陈沪生
(中国石化新星石油公司华东石油局,江苏南京 210011)
【摘要】 近代构造是指中、晚燕山运动以来以喜马拉雅期为主所形成的构造格局,是本区岩石圈演化到现今的最后一期产物,它控制了油气和其他矿产的最新分布和地震发震的区域,是影响环境和未来变化的重要因素,它是研究现存盆地的基础,也是研究找矿的基础,为此加以突出研究。本文从重磁场、地热场和壳幔结构等方面来研究本区的近代构造区划和特征。并与海相中、古生界残留盆地和地震震源分布等资料进行了对比,说明近代构造区划能够为找油气和防灾服务。
【关键词】 重磁场;地热场;壳幔结构;近代构造;区划;特征;油气;震源
这里说的近代构造是指中、晚燕山运动以来以喜马拉雅期为主所形成的构造格局。研究和突出近代构造,是因为近代构造代表了本区岩石圈演化到现今的综合结果,它控制了海相中、古生界残留盆地和陆相中、新生代盆地的分布和两者的叠加关系,它控制了与陆相中、新生代盆地相伴生的隆起、凸地的分布,从而控制了油气和其他矿产的最新分布和地震灾害的发震区域,以及影响到气候、环境和未来的变化。近代构造是研究现存盆地的基础,也是研究找矿的基础。下面准备从重磁场、地热场和壳幔结构特征等方面来研究本区的近代构造区划和特征。
1 近代构造区划
1.1 划分原则
各个地质历史时期,有不同的构造格局(或体系),也就有不同的构造区划,突出不同的内容,会得出不同的区划。如过去划出的扬子准地台,是以海相中、古生界形成范围和其地质环境为主要依据,这种以老的某一地质历史阶段的地质内容作为划分构造单元的原则,有利有弊,若用它来指导找矿、防灾则很不适用,因为海相中、古生界被后期地质作用改造得面貌全非,扬子准地台也已被后期构造运动分裂为若干块体,从属于新的不同构造体系。而保存到现在的油气和其他矿产是严格受近代构造条件所控制,地质灾害更是由新构造运动而发生。因此,我们认为应打破原来划分构造单元的框框,建立新的划分原则。
第一,划分构造单元的目的是为找矿和防灾服务,为研究全球未来变化服务。
第二,以岩石圈发展到现今的综合结果为依据,突出近代的(中、晚燕山运动以来以喜马拉雅期为主的时期)地质构造特征,编制近代的构造区划。
第三,尽量保留历史上曾经用过的名称,但赋予近代构造的含意。
1.2 近代构造区划
根据本区重磁场特征、地热场特征和壳幔结构特征以及本区岩石圈发展史,对下扬子及邻区的近代构造进行了区划,共划出3个板块和下属的二、三级单元。由于华北板块为下扬子邻区,资料不够,仅划出一级单元。各单元名称和从属关系如下(图1):
图1 下扬子及邻区构造区划图
1.一级区划线;2.二级区划线;3.三级区划线
Ⅰ.华东大陆边缘板块;Ⅰ1.鲁苏隆起区;Ⅰ2.下扬子裂陷盆地区;Ⅰ2-1.苏北盆地;Ⅰ2-2.苏南隆起;Ⅱ.华南板块;Ⅱ1.大别隆起区;Ⅱ2.望江—鄱阳裂谷系;Ⅱ3.江南—钱塘隆起区;Ⅱ4.江—绍裂谷带;Ⅱ5.华夏隆起区;Ⅲ.华北板块
华东大陆边缘板块(Ⅰ)——一级单元
朱夏油气地质理论应用研讨文集
华南板块(Ⅱ)——一级单元
朱夏油气地质理论应用研讨文集
华北板块(Ⅲ)——一级单元
2 近代构造特征
下面就各构造单元的重磁场特征、地热场特征和壳幔结构特征分别进行叙述,这些特征既是划分各单元的依据,也是各单元的特征。
2.1 重磁场特征(图2、图3)
2.1.1 华北板块东南缘(大别-舟山断裂以北,郯庐断裂以西地区)
重力异常呈局部分散正异常(10×10-5~20×10-5m·s-2),为东西向排列。
磁异常呈正负相间东西向排列的条带(正异常一般为200nT,负异常为-100nT)。
本区重磁异常与东西下扬子区和南面大别区有明显的差异。
2.1.2 华东大陆边缘板块(郯庐断裂以东,大别-舟山断裂以北地区)
本区可分为3块重磁异常各有特色的地区。
(1)鲁苏隆起区(响水-泗洪-连云港三角地带)
重磁异常场为零值附近的平缓区。
(2)苏北盆地(无为-南京-海安一线以北,响水-泗洪一线以南地区)
重力异常为局部分散的正异常(10×10-5~20×10-5m·s-2),但有规律的排列,在无为-南京段为北北东向,到南京-埤城段为北东向,东经120°线以东呈东西向。总体呈扫帚状,“扫帚把”在无为-南京段,向东散开。
磁异常除零星有3~4个高磁异常点外,其余整片地区为接近零值的平缓异常区。
(3)苏南隆起区(无为-南京-海安一线以南,大别-舟山断裂以北地区)
重力异常为局部分散的正异常,东经120°线以西为北东向排列,异常值在0~10×10-5m·s-2,东经120°线以东为近东西向排列,异常值在10×10-5~20×10-5m·s-2。
磁异常亦为局部分散的强异常区,东经120°线以西为北东向排列,异常值达200nT,东经120°线以东为近东西向排列,异常值达150nT。
2.1.3 华南板块(大别-舟山断裂以南地区)
本区由江-绍裂谷带和望江-鄱阳裂谷系分隔为5个不同的重磁异常区。
图2 下扬子及邻区布格重力异常图
(1)大别隆起区
为一大的负重力异常区,最大负值为—60×10-5m·s-2。在本区内近似圆盘形。磁异常为一片强异常区,高值为200nT以上。
(2)望江—鄱阳裂谷系
重磁异常分为二块,一为望江地区,重力异常呈北东东向的正异常,异常值在0~10×10-5m·s-2之间,磁异常亦为北东东向的强异常区,高值在200nT以上。另一块为鄱阳地区,重力异常呈北东向排列,异常值在0~10×10-5m·s-2之间。磁异常亦为近北东向,异常值在0~50nT左右。
图3 下扬子及邻区航磁(∆T)异常图
1.航磁异常值线(单位:nT);2.高点、低点
(3)江南-钱塘隆起区
重力为负异常区,由几个数值在-30×10-5m·s-2的局部负异常组成,总体呈北东向。磁异常为几条正负相间的北东向条带异常所组成,正异常值在200nT左右,负异常值在-50nT上下。
(4)江-绍裂谷带
重力异常为北东向串珠状条带正异常区,异常值在0~10×10-5m·s-2。磁异常亦为北东向串珠状条带正异常区,数值在0~50nT之间。
(5)华夏隆起区(江-绍裂谷带以东地区)
重力为一大的负异常,呈北东向,最大值为-50×10-5m·s-2。磁异常为杂乱的火山岩异常区。
不难看出,本区重磁异常与近代构造区划极为一致,凡是隆起区均为重力负异常区,多为连片的整体负异常;而在裂陷盆地和裂谷区均为正异常区,多为分散的小的局部异常所组成,排列方向与构造走向一致。磁异常强值区多为火成岩体的反映,华夏隆起区为火山岩的反映。重磁异常分区特征成为本区构造区划的主要依据之一。
2.2 地热场特征
由表1和大地电磁资料,对各构造单元的地热场特征,有下列认识:
(1)隆起区虽缺资料,但从大地电磁等资料可知,一般均为冷幔冷壳;
(2)裂谷带和裂陷盆地均为热幔热壳;
(3)鲁苏隆起区比较特殊,它紧靠郯庐断裂带(高热地带),成为全区高热地区,为热幔热壳,也是由隆起开始转向沉陷的地区。
表1 各构造单元地热特征表
2.3 壳幔结构特征
从壳幔结构特征表(表2)中可以看出,上地壳总厚度差异不大,但其中各层系组成差异悬殊,隆起区基本缺失低阻变质岩系和沉积盖层,而沉降区各层系基本齐全。
下地壳厚度变化不大,比较稳定。地壳总厚度也变化不大,从30~36km,最大差6km,但它的厚薄与隆起、沉降有较好的对应关系,即隆起区为厚壳区,沉降区为薄壳区。
地幔盖层(岩石圈地幔)与表层构造关系极为密切,厚度变化也大,隆起区为厚幔(地幔盖层),沉降区为薄幔地区。归纳起来各构造单元可分成3种类型。
(1)隆起区
为大别、江南-钱塘、华夏3个多期、长期隆升区,地貌为山地。上地壳中绝大多数层系缺失,仅有高阻变质岩系(其中华夏隆起各层系缺资料)。地壳总厚度较大,大于33km,为厚壳型。地幔盖层也最厚,都大于80km,有的达到110km,为厚幔型。其壳幔结构特征为山地-厚壳-厚幔型。
表2 各构造单元地热特征表
注:1.华北板块资料不全,表中未列;
2.空白处表示地层缺失;
3.厚幔(地幔盖层)厚度大于80km,薄幔小于80km;
4.厚壳(地壳)厚度为33~36km,中等地壳厚度32~33km,薄壳为30~32km。
(2)裂陷盆地和裂谷带
为江-绍裂谷带、望江-鄱阳裂谷系、苏北裂陷盆地。为多期、长期沉降区,地貌为平原、水网或湖区。上地壳各层系基本齐全,地壳厚度较小,在30~32km之间,为薄壳型。地幔盖层也最薄,一般为60~70km,局部仅有40km,为薄幔型。其壳幔结构特征是平原(水网)-薄壳-薄幔型。
(3)过渡类型
本区有两种过渡类型。其一是苏南隆起,它原为裂陷沉降区,喜马拉雅中、晚期转为隆升,成为本区最年轻的隆起。地貌为丘陵。上地壳基本齐全,陆相中、新生界剥蚀较多,特别是新生界仅有零星分布。地壳厚度为32~33km,属中等厚度。地幔盖层与裂陷沉降区一样为60~70km,局部还有40km的最薄区,仍保留有沉降区的特点,但地壳表层已显示出隆起区的性质,深部与浅部不协调的状态尚未完全调整过来,呈现过渡型的特征。其壳幔结构特征是丘陵-中等厚地壳-薄幔型。其二为鲁苏隆起区:地表为平原,曾经也是多期、长期隆升区,海相中、古生界和低阻变质岩系均缺失,陆相中、新生界已有零星沉积,开始了沉降作用。地壳厚31~32km,属中等厚度,地幔盖层厚90km,仍保留有隆起区的厚幔特点,属于地壳表层出现由隆升转向沉降,但尚未大幅度沉降,是深部尚未调整过来的过渡型地区。其壳幔结构特征是平原-中等厚度地壳-厚幔型。
2.4 各构造单元特征小结
2.4.1 华东大陆边缘板块
(1)鲁苏隆起区
曾经是长期、多期隆升区,早期与大别隆起区有相似之处,但喜马拉雅期开始缓慢沉降,有沉降的地表特征,深部又尚未调整过来,仍保留了隆起区厚幔特征,它紧靠郯庐断裂高热区,又有特殊的高热异常,与一般隆起区是冷壳、冷幔不同。形成了它的独特的构造特征,为平原-中等厚度地壳-厚幔和热壳、热幔地区。
(2)下扬子裂陷盆地区
a.苏北盆地:是多期、长期沉降区,中新生代以来,具有典型的裂陷盆地的特征。为平原(水网)-薄壳-薄幔和热壳、热幔地区。
b.苏南隆起:原与苏北盆地一起同为裂陷盆地,喜马拉雅中、晚期隆升,成为本区最年轻的隆起区。它的地表和地热特点已转为隆起区的性质,但地幔盖层厚度尚未调整过来,仍有沉降区薄幔特征,它总的特征为丘陵-厚壳-厚幔和冷壳、冷幔地区。
2.4.2 华南板块
(1)大别隆起区
为多期、长期隆起区。总的特征为山地-厚壳-厚幔和冷壳、冷幔地区。
(2)望江-鄱阳裂谷系
是中、新生代的裂陷区,具有多期、长期沉降的历史。总的特征为平原(湖区)-薄壳-薄幔和热壳、热幔地区。
(3)江南-钱塘隆起区
是多期、长期隆升区,但内部为几块拼起来的,在壳幔结构和地热特征上都是由几块组成。总的特征为山地-厚壳-厚幔和相对冷壳、冷幔地区。
(4)江-绍裂后带
图4 下扬子及邻区海相中、古生界油气显示分布图
1.井下油显示;2.井下气显示;3.井F沥青;4.地表油显示;5.地表碳沥青
为中、新生代的沉降区,各层系保存比较全,具有裂谷性质。总的特征为山间盆地-薄壳-薄幔和热壳、热幔地区。
(5)华夏隆起区
由于资料较少,其上地壳结构不太清楚,但近代构造历史以隆升为主,具有隆起区的特点。其总的特征为山地-厚壳-厚幔和可能是冷壳、冷幔地区。
图5 下扬子及邻区海相中、古生界残留厚度图
1.等厚线/km;2.岩体或剥蚀区
3 近代构造与油气、地震震源分布关系
3.1 与找油气领域的分布关系
3.1.1 与油气显示分布关系
由图4可以看出,在华南板块隆起区基本上全是出露沥青显示,但在其中的裂谷带内井中见到油的显示。在华东大陆边缘板块内,主要都是液态原油和天然气,地表和井中都有大量出现,预示着这些地区尚具有良好的找油气前景。
图6 陆相中新生界中小盆地油气远景评价图
1.盆地边界;2.新第三系分布区;3.盆地编号;4.深大断裂:5.一级构造区划
3.1.2 与海相中、古生界残留体分布的关系
从图5中很清楚地可知,海相中、古生界残留体主要保存在华东大陆边缘板块中的下扬子裂陷盆地区内和华南板块中的各裂谷内。与上述出现液态原油和天然气的分布范围相一致。这就明确地指出在上述地区可以针对海相中、古生界烃源所形成的找油气领域进行勘探。说明近代构造区划可直接指明找油气的方向。
图7 下扬子及邻区地震分布震源机制特征与岩石圈断裂分布图
1.地震震中;2.断层;3.多个小平均节面幕,阴部为压缩区;4.上地壳地震震源平均P方向;5.下地壳地震震源平均P方向
3.1.3 与陆相中、新生代盆地的分布关系
图6中也清楚地可以看出,陆相中、新生代的各类盆地,主要分布在华东大陆边缘板块中的下扬子裂陷盆地区内和华南板块中的各裂谷带中。同样近代构造区划也指明了陆相中、新生界的找油气方向,和海陆相盆地叠加的地区,对于海陆两类盆地叠加后形成更为广阔的找汕领域也一目了然。
3.2 与天然地震震源的分布关系
从图7中可以看出,地震震源主要分布在两类构造区,一是与大的断裂带有关,沿断裂带呈线状分布。另一是与中、新生代裂陷盆地、裂谷带有关,沿盆地呈面积形分布。,以上这些地区就是天然地震易发区,沿大的断裂有大的地震发生,在中、新生代的裂谷、裂陷盆地内多是中、小地震,很少发生大地震。因为地震发生本身就与这些构造活动有关,它是严格受近代构造控制的,所以研究和划分近代构造,不仅对找矿有利,对防灾也有利。
参考文献
[1]陈沪生,张永鸿,等.F扬子及邻区岩石圈结构构造特征与油气资源评价[M].北京:地质出版社,1999.