东秦岭-大别造山带北侧中新生代差异构造变形
2012-08-16汤济广胡望水郭齐军黄泽光翟常博
汤济广,胡望水,郭齐军,黄泽光,翟常博
(1.长江大学地球科学学院,湖北荆州434023;2.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023;3.中国石油化工股份有限公司,北京100728;4.中国石化勘探开发研究院无锡实验地质研究所,江苏无锡214151)
东秦岭-大别造山带北侧中新生代差异构造变形
汤济广1,2,胡望水1,2,郭齐军3,黄泽光4,翟常博4
(1.长江大学地球科学学院,湖北荆州434023;2.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023;3.中国石油化工股份有限公司,北京100728;4.中国石化勘探开发研究院无锡实验地质研究所,江苏无锡214151)
受多期非均衡造山作用以及多构造体制的叠加,东秦岭 -大别造山带北侧中新生代发生差异构造变形。基于区域构造动力学机制,将中新生代构造变形分为4个期次:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜马拉雅期(K2-E)。通过野外地质剖面和地震剖面的构造解析,认为印支期-中燕山期主体变形方式为逆冲推覆作用,变形强度自东向西发生时空迁移;晚燕山 -早喜马拉雅期为关键构造变革期,发生区域伸展变形,且以信阳-合肥盆地和灵宝-鲁山-确山-固始 -肥东断裂一带伸展作用最强。平衡剖面恢复显示,印支期和中燕山期为东秦岭-大别造山带北侧两期主要逆冲推覆构造发育期,其中印支期强烈的逆冲推覆作用发生于商城-潢川一带以东,而中燕山期则发生于商城-潢川一带以西。中燕山晚期(K1),受差异造山作用,研究区东西构造变形分异,东秦岭北侧发生强烈收缩变形,而大别北侧则在热隆作用下发生滑覆。
中新生代;构造变形;逆冲推覆;伸展构造;东秦岭-大别造山带
东秦岭-大别造山带是华北板块与扬子板块俯冲碰撞形成的复合型大陆造山带,其北侧指商丹缝合带以北的造山带分布区和南华北地区,涉及古生代南华北盆地,以及中-新生代河淮盆地群。印支期完成板块拼合后,东秦岭-大别造山带北侧进入陆内构造变动时期,由于涉及中央造山带形成演化的大陆动力学机制,该带一直为国际地质学界研究的热点区域之一,在造山带构造格局(Meng and Zhang,2000;张国伟等,2001;Lothar et al.,2003;Zhang et al.,2009;Dong et al.,2011)、岩石圈结构特征(Meng and Zhang,2000;张国伟等,2001;金昕等,1996;Zhao et al.,2011;Dong et al.,2011)、高压-超高压变质作用(许志琴等,2005;Li et al.,2005;Zhao et al.,2011;Liu et al.,2011)、中新生代盆山耦合时序(李忠等,2002;Li et al.,2005;孟庆任等,2005;王亚琳等,2007)、逆冲推覆构造结构(孙晓猛等,2004;解东宁等,2006;李创举和包志伟,2010;朱清波等,2010)以及地球动力学机制(张国伟等,1996;宋传中等,2002;Wang et al.,2007)等方面取得了大量成果。但在中新生代构造变形过程中,受构造边界(张国伟等,1996;Meng and Zhang,2000;吴智平等,2007)、基底结构(金昕等,1996)、构造作用方式和强度(宋传中等,2002;孙晓猛等,2004;Dong et al.,2011)等影响,东秦岭-大别造山带北侧发生显著差异构造变形,而对不同构造变形期差异构造变形规律尚未从时空关系上进行系统地揭示,进而直接影响到该区中新生代成盆演化、古生界构造叠加改造的研究。
复杂变动型地区油气成藏研究,需以重建构造变形序列为先导(赵文智等,2003;Mei et al.,2007)。古生代以来,受多旋回成盆作用,东秦岭-大别造山带北侧具优越的成藏物质基础,北淮阳构造带可燃天然气(柳忠泉,2009)以及南华北周口坳陷南12井油藏(周小进,2010)与周参10井油流的发现亦证实了东秦岭-大别造山带北侧以及南华北地区下古生界和上古生界存在勘探潜力。而印支期以来的差异构造变形以及中新生代分隔性的成盆作用,使古生界发生差异埋藏和剥蚀、中新生界分隔分布,从而直接制约了古生界的差异成烃与成藏。多旋回构造作用直接制约油气成藏,因此,差异构造变形的解析将推进对东秦岭-大别造山带北侧古生界油气成藏富集规律的认识,且对差异变形机制的探讨还可促进中央造山带陆内造山动力学机制认识的进一步深入。
1 区域构造环境与结构
地球物理、地球化学综合研究表明,东秦岭-大别造山带主要由原华北与扬子板块及夹于两者之间的秦岭微板块三板块碰撞造山而形成,随后又经历了复杂的陆内造山及成盆作用,最终成为复合型大陆造山带。晚燕山期前的碰撞造山与陆内造山作用以及晚燕山期以来西太平洋构造体制直接制约着东秦岭-大别造山带北侧地区中新生代构造变形。
扬子、华北两板块在晚古生代-三叠纪时均发生向北的漂移,后者的速度逊于前者,且在自南向北的远移过程中两者均发生了旋转:扬子克拉通顺时针转动而华北克拉通逆时针转动,由此,扬子和华北两板块相向旋转汇聚运动及由东向西呈剪刀差式穿时碰撞(赵越等,1994;宋传中等,2009)。早中燕山期则发生复杂的陆内造山作用,形成多期逆冲推覆作用,且受早白垩世郯庐断裂的走滑和晚燕山-早喜马拉雅期的区域伸展作用(Grimmer et al.,2003),发生多期构造的复合与叠加。
区域构造显示,东秦岭-大别造山带北侧,即商南-信阳-舒城断裂与灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂之间属华北地块南部,以北则为华北地块本部,其中华北地块南部以栾川-方城-明港-肥西断裂可将其再分为北秦岭构造带和华北地块南缘构造带。自东向西,各构造带走向由近EW向转为NW向再转为近EW向,于栾川-洛阳一带呈弧形向NE向凸出展布,且以商城-潢川一带为中心,分别向EW两侧呈一定发散趋势(图1)。根据研究区的总体构造格架——NW向断裂控制主体构造格架与NE向断裂分割各NW向构造带,并基于关键构造变革期——晚燕山-早喜马拉雅期的构造负反转作用,将研究区划分为3个一级构造单元和13个二级构造单元(图1)。
图1 东秦岭-大别造山带北侧构造单元划分图Fig.1 Structural map of the northern East Qinling-Dabie orogenic belt
2 中新生代构造演化
根据构造变形特征(石铨曾,2004;黄泽光等,2005;刘光祥等,2007;Li et al.,2009;李创举和包志伟,2010;朱清波等,2010;Dong et al.,2011)、地层接触关系(黄泽光等,2005;刘光祥等,2007)以及构造年代学数据(杨巍然等,2000;Lothar et al.,2003;Dong et al.,2011),东秦岭-大别造山带北侧中新生代构造演化可划分为四个时期:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜马拉雅期(K2-E)。
2.1 印支期构造演化
大别、苏鲁造山带高压-超高压变质岩的同位素年龄数据显示扬子板块与华北板块陆-陆碰撞发生在240~210 Ma期间,即中-晚三叠世(Li et al.,1996)。古地磁与华北板块南缘构造变形解析均显示印支期南北板块的拼合形式是通过扬子克拉通顺时针转动与华北克拉通逆时针转动的“剪刀式”进行(赵越等,1994;宋传中等,2009)。在陆-陆碰撞过程中,造山带北侧发生强烈的逆冲推覆作用,造成古生界被大量剥蚀,形成了印支期构造面,如合肥盆地印支期构造面以下大量古生界被剥蚀,侏罗系直接覆盖于太古界和古生界之上,而且形成了多套逆冲推覆构造,造成了地层在空间上的叠置,发生强烈收缩变形(图2、3)。作为东秦岭-大别造山带北侧中新生代的关键构造变形期,印支期的构造演化奠定了研究区的区域构造格架,晚期的构造变形均在此格架基础上进行再次变形(图2~4)。
由于三叠系仅零星残留,使得对印支期原型盆地认识存在较大争议。张国伟等(2001)、刘少峰和张国伟(2008)认为北秦岭逆冲带内部,山间断陷盆地发育,而山前则为前陆盆地,主要保持在鄂尔多斯盆地南侧。李思田等(1997)认为印支期前陆盆地南界跨进了现今的秦岭造山带,大约位于紧邻商丹缝合线北侧,即商丹缝合带北侧的广大地区曾经是大华北或大鄂尔多斯盆地的一部分,只是遭受燕山期构造的破坏而残缺不全。黄泽光等(2005)则认为前陆盆地南缘边界位于洛阳-栾川-明港-六安和信阳-商城-金寨一带,而鲁山-淮南一线以北,印支运动表现为大型的隆坳结构。
印支期末期,东秦岭-大别造山带北侧发生强烈的逆冲推覆作用。构造变形显示,阜阳南部新集及淮南罗山太古界和下元古界逆冲推覆到石炭系-二叠系和下三叠统之上,形成由南向北逆冲的脆-韧性逆冲构造带,其上为侏罗系以角度不整合覆盖(尚冠雄,1997)。信阳以西毛集一带逆冲推覆系统中,卷入推覆构造的最新地层中下三叠统,推覆体又被后期燕山中晚期的中酸性岩体侵入(郭华等,2002)。
物源分析亦显示,大别山东、南缘中侏罗统象山群中含有三叠纪年龄的碎屑锆石和高Si含量的碎屑多硅白云母,Grimmer et al.(2003)推测大别山造山带高压-超高压变质岩在早侏罗世就已出露地表。强烈构造变形作用造成印支期前陆盆地层序大量被剥蚀,也使得对印支期前陆盆地的分布范围恢复存在多种认识。
2.2 早燕山期构造演化
印支期华北板块与扬子板块拼合后,秦岭-大别进入陆内造山阶段。伴随着大别山侏罗纪的隆升,早侏罗世大别山北侧出现了最强的沉降-沉积,形成了合肥侏罗纪前陆盆地。随后中-晚侏罗世时盆地南部沉降-沉积强度显示出变弱的趋势,且没有再出现沉降-沉积再加强的现象。
早燕山期强烈的陆内造山对北侧山前产出侧向逆冲挤压作用,逆冲推覆构造持续发育。合肥盆地HF99-700测线地震剖面显示,蜀山断裂和蜀山北断裂两侧的下侏罗统沉积厚度有明显差异,均表现为南盘较北盘薄(图2)。区域地质资料及地层研究表明,合肥盆地的下侏罗统为连续沉积,因此,造成这种沿断裂两侧相当地层层位的原始沉积厚度的差异,反映了蜀山及蜀山北断裂至少在早侏罗世期间发生了同生逆冲活动,从而造成了断裂两侧沉积厚度的明显差异。
早燕山期的陆内造山作用在山前产生了陆内前陆盆地——信阳-合肥盆地,接受来自大别山一带剥蚀的物质,沉积物由南向北超覆。当时盆地水体较浅,湖泊面积不大,地形南高北低,沉积中心位于合肥-肥西及其南部,盆地南缘边界处于金寨断裂处。残余地层显示,金寨-舒城断裂中,大量的下侏罗统被剥蚀掉,但在前展式发展的最前缘,还尚存下侏罗统,肥中断裂以北,下侏罗统超覆于前印支构造层之上,而且下侏罗统的厚度亦均有山前厚、向北侧减薄的趋势(图2)。因此,相对于印支期,早燕山期期前陆盆地系统均向后陆方向发生了迁移,这可能与该期挤压作用较印支期弱有关。
2.3 中燕山期构造演化
中燕山期存在多幕构造演化,根据区域构造变形性质和强度,可分为中燕山早期(J2-J3)和中燕山晚期(K1)。
图2 合肥盆地HF99-700地震剖面构造演化图(剖面位置见图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,在东秦岭-大别造山带持续陆内造山作用下,北侧依然处于区域挤压环境,促使了大别造山带核部和合肥盆地南缘大规模中酸性岩浆作用。李忠等(2000)基于合肥盆地中生代充填序列研究,认为中-晚侏罗世时大别造山带至少发生了4次显著的幕式冲断作用,并为巨厚的磨拉石建造提供了良好的物源环境。
孙晓猛等(2004)通过对东秦岭地区卢氏县五里川小河面构造剖面的实测,显示上侏罗统及更老的地层都卷入了该期的逆冲作用,而白垩系并未受到该期逆冲作用的影响。陆内造山作用还促使了该期陆内前陆盆地发育,即信阳-合肥盆地,但相对于早燕山期,陆内前陆盆地的范围明显扩大,前缘隆起位于舜耕山断裂以北。
中燕山晚期,东秦岭-大别造山带造山性质发生分异,从而使得北侧的构造演化具较大差异性(图2~4)。东秦岭造山带对北侧山前持续侧向挤压,整体处于挤压构造环境,在早白垩世晚期,发生强烈的逆冲推覆作用,其逆冲推覆构造的前锋带位于灵宝-鲁山-确山一带(石铨曾,2004)。周口地区作为该期前陆盆地的前缘隆起,受岩石圈挠曲作用,局部构造应力环境为伸展环境,造成隆升型正断层发育,从而控制着周口地区下白垩统的发育与分布。
图3 东秦岭-大别造山带北侧区域地震地质剖面(剖面位置见图1)Fig.3 Geological seism icsections in the northern East Qin ling-Dabie orogenic belt(See figure 1 for the location)
图4 东秦岭-大别造山带北侧地质剖面图(剖面位置见图1)Fig.4 Geological sections of the northern East Qinling-Dabie orogenic belt(See figure 1 for the location)
早白垩世大别山的造山作用方式为热隆作用(杨坤光等,1999;许长海等;2001),直接制约着北侧沿佛子岭群与大别群的基底拆离面及韧性剪切带作滑覆冲断变形。滑覆作用致使磨子潭-晓天断裂处于伸展环境,形成后缘拉张盆地,而变形系统前缘——合肥盆地则受到冲断作用,表现为滑覆冲断类前陆盆地(易万霞等,2003)。许长海等(2006)通过磷灰石裂变径迹热史模拟亦显示大别造山带北侧早白垩世构造热事件的分异,滑覆变形系统的后缘拉张盆地早白垩世发生快速埋深,而前缘合肥盆地大桥凹陷则发生隆升。在受滑覆冲断构造作用同时,早白垩世合肥盆地还受郯庐断裂的左行走滑作用,如下白垩统朱巷组的沉积格局受郯庐断裂带一定程度的控制(刘国生等,2006)。
2.4 晚燕山-早喜马拉雅期构造演化
晚白垩世以来,中国东部大地构造演化进入了一个新时期:太平洋动力体系演化阶段,区域构造环境转为拉张环境。中国东部晚白垩世玄武质或双峰式火山岩喷发和碱性花岗岩浆侵入,正是动力体制由挤压转换为拉张的标志。在西太平洋大陆的裂解、沉没、中国东部大陆地壳和岩石圈大规模减薄这一构造背景下,东秦岭-大别造山带北侧发育系列NE或NNE向正断层,同时该时期的伸展作用还促使了早期NWW向逆断层的再次活动,发生构造负反转(图2~4)。
由于伸展构造作用的差异,断陷盆地主要分布于三门峡-洛阳地区,信阳-合肥盆地和洛南-南阳-广水一线以南,其中以周口坳陷最为发育。不同于松辽与渤海湾盆地的是,东秦岭-大别造山带北侧断陷盆地除了受NE或NNE向断层控制之外,还受发生构造负反转的NWW向断层所控制,如西峡段商丹断裂对南侧古近纪小型断陷的控制(图4)。
3 中新生代差异构造变形
印支期以来,由于差异的地球动力学机制,东秦岭-大别造山带北侧不同构造带和构造段上存在差异的构造变形方式和形变量(图5)。
3.1 差异构造变形特征
3.1.1 印支期差异构造变形
在板块拼合作用下,东秦岭-大别造山带北侧整体发生收缩变形,从后陆至前陆方向,构造变形具明显的分带性,且受构造动力差异影响,各构造带的东西段变形强度和方式亦不一致。
北秦岭-北淮阳逆冲推覆-伸展断陷构造带作为印支期拼合带的北侧构造带,处于逆冲推覆的根带位置,构造变形最为强烈,前侏罗系发生强烈的断裂褶皱作用。东段合肥-信阳盆地变形强烈,以冲断作用为主,发育多套逆冲推覆构造,而信阳盆地以西变形相对较弱,以断裂褶皱作用为主。
华北地块南缘厚皮逆冲-伸展断陷构造带为推覆体中带,以厚皮构造为特征,前侏罗系发生强烈的逆冲推覆,形成多重逆冲推覆体在空间上相叠置,收缩变形强烈。合肥盆地HF99-700剖面平衡恢复显示,印支期六安-肥西逆冲推覆-断陷叠合构造带伸缩量为-53 km,收缩率达到-52.9%。
图5 东秦岭-大别造山带北侧中新生代差异构造变形规律Fig.5 The characteristics of the Meso-Cenozoic differential tectonic deformation in the northern East Qinling-Dabie Orogenic belt
华北地块南缘薄皮逆冲-伸展构造带为逆冲推覆的前锋带位置,以薄皮构造为主。如合肥盆地中,定远断裂即为印支期逆冲推覆构造的前锋带,在其以北,则为前陆盆地系统中的前渊坳陷带。
变形规律显示,印支期断裂的强度和规模自东向西、自南向北逐渐减弱,并由冲断为主过渡到以褶皱构造为主,其差异构造变形原因与该时期自东向西的剪刀式板块拼合作用方式密切相关。
3.1.2 早燕山期差异构造变形
早燕山期陆内造山作用下,东秦岭-大别造山带北侧构造变形方式依然为收缩变形,且主要发生于早侏罗世末期,但是变形强度较印支期小得多。变形主要集中在灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂带以南,而以北几乎没有变形。
北秦岭-北淮阳逆冲推覆-伸展断陷构造带为推覆体中带,以冲断为主,收缩变形较印支期弱。构造样式以冲断构造为主,大型逆冲推覆构造不甚发育,在山前发育系列盲冲断层,空间上构成叠瓦状。HF99-700剖面显示金寨-舒城逆冲-伸展叠合构造带伸缩率为-15.74%,而NHB07和XY239剖面显示商城北逆冲走滑-伸展叠合构造带和信阳-光山逆冲-断陷叠合构造带伸缩率分别为-2.6%和-3.8%,即商城一带收缩变形较东西两侧弱。
华北地块南缘厚皮逆冲-伸展断陷构造带为推覆体前锋带,收缩变形弱。伸缩率显示潢川一带变形最弱,东西两侧收缩变形强度均增加。
华北地块南缘薄皮逆冲-伸展断陷构造带为逆冲推覆外缘,变形最弱。变形数据显示临泉-阜南冲断-伸展叠合带收缩变形最为强烈,东西两侧则变弱。
相较于印支期,该期总体变形强度减弱,且强度自南向北逐渐减弱,而东西方向上,以东段合肥盆地收缩变形最为强烈。
3.1.3 中燕山期差异构造变形
中燕山期为东秦岭-大别造山带北侧的又一重要构造变形期。该期构造变形主要发生于早白垩世尤其早白垩世末期,如南召县城东北方向九分垛一带早白垩世砂砾岩层构成岩席逆冲于宽坪群之上,而栾川群构成的岩席又逆冲于早白垩世砂砾岩层之上(石铨曾,2004);罗山凉亭-信阳上天梯珍珠岩矿冲断带中被卷入的最新地层为下白垩统的火山岩系(徐宏节和黄泽光,2007)。但受造山带变形方式的差异影响,以商城-潢川一带为中心,东秦岭和大别造山带北侧中燕山期构造变形发生东西分异。
商城-潢川一带以西,在东秦岭陆内造山作用下,整体发生收缩变形,以逆冲推覆作用为主,且构成完整的逆冲推覆构造结构。北秦岭-北淮阳逆冲推覆-伸展断陷构造带为推覆体根带,以冲断为主,收缩变形较弱。华北地块南缘厚皮逆冲-伸展断陷构造带为推覆体中带,收缩变形强烈。华北地块南缘薄皮逆冲-伸展断陷构造带为逆冲推覆前锋,变形最为强烈,大量古生界和太古宇被推覆于下白垩统之上。整体变形最强烈为呈弧形向NNE方向凸出的嵩县-洛阳一带,如三门峡 -汝阳冲断-伸展叠合带的伸缩量超过-50%(宋传中等,2002)。
商城-潢川一带以东,受大别地块在早白垩世的热隆作用,发生后缘伸展、前缘滑覆冲断的南北分异变形模式。金寨-舒城逆冲-伸展叠合构造带→六安-肥西逆冲推覆-断陷叠合构造带→淮南-定远冲断 -断陷叠合带的伸缩率依次为 6.2%→-12.6%→-5.7%,体现从山前到盆地由伸展转为挤压的构造变形,且六安-肥西逆冲推覆 -断陷叠合构造带中存在多条前期逆冲断层,在冲断作用下再次发生强烈收缩变形,因此收缩变形最为强烈。HF99-700剖面平衡恢复显示后缘伸展至前缘滑覆冲断的差异构造变形转换边界为肥西断裂(图2)。
3.1.4 晚燕山-早喜马拉雅期差异构造变形
晚燕山-早喜马拉雅期为东秦岭-大别造山带北侧关键构造变革期,受太平洋构造体制作用,区域构造环境由挤压转换为伸展,研究区发生断陷和断块作用。
伸展变形分析显示,HF99-700剖面中六安-肥西逆冲推覆 -断陷叠合构造带伸缩率最大,达到13.6%。整体伸展构造变形以东段信阳-合肥盆地和灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂带最强,断陷作用为主,如周口坳陷和信阳-合肥盆地。而信阳-合肥盆地以西以及灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂带以南伸展作用较弱较小,主要以断块作用为主,仅发育些许小型断陷盆地,如桐柏盆地。
3.2 差异构造变形规律
3.2.1 SSW-NNE向构造变形变化规律
以商南-信阳-舒城断裂带、栾川-方城-明港-肥西断裂带、灵宝-鲁山 -确山-固始-肥东断裂带和义马 -漯河 -阜阳 -凤阳断裂带为界,SSW-NNE方向前白垩系构造层构成完整推覆构造体系,即根带→中带→锋带,其中印支面下地层的分布由元古界→下古生界→上古生界,构造变形具从冲断构造→厚皮构造→薄皮构造的变化过程。
早燕山期构造变形强度对印支期具一定的继承性,亦为南→北收缩变形强度逐渐变弱。中燕山期受大别热隆事件的作用,东秦岭-大别造山带北侧东段和西段构造变形发生分异,东段从山前至前陆由伸展变形变为收缩变形。
晚燕山期-早喜马拉雅期的伸展变形强度亦体现东西分异,在西段,伸展作用从SSW→NNE表现为增强。灵宝-鲁山-确山断裂以南仅发生断块作用,而以北则发生断陷作用。而在东段,伸展变形强度变化规律与西段相反,即从SSW→NNE伸展作用表现为减弱的趋势,太康隆起上仅发生断块作用。
3.2.2 SEE-NWW向构造变形变化规律
商南-信阳-舒城断裂带与栾川-方城-明港-肥西断裂带区间,自东向西,伸缩率由-4.7%增大为0.6%,然后再减小为-1.6%。印支面以下地层从东向西由元古界→下古生界→元古界和太古宇构成,且构造样式中段以断裂褶皱为主,而东段和西段则发生强烈冲断。断陷主要分布于东段信阳-合肥盆地中,而在西侧仅发育少许小型断陷盆地。
栾川-方城-明港-肥西断裂带与灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂带之间,自东向西,收缩变形亦由强变弱,然后再变强。伸展作用东段强于西段,断陷盆地主要分布于东段。
灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂带和义马-漯河-阜阳-凤阳断裂带之间变形方式主要为推覆作用,印支面以下地层均为上古生界。自东向西,地层的收缩率由大变小,然后再增大。伸展作用在该带普遍发生,NWW-SEE向展布断陷均发育。
4 结 论
(1)东秦岭-大别造山带北侧中新生代差异构造变形机制为多期次非均一造山作用以及东侧郯庐断裂作用,加之不均匀收缩变形过程中横向断层调节作用的联合与复合结果。构造变形可分为4个期次:印支期(T2-T3)、早燕山期(J1)、中燕山期(J2-K1)和晚燕山-早喜马拉雅期(K2-E)。印支期-中燕山期变形方式主体为逆冲推覆作用,各期逆冲推覆构造具一定的继承性,且变形强度存在自东向西的时空迁移规律。晚燕山-早喜马拉雅期为关键构造变革期,受太平洋构造体制作用,发生区域伸展作用。
(2)印支期和中燕山期为东秦岭-大别造山带北侧两次主要逆冲推覆构造发育期。印支期受剪刀式板块拼合作用影响,商城-潢川一带以东发生强烈逆冲推覆作用,而中燕山期强烈逆冲推覆作用则发育于商城-潢川一带以西。商城-潢川一带作为早晚两期强烈逆冲推覆变形的中间过渡带,亦为东侧近东西向构造向西侧北西向构造转换区间。
(3)中燕山期和晚燕山-早喜马拉雅期东秦岭-大别造山带北侧构造变形东西与南北方向发生分异。中燕山期商城-潢川一带以西在东秦岭陆内造山作用下,发生强烈收缩变形,逆冲推覆构造发育,而以东则在大别热隆作用下,北侧山前发生后缘拉张、前缘冲断的滑覆变形。晚燕山-早喜马拉雅期伸展变形以东段信阳-合肥盆地和北侧灵宝-鲁山-确山-固始-肥东断裂一带最强,变形方式以断陷为主,而其它地区则主要为断块作用。
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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
项目资助:全国油气资源战略选区调查与评价项目(XQ-2007-02)。
汤济广(1978-),男,副教授,主要从事石油构造教学和科研工作。Email:cugtang@126.com