林宗滿
(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京100081)
李四光在《受了歪曲的亞洲大陸》[1]一文中指出,亞洲發(fā)育很清楚的弧形山脈或弧形褶皺帶中,有3種弧形構(gòu)造分布很廣,排列方向有一定規(guī)律,每一種都各具特色,對(duì)討論整個(gè)亞洲大陸的運(yùn)動(dòng)特別值得注意。其中的一種就是“向東南凸出的邊緣弧”[1],這些無(wú)脊柱的弧形都分布在亞洲大陸東部邊緣,大致但不完全地與太平洋西岸平行。這些弧分成3列:最外一列是一群念珠狀島嶼,千島群島成一弧,日本本洲成一弧,琉球群島成一弧;中間一列由所謂通古斯弧、高麗弧、閩南弧構(gòu)成;最內(nèi)一列由大興安嶺、燕然山弧、太行—崤山弧及雪峰—苗山弧構(gòu)成。
古生代這些準(zhǔn)邊緣褶皺的褶軸大致是東北向;到中生代發(fā)生了軸向北32°—35°東的褶皺;中生代末期乃至新生代又發(fā)生軸向北18°—25°東的褶皺,最老的稱為華夏式褶皺,其次稱為中華夏式褶皺,最新的稱為新華夏式褶皺。所謂瀕太平洋邊緣弧形,就是中華夏式褶皺受東西向褶皺帶影響的變形。
李四光以為中國(guó)東部華夏系列,自古生代以來隨著時(shí)間的推移和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的演變,有愈來愈強(qiáng)的趨勢(shì)[2]。于是相應(yīng)地發(fā)育華夏式、中華夏式及新華夏式褶皺。但事實(shí)并非如此。
中國(guó)東部中新生代大地構(gòu)造基本特征研究的結(jié)果[3]表明,其構(gòu)造形變史大致可以劃分為2個(gè)大階段,即三疊—侏羅紀(jì)褶皺變形階段和白堊—第三紀(jì)剪切破裂與伸展變形交替發(fā)育階段。2個(gè)階段發(fā)育2種構(gòu)造型式,即華夏系及新華夏系,兩者之間存在廣泛的構(gòu)造不整合。
華夏系自古生代開始孕育,至晚三疊世—侏羅紀(jì)成型,經(jīng)多期構(gòu)造變動(dòng)后,于侏羅紀(jì)末幕褶斷定型,其單體褶軸方向北東,組合形態(tài)呈北北東向,并于中國(guó)東部乃至東亞大陸及其邊緣海區(qū)形成三隆、三坳的構(gòu)造格局,從而奠定了中國(guó)東部燕山早期的大地構(gòu)造格局[3]。
白堊—第三紀(jì)左行剪切破裂與伸展變形交替發(fā)育階段為新華夏系 (郯廬系)的誕生奠定了基礎(chǔ)[4],進(jìn)而在中國(guó)東部乃至東亞大陸及邊緣海地區(qū)形成了一種新的構(gòu)造型式,即北北東向巨型斷隆帶與斷陷帶,它與華夏系的三隆、三坳斜接疊置,最終奠定了中國(guó)東部現(xiàn)代大地構(gòu)造景觀[3]。
自地質(zhì)力學(xué)問世以來,人們就把四川盆地和江漢沉降區(qū)作為新華夏系2個(gè)并列的沉積盆地看待。隨著研究的深入,筆者認(rèn)為人們所泛指的中國(guó)中東部第三沉降褶帶和第二沉降帶是屬于不同世代、不同性質(zhì)的2條沉降帶[5],它們之間存在廣泛的構(gòu)造不整合。為了消除誤解,本文以四川盆地和江漢沉降區(qū)作為典型,剖釋華夏系及新華夏系的內(nèi)涵,用以探索、研究中國(guó)東部的大地構(gòu)造特征。
本文對(duì)四川盆地的研究重點(diǎn)突出其成生發(fā)展歷史及盆地性質(zhì),以幫助分析它的構(gòu)造屬性和體系歸屬。
四川盆地是一個(gè)上疊在上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)基礎(chǔ)上發(fā)育起來的大型坳褶盆地,原型盆地跨越川、黔、滇3省區(qū),面積達(dá)24×104km2。燕山Ⅲ幕后 (侏羅紀(jì)末),黔中隆起抬升,才使其與滇中盆地分離成為現(xiàn)今的構(gòu)造盆地,面積18×104km2。嚴(yán)格地講,早白堊世為殘留盆地;晚白堊世—古近紀(jì)可稱為成都上疊斷陷盆地。其地層系統(tǒng)及沉積特征如圖1所示。
從構(gòu)造體系觀點(diǎn)分析,四川盆地主體是由華夏系控制的一個(gè)典型的坳褶型盆地,其西部邊界為龍門山隆褶帶,東部邊界為雪峰山隆起帶,北界為米倉(cāng)山東西向隆起及大巴山弧形褶皺帶,南部為黔北斜坡。
中三疊世末期 (拉丁期末),四川臺(tái)區(qū)是上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的一部分,基本上處于平臺(tái)狀態(tài),與其周邊相比,一直處于隆起地位,其上沉積厚度小,缺失地層多,構(gòu)造變動(dòng)微弱,不具備盆地的特征 (見圖2,圖3)。此間,由于中國(guó)東部南北向直扭應(yīng)力場(chǎng)的加強(qiáng),在原來統(tǒng)一的臺(tái)地上開始出現(xiàn)北東向構(gòu)造格局,主要由幾個(gè)大型的背、向斜組成,自東向西為:雪峰山背斜、巴東—貞豐向斜、瀘洲—開江背斜、川西向斜、龍門山背斜和松潘—甘孜向斜[6]。其中,后兩者全部或部分沒于水下,川西向斜部分屬于海域。由于此時(shí)龍門山尚未成形,晚三疊世成盆前的臺(tái)地雛形是一個(gè)向西北下傾的箕形海灣,臺(tái)內(nèi)的大部分仍然處于陸上遭受剝蝕。
圖1 四川盆地中新生界地層綜合柱狀圖[6]Fig.1 Stratigraphic integrated histogram of Sichuan Basin during Mesozoic-Cenozoic
圖2 中三疊世末四川成盆前構(gòu)造輪廓圖Fig.2 Structure contour map before basin-forming of Sichuan Basin in late of Middle Triassic
圖3 四川盆地成盆前的演化模式示意圖Fig.3 The schematic evolution model before basin-forming of Sichuan Basin
晚三疊世早—中期 (卡尼期—諾利早期),在上述構(gòu)造背景上,臺(tái)地中部是由瀘洲—開江背斜形成的古陸,該古陸的西南端與川滇古陸相接。其西,在不對(duì)稱的川西向斜最低處沉積了垮洪洞組 (T3k)、馬鞍塘組 (T3m)和小塘子組 (T3x)海相碳酸鹽巖及碎屑巖,其范圍大體在廣元上寺至峨嵋一線以西。此時(shí)的龍門山,只在九頂山一帶有一個(gè)不大的島嶼,大部分屬于水下隆起。東部的巴東—貞豐向斜,主體部分是陸地環(huán)境,僅在西南段貴陽(yáng)—開遠(yuǎn)一帶出現(xiàn)一個(gè)北東向的海灣。松潘—甘孜海沉積了厚逾千米的碎屑巖;滇西海的碳酸鹽巖、碎屑巖沉積厚度更大 (見圖4,圖5)。
圖4 川、黔、滇晚三疊世早期沉積展布圖Fig.4 Deposition exhibition map of Sichuan,Guizhou and Yunnan in early of Late Triassic
圖5 川、黔、滇晚三疊世中期沉積展布圖Fig.5 Deposition exhibition map of Sichuan,Guizhou and Yunnan in middle of Late Triassic
諾利中晚期的印支晚幕,結(jié)束了川西海灣的歷史,開始了陸盆發(fā)育階段。此間,龍門山區(qū)發(fā)生了一次重要的變形,在原有龍門山大背斜的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了褶皺和隆升,運(yùn)動(dòng)的特征由須家河組三、四段間的不整合所反映。這次運(yùn)動(dòng)使龍門山北東向隆褶帶形成,結(jié)束了島鏈狀態(tài)。沉積上顯示為自須四段起完全沒有海相沉積,盆地邊界已達(dá)現(xiàn)今盆地范圍。至此,川西地區(qū)完全斷絕了與西部海域的聯(lián)系,成為一個(gè)封閉的湖盆。與此同時(shí),由于雪峰隆起的西翼是一個(gè)極平緩的斜坡,印支晚幕對(duì)其影響不大,形成漸進(jìn)式超覆記錄。地層對(duì)比及地震資料解釋顯示,須二段沉積范圍超不過華鎣山,須三段沉積范圍大致在云陽(yáng)、南川一線,而須四段的沉積范圍,已超出現(xiàn)今盆地的東南邊界。
至須家河組沉積末期,印支末幕運(yùn)動(dòng)使龍門山又一次發(fā)生褶皺和斷裂,成為盆地西北邊緣的構(gòu)造邊界 (見圖6)。
印支晚幕,南秦嶺印支期東西向隆褶帶的出現(xiàn),使秦嶺山地到達(dá)勉縣、石泉一線,盆地北緣已基本形成。在該帶的南側(cè)是一個(gè)大的南傾斜坡。與此同時(shí),川西坳陷的北延已抵達(dá)秦嶺山前,在漢南地區(qū)形成了一個(gè)斜坡復(fù)合構(gòu)造區(qū)。該區(qū)的構(gòu)造特征是褶皺微弱,斷裂不發(fā)育,地形平緩。諾利早期,該區(qū)在廣元、南江一帶沉積了一套較純的石英砂巖,南江以東缺失小塘子組。須二、三段沉積期,盆地北部邊界變化不大,沉積區(qū)向東擴(kuò)展達(dá)川東北。
印支晚幕影響到盆地北部,使須四段底部普遍發(fā)育一段礫巖,說明其時(shí)北緣又一度抬升。印支末幕,漢南地區(qū)升起,形成了盆地北部新的邊緣。盆地東北部,由于瀘洲—開江背斜的影響,致使小塘子組沉積達(dá)不到這里。由于水盆擴(kuò)展,須二、三段逐漸超覆在前中三疊世地層之上。與川北層位相應(yīng),川東北須家河組四段底部也存在一套礫巖層。
圖6 川、黔、滇、湘、鄂西晚三疊世晚期沉積展布圖Fig.6 Deposition exhibition map of Sichuan,Guizhou,Yunnan,Hunan and western Hubei in late of Late Triassic
總之,由于其他構(gòu)造體系的影響,盆地北部邊緣彎轉(zhuǎn)多變,但地形較平緩。須家河組沉積期的川東北地區(qū),由于弧形構(gòu)造的影響,始終處于較高部位,與川北相似。
川南和川西南邊界遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了盆地范圍,由于晚印支早期屬華夏系的川西坳陷帶在寶興、西昌間與川滇南北向隆起帶復(fù)合,使該隆起北段幅度大大降低;諾利至瑞替期,隨著川西坳陷的繼續(xù)沉降、擴(kuò)大,川滇南北帶北段也隨之沉降,所以盆地的西南邊界在晚三疊世并沒有形成,而是與楚雄盆地連為一體[7]。這種情況一直到侏羅紀(jì)并沒有多大變化。
印支末幕運(yùn)動(dòng)后,四川盆地進(jìn)入了穩(wěn)定的沉降期。
侏羅紀(jì)初,屬華夏系的龍門山隆褶帶所造成的山地地貌,嚴(yán)格控制著盆地的西北邊緣。盆地北邊,是印支期的米倉(cāng)山東西向隆起和北大巴山北西向隆起,它們與盆地之間有較大的高差。這兩個(gè)邊緣的內(nèi)側(cè)是與上述隆起帶相應(yīng)的構(gòu)造體系,形成了聯(lián)合弧形凹地。盆地東南邊緣是雪峰山華夏系隆起褶帶造成的大面積平緩斜坡,地形起伏較小,自流井組 (J1z)是在此構(gòu)造背景上發(fā)育的沉積。由于控制沉積的構(gòu)造體系屬華夏系,所以此時(shí)盆地的形態(tài)和巖性分區(qū)主要為北東向。東岳廟組沉積期,沉積受北東、東西、北西3個(gè)方向構(gòu)造的夾持,湖盆形態(tài)大體近似一個(gè)菱形 (見圖7)。大安寨組沉積期,湖盆形狀變得不甚規(guī)則,但仍可看出3個(gè)方向構(gòu)造的控制作用。盆地中心遷移至閬中、遂寧、達(dá)縣一帶,沉積了半深水湖相的黑色泥巖。
至上沙溪廟組沉積期,川、黔、湘、鄂地區(qū)有所抬升,使沉降中心向盆地西、北部遷移,在盆地北部上沙溪廟組最大厚度達(dá)2000 m。龍門山區(qū)此時(shí)也受到一定程度的影響,再次發(fā)育夾多層礫巖的粗碎屑沉積 (見圖8)。經(jīng)過一定時(shí)期的調(diào)整,四川盆地再次進(jìn)入短暫的平穩(wěn)時(shí)期,造成遂寧組沉積時(shí)的廣泛極淺湖環(huán)境。
圖7 早侏羅世東岳廟期巖相分區(qū)略圖[6]Fig.7 The facies partition sketch map of Dongyuemiao period in Early Jurassic
圖8 四川盆地上、下沙溪廟組沉積展布圖[6]Fig.8 Deposition exhibition map of Upper Shaximiao Formation and Lower Shaximiao Formation in Sichuan Basin
晚侏羅世早期,四川盆地已經(jīng)變得廣而淺,其沉積環(huán)境屬河流、泛濫平原和極淺的小型湖沼,盆地逐漸步入衰亡階段。晚侏羅世晚期,即蓬萊鎮(zhèn)組 (蓮花口組)沉積期,龍門山中、北段和八面山進(jìn)一步抬升,從川中到川東形成了一個(gè)北東東向的平緩?fù)蛊饚?(呈水下隆起狀態(tài)),從而使盆地被分割,盆地沉陷較深的地帶,遷至川西和川西南。川西北邊緣,由于龍門山中北段再次抬升,靠近盆地邊緣堆積了一套砂礫巖 (蓮花口組)(見圖9)。至晚侏羅世末,強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響到整個(gè)盆地,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與造山同步進(jìn)行,結(jié)束了盆地的發(fā)展歷史。
圖9 四川盆地上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組等厚線圖[6]Fig.9 An isopach map of Upper Jurassic Penglaizhen Formation in Sichuan Basin
大約在距今140 Ma前,隨著燕山Ⅲ幕運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,四川盆地及鄰區(qū)經(jīng)受了全面褶皺變形,大約24×104km2的T3—J大型坳褶盆地整體抬升,隨之經(jīng)受一段時(shí)期的風(fēng)化剝蝕。進(jìn)入早白堊世之后,在新的構(gòu)造演化階段,新的構(gòu)造體制控制下,形成了一個(gè)與燕山早期風(fēng)格完全不同的早白堊世殘留盆地。該盆地面積約6×104km2,形似一個(gè)向東開口的馬蹄形,古構(gòu)造、古地貌控制沉積非常明顯。盆地的西北界在龍門山前、米倉(cāng)山前,東南界不超過達(dá)縣—仁壽一線,由于高差較大,在山前形成了厚度較大,夾厚層礫巖的粗碎屑堆積。北緣米倉(cāng)山地區(qū),形成了受東西向、北東東向2組構(gòu)造線聯(lián)合控制的不規(guī)則邊緣。盆地東南是一個(gè)平緩的邊緣,沉積一套細(xì)碎屑巖。
早白堊世末,燕山Ⅳ幕是一場(chǎng)重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),是新華夏系誕生的時(shí)期,隨著南北向左行直扭應(yīng)力場(chǎng)的釋放,整個(gè)晚白堊世期間是中國(guó)東部伸展構(gòu)造發(fā)育的主要時(shí)期,此間東亞大陸的邊緣大規(guī)模沉降,李四光所說的新華夏海[2]就是這個(gè)時(shí)期形成的,東亞大陸邊緣海沉降帶 (簡(jiǎn)稱Ⅰ帶)以及中國(guó)東部陸緣斷陷帶 (簡(jiǎn)稱Ⅱ帶)也是這個(gè)時(shí)期形成。由于東亞大陸的均衡調(diào)整作用,使大陸內(nèi)部因抬升而沒有形成規(guī)模的斷陷帶,但是燕山Ⅳ幕及其所代表的斷裂構(gòu)造格式是有明顯表現(xiàn)的,從而使四川晚白堊世的沉積被局限于西南一隅,即被限制在東西兩側(cè)的龍泉山、霧中山斷隆帶之間,形成北北東向的成都斷陷,發(fā)育K2—E紅層沉積,厚約2000 m(見圖10)。伴隨著新華夏系的活動(dòng),盆地西部南北向構(gòu)造、北西向構(gòu)造也有明顯的表現(xiàn)。
圖10 四川盆地上白堊統(tǒng)沉積展布圖Fig.10 Deposition exhibition map of Upper Cretaceous in Sichuan Basin
綜上所述,可以比較明確地把盆地的成生發(fā)展史劃分為3個(gè)階段:①晚三疊世成生發(fā)展階段;②侏羅紀(jì)穩(wěn)定沉降階段;③白堊—古近紀(jì)上疊萎縮階段。作為一個(gè)大型的陸內(nèi)坳褶盆地,它是在上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)及其大陸緣邊的構(gòu)造背景上演化而來的,控制上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的古構(gòu)造體系,與控制盆地形成的構(gòu)造體系是一個(gè)連續(xù)的發(fā)展過程,直至侏羅紀(jì)末幕運(yùn)動(dòng)盆地全面褶皺,華夏系也被最終定格,其間的中三疊世末幕運(yùn)動(dòng),是槽臺(tái)體制與盆山體制的變格期,其屬性也可以認(rèn)為是一場(chǎng)變格運(yùn)動(dòng)。
江漢沉降區(qū)位于長(zhǎng)江中游平原,面積約48000 km2,包括湖北的鄂中坳陷區(qū)和湖南的洞庭湖坳陷區(qū)。它是白堊紀(jì)—新生代內(nèi)陸洼地,是新華夏系第二斷陷帶華中沉降區(qū)的主體。研究它的成生、發(fā)展是研究新華夏系演化歷史的重要途徑。
從成盆、成油期的概念[8]出發(fā),在分析了沉降區(qū)的沉積發(fā)育史之后,可以把它劃分為早白堊世、晚白堊世、古近紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)5個(gè)成盆期。從劃分構(gòu)造發(fā)展階段的角度考慮,又可以把它劃分為白堊—古近紀(jì)和新近紀(jì)—第四紀(jì)2個(gè)大階段。其中,白堊—古近紀(jì)又可以劃為3個(gè)階段:①早白堊世充填階段;②晚白堊世沉降階段;③古近紀(jì)萎縮階段。筆者認(rèn)為這是新華夏系成生、發(fā)展的階段性在江漢地區(qū)的表現(xiàn),具有普遍意義。早白堊世階段在中國(guó)東部中、新生代的構(gòu)造發(fā)展史中具有特殊意義,它是在經(jīng)歷了燕山Ⅲ幕一場(chǎng)變格運(yùn)動(dòng)之后,處在早期構(gòu)造發(fā)展階段 (T—J)與晚期發(fā)展階段 (K2—R)之間的轉(zhuǎn)折過渡時(shí)期,也可以把它作為一個(gè)獨(dú)立的階段——過渡階段看待[3]。江漢沉降區(qū)各階段的沉積類型、古地理環(huán)境和構(gòu)造控制因素[9]簡(jiǎn)述如下。
經(jīng)歷燕山Ⅲ幕之后,中國(guó)東部的大地構(gòu)造屬性及其運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生了改變,即由印支—燕山早期的南北向均勻擠壓兼扭動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘讏准o(jì)—新生代的南北向左行剪切運(yùn)動(dòng)與伸展運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng),早白堊世處在這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的萌芽期。江漢沉降區(qū)是在這種構(gòu)造背景中成生、發(fā)展的。該區(qū)早白堊世沉積展布及其構(gòu)造控制因素有:
①江漢沉降區(qū)是在上疊于中揚(yáng)子褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)育起來的山間洼地,早期沉積特征具有填平補(bǔ)齊性質(zhì)。該區(qū)早白堊世沉積一處分布于沉降區(qū)西北部宜昌山口,呈北西走向;另一處展布于東北部云應(yīng)地區(qū)宋河山口,也是北西向;第三處則發(fā)育在西南部桃源山口,呈北東向,屬沅麻盆地的一部分,充分反映出該時(shí)期沉積槽地受基底構(gòu)造控制 (見圖11,表1)。
圖11 江漢沉降區(qū)白堊—古近紀(jì)沉積展布與古地理略圖Fig.11 Sketch of deposition exhibition and paleogeographic graph of Cretaceous-Paleogene in Jianghan subsidence area
②沉積建造以山麓相-河流相紅色磨拉石充填為特征,剖面上組合成一個(gè)正旋回,在宜昌地區(qū)總厚度達(dá)1460 m,這是一個(gè)與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)旋回相適應(yīng)的沉積系列。在槽地發(fā)育的中晚期,水域擴(kuò)大,局部形成濱淺湖相沉積,發(fā)育一套生油巖系,如云應(yīng)地區(qū)的何家坡組,厚約300 m。
經(jīng)歷燕山Ⅳ幕 (K1末)運(yùn)動(dòng)之后,江漢沉降區(qū)整體抬升,遭受剝蝕,直至準(zhǔn)平原化。沉降區(qū)晚白堊世沉積在這種背景上進(jìn)行,其沉積特征及構(gòu)造控制因素如下:
①沉積層展布受新華夏系斷裂體系控制,具“紅層”沉積的特點(diǎn),以邊斷裂、邊沉降、邊沉積的同生斷層方式進(jìn)行,且整個(gè)斷裂系4組斷裂均表現(xiàn)為正斷層,從而導(dǎo)致沉降區(qū)的整體沉降,形成了沉降區(qū)的全盛時(shí)期,沉積范圍達(dá)4.8×104km2(見圖12,圖13)。
表1 江漢沉降區(qū)地層對(duì)比Table 1 Stratigraphic correlation table of Jianghan subsidence area
圖12 江漢沉降區(qū)構(gòu)造分區(qū)Fig.12 Tectonic zoning map of Jianghan subsidence area
圖13 江漢沉降區(qū)構(gòu)造橫剖面圖 (根據(jù)構(gòu)造-沉積旋回,沙市組、新溝嘴組劃歸K2構(gòu)造層)Fig.13 Structural cross-section profile of Jianghan subsidence area
②廣盆沉積早期 (羅鏡灘—紅花套期),在強(qiáng)補(bǔ)償條件下,形成洪積-河漫相的磨拉石堆積,宜昌地區(qū)厚1143 m。中晚期 (沙市—新溝咀期),在弱補(bǔ)償條件下,形成河流-淺湖相紅色、灰綠色碎屑沉積,坳陷內(nèi)厚達(dá)1928 m。該區(qū)晚白堊世沉積系列在剖面上構(gòu)成一個(gè)正旋回,這也是與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)旋回相適應(yīng)的沉積系列,并與下伏地層形成廣泛的超覆不整合。原地質(zhì)部第四物探大隊(duì)在《江漢盆地石油物探普查總結(jié)報(bào)告》[10]中,對(duì)沉降區(qū)晚白堊世沉積展布作如下描述:“該區(qū)上白堊統(tǒng)的展布呈現(xiàn)全區(qū)平均厚度約為2500 m的平行地層組合”,可見晚白堊世沉降區(qū)沉降-沉積的廣泛性與均一性。晚白堊世中晚期發(fā)育鹽類 (沙市組)和生油巖系 (新溝咀組),其分布具有區(qū)域性。
燕山Ⅴ幕運(yùn)動(dòng) (K2末)后,沉降區(qū)整體抬升,經(jīng)受剝蝕、夷平,區(qū)域上進(jìn)一步準(zhǔn)平原化。古近紀(jì)沉積在晚白堊世廣盆沉積的基礎(chǔ)上萎縮,形成膏鹽和石油共生的沉積組合,其特征及展布規(guī)律如下:
①受區(qū)域構(gòu)造背景影響,斷陷的繼承、發(fā)展是有選擇性的。位于江南隆起帶上的洞庭湖區(qū)整體抬升,不再接受沉積;而北部的鄂中坳陷卻大幅度沉降,在潛江坳陷北部古近系最厚達(dá)6000 m(其中鹽層1800 m),成為聞名全國(guó)的鹽湖坳陷,同時(shí)也是華中油區(qū)的所在地。
②沉積類型是一個(gè)典型的內(nèi)陸鹽湖沉積系列,自下而上發(fā)育下碎屑巖沉積-下硫酸鹽碎屑巖沉積-氯化鹽碎屑巖沉積-上硫酸鹽碎屑巖沉積-上碎屑巖沉積。潛江組是最主要的油、鹽共生巖系,荊河鎮(zhèn)組也是重要的低熟含油層系 (見圖14)。
古近紀(jì)末期喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕后,結(jié)束了沉降區(qū)膏鹽湖盆的歷史,復(fù)又抬升、剝蝕。而后,新近紀(jì)淡水湖相沉積呈披覆式掩蓋了整個(gè)沉降區(qū),其沉積面積達(dá)6×104km2,超出了晚白堊世沉降區(qū)的最大范圍,并與第四系組合成為一個(gè)新的水平構(gòu)造層,厚200~571 m,仍然是潛江坳陷最深。揭示沉降區(qū)的歷史又進(jìn)入了新的發(fā)展階段。
綜上所述,江漢沉降區(qū)成生發(fā)展歷史及其形成的構(gòu)造背景與四川盆地明顯不同。首先,它以構(gòu)造不整合的方式疊置在北東東—近東西向的中揚(yáng)子褶皺帶之上,其成生與基底構(gòu)造沒有任何成因聯(lián)系,并以新的構(gòu)造型式對(duì)基底施加深刻的改造;其次,沉降區(qū)成生是在新華夏系斷裂體系的控制下,隨著地應(yīng)力的釋放,構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)化為伸展環(huán)境,并在重力 (場(chǎng))的控制下,沉降區(qū)發(fā)生不均勻沉降而成盆;第三,斷陷區(qū)的成生可以劃分為3個(gè)階段:①早白堊世充填階段;②晚白堊世沉降階段;③古近紀(jì)萎縮階段。與四川盆地相比,它屬于上疊構(gòu)造旋回的產(chǎn)物,與四川盆地沒有任何成因聯(lián)系和可類比之處。
圖14 江漢沉降區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.14 Stratigraphic integrated histogram of Jianghan subsidence area
盆地,是在地質(zhì)歷史發(fā)展的一定階段中,由一個(gè)或數(shù)個(gè)構(gòu)造體系控制的沉降地區(qū),地形上與四周有明顯的高差,具有“盆”的形態(tài)。它們是在比較均一、低凹的構(gòu)造環(huán)境中,接受較厚的沉積物,并在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定過程的地質(zhì)實(shí)體,在區(qū)域上常有同伴應(yīng)運(yùn)而生??傊?,盆地必須具備地貌、沉積和構(gòu)造三重基本要素。四川盆地成生發(fā)展歷史的研究表明,在晚三疊世前,四川臺(tái)區(qū)處于臺(tái)平狀態(tài),與其周邊相比,一直處于被抬高的部位,這里沉積厚度小,缺失層位多,構(gòu)造變動(dòng)相對(duì)微弱,不具備盆地的特點(diǎn);從印支晚期開始,才逐漸一部分一部分地沉降轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴嗯璧?在其后的地質(zhì)歷史時(shí)期中,盆地的范圍、形態(tài)和沉降特征均有較大的變化。一個(gè)盆地在其成生演變過程中,常常經(jīng)歷充填發(fā)展—穩(wěn)定沉降—抬升萎縮3個(gè)階段,或者還有疊置復(fù)合形成多旋回沉積的情形發(fā)生,這種變化記錄了一個(gè)盆地發(fā)展演變的全過程。
四川盆地的形成和演化主要受控于華夏系的成生和發(fā)展,其次還有緯向系、經(jīng)向系、弧形構(gòu)造等的配合,白堊紀(jì)以后還經(jīng)受新華夏系的改造。華夏系是古構(gòu)造型式,從加里東期就開始控制上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的發(fā)展,那時(shí)的川西邊緣是一個(gè)北東向的海槽,四川是一個(gè)被抬高的臺(tái)地,在臺(tái)地上已經(jīng)有北東向?qū)捑彽谋承?、向斜出現(xiàn),當(dāng)時(shí)古構(gòu)造的形態(tài)與中生代盆地形態(tài)正好相反。追蹤研究的結(jié)果表明,華夏系在古生代表現(xiàn)出來的負(fù)向構(gòu)造是中生代正向構(gòu)造的前身,是一脈相承的一個(gè)體系。隨著區(qū)域南北向擠壓與左行扭動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的加劇,華夏系的古構(gòu)造型式才被迫于晚三疊世反轉(zhuǎn)為正向構(gòu)造,由于兩側(cè)龍門山、雪峰山隆起帶及周邊山地的抬升,四川臺(tái)地才被迫沉降轉(zhuǎn)化為盆地。
四川是以華夏系為主體控制的壓扭性盆地,晚三疊世成盆以來,盆地內(nèi)部的構(gòu)造變形及其所產(chǎn)生的構(gòu)造型式,與周緣山系的構(gòu)造體系是有成因聯(lián)系和依存關(guān)系的,或者說是受周緣一級(jí)構(gòu)造體系的控制。從整體看,盆地是由多體系聯(lián)合控制的復(fù)合型構(gòu)造區(qū),在盆地的構(gòu)造分區(qū)圖 (見圖15,圖16)中,大體可以劃分為3大區(qū):①川東褶皺隆起帶;②川西坳褶帶;③川中平緩構(gòu)造區(qū)。其中,東西兩帶受雪峰山、龍門山隆起褶帶控制,川中平緩構(gòu)造區(qū)主要受前震旦紀(jì)結(jié)晶基底控制。除此之外,我們還必須關(guān)注,白堊紀(jì)以來四川盆地還經(jīng)受了新華夏系的改造。在研究一個(gè)地區(qū)綜合構(gòu)造圖像的時(shí)候,不同層次的構(gòu)造要素必須嚴(yán)格區(qū)分。
圖15 四川盆地構(gòu)造分區(qū)略圖[6]Fig.15 Tectonic zoning map of Sichuan Basin
圖16 四川盆地構(gòu)造橫剖面圖Fig.16 Structural cross-section profile of Sichuan Basin
四川盆地是須家河組 (T3x)沉積期—侏羅紀(jì)以華夏系為主體多體系聯(lián)合控制的大型坳褶盆地,這是主要的成盆期。嚴(yán)格地講,早白堊世屬于新階段的殘留盆地,沉積層展布沿著盆地北、西、南3面山系之前緣,形成一個(gè)向東開口的馬蹄形,古構(gòu)造、古地貌起主要控制作用;晚白堊世—古近紀(jì)則是新華夏系的上疊斷陷盆地——成都斷陷,故其總體可以稱為疊合盆地、多旋回盆地。它與江漢沉降區(qū)不同,江漢是新華夏系單一體系控制的斷陷區(qū)。
四川盆地包括了2個(gè)階段、2個(gè)層次的油氣資源。震旦紀(jì)—中三疊世屬臺(tái)地階段的油氣資源,受槽臺(tái)體制構(gòu)造格局控制,由于演化程度較高,以產(chǎn)氣為主,亦可稱為深盆油氣,要重視臺(tái)緣坳陷及臺(tái)內(nèi)坳陷的油源。T3—J為盆地階段的油氣,演化程度較低,油氣并存,要注重前陸坳陷的油氣資源。
江漢是上疊在中揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)早期燕山褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)展起來的斷陷區(qū),成盆期為白堊紀(jì)—新生代,主要成盆期為K2—E。它與基底存在廣泛的構(gòu)造不整合,不存在任何成因聯(lián)系。嚴(yán)格地講,江漢沉降區(qū)不能稱為盆地,它與周邊山系沒有成生聯(lián)系,構(gòu)造上缺失“盆”的含義,這一方面與四川盆地屬性完全不同,不能與之相提并論。
江漢是新華夏系控制的斷陷區(qū),早白堊世末幕運(yùn)動(dòng)發(fā)生的時(shí)候,該體系的4組斷裂都有活動(dòng)表現(xiàn),其中,北北東向壓扭性斷裂是主干破裂面,北西向張扭性斷裂是配套結(jié)構(gòu)面,另外還有2組扭裂面參與控盆。隨著地應(yīng)力的釋放,4組斷裂都轉(zhuǎn)化為正斷層,并在重力的控制下,同時(shí)控制斷陷的形成和沉積的同步進(jìn)行。江漢沉降區(qū)的成生發(fā)展可以劃分為3個(gè)階段:①早白堊世充填階段;②晚白堊世沉降階段;③古近紀(jì)萎縮階段。它與四川盆地不同,是上疊構(gòu)造旋回的產(chǎn)物,不能與之相比。
江漢沉降區(qū)的油氣主要來自斷陷區(qū)內(nèi)的暗色泥頁(yè)巖,油氣運(yùn)移方式以短距離側(cè)向運(yùn)移和沿?cái)嗔训拇瓜蜻\(yùn)移同時(shí)進(jìn)行,要注重與斷裂相關(guān)的圈閉。論找油的謀略,它與四川盆地相比要簡(jiǎn)單的多。
李四光提出的中國(guó)東部乃至東亞大陸及瀕太平洋地區(qū)新華夏系“三隆”、“三坳”,實(shí)際上是一個(gè)巨型復(fù)合構(gòu)造區(qū)帶。其中,每一個(gè)隆起帶或坳陷帶都包括了華夏系及新華夏系的疊置復(fù)合,研究結(jié)果表明,第一、第二沉降帶是華夏系坳褶帶與新華夏系斷陷帶的疊合;第三沉降帶主體還是華夏系的坳褶帶,銀川—成都斷陷為新華夏系不成規(guī)模的斷陷帶。果真如此,提出“新華夏系”3個(gè)沉降帶具有西老、東新的見解也是不切合實(shí)際的[11]。
華夏系成生于古生代,龍門山隆起褶帶是典型代表[12],古生代時(shí)為傾向古特提斯洋的臺(tái)緣坳陷,印支晚期反轉(zhuǎn)為臺(tái)緣隆起帶,侏羅紀(jì)末幕褶斷定型,成為四川盆地的構(gòu)造邊界。日本島弧、琉球島弧古生代時(shí)為東亞大陸傾向古太平洋的臺(tái)緣坳陷,印支晚期—燕山早期隆起褶斷定型。華夏系其余之陸內(nèi)隆起帶,如雪峰—江南隆起帶、太行山隆起帶及大興安嶺隆起帶等,都是印支晚期—燕山早期的陸內(nèi)隆起褶帶。筆者提醒關(guān)注,所謂瀕太平洋的邊緣弧形帶,其實(shí)是華夏系褶皺 (巨型多字型)受了來自大陸的東西向褶皺帶 (巨型緯向系)影響的變形。再次提醒關(guān)注,上述屬于華夏系的弧形褶帶,在中生代晚期—新生代經(jīng)受了新華夏系的深刻改造,李四光曾說:“日本島是一個(gè)折斷的弧”[1],其含義就在此。
中國(guó)東部乃至東亞地區(qū),燕山Ⅲ幕是一場(chǎng)變格運(yùn)動(dòng)。嗣后,中生代晚期—新生代的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅媳毕蜃笮信?dòng)為基本方式,并由此而產(chǎn)生的構(gòu)造型式——郯廬系[13],可以界定為新華夏系,其主干結(jié)構(gòu)面為N18°—25°E的壓扭性斷裂系,配套結(jié)構(gòu)面約為N70°W的張扭性斷裂系。此外,還有2組扭裂面,分別為:走向N70°—80°E和N15°—20°W,后者曾被李四光稱為“泰山式”及“大義山式”[1]。該體系控盆的方式是在地應(yīng)力松馳的狀態(tài)下,重力乘虛而入,4組斷裂同時(shí)都轉(zhuǎn)化為正斷層,在隨后的伸展運(yùn)動(dòng)中,成為控制沉積的同生斷層。白堊紀(jì)—新生代,東亞大陸規(guī)模宏偉的第一斷陷帶 (邊緣海)和第二斷陷帶(陸緣帶),以及陸地上星羅棋布、排列有序的斷陷盆地群都是新華夏系的構(gòu)造成分,它們是儲(chǔ)藏石油的府庫(kù)。
“中華夏系”不存在,實(shí)際上它是華夏系的變種,李四光在《天文、地質(zhì)、古生物》中[14],也不再提“中華夏系”了。
四川盆地是華夏系第三坳褶帶中一個(gè)典型的構(gòu)造盆地,面積18×104km2,北東走向,西深、東淺,具坳褶性質(zhì)。其主要成盆期是晚三疊世—侏羅紀(jì),主控構(gòu)造為華夏系,緯向系、經(jīng)向系及弧形構(gòu)造等參與配合,在諸多構(gòu)造體系聯(lián)合控制下統(tǒng)一成盆。此外,還須提醒關(guān)注,它在白堊紀(jì)—新生代經(jīng)受了新華夏系廣泛而深刻的改造,最重要的特征表現(xiàn)為整體抬升。
江漢是新華夏系第二斷陷帶中一個(gè)典型的沉降區(qū),面積4.8×104km2,總體走向北北東,是嚴(yán)格受同生正斷層控制的斷陷區(qū)。廣義的成盆期為白堊紀(jì)—新生代,主成盆期K2—E,其成生發(fā)展嚴(yán)格受新華夏系的斷裂體系控制,控盆的機(jī)理是在隆起的背景上發(fā)育的斷陷區(qū)。
[1] 李四光.受了歪曲的亞洲大陸[J].地質(zhì)論評(píng),1951,16(1):1~5.LI Si-guang.The distorted continent of Asia[J].Geological Review,1951,16(1):1~5.
[2] 李四光.地質(zhì)力學(xué)概論[M].北京:科學(xué)出版社,1973.LI Si-guang.Introduction of geomechanics[M].Beijing:Scientific Press,1973.
[3] 林宗滿.論中國(guó)東部中新生代大地構(gòu)造的基本特征[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2010,16(3):206~259.LIN Zong-man.General characteristics of the Mesozoic tectonics in eastern China[J].Journal of Geomachanies,2010,16(3):206~259.
[4] 林宗滿.郯城—廬江斷裂基本特征及其控盆作用[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2011,17(4):322~337.LIN Zong-man.Charachteristics of Tanchang-Lujiang Fault and its rote on basin controlling[J].Journal of Geomechanics,2011,17(4):322~337.
[5] 譚忠福.中國(guó)東部新華夏系[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1989.TAN Zhong-fu,et al.The Neocathaysian of east China[M].Wuhan:China University of Geosciences Press,1989.
[6] 地質(zhì)礦產(chǎn)部西南石油地質(zhì)局地質(zhì)綜合研究大隊(duì).四川盆地構(gòu)造體系成生發(fā)展及其對(duì)油氣聚集的控制[R].成都:地質(zhì)礦產(chǎn)部西南石油地質(zhì)局地質(zhì)綜合研究大隊(duì),1983.Geological Comprehensive Research Institute of Southwest Petroleum Geology Bureau,Ministry of Geology and Mineral Resources.Formation and development of tectonic system in Sichuan Basin and its controlling to hydrocarbon accumulation[R].Chengdu:Geological Comprehensive Research Institute of Southwest Petroleum Geology Bureau,Ministry of Geology and Mineral Resources,1983.
[7] 林宗滿.楚雄盆地油氣資源亟待勘查發(fā)現(xiàn)[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2012,18(4):359~378.LIN Zong-man.A demanding development to hydrocarbon resources in Chuxiong Basin [J].Journal of Geomechanics,2012,18(4):359~378.
[8] 關(guān)士聰.中國(guó)東部中、新生代陸相沉積、構(gòu)造與油氣[C] //石油地質(zhì)文集第一集,1981.GUAN Shi-cong.The Mesozoic-Cenozoic sedimentation,tectonics and hydrocarbon in eastern China[C] //Petroleum Geology Collection Episode 1,1981.
[9] 林宗滿.論江漢沉降區(qū)成生、發(fā)展與找油[C] //石油地質(zhì)文集第一集,1981.LIN Zong-man.Discussing on the growing,development and hydrocarbon exploration in Jianghan sedimentary area[C] //Petroleum Geology Collection Episode 1,1981.
[10] 地質(zhì)部第四物探大隊(duì).江漢盆地石油物探普查總結(jié)報(bào)告[R].新鄉(xiāng):地質(zhì)部第四物探大隊(duì),1970.The No.4 Geophysical Exploration Group of the Ministry of Geology.Summary report of petroleum geophysical reconnaissance in Jianghan Basin[R].Xinxiang:The No.4 Geophysical Exploration Group of the Ministry of Geology,1970.
[11] 李述靖,鄭達(dá)興,等.中國(guó)主要構(gòu)造體系的劃分及特征概述[C] //中國(guó)分省構(gòu)造體系研究文集.北京:地質(zhì)出版社,1985.LI Shu-jing,ZHENG Da-xing,et al.The overview of classification and characteristics of major tectonic system of China[C] //The research collection of provincial structural system of China.Beijing:Geological Publishing House,1985.
[12] 王治順,劉浩龍.構(gòu)造體系各論:中國(guó)典型構(gòu)造體系分論[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.WANG Zhi-shun,LIU Hao-long.Discussions on tectonic systems:Partly discussion of the typical tectonic system [M].Beijing:Geological Publishing House,1994.
[13] 鄧乃恭.中生代華夏類型和郯廬斷裂系的特征與形成機(jī)制[C] //構(gòu)造地質(zhì)論叢.北京:地質(zhì)出版社,1984.DENG Nai-gong.The Mesozoic formation mechanism of Cathaysian styles and characteristics and Tanlu fault system [C] //Structural geology forum.Beijing:Geological Publishing House,1984.
[14] 李四光.天文、地質(zhì)、古生物資料摘要 (初稿)[M].北京:科學(xué)出版社,1972.LI Si-guang.The brief of astronomy,geology and paleontology(draft)[M].Beijing:Scientific Press,1972.