江汉平原东部构造特征与演化

佘晓宇，丁小辉，梁斌，孙颖，陈苗，龚晓星，吕鹏，董政，焦立波

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室;长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023)

江汉平原东部构造特征与演化

佘晓宇，丁小辉，梁斌，孙颖，陈苗，龚晓星，吕鹏，董政，焦立波

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室;长江大学地球物理与石油资源学院，湖北荆州434023)

本文论述了江汉平原地区东部区域构造格架与局部构造样式及其构造演化，指出该地区中古生界以发育挤压性构造为主，具有对冲干涉、南北分带、纵向叠置的结构特征。全区分为南部江南－雪峰滑脱推覆构造带、中部对冲(背冲)构造带、北部秦岭大别推覆构造带三个主体构造带。多期次构造变形变位及岩浆活动作用，发育了挤压构造、压扭走滑构造、刺穿和隐刺穿构造、张性构造四类基本构造样式。一般认为震旦纪至早、中三叠世本区及中扬子区经历了两期板块汇聚、增生、裂解、俯冲、陆内碰撞造山的构造旋回;之后经历了晚三叠世前陆斜坡演化阶段;侏罗纪末期陆内造山、挤压褶皱演化阶段;侏罗纪后－早白垩世剥蚀夷平、岩浆岩活动改造演化阶段;中晚白垩世－古近纪构造负反转、断陷演化阶段;新近纪构造体制再次正反转、区域挤压抬升演化阶段。多期构造运动导致多种原型盆地改造叠加使江汉平原东部地区的构造格局复杂多变。

江汉平原;构造格架;构造样式;构造演化

0 引 言

江汉平原处于东秦岭－大别造山带与江南－雪峰构造带之间，以郯庐断裂和齐岳山断裂为东、西边界的中扬子区。根据勘探和研究现状，江汉平原地区东部自印支期以来由于受到多种应力场作用和多边界条件的限制，区域构造演化具有构造应力场的多重性、构造活动的多期性、构造变形的多层次性等特点。

晋宁运动之前的太古宇、元古界经过区域变质作用之后(图1)，作为本区沉积盖层的基底，往往具有刚性的特点，且由于变质作用的差异导致构造作用的差异(付宜兴等，2007)，其刚性强度存在着差别，由于区域构造应力的作用，结晶基底也会产生拆离滑脱层系(刘新民和郭战峰，2006)。不仅如此，上覆古生界(包括震旦系)主要为海相、海陆交互相碳酸盐岩和盐岩、砂、泥、页岩层系组成，反映出不同规模和级别的海侵和海退沉积序列，岩性上总体表现为刚性夹塑性特性，软弱层主要由膏岩、泥、页岩构成。而中、新生界主要为砂、砾、泥岩及火成岩等多组合类型陆相碎屑岩建造，呈层块状、厚度大的特点。

研究区可划分为4个二级构造单元:大洪山逆冲推覆区、对/背冲干涉区、江南雪峰逆冲推覆体1区、江南雪峰逆冲推覆体2区;6个三级构造单元和14个四级构造单元(图2)。在大洪山逆冲推覆区，根据断裂的倾角和基底卷入程度，由北向南可以划分为仰冲推覆带(根带)、逆冲推覆滑脱带(中带)、俯冲滑脱带(锋带)，呈北西向弧形展布(佘晓宇等，2004);在江南雪峰推覆体系中，根据推覆体的类型和样式，可以划分为冲断褶皱区和多重滑脱推覆区，其间被洪湖－湘阴走滑断裂分割为两个二级构造区;而在对冲带中，由于东、西两段构造性质的差别，可以分基底卷入式对冲和断滑褶皱产生的对冲两个三级构造单元。

图1 江汉平原区前震旦系变质基底结构分区图Fig.1 Sketch map showing distribution of basement structures of the pre-Sinian system in the Jianghan plain

1 区域构造背景

1.1 基底构造

根据地震深部解释和以往重磁资料成果，研究区基底由太古宙－古元古代中、深变质岩系结晶基底和中、新元古代浅变质岩系褶皱基底构成(徐政语等，2006)，其间由于强烈的区域挤压应力作用，产生了基底内部滑脱－拆离，导致沉积盖层褶皱变形，形成多样的构造变形样式。

1.2 区域边界构造特征

自基底形成后(图1)，经过多期构造运动，印支期以后在中扬子陆核隆起区南侧发育江南－雪峰构造带，该构造带是扬子地块与华夏地块之间的大型陆内构造变形系统(何登发等，2006)。扬子地块沿江绍断裂与华夏地块加里东期陆内碰撞后，印支早期受控于东部古特提斯洋俯冲作用。两个地块在拼合的同时，继续向北漂移、俯冲，最终与秦岭－大别微陆块发生碰撞(李三忠等，2011)。其主体构造线呈北东－北北东向展布，与北部秦岭－大别造山带垂直或者大角度相交(金宠等，2009)。

研究区北边的东秦岭－大别造山带以商丹缝合带和勉略缝合带为边界，自北向南划分为华北板块、秦岭－大别微板块和扬子板块，其中扬子板块在北缘发育前陆褶皱逆冲带。东秦岭－大别造山带具有复杂的造山演化历史，不同块体沿缝合带先后发生碰撞。在碰撞带边缘形成了复杂的盆山系统(刘少锋和张国伟，2008)。早－中三叠世，由于华北陆块和华南陆块之间勉略洋的消亡碰撞，形成近东西向的秦岭－大别造山带(张国伟等，2003)。

2 构造格架与构造样式

江汉平原地区东部海相中、古生界受东秦岭－大别造山带和江南－雪峰构造带南北挤压作用的夹持，在南和北分别发育了不同时间的强烈逆冲断褶与两个滑脱推覆体系，形成对冲构造格架，并受挤压末期压扭走滑和构造负反转的改造作用，产生了极其复杂的构造格局(王建等，2010)。依据构造变形特征和构造样式，在滑脱推覆体及其对冲构造体系内可以进一步的划分其次级构造带。

2.1 构造格架与构造带的划分

研究区局部构造发育主要经历了早燕山早期自南向北的挤压、早燕山中－晚期自北向南的挤压及走滑扭动、晚燕山期拉张断陷等阶段。全区构造系统分为逆冲推覆、对/背冲、压扭、岩浆侵入、伸展五个构造体系。

局部构造形成时期上的分段性。结合板块构造演化、区域构造格架及局部构造展布规律，早燕山期强烈的挤压冲断褶皱作用在中扬子区表现为多个构造幕次，大致可划分出以下3个大的构造期次:早期南部江南－雪峰滑脱推覆构造发育阶段;北部秦岭－大别山推覆构造发育阶段;北东向弧形构造及张性构造发育阶段。研究区构造形成时间南部早、北部略晚，北部挤压变形强烈、南部变形较弱。

局部构造空间展布上的分带性。根据区域应力场特征及现今局部构造的展布规律，可将研究区局部构造分为北东向挤压构造带、北西向挤压及负反转构造带二个次级构造带。研究区内以推覆构造为主，结合数十条解释的地震剖面，将研究区划分为:南部江南雪峰推覆构造带、中部对冲(背冲)带、北部秦岭大别推覆构造带三带。按照推覆构造的基本模式，可将滑脱推覆体进一步划分为逆冲推覆带、楔状掩冲带、滑脱推覆带、对冲(背冲)带四个次级构造带(图2)。

局部构造变形程度上的分区性。由于各地区构造发展过程中应力大小、方向以及地层岩性的变化，其变形程度也随之变化。从变形程度上可将本区分为强烈拉张改造区(图2 中Ⅰ3－1、Ⅰ3－2、Ⅰ3－3和Ⅳ1－1、Ⅳ1－2区)，该区发育一些北东走向小型白垩纪－第三纪断陷盆地，这些断陷主要是在先成的逆冲断层上由于北西向张力作用形成的负反转构造，且向北西方向伸展作用逐渐减弱;强烈褶皱区(图2中Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3－4、Ⅰ3－5、Ⅳ1－3和Ⅲ区)，靠近造山带，构造变形强烈，局部构造多属紧闭型倒转褶皱;相对稳定区(图2中Ⅱ区)，主要是指在早期压性构造环境下，隆升幅度适中，褶皱强度较弱，在晚期张性构造环境下改造程度较小，以整体沉降为主，处于相对稳定的地区。

图2 江汉平原东部地区构造格架图Fig.2 Tectonic framework in the eastern part of the Jianghan plain

2.2 构造样式

在构造形变过程中，沉积盖层的变形是否受基底构造控制是构造样式类型划分的主要标志，因此，可将构造类型划分为基底卷入型和盖层滑脱型两大类。与以往不同的是，研究区沉积盖层下伏基底内同样存在着拆离滑脱(相对低角度的深浅变质岩之间的滑脱)和冲断褶皱(高角度冲断)两种方式，这可能是目前研究少有的独特的方式。就构造成因而言，研究区及南北周缘主要受挤压(扭)和伸展两种应力体制控制，而岩浆岩刺穿构造则归到两种应力机制产生反转构造导致的结果。研究区构造主要经历了印支－早燕山期、晚燕山－早喜山期及晚喜山期等多期强烈构造变形、改造、转换与叠加，在一定的应力、边界和介质条件下形成了多种构造样式。根据构造形变的力学性质、应力传递方式、几何样式等，总结出以下四大类构造样式:挤压构造样式、压扭走滑构造样式、刺穿和隐刺穿构造样式、张性构造样式。

2.2.1 挤压构造样式

挤压构造是江汉平原东部地区海相中、古生界发育最广泛的构造样式，也是盆地中潜在的重要的含油气构造样式之一。其主要形式有:叠瓦单冲构造、竹劈构造/三角构造楔、双重逆冲构造、对/背冲构造、冲断(叠瓦冲断楔)等类型。

叠瓦单冲构造是一组产状大致相同的逆断层向同一方向逆冲，呈叠瓦状排列的断层组合形式。该构造样式主要发育于南、北弧形构造带受力较强的叠瓦冲断带，两个弧形构造带中均见有发育于基底岩系中的叠瓦状单冲断层(如图3a)。

竹劈构造是由于纵弯褶皱强烈，断层强烈向下俯冲，使地层产生横向劈理，下伏岩层因挤压而破裂形成似竹子劈裂的样式。三角构造楔是强烈的纵弯褶皱，断裂反向逆冲在推覆构造带前端形成三角几何构造样式，分布在南北推覆体根带、中带、锋带下盘，沉积盖层深部居多(图3b)。

双重逆冲构造常见于逆冲推覆构造中，由顶板冲断层和底板冲断层及其所围限的叠瓦冲断夹块组合而成。主要发育于南、北推覆体中带受力强烈的前陆冲断滑脱夹持的单冲带及楔状冲断带中，其断裂排列形似鱼刺楔入使上覆沉积层被动变形(图3c)。分布在南北推覆体多层滑脱间的构造中，南部特征明显。

对/背冲构造主要分布在南北弧形构造带之间的对冲干涉带，北部大洪山弧形构造自北向南逆冲推覆，南部大磨山弧形构造自南向北逆冲推覆，两者在荆州－沔阳－簰洲一带交汇，构成大型对冲干涉构造带。对冲带内由于对冲强烈往往构成复式背斜和向斜构造(图3d)。

冲断(叠瓦冲断楔)发育于南北逆冲推覆体的根带，主要分布在推覆体根带高倾逆冲断块中，构造受力较强，锋带为低角度的叠瓦楔形体，地震剖面上很常见(如图3e)。

2.2.2 压扭走滑构造

早燕山期，强烈的南北对冲挤压构造发育的同时，郯庐断裂系也开始发育，研究区内洪湖－湘阴断层形成并产生左行压扭，使得早期形成的一些近东西向构造受到改造发生左旋，从而形成北东向构造带。平面上压扭构造呈左行展布，剖面上具花状构造特征。其中正花状构造(如图3f)是由于南北对冲方向不同，构成左行走滑的花状压扭构造，呈北东向展布;负花状构造(如图3g)在早期压扭走滑基础上，白垩纪反转为负花状张扭构造，该期控盆断裂都有此类特征。

2.2.3 刺穿构造和隐刺穿构造

刺穿构造、隐刺穿构造是白垩纪早期应力转换期岩浆活动的表现，分布于研究区东南部和北部白垩纪控盆断裂的下盘。在地震剖面上表现为无反射或杂乱反射，造成地震反射层连续性明显中断(图3h、i)。

2.2.4 张性构造样式

研究区张性构造是中上白垩统断陷和底部基底构造负反转时期的产物，与伸展环境下重力作用有关。受伸展作用改造的海相局部构造样式有地堑(半地堑)、地垒、断阶等。

地堑(半地堑)是由大型逆冲断裂后期复活，伸展反转后形成的构造，断层上盘是白垩系－新近系的沉积沉降中心(如图3j)。该类构造使早期的褶皱构造遭受改造，断陷的底部往往是前白垩系褶皱构造的高部位，断陷的发育，破坏了早期的油气系统。

地垒是由两条倾向相反的伸展断层控制其边界，两边下陷，中部相对抬升，形成垒块(如图3k)。在双向作用力或反作用力影响下，前白垩系在早期逆冲断层下盘形成的牵引向斜，伸展反转后形成地垒。该类构造有利于油气重新分配，可形成晚期成藏型油气藏。

断阶发育在箕状断陷内部，在大型逆冲反转断层的上盘发育系列同向的伸展断层，平面上呈台阶状延伸，该类构造样式与断陷一样对早期的油气系统起破坏作用(如图3l)。

图3 江汉平原区海相中、古生界构造样式Fig.3 The marine Mesozoic and Paleozoic tectonic styles in the Jianghan plain region

3 区域构造演化特征

3.1 区域平衡地质剖面

在分析各构造演化阶段区域应力场及边界条件、介质条件的基础上，运用2DMove软件对区域地震大剖面JH-2002-356测线进行平衡剖面恢复(图2)，从现今构造格架中筛分出各个地质时代的变形，判断其强弱，确定其构造属性，进一步探讨了构造形成发展的运动学和动力学模式，分析盆内构造格架及变形特征(郝义等，2010)。区域大剖面的解释和平衡显示:本区的变形变位是两个不同时期挤压和伸展构造叠加的结果，即早期的基底滑脱－断层相关褶皱形成和晚期的剥蚀、夷平－伸展改造。

3.2 区域构造演化

根据地震构造分析和平衡剖面技术完成了区域地震剖面的构造演化剖面(图4)，并结合区域地质背景资料进行分析，研究区经历了加里东、海西－印支、早燕山、晚燕山－早喜山、晚喜山期等多期构造变形(李昌鸿等，2008)。

3.2.1 震旦纪至早、中三叠世两期板块汇聚、增生、裂解、俯冲、陆内碰撞造山演化阶段

在前震旦纪陆核结晶基底上，区内及周缘处于台地陆缘海与陆表海沉积环境，反映了扬子地块与华北地块及江南古陆开合的构造演化旋回，由此产生区内宽缓古隆起。加里东晚期－印支期为板块对接阶段，秦岭洋由扩张转向消减，洋壳向华北板块不断俯冲，经历海西期并持续到印支期，秦岭洋最终关闭，华北、华南两大板块对接完成，对接缝合线为商丹－信阳断裂。加里东运动残存的前渊盆地和陆表海盆地，自泥盆纪开始至三叠纪早中期扬子北部边缘伴随陆内的挤压收缩，不断地萎缩、变浅(吴利仁和徐贵忠，1998)。

3.2.2 晚三叠世古构造演化阶段

勉略洋关闭陆陆碰撞，研究区进入前陆盆地斜坡与前缘隆起演化阶段。印支中、晚期，研究区北部造山并伴随火山活动，区内及北部边缘为弧后前陆盆地，区内褶皱加强，形成规模较大的继承性古隆起，为前陆斜坡和前缘隆起。印支期扬子板块内部构造变形表现为大隆大坳构造面貌，黄陵地区隆升作用发生于中三叠世末期或晚三叠世早期，这种隆升作用应与勉略带俯冲碰撞作用有关。

图4 JH-2002-356地震地质解释演化剖面Fig.4 Cross-sections showing seismic-geological interpretation of the JH-2002-356 profile

3.2.3 侏罗纪末期陆内造山、挤压褶皱演化阶段

侏罗纪末期I幕为对冲断褶构造体系形成期。桐柏－大别山一线陆内造山，中扬子地区东部区内以挤压褶皱为主，南北两翼产生规模较大的逆冲断层，形成对冲构造格局(梅廉夫等，2008)。北部和南部冲断带以基底卷入型高角度断裂构造为主，主要发育叠瓦冲断片、楔状局部构造，盖层滑脱构造不甚发育，对冲带较现今宽广。北部冲断带前锋外围(对冲带内)下盘在三叠系形成的隆起的基础上，形成宽缓背斜。局部构造为规模较大的仰冲、逆冲断片。

3.2.4 侏罗纪末期II幕——滑脱推覆对冲构造主形成期

侏罗纪末期II幕是南北推覆构造强烈挤压向扬子板内延伸，区内南北陆内造山，南北滑脱推覆构造体系的主要形成期。由造山带向板内产生规律性的系列仰冲、逆冲、逆掩弧形推覆带，形成完整的根带－中带－锋带，也是多层次滑脱主要产生时期，对冲带变窄，宽缓背斜分解为多个断背斜和背斜，并转为滑脱推覆体前锋内的构造。总体为对冲构造体系的主要形成期。

3.2.5 侏罗纪末期III幕——走滑压扭构造改造期

南北推覆体系持续强烈挤压，由于主应力方向不同产生左行走滑断裂，形成左行压扭构造，表现为正花状构造的产生。南部推覆体分解为江南雪峰滑脱推覆体系和西南冲断推覆体系，对冲带进一步变窄并受走滑断层分割，为走滑压扭构造改造期，白垩纪中期压－张转换后，部分走滑断裂负反转为控盆正断层。

3.2.6 侏罗纪后－早白垩世剥蚀夷平、岩浆活动改造演化阶段

早白垩世，拉张断陷活动强度较弱，仅局限于盆地的西部、东部边缘，形成局部沉积空间，盆内大部分地区为前白垩纪古陆，且继续遭到剥蚀。中扬子燕山晚期－早喜山期，由于造山后期应力松弛，发生早期断层的反转和花岗岩侵入喷发作用(徐政语等，2006)，区内发育北东、北东东向和北西向张性正断层，使燕山早期在强烈挤压作用下形成的中、古生界构造发生了强烈改造，以反转拉张断陷活动为主，表现为早期形成的北西向、北东东向挤压断层和北东向、北北东向压扭走滑断层重新活动，发生负反转，并控制白垩系－古近系沉积。

3.2.7 晚白垩世－古近纪断陷演化阶段

早白垩世为伸展环境，控盆断裂多为早期基底卷入型挤压断裂后期回滑所致。进入晚燕山－早喜山期后，研究区构造作用方式和格局发生了重大改变，由早期的挤压构造体制转换为区域性大规模引张作用为主的伸展构造环境，进入了拉张断陷－坳陷构造阶段，与下伏地层形成区域不整合接触(图3)。该阶段海相中、古生界以断块活动(部分拗陷活动)为主要特征，主要表现为早期先存的挤压(压扭)断裂发生负反转，形成了中扬子地区特别是江汉盆地内部10余个大小不等的次级地堑和半地堑盆地。

3.2.8 新近纪构造演化阶段。

喜玛拉雅早、晚期的挤压运动、构造体制再次反转，区域挤压抬升，导致角度不整合与断裂构造正反转。挤压运动表现于印度板块挤压远缘效应，研究区主要以区域隆升运动为主。

4 认识与结论

(1)江汉平原东部可划分为4个二级构造单元，即大洪山逆冲推覆区、对/背冲干涉区、江南雪峰逆冲推覆1区、江南雪峰逆冲推覆2区，其中对/背冲干涉区为构造相对稳定区。

(2)江汉平原东部发育挤压构造、压扭走滑构造、刺穿和隐刺穿构造、张性构造四类构造样式。挤压型构造包括叠瓦单冲构造、竹劈构造/三角构造楔、双重逆冲构造、对/背冲构造、冲断(叠瓦冲断楔)等构造变形样式;扭动型构造包括正、负花状构造;刺穿和隐刺穿构造主要分布于后期白垩系主控断层附近;伸展型构造包括地堑(半地堑)、地垒、断阶等构造样式。

(3)江汉平原东部地区在东秦岭－大别造山带和江南－雪峰构造带多期活动边界控制下，主要经历了早燕山早期自南向北的挤压、早燕山中、晚期自北向南的挤压及走滑扭动和晚燕山拉张断陷等阶段，形成了研究区“南北对冲推覆滑脱、纵向叠置、横向块断”的基本构造格局。

致谢:在研究和写作过程中得到了江汉油田分公司勘探开发研究院的资料支持和帮助，各位评审专家审查并提出了宝贵而中肯的修改意见，在此笔者一并致以衷心的感谢!

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Structural Style and Tectonic Evolution of the Eastern Part of Jianghan Basin in the Jianghan Plain Region

SHE Xiaoyu，DING Xiaohui，LIANG Bin，SUN Ying，CHEN Miao，GONG Xiaoxing，LV Peng，DONG Zheng and JIAO Libo
(Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources，Ministry of Education;School of Geophysics and Oil Resources，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China)

This paper discusses the regional structural framework，local styles，and tectonic evolution of the east part of Jianghan Plain.The area was dominated by compressive tectonic structures in Mesozoic-Paleozoic，and structurally characterized by ramp interference，south-north zonation，and vertical overlap.Three major tectonic belts were recognized in the area:Jiangnan-Xuefeng décollement nappe in the south;ramp(back)tectonic belts in the central;Qinling-Dabie nappe structure in the north.The multi-stage tectonic deformation，displacement and magmatic activity led to the development of four types of basic structural styles:compressional tectonics，compressional strike slip tectonics，diaper and blind diaper tectonics，and extensional tectonics.It is generally believed that during the period of Sinian to Early and Middle Triassic，the studied area and Mid-Yangtze Region experienced two episodes of tectonic cycle:convergency，accretion，displacement，subduction，intracontinental collisional orogenesis of the plates.And after that，they experienced foreland slope in Late Triassic，intra-continental orogeny and compressive fold in Late Jurassic，denudation planation and reformation of magmatic rocks in Late Jurassic to Early Cretaceous，negative structure inversion and fault depression in Middle and Late Cretaceous to Paleaogene，the another positive inversion of tectonic regime and regional compression uplift in Neogene.Multi-stage tectonic movement and multi-type superposition and modification of the prototype basin contribute to the complexity of structural framework of the east part of Jianghan Plain.

Jianghan plain;structural framework;structural style;tectonic evolution

P542;TE121

A

1001-1552(2012)02-0209-008

2011－09－27;改回日期:2011－12－05

项目资助:中国石化勘探项目“江汉平原东部海相二维地震资料解释”资助。

佘晓宇(1963－)，男，博士，高级工程师，主要从事构造地质、石油地质综合研究。

丁小辉，Email:dingxiaohui2002@163.com