(一)山麓推覆构造带的展布特征
如前所述,由陕西东部经豫西、周口盆地南缘至淮南煤田,山麓推覆构造的逆冲断层带呈与东秦岭山脉相平行的弧形展布,此弧形带大体上与秦岭山脉内部的重要构造及岩相带平行。显然,上述现象绝非巧合,它说明东秦岭北部山麓推覆构造带与山脉的演化是有关联的,而现今东秦岭山脉的面貌是中生代以来最终定型的。事实上,上述弧形逆冲断裂带中,还包括一些次一级的弧形构造带。如图1-3所示,从陕县渑池经宜阳到嵩县的九店,出现一个局部向北东突出的弧形,其形成原因是当山麓逆冲断层带近地表在陕渑煤田及宜洛煤田区通过时,由于其前陆带是煤系地层,推覆体比较容易在这些软弱的粘土岩层构造滑脱面上运移,而在非煤系地层区,例如陕渑煤田以西的下古生界及韩梁煤田以东的中—新元古生界分布区,逆冲断层地表通过的是非煤系地层分布区域,推覆体往前移动较为缓慢。故逆冲断层通过的地区,由于岩性不均一而产生这些小的次一级弧形逆冲断层带。前已提到,在韩梁煤田区,同样的原因使逆冲断层带在平面上形成另一处规模较小的弧形构造带,这两个小的弧形构造的一个共同特点是弧顶均向北东方向突出,而据Elliott(1976)提出的“弓箭原则”,此类小的弧形构造弧顶指示的正是该局部区域的推覆方向。弄清逆冲断层带在剖面上展布的特征是一个比较困难的问题,通过对山麓推覆构造带大量的野外观察及大量的煤田地质勘探资料研究,这一问题在本区基本上弄清,可确定山麓逆冲断层带在剖面上具有如下规律性。A.地表呈中等倾斜或陡倾斜的逆冲断层面往深处很快变缓,呈较为典型的犁式断层,这一点通过我们施工的陕渑煤田及韩梁煤田的两个验证钻孔及地表不同标高出露的逆冲断面实地观察均得到证实。B.地表见到各个逆冲断层在剖面上均呈叠瓦状排列,往深部它们汇聚在一个平缓的构造滑脱面上。通过鲁山北部地表的剖面研究,已初步观察到这一现象,即叠瓦状逆冲断层往深部汇聚在由石炭系—下二叠统粘土岩及铝土矿层之中,而宜阳处于元古宙地层之间的陈宅沟逆冲断层带中煤系地层远源包体的存在,更证实了这一结论的正确性,尤其是距宜阳推覆体前缘逆冲断层西南约50余km的熊耳山南坡太古宙片麻岩中煤系地层底辟侵入体的发现,使这一滑脱面的宽度超乎我们的想像。虽然我们目前对底辟侵入体从滑脱面底部上升的高度尚无法估计,但位于煤系地层之上的滑脱面产状相当平缓则是完全可预料的。前面我们已经根据宜阳县兰家 南沟及北沟逆冲断层的切割关系,指出叠瓦状逆冲断层系是呈背驮式相前扩展的,此后在鲁山北部地区又见到推覆体前方的青草岭逆冲断层切断后方的锯齿岭逆冲断层(图3-20F-F´剖面),而舞阳地区逆冲断层的褶皱现象,再次显示其下伏有更年轻的逆冲断层。凡此种种,均表明山麓推覆构造带在剖面上的结构较为简单,即为呈背驮式扩展的叠瓦状逆冲断层系,其往深部交汇到一个产状较为平缓的滑脱带上。
构造地层油气藏
构造地层油气藏,在裂谷盆地分布比较普遍,但目前发现的油藏规模都不大,现以东乌油田太15油藏为代表阐明其特征。1.地层特征太15油藏位于二连盆地乌里雅斯太凹陷东斜坡的坡顶。钻遇地层自下而上为侏罗系,下白垩统阿尔善组、腾格尔组、赛汉塔拉组以及新生界第三系和第四系。侏罗系为一套灰或深灰色泥岩、杂色砂砾岩夹煤层和安山岩,厚约34~400m。其上超覆不整合沉积了阿尔善组四段,其岩性为灰或深灰色泥岩与灰或灰绿色砂砾岩、砾状砂岩、粉砂岩等厚互层,下部为一套褐灰色泥岩,揭开最大厚度为634m,是本区主要含油层段。阿四段又划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个油层组,本区主要发育Ⅲ、Ⅳ油层组。其上不整合覆盖腾格尔组、赛汉塔拉组等地层。2.构造和圈闭特征本区位于斜坡构造背景上的木日格鼻状构造的南翼,发育有北北东向和近东西向两组断层,断层规模较小,近东西向断层延长约1km,断距<50m,分布于油藏南北两端,形成油藏南北遮挡。北北东向延长约5.3km,断距<100m,分布于油藏的东侧,成为油藏上倾方向的遮挡。东南侧为地层超覆线,从而形成了Ⅳ油层组构造地层圈闭,Ⅲ油层组为断块圈闭。Ⅲ、Ⅳ油层组圈闭高点分别为-300m、-400m,闭合幅度分别为400m、450m,圈闭面积分别为7.2km2、6.0km2(图4-23)。3.储层特征储层为扇三角洲平原亚相,岩性以含砾砂岩及砂砾岩为主。砾径一般为1~3mm,砾石成分以石英为主,其次为火成岩块和少量凝灰岩块。含砾砂岩陆源碎屑含量占93%~95%,其中石英含量44%,长石含量38%,岩屑含量18%,胶结物含量5%~6%,成分以粘土杂基为主,其次为方解石。胶结类型为孔隙—接触式。孔隙类型主要为原生粒间孔,少量溶孔等。砂层发育,Ⅲ砂组砂岩厚度50~300m;Ⅳ砂组砂岩厚25~150m。孔隙度7.8%~10.6%,平均8.9%,渗透率(0.84~509)×10-3μm2,平均9.5×10-3μm2,属低孔低渗储层。4.油藏特征阿四段Ⅲ油组油层单井最大厚度32.2m,一般为5~12m;单层最大厚度5.6m,一般为1~2m,太15井油层厚7.2m。太15井Ⅳ油组油层厚度为8.0m,分布稳定。Ⅳ油组油藏类型为构造地层油藏,Ⅲ油组油藏类型为断块油藏(图4-24)。地层压力12.7Mpa,压力系数0.86,地温梯度3.8℃/100m。原油性质,Ⅲ油组地面原油密度0.8360 g/cm3,9.46Mpa · s,凝固点31℃,含蜡量22.09%,胶质沥青质含量6.52%,含硫量0.082%。Ⅳ油组地面原油密度0.8225 g/cm3,7.2Mpa·s,凝固点28℃,含蜡量22.37%,胶质沥青质含量7.3%,含硫量0.082%。地层水总矿化度2146.97~4356.37mg/L,为NaHCO3水型。图4-23 二连盆地乌里雅斯太凹陷太15区块阿四段Ⅳ油组顶面构造图图4-24 二连盆地乌里雅斯太凹陷太15油藏剖面图
(五)山麓推覆构造与同构造期的沉积作用
豫西的中—新生代沉积盆地按构造类型可划分为三类,即近东西向的盆地、北东向的盆地及北西向的盆地。其中近东西向的盆地是在燕山期近东西向的褶皱及断裂背景下发展起来的,它形成的时间最早;北东向的盆地形成时间较晚,它是新生代(个别可能是中生代末期)受北东向区域性断裂控制的断陷盆地;而中生代末至新生代形成的北西向沉积盆地较为特殊,它斜切豫西的近东西向断裂及褶皱带,还与北西向的褶皱相伴随。多年以来,这类盆地形成的构造背景一直令人困惑。现在看来,这些北西向沉积磨拉石建造盆地的展布,在空间上与山麓逆冲断层带是一致的:其中一类展布于推覆体前沿石门沟-温泉街逆冲冲断层北侧,主要沉积古近纪地层;另一类出露于山麓逆冲断层带的逆冲岩席之中,沉积了晚白垩—古近纪地层。前一类盆地从陕县、渑池县推覆体前沿开始,这里仅在推覆体前陆沉积厚度不大的古近系;往东南在宜洛煤田区,推覆体前陆带位于嵩山隆起区的西延部位,这里未见沉积盆地;再往东南,从伊川—临汝—郏县—宝丰直至平顶山煤田以东,北西向的沉积盆地连接在一起。由图1-3可看出,这一段的沉积等深线资料表明(这些等深线是依据部分煤田钻孔及物探资料绘出的,有的地区未进行物探工作,因而缺少等深线资料),这一带的新生代沉积盆地主要为北东向及北西向,前者控制了北东向的豫西三门峡盆地、洛宁盆地、嵩县-伊川盆地等的沉积,发生于逆冲断裂之后。不难看出,在北西向的沉积盆地中,叠加了一些受北东向断裂控制的沉积凹陷区,但北西向沉积凹陷带的存在是十分明显的,它们构成了嵩山-箕山隆起的西南界,而在区域分布上正好位于前述石门沟-温泉街逆冲断层的北侧。另外一类断断续续延展的北西向沉积盆地则位于前一类盆地以南,即位于北部逆冲岩席之上,此类盆地规模较小,它包括前述沿陈宅沟断层分布的狭窄盆地、汝阳盆地、临汝的蟒川及杨楼等北西向盆地及韩梁煤田东北侧及舞阳隆起区北侧等沉积盆地。这一类盆地有的沉积了早白垩世的火山沉积岩,有的可能为古近纪沉积物,亦有的下部为下白垩统火山沉积岩,上部为古近系。Cretener(1979)指出逆冲岩席移动的过程实际上是负载往前移动的过程(图3-29),它必然导致地壳均衡反应,造成前陆拗陷带(前渊)的形成。谭敏(1987)在讨论箕状盆地的成因时(图3-30),认为“拖曳状箕状盆地”的形成通常与A型俯冲造成地壳圈层界面不对称的下凹作用有关,从而通过“深盆沉积补偿”这一“A型俯冲补偿形式”使地壳垂向加厚,图3-30是这类箕状盆地形成的示意图。由此可见,由于山麓逆冲断裂带的构造推覆作用,造成逆冲断裂带前陆北西向盆地的形成。图3-31为韩梁煤田的勘探剖面图,表明该区南支山麓逆冲断层带的前锋带出现时代较老的前陆盆地。我们认为逆冲过程中的地壳均衡作用,不仅表现为前陆带的箕状拗陷,而且也可以通过一系列的正断层形成断陷盆地,或者二者兼而有之。我们注意到平顶山煤田处于一个大的北西向向斜构造——李口集向斜的翼部,而此向斜核部是中、新生界的沉积凹陷区,这可能与前渊箕状凹陷带有关,有大量的物探资料证实北西向盆地中存在大的走向正断层,这可能是地壳均衡补偿的另一种形式。图3-29 构造推覆过程中的地壳均衡反应(据Gretener,1979)(a)表示原始未变形的沉积楔;(b)表示变形的早期;(c)由于逆冲断裂造成沉积楔缩短;(d)预计不同时期的地壳均衡反应图3-30 拖曳状箕状盆地的形成图(据谭敏,1987)图3-31 鲁山县梁洼煤矿附近南支逆冲断层带前缘早期推覆阶段的前陆盆地(据勘探剖面改编,图例见图3-20)前面曾经提到背驮式盆地问题,Ori等(1984)在研究意大利亚平宁山脉北麓的海相PO盆地及西班牙比利牛斯山脉以陆相为主的Ebro盆地之后,提出“背驮式盆地”这一概念。他们将所有的形成于活动岩席之上的沉积盆地均称为“背驮式盆地”。前面我们在讨论宜阳地区推覆构造时,曾指出沿陈宅沟逆冲断层出现的K2—E红色砾岩层属背驮式盆地沉积物(图3-32)。他们认为早期推覆体前陆带曾经有前渊沉积物(他们称为“主盆地沉积”),当逆冲断层呈背驮式往前扩展之后,较早期的逆冲断层停止了活动而在其前方形成了另一个较为年轻的逆冲断层,原来的主沉积盆地变为背驮式沉积盆地,它随着逆冲岩席往前活动而接受沉积。因而原来的前渊沉积盆地的沉积物与后来成为背驮式盆地的沉积物之间,可出现不整合接触。如前所述,在韩梁煤田区的青草岭逆冲断层及汝阳县玉马寨图3-32 沉积于宜阳县陈宅沟逆冲断层带之上的背驮式盆地砾岩层砾石磨圆度差、分选差,主要来源于附近早期陈宅沟逆冲岩席之中的熊耳群火山岩。宜阳县陈宅沟口图3-33 临汝—汝阳西部横贯山麓逆冲断层带的构造剖面图(剖面位置见图3-16)Pt2X—熊耳群;Pt2-3—汝阳群及洛峪群; 、 、 —下寒武统、中寒武统及 上寒武统;C2-3+P1—中—上石炭统及二叠系山西统;P2—上二叠统;K1下白垩统?九店组;E—古近系;Cz—新生界;STH—南支逆冲断层带;WTH—温泉街逆冲断层带(北支逆冲断层带)逆冲断层带的前沿,都存在火山碎屑沉积岩、火山岩及沉积砾岩等一套时代为早白垩世的地层,但在汝阳地区,九店组之上另有一套厚的古近系沉积砾岩不整合覆盖于九店组之上。根据前述背驮式盆地演化特点,九店组是玉马寨逆冲断层活动期的前陆盆地沉积物,而不整合于其上的古近系砾岩层(其砾石主要来自玉马寨逆冲断层以南的熊耳群)是背驮式盆地的沉积。图3-33是通过汝阳西部的剖面图,从图中可以看出各个沉积盆地与逆冲断层之间的相互关系。由此可见,无论是推覆体前陆的北西向沉积盆地,还是位于逆冲岩席之上的背驮式沉积盆地,它们都是构造推覆过程中的产物,即均为同构造期的沉积盆地。因而对它们的研究将有助于弄清逆冲推覆构造发展及演化的历史。