喜马拉雅运动_对川滇交界区古地理重建的制约和楚雄盆地的改造

喜马拉雅运动_对川滇交界区古地理重建的制约和楚雄盆地的改造 喜马拉雅运动 :对川滇交界区古地理重建 3的制约和楚雄盆地的改造 ???? 吴根耀 马 力 许效松 徐克定 ?? 中国科学院地质与地球物理研究所中石化集团公司江苏油田 ?? 国土资源部成都地质矿产研究所中国石油天然气集团公司浙江石油勘探处 摘要 简述了喜马拉雅运动三大变形幕的运动学特征并分析了其在楚雄地区的反映 。在剥去 ( 喜马拉雅运动的改造 ,把攀西地堑系和滇中海槽复原到建造时的位置后 楚雄盆地视作相对原地 ) 的,按“盆”“、山”耦合的思路重塑了古特提斯分支洋盆的演化及这些盆地的发育 。川滇交界区尽管 发生燕山运动 ,印支期建立起来的“盆”、“山”耦合关系直至喜马拉雅运动才脱耦 。分析了脱耦的各 种 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现及第四纪内继承的新构造运动对盆地保存和油气成藏的不利因素 。 关键词 喜马拉雅运动 川滇交界区 构造复位和古地理重建 盆地改造和油气保存 第一作者简介 吴根耀 ,男 ,1946 年生 。1968 年毕业于北京大学地质系 。现为中国科学院地质 与地球物理研究所研究员 ,博士生导师 。主要从事华南特提斯造山作用及其与盆地耦合关系的研 究 。通讯地址 :北京市德外祁家豁子中国科学院地质与地球物理研究所 ,邮编 100029 。川滇交界区三叠系厚度巨大 ,深海相 、浅海相 、海陆交互相和陆相地层均有发育 ,构成重要 的烃源岩 。正确地进行古地理重建以认识这些盆地的构造背景 ,客观地分析后期构造 —热事 件对盆地的改造和油气的破坏 ,对油气评价和勘探至关重要 。本文拟从“盆”“、山”耦合和脱耦 的角度 ,在深入剖析喜马拉雅运动的基础上探讨这两个问题 。 一 、滇西北地区的喜马拉雅运动 1 ,3 已有研究表明该地的喜马拉雅运动可分为三大变形幕。第一幕变形发生在晚始新世 (—渐新世 ,一系列近南北向的断层 如怒江 、叶枝 、云岭 、鲁甸 、鹤庆 、程海 、鱼泡江 、绿汁江和小 ) 江等 ,图 1发生向东的冲断 ,构成一弧后前陆褶皱冲断带 ,并控制了磨拉石盆地的发育 。冲断 作用自西向东扩展 ,从贵州最西部的相当滇东路美邑组的磨拉石来看 ,冲断活动可能向东止于 滇黔交界区 。伴随有浅成的碱性 —中酸性岩侵入 ,同位素年龄 33,42 Ma 。 第二幕变形以中新世强烈的陆内走滑为特征 。最近的详细研究表明走滑活动可分为 3 个 4 阶段。第 ?阶段以 24,19 Ma BP 为高峰期 ,哀牢山断裂发生左行斜冲 ,缅甸东部的那邦断 裂和怒江断裂发生右行走滑 ,夹持在其间的滇西地区发生向南东的构造逸脱 。第 ?阶段以 14 , 11 Ma BP为高峰期 ,逸脱地块以缅甸中部的实皆断裂为西界 。12,10 Ma BP红河 —哀牢山 3 中石化集团公司油田部南方海相油气勘探项目经理部项目 。 收稿日期 :2000 年 11 月 27 日 改回日期 :2001 年 1 月 10 日 图 1 川滇交界区新生代主要断裂 Fig. 1 Main Cenozoic faults in the border area of Sichuan and Yunnan Provinces 5 地区有一次拙升。之后 ,8,5 Ma BP 发生走滑活动 ,但运动方式已有明显变化 : 哀牢山断裂 6 () 已停止活动 ,代之以红河断裂的右行走滑 晚期兼有正断; 相应地 ,中缅交界区的怒江断裂 4 ( 发生左行走滑。走滑活动的摩擦生热引起岩石的局部熔融 ,有斑岩 同位素年龄 15 . 3,25 7) Ma 和脉岩发育 。 上新世时 ,随印度板块的进一步挤入 ,青藏高原呈扇形山体发生隆升 ,在其周缘地区发生 () 向外 断层面倾向高原内部的冲断 ,为喜马拉雅运动第三变形幕 。滇西北地区该期冲断以兰 坪 —剑川 —鹤庆一线发育最好 ,近东西向延伸 ,向南冲断 ,控制了膏盐底辟体 。某些南北向断 () () 裂可能发生拉张 ,有粗面岩喷发 如剑川组。上新世末形成夷帄面 云南高原面,挤压应力松 弛 ,有玄武岩喷发 。 二 、滇中楚雄地区喜马拉雅运动的反映 西部的祥云见两套沉积类型和建造性质截然不同的三叠系 :一是以团山村组 、云南驿组和 罗家大山组为代表的海相堆积 ,其地层序列 、沉积特征 、火山岩地球化学性质等均指示它形成 8 ,9 在伸展的大地构造环境;二是以马鞍山组 、祥云组 、干海子组和舍资组为代表的陆相含煤 地层 ,通常认为属磨拉石建造 。喜马拉雅运动第一幕的反映表现在两个方面 : ?上述团山村组 等海相沉积已发生了向东的冲断 —推覆 ,其原来的形成位置应在西边 。换言之 ,它是无根的岩Ο 席 ,不是原先想象的其大部分被红层掩盖 。蒲心纯等认为云南驿组和罗家大山组是前陆 10 11 () 渊复理石盆地的 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ,吴根耀等持不同意见,因为扬子微大陆西侧的墨江洋盆在晚二 叠世已经闭合 ,早三叠世和中三叠世早期隆起剥蚀 ,之后重又沉陷张裂接受团山村组沉积并发 展 为深海槽 ;云南驿组和罗家大山组中含大量火山碎屑岩 ,还发现了熔岩 ,这也与前渊的特征 第 2 期 吴根耀等 :喜马拉雅运动 :对川滇交界区古地理重建的制约和楚雄盆地的改造 5 不符 。目前见这套海相沉积与磨拉石相邻出露是喜马拉雅运动改造的结果 。 ?含煤地层已发 生了向东的冲断 、叠覆和褶皱 ,尤以三街断裂 、鱼泡江断裂 、马龙河断裂和沙桥断裂构成的西部 () 冲断带内变形强烈 图 2。冲断层向下延伸倾角变缓并收敛于沉积盖层中的软弱夹层 ,这些 隐伏的低角度冲断层及层间滑动断层造成地层的叠覆和帄卧褶皱 ,故物探资料揭示的三叠系 () 厚度并不代表原始的建造情况 ,不可据之再造当时的沉降 沉积中心和相对隆起区 。 该变形幕使楚雄盆地的南北向断裂进 一步发展壮大 , 造成现今的南北向构造格 局 ,伴随有碱性岩浆活动 ,尤以西部坳陷区 12 () 发育 同位素年龄 33 . 9,67 . 1 Ma 。 喜 马拉雅运动第二变形幕中第 ?阶段 的走滑活动对楚雄盆地的改造有十分重大 的影响 。此 时 构 造 逸 脱 的 地 区 已 向 东 迁 ( ) 移 :以维西 —乔后断裂和红河断裂 右 行 为西界 ,鲜水河断裂 、甘洛 —昭觉断裂和小 13 () 江断裂 左行为东界。夹持在红河断裂 与绿汁江断裂之间楚雄盆地西部坳陷区发 育一组北西向走滑断层 , 且活动方式与红 河断裂一致 。 上新世时自北向南的冲断导致现楚雄 盆地北部边 界 的 形 成 。即 : 滇 西 北 兰 坪 — 剑川 —鹤庆冲断带的东延造成震旦系 —古 生界向南冲断在中生界之上而成为楚雄盆 地的北 部 构 造 边 界 。东 延 入 川 南 称 双 会 图 2 按现今位置划分的楚雄盆地次级构造单元 () 会理 —会东东西构造带 , 有相 同 的 运 动 () 据王金山等 ,1991 修改14 学特征和定型时间。换言之 , 川西南的 Fig. 2 Suborder tectonic units in the Chuxiong Basin () ( ) 攀 枝花西 昌地区与楚雄地区前侏罗纪 based on present localities 有不同的演化史 : 前者石炭纪开始海侵 ,二 ()Modified from Wang Jinshan , et al . ,1991 () 叠纪灰岩和峨眉山玄武岩发育甚好 ,晚三叠世煤系地层是大陆裂谷内的充填 见下述;楚雄地 ( ) 区则未见石炭 —二叠系 ,原称帄川凸起 图 2中的早二叠世灰岩系近南北向断层的向东冲断 12 () 所致 ,并非原地的沉积 。此外 ,三叠纪时前者向北 或北偏西连通外海,而楚雄盆地向南连 8 (通外海。因上新世及第四纪时攀西地区向南冲断和移位 ,造成两地晚三叠世盆地相连 属同 ) 一盆地的假像 。喜马拉雅运动第三变形幕在楚雄盆地内的反映 ,是基底中的东西向构造重新 ( ) 活动并改造了原南北向坳陷的面貌 ,如盆地南端东西向的大红山凸起 图 2可能即在此时定 型 ,缺失上白垩统是后期剥蚀的结果 。因向南的冲断派生出局部的南北向挤压应力场 ,使北西 () () 向断裂 右行进一步发展 ,并出现与之共轭的北东向断裂 左行。 三 、川滇交界区三叠纪古构造 —古地理重建 综上所述 ,喜马拉雅运动使川滇交界区的地壳无论在东西方向上还是南北方向上都发生 了强烈的缩短 ,故在进行三叠纪古地理重建时必须结合构造复位进行 。中国西南晚二叠世有 15 ,16 两个重要事件 :一是以峨眉山玄武岩为记录的巨地幔柱活动,导致扬子微大陆西部地区 () 大面积的热隆起 ;二是扬子微大陆以西的金沙江 —墨江洋盆 古特提斯分支洋盆向西消减 ,墨 17 18 江洋盆于晚二叠世闭合,金沙江洋盆南段的消减可延续到早三叠世。三叠纪时主要的 古构造 —古地理单元见图 3 ,其沉积序列和地层对比见表 1 。 () ( ) 图 3 川滇交界区卡尼期 a和瑞替期 b古构造 —古地理单元示意图 Fig. 3 A sketch map showing palaeogeographical units in the border area of Sichuan and () ( ) Yunnan Provinces during Carnian aand Rhaetian bAges 表 1 川滇交界区主要沉积盆地三叠系对比表 Table 1 Correlation of the Triassic between main sedimentary basins in the border area of Sichuan and Yunnan Provinces 楚雄盆地 楚雄盆地 地质时代 北衙台地 滇中海槽 宝鼎地堑 盐源海盆 西部坳陷 东部坳陷 舍资组舍资组瑞替期 新安村组 白土田组 宝鼎组 东瓜岭组 干海子组干海子组 晚诺里期祥云组普家村组 大荞地组 早诺里期松桂组花果山组马鞍山组博大组 晚卡尼期中窝组罗家大山组丙南组舍木笼组 早卡尼期云南驿组 拉丁期团山村组白山组 安尼期北衙组盐塘组 早三叠世腊美组青天堡组 12 19 注 : ?地质时代据云南省地质矿产局 ,参阅 Wu Genyao and Yano T; ?空白表示缺失地质记录 1. 滇中地区 2 残留的金沙江洋盆南段在中三叠世晚期向西消减并闭合,伴随以扬子微大陆的被动大 陆边缘地区发生沉陷 ,有团山村组碳酸盐岩沉积 ,发展为晚三叠世早期的张裂海槽 ,充填云南 () 驿组和罗家大山组碎屑浊积岩和火山岩 见表 1 中的滇中海槽。从其接受了来自西侧的陆源 8 ( ) 碎屑看,它是伸进陆内的拗拉谷 aulacogen; 其西的鹤庆 —大理地区 ,在峨眉山玄武岩的红 色风化壳上沉积了腊美组碎屑岩夹鲕状灰岩和北衙组碳酸盐岩 ,之后发生隆起 ,至晚卡尼期接 第 2 期 吴根耀等 :喜马拉雅运动 :对川滇交界区古地理重建的制约和楚雄盆地的改造 7 诺里期是古特提斯演化中的重要转折期 :除川青藏交界区等个别地点外 ,古特提斯洋盆闭 18 ,19( ) 。滇中海槽停止张裂作用而被海退序列的三角洲沉积 花果山组填满 ; 北衙台地隆出 合 海面 ,松桂组为海陆交互相的煤系地层 。随原被动大陆边缘的反转出现两个磨拉石盆地 :祥云 地区的沉积称马鞍山组和祥云组 ,禄丰 —一帄浪地区称普家村组 。 瑞替期发生全面的陆 —陆碰撞 ,磨拉石建造达到全盛 。祥云和禄丰的磨拉石盆地发展为统一的楚雄盆地 ,其沉积地层称干海子组和舍资组 ; 滇中海槽闭合后有白土田组磨拉石发育 。 早侏罗世时这些盆地被一个红色坳陷上叠 ,中侏罗世该大盆地向西扩大到印支造山带 ,成为覆 20 盖藏东 、川滇黔和中南半岛的超大型盆地。 2. 川西南区 () 如果我们把楚雄地区视作相对原地的 ,那么滇中海槽应向西 或西偏北复位 ,川西南的攀 () 西地堑系则应向北 或北偏西复位 ,尽管目前尚未求出其确切的位移量 。复位后可重建攀西 地区三叠纪的演化史 ,简述如下 。 伴随峨眉山玄武岩的喷发有大面积的热隆起 ,在巨地幔柱的边缘部位先沉陷接受沉积 ,如 (凉山块陷区晚二叠世晚期即有宣威组砂页岩 、川滇交界的泸沽湖区早三叠世有泸沽湖组 层位 12 ) ( 较腊美组低沉积等 。攀西地区当时位于巨地幔柱的中央部位 这可从发育代表巨地幔柱 ) 尾部的苦橄质喷出岩和代表岩浆分异最晚期的碱性侵入岩得到 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,因而隆起时间最长 ,至 晚卡尼期才有丙南组细碎屑岩沉积 。 川西地区古特提斯演化的一个特点是金沙江洋盆北段 向西消减时扬子微大陆的被动大陆 ( 边缘发生强烈解体 ,晚二叠世出现甘孜 —理塘裂谷盆地 ,有玄武岩喷发 ,伴有少量苦橄岩 或苦 21 ) 橄质喷发岩和辉石岩 ,至三叠纪有新生洋壳出现。而其南的川滇交界处 ,伴随金沙江洋盆 22 南段的向西消减 ,扬子微大陆边缘晚二叠世发育盐源 —丽江大陆周缘裂谷; 三叠纪无火山 () 活动 ,早期碎屑岩 青天堡组和盐塘组厚近 2300 m ,中期碳酸盐岩厚 2200 m ,晚期为磨拉石 () 东瓜岭组 ,见表 1 中的盐源海盆。 23 甘孜 —理塘洋于晚三叠世中期向西消减,其被动大陆边缘及陆内地区在诺里期发生张 () 裂 ,自西向东发育宝鼎地堑 、会理半地堑 沉积白果湾组和大桥半地堑 ,构成一复杂地堑系 ,自 () 西向东有裂开时间变晚 、地层厚度变小 同沉积正断层活动强度减弱和火山活动变弱之势 ,相 24 应地 ,煤的可采层数和煤层厚度变小。 甘孜 —理塘洋盆在瑞替期闭合 ,磨拉石建造在川西称须家河组四段 —六段 。扬子微大陆 在陆 —陆碰撞阶段是下插盘 ,消减的惯性拖曳其边缘地区俯冲到超叠盘之下 ,在其后方则产生 拉张应力场 ,故宝鼎地堑 、会理半地堑等进一步发育 。换言之 ,攀西裂谷系是碰撞造山带地区 25 ( ) () 因岩石圈的拘沉作用 delamination而在下插盘上发育的坍塌 collap se裂谷。侏罗纪时该地堑系被上述的超大型红色盆地上叠 。 吴根耀等根据演化特征的不同以巴塘断裂为界将金沙 2 (江洋盆分为南 、北两段北段洋盆 26 ) 演化的细节见许志琴等。剥去喜马拉雅运动的改造重建川滇交界区的古地理 —古构造格 (局 ,楚雄盆地及滇中海槽是与三江印支造山带中段的造山作用 金沙江洋盆南段的闭合及嗣后 ) ( 的碰撞耦合的盆地 ,攀西地堑系是与三江印支造山带北段 金沙江洋盆北段和甘孜 - 理塘洋 ) 盆的闭合及嗣后的碰撞的造山作用耦合的盆地 。从构造位置看 ,楚雄靠近被动大陆边缘区 , 故被卷入前陆褶皱冲断带并控制了磨拉石盆地发育 ;攀西则位于陆内地区 。从建造特征看 ,尽 管两地的上三叠统均为含煤地层 ,攀西地区的下列特征明显不同于楚雄地区 : ?剖面上具二元 () () 结构 ,丙南组是前裂谷期沉积 ; ?裂谷期沉积是粗碎屑 冲积扇相和细碎屑 河湖相反复交替 ( 的韵律性沉积 ; ?张裂阶段有碱性的火成岩活动 , 闭合阶段有 A 型花岗岩侵入 参阅 Wu G25 ) ,1997。 Y 四 、喜马拉雅运动及新构造活动对楚雄盆地的改造 () 如前所述 ,楚雄盆地侏罗纪时属陆内坳陷 克拉通内盆地。早白垩世时 ,新特提斯洋的消 27 减在中缅交界区形成岩浆弧 ,楚雄盆地成为大陆边缘弧的弧后盆地,但川滇黔 —东南亚超 大型盆地并未解体 ,故楚雄盆地的西部坳陷仍有发育完好的白垩系和古新统 。楚雄盆地东部 ( ) ( ) 与西部坳陷间的分异可能与燕山期陆内的造山运动有关 :冲断作用自东 南向西 北发生并 () 控制了马头山组磨拉石沉积 另文讨论。马头山组之上 ,东部坳陷仍有晚白垩世 —古新世沉 积 。燕山运动使楚雄盆地发生分异和萎缩 ,并未使盆地闭合 。换言之 ,燕山运动未破坏印支运 动建立起来的“盆”“、山”耦合关系 。 始新世楚雄盆地闭合 ,原“盆”“、山”耦合关系解脱 ,这显然是喜马拉雅运动的结果 。该运 动对楚雄盆地的强烈改造表现如下 : ?原超大型盆地解体 ,现见的楚雄盆地等红色盆地均是构 造盆地 ,且以喜马拉雅运动时的主干断裂为边界 ; ?盆内的近南北向 、近东西向 、北西向和北东 向四组断裂定型 ,其中前两者是古老断裂 ,向下延伸收敛于不同深度的层间滑脱面 ; ?地层不 仅因冲断作用发生叠覆 ,保存在各岩片中的地层也已发生褶皱 ,伴以破劈理发育 ,在主干断裂 ( ) ( ) 附近变形尤其强烈 ,可能新生面理 S已置换原始层面 S; ?因地壳楔堆叠 ,中新世以来处 1 0 (于隆起剥蚀状态 从滇西和滇东均发育有晚始新世 —渐新世的磨拉石推测滇中也曾发育过该 ) 期磨拉石 ,但已被剥蚀; ?盆地内有多期火成岩活动 ,且以浅成 —超浅成的岩浆侵入为主 。 喜马拉雅运动对楚雄盆地的改造和油气的破坏在第四纪内因新构造活动而进一步增强 , 表现如下 : ?第四纪的断裂活动承袭了上新世的断裂活动方式 ,不仅盆缘断裂有活动 ,盆内断 裂也有活动 ,大姚地震即是证明 ; ?中更新世以来发生断块的差异隆升 ,在相对断陷区形成滇 13 ( ) 西的大理盆地群和滇东的昆明盆地群 ,楚雄则是块状隆起区 白草岭隆起; ?滇西地区第 四纪碱性岩浆活动仍较频繁 ,如点苍山东麓的苦橄岩 —苦橄玢岩和煌斑岩 ,剑川的云煌岩 ,墨 12 ,13 江通关和普洱的橄榄玄武岩等。楚雄地区也有相应的地质记录 。 五 、结论和讨论 () 1在剥去喜马拉雅运动的改造后 ,发现楚雄盆地 、滇中海槽和攀西地堑系不但有不同的 大地构造背景 ,而且当时的位置可能相去甚远 。这说明不仅造山带地区不能简单地据现存的 28 露头分布情况进行岩相古地理重建,在经受了多期构造运动的克拉通地区 ,古地理再造时 也必须把地层 —构造单位尽可能地复位到形成时的原位上去 ,才能客观地认识盆地的性质进 而重塑盆地演化史 。 () 2从“盆”、“山”耦合的角度探讨了川滇交界区主要三叠纪盆地的发育 ,提出晚三叠世楚 雄盆地是金沙江洋盆南段闭合后被动大陆边缘区反转成的前陆褶皱冲断带内的磨拉石盆地 ; 该大陆边缘是一复杂的被动陆缘 ,早三叠世早期 —中三叠世晚期的深海沉积指示一个伸进陆 第 2 期 吴根耀等 :喜马拉雅运动 :对川滇交界区古地理重建的制约和楚雄盆地的改造 9 区下插盘上发育的坍塌裂谷 。 () 3尽管楚雄盆地的性质在中生代 —古新世内几经改变 ,印支运动建立起来的“盆”、“山” 耦合关系持续到始新世才脱耦 。本文详细讨论了喜马拉雅运动在楚雄地区的反映 ,指出其对 盆地面貌的深刻改造和油气的破坏作用 。这种破坏和改造作用在第四纪内因继承的新构造活 动而进一步增强 。楚雄盆地的研究提供的主要经验是 : 在有良好烃源岩且中生代构造不太强 () 烈的地区 ,喜马拉雅运动成了盆地保存和油气成藏 包括晚期次生成藏的关键 ,故应认真研究 其“盆”“、山”脱耦特点 ,为油气勘探提供正确的决策 。 参 考 文 献 () 1 吴根耀. 滇西北地区第三纪逆冲 —推覆构造. 大地构造与成矿学 ,1994 ,18 4:331,338 2 Wu Genyao ,Sun Xiaomeng and Zhong Dalai . 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Zhejiang Section of Petroleum Exploration , China N ational Petroleum Corp. Abstract The kinematic features of Himalayan orogeny of the thrusting eastwards , the strike2slip faultings and the thrusting southwards , are described briefly , which has resulted in crustal shortening in both latitudinal and longitudinal directions. To strip the reformation of Himalayan orogeny and to restore ( the Panzhihua2Xichang Graben System and the Central Yunnan Trough to their original positions the ) Chuxiong Basin being regarded as in situ, the tectonic evolution of the border area of Sichuan and Yun2 () nan Provinces is illustrated in the light of orogenic process the Palaeotethysides was createdand coupled basin developing. Although the Yanshanian orogeny occurred , the orogen2basin relation set up in the In2 dosinian orogeny was not decoupled until the Himalayan orogeny. All the three deformational episodes are reflected in the Chuxiong Basin , which took its shape , as a structural basin , during the Himalayan move2 ment . The reformation was further strengthened by neotectonic activities which inherited the Himalayan structural modes. Based on the decoupling expressions , the unfavourable factors for the Chuxiong Basin’ s preservation and oil2gas accumulation are analysed. Key words Himalayan orogeny , border area of Sichuan and Yunnan Provinces ,tectonic restoration and palinspastic reconstruction , basin reformation and oil2gas preservation () About the f irst a uthor Wu Genyao , born in 1946 , is a research fellow professorat the Insti2 tute of Geology and Geophysics , Chinese Academy of Sciences and majoring in tectonics. He has been working on the Tethysides in South China since 1987 , and explorating the relation between orogenic pro2 cess and coupled basin developing. Address : Institute of Geology and Geophysics , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100029 . ()责任编辑 :蒋盘良