坳陷主要发育有NNE-NE、NW、近EW与近SN 向4组规模不等的深大断裂系,并由此组成坳陷区NNE-近SN、NW与近EW向三大构造带,进而控制着两坳陷区主体构造格局与面貌。

就黔南而言,坳陷中偏东部构造线主体近SN向,向东逐渐偏转为NNE-NE向,向西至坳陷西部边缘靠近紫云-罗甸断裂带附近逐渐转换为NNW-NW向,坳陷南、北边缘局部见有少量近EW向构造。坳陷整体形成以NNE - SN 向构造线为主,南、北多被近EW 向构造线切割和限定,中东部和西部分别被NE向和NW向构造线限定。从断裂展布来看:NNE-近SN断裂主要集中在坳陷的中东部,以体现逆冲兼走滑性质为主,如施洞口断裂、福泉-都匀断裂、惠水断裂、贵定断裂、广顺断裂等;部分有控制坳陷内早古生代原始地层沉积岩性与岩相变化的作用,如铜仁-三都断裂。NW向断裂主要集中在黔南坳陷西部,以紫云-罗甸断裂为代表,同样具有逆冲兼走滑性质;近EW向断裂主要分布在坳陷北部,以陕斑断裂、凯里断裂为代表。

就桂中而言,NNE-NE向断裂主要集中于坳陷东部及东缘,如龙胜-永福断裂带、寿城-屯秋断裂带、三江-融安断裂带以及柳州-来宾断裂带,它们多具有发育时间早、活动时间长的特点。晚古生代表现为张性正断层,印支期后反转为压性走滑断层,形成今坳陷区东部冲褶构造变形带;近EW向断裂活动时间类似,主要集中在坳陷北部宜山和南部宾阳一带,如河池-柳城断裂带、凭祥-大黎断裂带;NW向断裂集中在坳陷西部边缘,以南丹-都安-马山断裂为代表,早泥盆世开始拉张活动,二叠纪时期逐渐增强,晚三叠世以后反转,并由此转换为压扭性逆冲断层。坳陷总体北部以发育NNE-NE向断裂系与构造线为主,中偏北部发育近EW向断裂系与构造线、形成宜山弧形构造带,中偏东部发育NNE-近SN 向断裂系与构造线,西缘发育NW 向断裂系与构造线,中南部因受西缘NW 向断裂系干扰而发育成NNE-近SN向断裂系与“S”形构造线。坳陷区总体构造线呈现NNE走向特征。

就两坳陷发育的三组主断裂间的相互切割和限定关系分析来看:坳陷中东部以NNE-SN向断裂系与构造线为主,它多切割EW向构造线与断裂,但受NE向构造线与断裂限制,表明NE向断裂形成时间最早,可能多为加里东期发育的张性断裂,如贵阳-镇远断裂、柳州-来宾断裂。NNE-SN向断裂发育相对较晚,一般在燕山期,且多为加里东期断裂的复活与反转产物。坳陷西部边缘及南部发育有NW向断裂系与构造线,且有限定NNE-SN向断裂系与构造线的作用,表明NW向断裂系与构造线形成时间略早于NNE-SN向断裂系,可能与NE向、近EW向断裂系及构造线形成时间同期或稍晚,结合岩相古地理推测为海西-印支期。由上不难确定两坳陷NNE-SN向断裂系形成时间相对较晚,为燕山期;NE向断裂系形成期较早,为加里东期;NW向及近EW向其次,为海西期。

依据两坳陷盆地发育世代与现今构造线组合特征及变形特点,结合油气勘探需要,我们将桂中坳陷构造单元划分为“四凹三凸一斜坡”,即宜山断凹、环江浅凹、红渡浅凹、象州浅凹,马山断凸、罗城低凸起、柳江低凸起、柳城斜坡共8个次级构造单元,将黔南坳陷分为“三凹一凸一断阶”,即安顺凹陷、长顺凹陷、黄平浅凹、独山鼻状凸起、贵定断阶5个次级构造单元。同时依据实际资料情况,将桂中坳陷的柳江低凸起细分为大塘背斜带、合山向斜带及柳州背斜带3个次一级构造单元,将黔南坳陷的长顺凹陷进一步细分为平火坝-黄丝背斜带、克渡向斜带、雅水背斜带、田坝-兴隆向斜带、长顺-打浪背斜带及长摆所向斜带6个次一级构造单元(图1-6)。

图1-6 黔南桂中坳陷构造单元划分图

(三)构造变形与构造样式

黔南坳陷发育侏罗山式山前冲断变形结构,桂中坳陷呈现“馅仁式”褶皱变形样式。

黔南、桂中坳陷在后期改造变形过程中主要经受了钦防海槽封闭、南盘江弧后前陆盆地消亡以及雪峰构造带多期造山联合作用影响。依据不同部位构造变形机制与特征不同,将两坳陷划分为冲断变形区、褶皱变形区及压扭变形区。

冲断变形区:依据变形机制的差异可细分为黔南坳陷东北部雪峰山前缘逆冲推覆冲褶变形区、桂中坳陷北部雪峰山前缘宜州重力滑覆冲断变形区、桂中坳陷东部及东南缘大瑶山前缘逆冲推覆冲断变形区。

黔南坳陷东北部雪峰山前缘逆冲推覆冲褶变形区包括黄平浅凹、独山鼻状凸起及贵定断阶,主要发育断弯褶皱样式,由此组合而形成一系列推覆构造、反冲构造等,地层变形较强。

桂中坳陷北部雪峰山前缘宜州重力滑覆冲断变形区包括罗城低凸起、环江浅凹东部及柳城斜坡,发育大量剪切平移的NNE向断层,地层变形强度从滑覆根带-中带-锋带变形强度逐渐增强,构造样式在滑覆中带、锋带主要发育断弯褶皱(图1-7)。

图1-7 桂中坳陷北部太阳山-杨家岭剖面图

桂中坳陷东部及东南缘大瑶山前缘逆冲推覆冲断变形区主要包括象州浅凹,发育大量的NNE向走滑断裂,地层变形强烈,发育叠瓦状构造、花状构造等构造样式。

褶皱变形区:主要包括桂中坳陷柳江低凸起、红渡浅凹中北部,宜山断凹西部、南部,环江浅凹西部以及黔南坳陷的西南部,为褶皱冲断变形区,构造样式以断层相关褶皱为主。

压扭变形区:包括马山断凸及红渡浅凹的南部地区,主要受南丹-都安构造带影响,靠近断裂带地层变形强烈,进入马山断凸变形较弱,构造样式以断层相关褶皱为主(图1-8)。

黔南坳陷内部发育有一系列近南北向切穿坳陷基底的逆冲断裂,这些断裂均体现由东向西逆冲特点,地层变形越靠近雪峰隆起变形强度越大,表明具有典型的雪峰西南缘侏罗山式山前坳陷特点。坳陷主体自东向西依次发育有造山楔、山前冲断带与山前褶皱带3段结构,体现了经典的山前隔槽式褶皱冲断变形组合样式。其中,坳陷东北部逆冲推覆冲断变形区主要发育断弯褶皱,组合形式以叠瓦扇为特点,变形地层以下古生界为主,地表与地下褶皱变形形式相对统一与一致,基底多卷入盖层变形;坳陷西南部主要发育有断展褶皱,组合形式以冲起构造为特点,变形地层包含下古生界、上古生界、中生界3套构造层。由于岩性的垂向层间差异以及岩相侧向相变,地表与地下构造形态往往出现侧向漂移或上下不一致现象,基底卷入盖层变形程度相对有限,因而构成多层变形结构。

桂中有别于黔南,构造格局相对复杂,主体以发育隔槽式褶皱为特征,剖面上多表现为背斜相对宽缓,呈箱状;向斜相对窄陡,呈槽状。野外调查发现软弱的台沟相地层变形强烈而台地相地层由于较坚硬则变形相对较弱,因此桂中坳陷的地层变形模式与原型盆地期坳陷的古地理格局有重要关联。考虑到晚古生代桂中坳陷盆地世代演替及特有的“盆包台”古地理格局,坳陷区上古生界构造层在平面和剖面上就自然组合形成了“三明治”式软硬间互的带状介质结构。当坳陷三面受力、侧向挤压时,早期控制坳陷台盆(沟)沉积的同生断层极易反转冲起,形成有基底卷入的冲起构造及相应的断层相关褶皱,出现台盆(沟)区形变强烈、形成紧闭的槽状褶皱,台地区形变相对较弱、形成相对宽缓的箱状褶皱,多组方向的台盆(沟)经变形叠加后就在平面上拼合成了多方向相互叠加与联合的隔槽式褶皱组合样式,剖面上也由此形成了台盆包裹台地的“馅仁”式形变组合样式(图1-9),并由此构成桂中坳陷最具特色的构造变形样式。

图1-8 黔南桂中坳陷构造变形分区图

黔南坳陷西南部及桂中坳陷中西部变形较弱,为构造活动相对较稳定区块。

据两坳陷内多条多组多方向平衡剖面分析,黔南坳陷不同构造单元沉积盖层形变缩短率存在明显差异,总体体现由东向西逐渐减小趋势,具体表现为中西部安顺凹陷为133%、长顺凹陷为175%,中东部贵定断阶为211%、独山鼻状凸起为353%。

桂中坳陷则表现为不同沉积区盖层缩短率不同,以早期发育的台盆(沟)相区缩短率最大,如西部南丹-都安断裂带沿线缩短率最大,为335%;北部河池-宜山断裂带和南部凭祥-大黎断裂带沿线其次,分别为317%和316%。而处于台地相沉积的相对稳定的区域盖层缩短率总体相对较小,如柳江低凸起缩短率都在15%以下。由此可见桂中坳陷台盆相区构造变形与改造比较强烈。

图1-9 桂中坳陷上古生界“三明治”式形变层序与“馅仁”式结构复合形变模式

结合两坳陷区域断裂发育程度、地层平均倾角、地质剖面褶皱翼间角加权平均值等分析,发现桂中坳陷北部柳城斜坡、罗城低凸起及环江浅凹、宜州断凹4个围绕雪峰山南缘的构造单元发育有自NW-近 SN-NEE 向的一系列断层系,断层密度分别为 039条/100km2、0727条/100km2、0784条/100km2、0863条/100km2,相对桂中坳陷其他构造单元而言断层较大、位居前列;各构造单元野外观测到的地层倾角分别为204°、14°、188°、396°,褶皱翼间角平均为1358°、1433°、1306°、1135°。表明处于雪峰山隆起南缘的罗城、环江及柳城3个构造单元地层倾角较缓,褶皱变形相对较弱,总体处在雪峰山南缘重力滑覆根带与中带部位,以发育大量走滑断裂带断层为特点,油气保存条件总体偏差。

桂中坳陷东部象州浅凹与北部构造单元类似,盖层断层发育,褶皱变形强度较大,油气保存条件相对较差,断层密度为0466条/100km2,褶皱翼间角为12738°,地层倾角平均为376°;外加受龙胜-永福断裂影响走滑活动较为明显,发育有典型的钦防褶皱造山带前缘冲断变形样式,总体归属于大瑶山前缘山前冲断变形区。

桂中坳陷西部环江浅凹西南、宜山断凹西端、马山断凸南部及红渡浅凹西北与南部虽断层密度及褶皱强度不大,但因长期处于南丹-都安深断裂压扭变形带前缘,后期扭压作用明显,断裂沿线地层变形强烈。盖层中的主要目的层——泥盆系多已卷入冲断褶皱变形,局部已裸露地表形成冲断变形样式,断裂沿线纳于构造带冲断变形区,局部(南丹-都安断裂九圩段)地层缩短率达到了335%,油气保存条件总体较差。

桂中坳陷中部柳江低凸起与红渡浅凹北部以及马山断凸的中北部相对其他构造单元而言,地层相对平缓、构造变形较弱,地层倾角、断裂发育密度及盖层缩短率不大。且柳江低凸起,红渡浅凹北部长期处于构造转换地带,受造山带影响较少,变形相对较弱,油气保存条件较好。其中,马山断凸北部由于在原型期主要为台地相沉积,地层能干性相对较高,后期变形改造相对较弱,外加原型期四周为“台沟相”所包围,油源条件充足,因此应列入有利的油气勘探区。

据黔南坳陷的区调资料统计数据分析,坳陷东部雪峰隆起前缘黄平浅凹、贵定断阶及独山鼻状凸起区断层密度相对较大,分别为089条/100km2、054条/100km2、076条/100km2,为坳陷内断层密集发育区;褶皱翼间角平均为12826°、12186°、10888°,是黔南坳陷褶皱变形比较强烈的区域。地层缩短率数据表明,贵定断阶与独山鼻状凸起分别为211%及353%,高于长顺凹陷和安顺凹陷;地层平均倾角统计显示了基本同样的结论。结合钻井、地震及MT等勘探资料分析,坳陷区东部以发育冲断变形构造为主,断块相对较多,总体以冲断变形为主;坳陷区西南安顺及长顺凹陷因相对远离雪峰构造带,受山前冲断作用影响相对减弱,断层密度相对坳陷东部降低为067条/100km2、046条/100km2;地层平均倾角、缩短率及褶皱翼间角分别为167°、201°,133%、175%和12698°、13124°,均反映后两者盖层变形强度相对较弱,总体处于褶皱变形区,实为坳陷内油气保存条件相对较好的区域。

综上所述,可见桂中坳陷的中偏西部、黔南坳陷的西南部为构造变形相对较弱区域,油气保存条较好。

同一地区在同一应力场的作用下,处于不同深度(或不同温度和压力)条件下的岩石的变形机制不同,形成不同样式的构造,或构造变形过程中,由于地壳的物理化学条件变化所导致的构造分带现象,称为构造层次。由于地壳物理化学环境的变化最直观的表现是由地表到地球深部的垂向变化,因而地壳相对活动性层次的构造分带也相应显得更为明显。

Mattauer(1980)根据造山带的构造分带提出将地壳构造层次划分为上、中、下三个层次。上部(表)构造层次,主导变形机制剪切作用,以脆性断裂为主,是断层分布区域;中部(浅)构造层次,主要是弯曲滑动,以塑性变形为主,产生等厚褶皱;下部(深)构造层次,主导变形机制有两种,先是压扁作用,然后是流动作用,因此,主要构造样式是顶厚褶皱。下部构造层次又分为两个亚层,上部构造亚层,以广泛发育劈理的或顶厚褶皱为特征,故下部构造层次的上限为劈理前峰面。在下部构造亚层中,温压条件已经达到或接近岩石的正常熔点,岩石已经部分或全部重熔,呈不同黏性的流体状态发生柔流,劈理消失。

在模拟自地表到地壳深部约40km压缩变形的各种条件时,受压岩石处于压力和温度逐渐增大的状态,最初,岩石的力学习性表现为脆性,随后,当压力和温度继续增大时,便表现为韧性;最后,当达到熔点时,便呈黏性极低的流体状态。随着岩石物性的变化,岩石的变形机制也相应发生了更替。岩石的变形机制与岩石的变形习性有着直接的联系,当岩石呈脆性时,变形只出现破裂,即发育节理或断层。许多无褶皱区的断裂网络均在这一层次形成,其变形机制为脆性剪切(图2-1-1a)。当岩石具有一定韧性时,就会形成褶皱,但褶皱的形成有不同方式。在最初阶段,当韧性尚不明显时,岩层只发生简单的等厚褶皱,岩层厚度一般无多大变化,只转折端处才有较显著的变形。这种情况下,褶皱形成机制以弯滑褶皱为主导(图2-1-1b)。但随着变形时温压条件的升高,岩石的韧性变得很大,变形作用的透入性也相应提高,岩石普遍遭受韧性剪切和压扁作用的改造,出现了力学性质上呈各向异性的构造,如劈理,褶皱顶部相应递进增厚。在这种情况下,主要的变形机制被认为是韧性剪切和压扁作用,褶皱也相应呈被动褶皱(剪切褶皱)和准弯曲褶皱(图2-1-1c)。最后,当温度接近或高于熔点时,岩石呈现黏性不同的流体状态发生流动,其中高熔点的某些岩层或脉岩,形成柔流褶皱。这种情况下,变形机制以深熔流动为主导。这类构造一般只在深变质或超变质混合岩区才广泛出现,与一般中、浅变质岩区的构造具有明显的差别(图2-1-1d)。

图2-1-1 不同构造层次地壳断面上出现的构造变形状态立体图

(据Mattauer,1980)

虽然不同构造层次的构造各以一种变形机制为主导,但各层次之间变形机制的转化并不是突变的,而是逐渐过渡的。因此,在某些过渡层次上会同时存在多种变形机制。然而,更多的情况是,从地壳浅部到深部,从低温低压环境到高温高压环境,总是具有符合上述从脆性到高韧性,乃至熔融状态的构造变形特征,而且在一定层次范围内总是存在一种主导的变形机制形成的构造要素组合。

不整合界面是区域构造变形的重要表现之一,它表示一个地区的上下两套地层之间发生了沉积间断和生物演化上的不连续,是地壳运动影响的一种反映。其中的角度不整合界面,上下两套岩层间不仅有明显的沉积间断,而且两套岩层以一定的角度相交。反映出这一地区在下伏岩层形成后,曾发生构造运动和剥蚀作用,且构造运动引起的构造变形已经使得下伏岩层的产状产生掀斜和褶皱。因此,不整合界面不仅是构造变形的一种表现,而且是不同构造阶段所形成的构造层之间的分界面。

燕山东段—下辽河地区中生代地层中间的区域性不整合界面共有四个:上三叠统与中下三叠统之间的角度不整合界面、中侏罗统与下侏罗统之间的角度不整合界面、下白垩统与上侏罗统之间的角度不整合界面、老第三系与白垩系之间的角度不整合界面。它们分别代表着中三叠世与晚三叠世之间、中侏罗世与早侏罗世之间、早白垩世与晚侏罗世之间及老第三纪与白垩纪之间的构造变形。说明中生代时期燕山东段—下辽河地区曾经经历过四次比较强烈的构造运动,发生过比较强烈的构造变形。根据这四个不整合界面可以将该区中生界划分为中下三叠统、上三叠统和下侏罗统、中上侏罗统、白垩系四个构造层。

羌塘盆地中以中生界海相沉积为主体的沉积建造可以分成三套:即上二叠统到中三叠统的浅海相到滨海相和滨海沼泽相沉积;中三叠统中部到中侏罗统底部的浅海相到滨海相、滨海沼泽相以及半深海盆地相沉积;中侏罗统下部到白垩系最底部的上部浅海相、滨海相到浅海潟湖相沉积。这三大套沉积地层构成了盆地的三个构造层。

1下构造层

盆地的下构造层由上二叠统到中—下三叠统的地层组成。它们是一大套浅海相到滨海沼泽相沉积的泥页岩、碳酸盐岩及砂泥岩煤系地层(包括了上二叠统的乌丽煤系、热觉茶卡组和康南组)。厚度大于2793m。其中泥页岩的厚度达到576m。碳酸盐岩的厚度达到1018m。经样品的分析实验证实,其中的泥页岩和碳酸盐岩都具有生油气性能,是一套含油气建造。

2中构造层

盆地的中构造层由中三叠统中部到中侏罗统底部的地层组成。它们是一大套浅海相到滨海相和滨海沼泽相沉积的砂砾岩、砂岩、泥页岩和碳酸盐岩组成的韵律沉积。在沉积特征上它们发育为两个巨大的沉积韵律,最底部为褐红色砂砾岩、砂泥岩互层(层位相当于西藏东部地区的甲丕拉组),厚度约1141m;下部为厚层的灰色石灰岩、生物灰岩(层位相当于西藏东部的波里拉组),厚度约1420m;上部是巨厚层的灰色、灰黑色砂、泥岩煤系地层(尹集祥曾于1976年正式命名为土门格拉煤系,层位相当于西藏东部的巴贡煤系或基堵拉组和阿堵拉组),厚度在2000~3000m之间;顶部是厚层的砾屑灰岩和石灰岩,厚约750m左右;最顶部是巨厚层的泥岩、页岩夹灰岩透镜体(即下侏罗统的曲色组和中侏罗统底部的色哇组,曲色组和色哇组的总厚度可达1000m以上)。在局部地段发育为厚层的中酸性到中基性的火山喷发岩和凝灰碎屑岩(如那底岗日群)。羌塘盆地的中部构造层是盆地中最主要的含油气建造。

3上构造层

上构造层由中侏罗统中部到白垩系最底部的地层组成。这套地层曾被命名为雁石坪群(魏思槐、詹灿惠等,1957)或唐古拉群(蒋忠惕,1983)。这是一大套稳定浅海到滨海潟湖相沉积的砂岩、泥岩和碳酸盐岩的韵律层。地层的沉积特征表现为两个巨大而完整的沉积韵律。按照岩石地层特征可以划分为五个地层单元,即:底部碎屑岩段是一套褐色、褐红色夹灰绿色的砂岩、砂质泥岩互层。部分地段夹有贝壳灰岩和石膏的夹层,厚度达904m,赵政璋(2001a)与王成善(2001)称其为雀莫错组。下部灰岩段是一套厚层状的石灰岩、生物灰岩和泥页岩的互层,厚度大致在1000~1820m之间,赵政璋(2001a)与王成善等(2001)又称其为布曲组。中部碎屑岩段是一套灰绿色、灰红色粉砂岩、泥岩互层夹有生物碎屑灰岩和石膏层的地层,厚达466~1405m,赵政璋(2001 a)与王成善等(2001)又称其为夏里组。上部灰岩段是一大套厚层的石灰岩和含泥质灰岩夹灰质泥岩的地层,厚度约在569~591m之间。赵政璋(2001 e)与王成善等(2001)称其为索瓦组。顶部碎屑岩段是一套灰色的砂岩、粉砂泥岩夹泥灰岩和生物灰岩的地层。在盆地中部的白龙冰河一带相变为一大套厚层的白云岩化灰岩和厚层泥页岩的互层,厚度在571~2150m之间。蒋忠惕等(1983)、赵政璋(2001 a)、王成善(2001)均称其为雪山组,盆地中部的厚层白云岩化灰岩和泥页岩,被命名为白龙冰河组(刘诗坤,1986),实际上其中包括有前述的上部灰岩段的地层。

从沉积建造的发育情况看古特提斯构造域演化。在这一构造域演化到深海槽相建造结束后,全区演变为浅水台地相碳酸盐岩建造发育区。嗣后海域进一步退却,在经历了一次区域性的构造运动影响之后,仅在一些残留的浅海洼地中,形成了新的沉积环境,并在新的沉积体制下,开始建造晚二叠世的浅海相到滨海相和滨海沼泽相沉积。由于这一地区上二叠统下三叠统为连续沉积,而且它们均是发育在比较分散的浅海洼地或滨海地带,发育的范围也比较有限。这一套沉积构成了羌塘盆地最下部的第一个构造层,特点是规模较小而且多呈分散状态。盆地发育进入到中三叠世时期,由于西金乌兰湖-金沙江裂谷海槽的急速扩张,现在的青藏高原的北部地区,发生广泛的海侵,海相沉积建造的发育范围进一步扩展,造成这一地区晚二叠世到早三叠世时期发育的分散分布的沉积洼地迅速连成一片。建造了这一时期的沉积地层。这一时期的沉积建造不仅普遍覆盖了这一地区,而且还向盆地的边缘地区广泛超覆。形成了该盆地中广泛发育的稳定浅海相到滨海相和滨海沼泽相沉积构成的第二个盆地构造层。这一盆地构造层的原始沉积分布范围,南界大致在班公湖-怒江一线;北界在昆仑山南侧,当时的沉积中心在西金乌兰湖-金沙江一线。现在确定的羌塘盆地实际上只是这一沉积领域的一部分。从含油气建造的保存情况分析,由于西金乌兰湖-金沙江一线发育的上三叠统地层遭受了后期的区域动力变质作用,基本上丧失了生油气性能,因此被排除到盆地含油气建造之外。盆地的含油气构造层北界被划定在西金乌兰湖-金沙江一线发育的巴塘群地层与若拉岗日群地层之间的界线上。盆地的发育进入侏罗纪之后,由于西金乌兰湖-金沙江深海槽的关闭和班公湖-怒江裂谷深海槽的形成,海域向南侧迁移,因此在盆地南侧,上三叠统地层之上还连续发育了半深海相到深水盆地相沉积的下侏罗统到中侏罗统最底部的地层。这些侏罗纪系地层与下伏的中—上三叠统地层为连续沉积,它们共同组成了盆地的中部构造层。这一盆地构造层的特点是上三叠统在盆地北部为半深海到深水盆地相沉积,南部为滨海沼泽相沉积。下侏罗统在盆地北部缺失,在盆地南部发育为厚度巨大的半深水盆地相的泥页岩和碳酸盐岩。总体看该盆地的中部构造层,即是全区覆盖,又是南部比北部厚。而且上三叠统的盆地构造层与北部西金乌兰湖金沙江带中的巴塘群深海槽相复理石建造为相变关系,下侏罗统的盆地构造层与南部班公湖-怒江带中的木嘎岗日群深海槽相复理石建造为相变关系。盆地发育进入到中侏罗世中期,西金乌兰湖-金沙江深海槽已经关闭并转化为陆地,盆地上部构造层发育的范围已经向南迁移,但是由于班公湖-怒江构造带的发育和扩展,在盆地南部上部构造层发育为浅海相到半深水盆地相砂岩、泥岩和碳酸盐岩及生物灰岩的韵律沉积层,并与班公湖-怒江构造带中的木嘎岗日群上部地层存在着相变联系。在盆地北部上部构造层则发育为巨厚的稳定浅海盆地和潟湖盆地相沉积的砂泥岩、碳酸盐岩、生物灰岩以及蒸发岩韵律沉积层。具有一定的独立性。到早白垩世,盆地南部边缘地区隆升,海域向南北两侧退却。盆地上部构造层的最顶部地层,在盆地的南侧边缘地区基本缺失,在盆地北部发育为巨厚的泥页岩与白云岩的互层。上述分析表明了这三个盆地构造层在发育部位上具有一定的继承性,但是每个构造层在盆地边缘部位都可以直接向不同层位的下伏层上超覆,表明这三个盆地构造层在沉积发育上又有一定的间断性迁移性。特别是盆地的中部构造层,其早期发育与北侧的西金乌兰湖-金沙江深海槽的发育有着密切的联系,其晚期发育则与班公湖-怒江深海槽的发育有着密切的联系。总观羌塘含油气盆地含油气构造层发育和分布的特点,表明了羌塘含油气盆地的内部结构,有从小规模的具有分割性下构造层发展成为广泛覆盖全区的统一的中构造层,再发展和演化为盆地内部分地区有良好发育的上构造层,并最后在盆地北侧结束了盆地的全部发育历史。

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