区块评价双因素法及其在东秦岭-大别造山带北侧区块的应用

随着中国油气勘查区块登记制度的实施,"快速、定量、系统"地对多个区块目标进行统一的评价优选已经成为现代油公司高效发展的迫切需要。目前,国内外各大石油公司都分别建立或试图建立一套适应本公司特色的优化投资结构的勘探目标评价与勘探决策体系,其中区块评价是一项重要的组成部分。在介绍目前常用的区块评价方法的基础上,根据区块评价的特点,采用双因素区块评价方法对秦岭-大别造山带北侧部分勘探区块进行了评价,为该地区区块的工作部署提供了参考。

东秦岭-大别造山带北侧中新生代差异构造变形

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。

东秦岭-大别造山带北缘逆冲推覆构造特征及油气前景

东秦岭-大别山北缘逆冲推覆构造由南、北两支逆冲断裂组成,是联系东秦岭-大别造山带和南华北盆地的构造纽带。该逆冲推覆构造在走向上具有分段性,在倾向上具有分带性;即沿倾向分为前锋带、逆冲岩席带和根带;在走向上分为豫西逆冲推覆区段、周口南缘逆冲推覆区段和淮南-合肥逆冲推覆区段。构造演化分为3个阶段:印支期碰撞造山阶段、燕山晚期陆内造山阶段和燕山末期-喜马拉雅早期走滑拉张阶段。北缘逆冲推覆构造各区带烃源岩保存条件差异较大,油气显示集中分布在前锋带附近。评价前锋逆断带及前渊区(盆地/凹陷)为油气勘探最有利区带,南、北两支逆断带之间的逆冲岩席区(盆地/凹陷)为较有利区带。

东秦岭-大别造山带区域成矿规律研究

对该区的矿床时空分布、矿床类型、成矿系列、成矿物化条件、矿源等进行了系统的研究总结。指出区内总体成矿地质背景为具有过渡型地壳特色的大陆复合型造山带 ,可划分为中元古代-古生代海盆同生沉积成矿、中生代大规模陆内俯冲造山体制后生热液成矿两个成矿阶段 ,具有盆地边缘控矿、动力学转换带成矿。

秦岭-大别造山成矿带东段南溪一带成矿规律研究

研究区位于大别成矿带东段,成矿带内各类金属矿产主要以构造控矿为主,尤其受区域上青山-落儿岭断裂和泗河断裂控制明显,其次受火山岩盆地构造和次火山岩侵入穹丘构造的控制作用较为明显。文章通过研究区内成矿条件分析,总结成矿规律,认为以药铺-青山断裂为界,南侧为变质铁矿成矿区,北侧为钼、铅锌多金属矿成矿区。

东秦岭—大别造山带北侧岩石组构特征及中、新生代差异变形机制

受不均衡的陆内造山及多期构造叠加复合,东秦岭—大别造山带北侧中、新生代具差异构造变形。通过4条典型岩石组构剖面的建立,各组构极密图均显示斜方或三斜对称,且各剖面南段均发育小圆环带,反映了各样品均经历了NE—SW和NW—SE两期不同方向的近水平挤压作用,其中商城—潢川以西NE—SW方向挤压作用为主,而以东则两方向的挤压作用强度较为类似,且西峡—伊川剖面南段还发生过强烈的垂向隆升作用。以商城—潢川一带为中间调节带,印支期与中燕山期强烈逆冲推覆作用从东向西发生时空迁移,加之不均匀收缩变形过程中横向断层调节,且新近纪郯庐断裂作用的复合,是造成东秦岭—大别造山带北侧中新生代差异构造变形的根本原因。

秦岭-大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

目的研究秦岭—大别造山带内几条重要构造带的构造变形特征,以探讨其动力学过程。方法通过该造山带中各构造带的几何学、运动学特征研究,分析板块构造体系向陆内构造体系转换和大陆动力学体系演化等地质过程。结果①洛栾构造带是二郎坪弧后盆地与华北板块南缘的陆内构造拼合带,形成于365 Ma±,挤压方向为240→60°;②商丹断裂带在260 Ma±形成,挤压方向为220→40,°以压扁作用为主,正花状构造,显示出板块碰撞带的构造特征;③襄广断裂带是扬子板块在220 Ma±,由185→5°方向与大别造山带斜向汇聚的结果;④殷马断裂带为一条右行平移的韧性剪切带;⑤武穴构造对接带是大别造山带南缘与扬子板块北缘的构造复合带,是在140 Ma±扬子板块总体由S→N挤压所致;⑥宜鲁构造带是东秦岭造山带北界,为S→N逆冲的叠瓦状推覆构造,上地壳缩短率为52%;⑦郯庐断裂带是秦岭—大别造山带东端的一条多期活动的剪切带。结论秦岭—大别造山带经历了不同构造体制转换、板块构造系统发展、板块构造体系向陆内构造体系转换以及大陆动力学体系发展演化等地质过程;显示出古生代以来逆时针"转动挤压"到"三面围限"的动力学过程。

秦岭-大别造山带北部逆冲推覆构造与合肥盆地、周口坳陷控盆断裂

秦岭 -大别造山带北部中 -新生代逆冲推覆作用可划分出 5个期次 :即印支期 (T2 —T3 )、燕山早期 (J2 末—J3 )、燕山晚期 (K1末期 )、燕山末期 (K2 末期 )和喜马拉雅早期 (E末期 )。合肥盆地、周口坳陷控盆断裂是秦岭 -大别造山带北部逆冲推覆构造在盆地内的延伸 ,造山带与盆地逆冲推覆构造在时间序列上具有同步耦合性 ,在空间上具有密切相关性。逆冲推覆作用不仅控制了盆地的分布轮廓、构造格局、地层发育和沉积建造 ,而且还控制了盆地的形成与演化 ,决定了盆地的性质和类型。中生代盆山构造耦合是扬子、华北两板块碰撞、陆内俯冲断离和山脉隆升与伸展坍塌的地球动力学背景下形成的。古近纪末期逆冲构造形成机制与印度板块向欧亚板块之下俯冲的远程效应有关。

东秦岭-大别山及邻区挠曲类盆地演化与碰撞造山过程

东秦岭－ 大别造山带是３ 个板块沿两条缝合带俯冲碰撞而形成的近东西向不对称的反向多层次构造叠置的复合型造山带。在泥盆纪至三叠纪板块构造阶段中不同陆块间由于俯冲碰撞作用形成了多种挠曲类盆地。盆地时空演化充分体现了商丹古洋盆俯冲消减过程、北秦岭弧后区弧陆碰撞过程以及勉略古洋（海）盆斜向的。

“秦岭-大别-苏鲁”造山带中“古特提斯缝合带”的连接

中国大陆西北部的＂古特提斯缝合带＂如何与东面的＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带连接,是涉及中国大陆中部构造格架的关键问题之一。南秦岭造山带中的古特提斯蛇绿岩带和东秦岭-桐柏-大别-苏鲁造山带中三叠纪高压-超高压变质带的对比,以及一条位于两者之间的220~204 Ma的大型左行走滑剪切带的存在,提供了它们之间关系的新的视角,为此,我们提出南秦岭的勉略蛇绿岩带向东通过宁陕-湘河大型左行走滑剪切带,和大陆俯冲与深俯冲造成的＂耀岭河-桐柏-大别-苏鲁＂高压—超高压变质带北缘连接,构成＂秦岭-大别-苏鲁＂造山带中的古特提斯缝合带新模式。沿着这条边界,南秦岭构造单元可以分为南部的南秦岭被动陆缘单元和北部的南秦岭主动陆缘单元,后者向东的延伸由于南、北板块之间三叠纪的剪切碰撞而尖灭。

东秦岭-大别及两侧的大地构造旋回与油气勘探领域

中元古代以来,东秦岭—大别造山带及两侧的盆地群经历了5大构造旋回。中条(吕梁)运动以后,华北地区形成了冀辽、豫陕、徐淮坳拉槽。晋宁运动后,随着Rodinia古大陆解体,隶属于原特提斯洋系的秦岭—大别洋逐渐形成,扬子和华北克拉通边缘经历了从大陆裂谷到被动大陆边缘的演化过程,加里东中期运动(中奥陶世中期)后从伸展体制转为聚敛体制,俯冲—碰撞山系与聚敛型盆地相间的格局形成。加里东晚期或海西早期,早期分离的陆块重新拼合,泥盆纪总体为堑—垒相间的构造格局。晚二叠世,南部部分地区形成了小规模裂谷群,中、晚三叠世印支运动后转为挤压体制,它们经历了拼贴—碰撞—压榨的过程,并于侏罗纪末燕山主幕达到极致。白垩纪以来,形成了陆内伸展—走滑—弱挤压为主的盆地群,盆地再次被以伸展、走滑方式肢解。5大盆地旋回形成了丰富多彩的盆地原型及组合,形成了条件迥异的油气成藏的物质基础,纵向上构成了8套成藏组合。受构造演化和热体制控制的有效烃灶和有效保存是研究区成藏富集的主控因素。南北两侧盆地形成了众多勘探领域,除已建成油气工业生产基地的南襄、江汉新生代盆地外,北侧地区包括洛—伊晚古—早中生代残留盆地、太康残留盆地、周口叠加复合盆地、信阳复合盆地等,造山带内部的有南襄盆地深层的古生界,南侧地区包括江汉平原区前第三纪复合盆地、宜昌—当阳古生代的改造型残留盆地、鄂东南冲断带下的影子盆地、大洪山冲断带下的影子盆地等领域。

东秦岭—大别造山带南、北缘晚白垩世以来构造演化的石英ESR年代学研究

运用α石英热活化ESR定年法对东秦岭—大别造山带南、北缘58件样品进行了研究。结果显示,东秦岭—大别造山带南、北缘ESR年龄范围主要集中在晚白垩世以来(99.2～3.4 Ma)。结合区域地质事实分析,晚白垩世以来,东秦岭—大别造山带南缘的构造演化可划分为73.1～52.3 Ma伸展断陷期、39.1～27.2 Ma伸展-挤压的转换期和22.8～3.4 Ma挤压期;东秦岭—大别造山带北缘的构造演化可划分为89～70.1 Ma挤压隆升期、61.6～43.2 Ma伸展断陷期、37.2～22.6 Ma伸展-挤压的转换期和15.6～3.9 Ma挤压期。东秦岭—大别造山带南缘和北缘新生代构造演化特征基本相同,但是受多种因素控制,东秦岭—大别造山带南、北缘晚白垩世的构造演化存在较大差异。ESR测年结果与东秦岭—大别造山带南、北缘已有的地质事实相吻合,验证了ESR测年的可靠性。

中央山系大别、东秦岭和东昆仑造山带最古老岩系变质过程对比

大别造山带、东秦岭造山带和东昆仑造山带是中国中央山系的主要构成部分，每个造山带古老岩系的变质作用过程各具特色．大别山最古老岩系大别岩群于印支期陆内俯冲碰撞，发生了区域性的中偏高压区域变质作用，顺时针型ｐｔ轨迹上ｔｍａｘ和ｐｍａｘ近于同时达到，退变质轨迹段斜率陡，埋深后受构造驱动快速抬升到上中地壳．东秦岭最古老岩系秦岭岩群在晋宁期（约１．０Ｇａ前）初始板块构造总背景下发生强烈的中压型碰撞变质作用，顺时针型ｐｔ轨迹上ｔｍａｘ在压力大幅度降低的过程中达到，反映弧陆碰撞增厚后深埋岩系受重力均衡抬升；至加里东期，秦岭岩群再次在板块构造的总背景下发生岛弧型变质，局部叠加中压型接触变质作用；晚海西以来北秦岭东段缺乏高于低角闪岩相条件的区域变质作用记录．东昆仑造山带最古老岩系于吕梁或早吕梁期发生中压碰撞区域变质，主体为角闪岩相，局部高角闪岩相－麻粒岩相条件，造山带剥露较浅使低压变质带得以良好保存．

东秦岭—大别造山带及两侧晚古生代构造环境与油气意义

通过对秦岭—大别造山带及两侧火山岩地球化学分析认为,略阳庄科和大西洋中脊的岩石可归为一类,其特征是K2O/SiO2比值低,TiO2/SiO2比值高,其∑REE值低,稀土模式平缓,不富集轻稀土,介于大陆和大洋拉斑玄武岩之间;略阳三岔子、石泉两河和日本岛弧地区的岩石其特征是K2O/SiO2比值高,TiO2/SiO2比值低,其∑REE值高,稀土模式为陡右倾,富轻稀土。综合研究认为晚古生代西秦岭(勉略—阿尼玛卿—索托湖—麻扎)为古特提斯大洋环境,往东经镇巴—城口—青峰—襄樊—周家湾—广济为坳拉槽特征。同时期造山带南侧主要受古特提斯洋的影响处于海相沉积的伸展环境;北侧处于隆起状态下的陆内坳陷沉积。南侧二叠系碳酸盐岩、泥页岩及煤系是主要烃源岩,以生气为主;北侧石炭—二叠系煤系地层是主力烃源岩,晚燕山—喜山期二次生烃具有重要的油气意义。

秦岭—大别造山带北侧盆地序列及油气前景

秦岭—大别造山带北侧存在多个盆地,其中有些盆地中已有一定的油气显示。近年来地质、地球化学研究成果表明,秦岭—大别造山带北侧主要发育6个世代的盆地序列,分别是:1)被动大陆边缘盆地(-C1—O2);2)弧后盆地(O2—C1);3)残余盆地(C2—T2),其中可分为残余盆地第1阶段(C2—P12)和残余盆地第2阶段(P12—T2);4)陆内前陆盆地(T3—J2);5)张扭性盆地(J3—K1);6)断—拗盆地(K2—E)。秦岭—大别造山带北侧盆地发育6套烃源岩层系,分别是古近系、下白垩统、下侏罗统、上三叠统、石炭—二叠系和下古生界,并进行了相关烃源岩层系的成藏特征分析。东秦岭—大别山北侧主要勘探层系第一位的是石炭—二叠系,第二位是下白垩统,第三位是上三叠统,第四位是古近系,而中—下侏罗统及下古生界可列为第五位。建议勘探选区是一类盆地为周口盆地、济源盆地和洛—伊盆地。有利区带是谭庄—沈丘凹陷、倪丘集凹陷、襄城凹陷、舞阳凹陷、孟县—温县凹陷和洛阳凹陷。

东秦岭—大别造山带南侧加里东期古隆起特征及油气地质意义

加里东期在东秦岭—大别造山带南侧江汉平原地区存在一个继承性古隆起,前人所称的"鄂中古陆"是其具体的表现。"鄂中古陆"在时间上存在于晚震旦世末—中寒武世,在平面上主要展布于江汉平原北部神农架—保康—荆门—京山及以北地区,向北东越过现今的青峰—襄樊—广济断裂带,其后古隆起继承性发展,控制了中扬子地区加里东期北高南低的古地貌特征。加里东期古构造可划分为东秦岭堑垒带、中扬子北部隆起带、中扬子中部斜坡带、中扬子南部坳陷带等4个单元。东秦岭—大别造山带南侧加里东期古隆起对油气成藏条件具有明显的控制作用,古隆起是早期液态烃运移聚集的有利指向区,是目前江汉平原地区震旦系—下古生界油气勘探突破的有利地区。

东秦岭——大别造山带南侧中生代砂岩碎屑组分及其构造意义

利用Dickinson、Suczek等人建立的砂岩碎屑模型,对东秦岭大别造山带南侧中生代盆地碎屑岩的组分特征进行研究,分析碎屑岩的物源区类型,认为中生代砂岩物源主要来自东秦岭大别造山带、龙门山、江南逆冲带,具有明显的再旋回造山带属性,碎屑组分变化序列是盆缘造山带3期逆冲活动的沉积响应。通过分析中生代砂岩碎屑组分的构造意义,探讨了东秦岭大别造山带中生代的构造演化及其盆山耦合关系。

东秦岭—大别造山带两侧盆地深部过程及古生界油气前景——以川东北盆地和合肥盆地为例

运用东秦岭—大别造山带深部地球物理测深成果资料,简述了岩石圈的深部地质结构与构造特征,讨论了岩石圈大地构造对与造山带有关的不同类型盆地深部过程的控制作用,以及岩石圈介质的构造成层和构造-热结构对盆地形成的控制作用,认为涉及这一地区的盆地深部过程及古生界油气前景的关键是:岩石圈具侧向分块、垂向解耦特征;盆地相对造山带而言,软流圈浅埋和“薄幔薄壳”;盆地深部过程以岩石圈塑性形变和大陆深俯冲-构造解耦为主;深部热流上涌对古生界油气生运聚起一定的控制作用。

西大别西北部浒湾变质带榴辉岩的年龄和性质及其对秦岭-大别-苏鲁造山带多期演化的制约

浒湾高压变质带位于大别造山带的西北部,是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化过程和时间的关键地区。我们对产于该高压变质带的三个榴辉岩样品进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质。苏家河榴辉岩中的变质锆石颗粒具低Th/U值、弱的Eu负异常、较平坦的重稀土(HREE)配分模式,以及低的176Lu/177Hf值。表明这些锆石形成过程中有石榴子石的存在而缺乏斜长石,因此形成于榴辉岩相变质条件。Ti含量温度计计算表明,这些变质锆石的形成温度约为655°C和638°C,与在榴辉岩相变质作用温度条件下形成一致,206Pb/238U年龄加权平均结果为309±4Ma(2σ),代表了榴辉岩相变质作用时间的最佳估计值。胡家湾变质锆石可能形成于前进变质作用阶段,206Pb/238U年龄加权平均值为312±11Ma(2σ),这一结果在误差范围内与苏家河的年龄结果一致。锆石U-Pb年龄和微量元素分析结果表明,榴辉岩核部的锆石属岩浆型,年龄为406±5～420±7Ma(2σ),表明原岩晚于中古生代华北与秦岭地体的碰撞时间。三个榴辉岩样品的锆石颗粒εHf(t)值的变化范围较大(-4.9～21.3)。变质锆石与岩浆锆石的Hf同位素的变化范围相近,少数变质增生边部锆石与核部残留岩浆锆石给出较一致的Hf同位素组成,表明变质增生锆石可能是原岩岩浆锆石溶解再结晶作用的结果,因此保留了原岩的初始Hf同位素组成。高的εHf(t)值表明它们的原岩来自亏损的地幔源区,可能是古特提斯洋壳;而低εHf(t)值则归因于地壳混染作用。少量继承核锆石的出现表明榴辉岩的原岩形成过程中有古老地壳物质的加入。浒湾地区一些榴辉岩具明显的来自扬子板块大陆地壳的年代学和地球化学特征。该区古生代的洋壳和新元古代的陆壳在石炭纪共同经历了榴辉岩相变质作用,表明古生代古特提斯洋壳形成于扬子板块北缘边缘盆地的环境。高压变质作用的陆壳岩石可能在洋壳岩石的折返和保存过程中起到了浮力牵引的作用。扬子和华北克拉通的聚合可能经历了超过200Ma的多阶段过程。

秦岭-大别造山带地壳化学结构研究

大陆地壳不同结构层之间化学组成(含元素和同位素组成)的系统性差异可以称为地壳化学结构,地球化学参考模型(GERM)能够作为参照标准进行地壳化学结构(元素组成)的对比分析,据此提出了反映地壳演化特征的蛛网图标准化方法。对秦岭-大别造山带的尝试发现,造山带总体上具有物质组成分异较弱的特点;造山带及邻区太古宙结晶基底太华群、崆岭群的化学组成都不能代表全部的下地壳,可能仅代表了下地壳上部,而大别群可能经历了复杂的构造熟化过程。通过对造山带地壳化学结构的分析,指出铕负异常可能并非为地壳拆沉作用所造成。