表1研究區MSS衛星電影索引表
壹、區域地質背景概述
研究區主體位於華北平原南部,屬於中國東部巨型新華夏構造體系第二沈降帶中部,華北地塊南緣。東北為魯西南隆起,西北、西南、南部為太行山、大別山隆起(圖1)。
早加裏東旋回,華北地塊相對穩定,發育壹套以臺地相碳酸鹽巖為主的沈積建造。從旋回結束到海西構造旋回開始,地塊上升,遭受長期剝蝕。海西中晚期構造旋回再次下沈,沈積了壹套海相和陸相砂泥巖地層,也是華北地區的主要成煤期。二疊紀末三疊紀初的印支運動向本區蔓延,形成壹系列近東西向的寬緩褶皺,進壹步擡升地殼,逐漸轉入壹個全新的以斷塊活動為主要形式的構造發展時期,這是本區中、新生代沈積盆地形成和發展的地質背景。
圖1河南及鄰區構造體系分布圖
二、圖像特征及其初步地質分析
(A)圖像的宏觀特征和相應的地質和地球物理場背景
從中國1:600萬黑白影像概覽圖中可以看出,研究區呈灰色和淺灰色調的巨型環狀體,其長軸為東北或近南北向,部分延伸至渤海(圖2)。宏觀上具有統壹的特征,灰度從西到東趨於變淺。在1:500000 MSS彩色鑲嵌圖上,是淺綠色到淺紅色。在上面的灰色背景上,它顯示了壹個巨大的隱藏點與壹幅西北向帶狀圖像混合的結構特征。它們交織在壹起,形成色彩豐富的復雜圖案。從莫霍面深度剖面上看,該區正好處於自西向東上升的第三級臺階上(圖3),平均深度約35公裏。從地殼深度等值線圖看,有NW走向的次級起伏圈閉(圖4)。無論從整體還是其內部結構來看,都與這壹地區的形象結構有著相似的特征。從重力場來看,區內重力場呈北北東向或近南北向,其值自西向東上升,即新野、南陽為-60毫克,泌陽、長垣上升至-50毫克。濮陽-40毫克,永城地區-30毫克,東部連雲港-10毫克。這與莫霍面自西向東的擡升有關。因此,圖像不僅顯示了地面的各種信息,還顯示了來自地殼深部的地質信息。
圖2河南及鄰區衛星照片宏觀構造解譯示意圖。
圖3蘭州-大連莫霍面剖面
中國東部地殼厚度等值圖。
(2)線性圖像的解釋和分析
1.線性圖像的解釋和統計特征
線性圖像(線性特征、線性軌跡)是圖像分析和解釋中最容易捕獲的紋影結構特征。下面的討論主要集中在延伸長度超過50km的圖像特征上。
第四系覆蓋區(1)線性影像的解譯標誌,主要標誌有:①不同區域色調(或灰度)的邊界。如蘭聊斷層,它由東側暗色調和西側亮色調組成;(2)不同陰影結構的界限。如蘇仙-商丘斷裂南側由壹條深色粗雜色紋理組成,北側由壹條淺色細雜色紋理組成;(3)不同陰影結構和不同區域色調之間的界限。如南召-溧陽斷裂北側為樹枝狀陰影結構,南側為灰色平面色調;④線性水系或大型水體的線性邊界。比如洪澤湖-臺前斷裂帶,壹個由洪澤湖、羅馬湖、微山湖、東平湖組成的向西北方向擴散的暗帶狀圖像,等等。
圖5河南及鄰區遙感地質構造解譯圖
1—主要線性結構(圖像特征明顯);2-二級線性結構(圖像特征明顯);3-壹般線性結構(圖像特征被隱藏);4-帶狀結構;5-障壁地塹構造;6—暗像反映的環狀結構;7—淺色圖像反映的環狀結構;8—斑點陰影反射的環狀結構;9-湖;10-河流
根據上述標誌,對區內線性影像進行綜合分析解釋。* * *共解譯線性圖像176幅,其中明顯圖像27幅,明顯圖像81幅,隱藏圖像68幅。此外,對宏觀表現明顯但具體邊界不清的帶狀或寬帶圖像也進行了初步解譯(圖5)。
(2)統計上,直線圖像的延伸方向劃分為10作為擺動區間,* * *劃分為18組。其中60 ~ 69、320 ~ 329、330 ~ 339最高,分別為28、18、16(圖6)。其結果與該地區歷年地震勘探和外圍地面調查結果提供的斷裂統計相對值高度相似。
圖6 (a)河南及鄰區衛星影像線性影像趨勢玫瑰圖(b)豫西地面斷裂構造平面趨勢玫瑰圖。
2.線性圖像與結構面的關系
露頭區和覆蓋層區的地震、重磁資料表明,該區不同比例尺的遙感影像所反映的線性影像,大多是地表和覆蓋層以下的斷層、斷裂帶或地質結構面要素的反映。地表自然是這些要素的生動記錄,覆蓋面積是地表微地貌、水系、濕度、土壤、植被等因素反映出來的間接結果。雖然有些問題的成因機制尚未完全揭示,但它是以物理場(熱場、重力場、磁場和應力場等)的形式出現的某種特征。)和地球化學場(蝕變、礦化、地下水交替帶等。).因此,將線性影像視為地表或地下壹定深度的結構面要素、軟弱帶、斷裂帶是合理的。
3.結構面的表面特征與線性結構的初步匹配。
(1)結構面的表面特征在豫西和豫西南的野外調查表明,線性圖像的方位和概率與露頭區破裂結構面的統計結果十分相似。區域比較如此,對應的區域比較也是如此。這顯然是對內在規律的客觀反應。
結構面或裂隙結構面是指地質構造應力場中的不連續界面,是地殼中應力場的疊加記錄,其規模和性質取決於應力場的大小和特征。在野外調查中,* * *收集了110多組斷裂結構面數據。其中約有30組性質不確定,拉伸組11,壓縮組31,其余為扭轉或壓縮。在80多組已確定性質的數據中,拉伸性約占14%,壓縮性約占39%,扭轉或壓扭性約占47%。
(2)線性結構的初步匹配還是如上所述。線狀影像是地質結構面在地表或地下壹定深度的反映,結構面是特定應力場中的構造產物。從結果中探索過程,甚至重塑構造應力場的特征,是地質分析中很自然的事情,下面會討論。南陽和許昌區域調查報告表明,南北向壓應力是該區構造形成的最早控制因素。它起源於呂梁時期,但在加裏東時期仍有表現。筆者在豫西北濟源地區太行山南緣進行野外調查時,收集到太行山山前有明顯的東西向膝狀褶皺,由震旦系、寒武系和三疊紀組成,南翼伴有壹條巨大的北傾逆斷層(產狀7°∠60°),由東向西延伸10多公裏,礦化嚴重,局部花崗閃長巖脈穿插其間。從膝狀褶皺平緩的北翼和陡峭的南翼及其與北傾逆斷層的關系來看(圖7),無疑是太行山南推的結果。從褶皺涉及的地層來看,是印支期或後續運動造成的。因此,該地區自然存在兩套* * *軛剪切結構面,NE30和NW330。
圖7濟源紫菱八壹水庫反褶曲示意圖
如果將上述構造特征與區內東西向展布的兩個寬緩負向構造——開封和信陽結合起來,就可以獲得該區中生代以來完整的南北向擠壓應力格局。
在上述過程的後期,即燕山構造旋回的早中期,中國大陸東部受中國大陸和太平洋基底南北向逆時針扭動的影響,形成壹個巨大的“多”字形構造體系,即新華夏構造。它強烈地控制了該地區中生代沈積盆地的形成,如東濮凹陷。因為東濮凹陷在其東側受蘭聊斷裂控制,而蘭聊斷裂與東部的郯廬斷裂和西部的紫荊關斷裂壹樣,是新華夏的主要構造要素之壹。還與NE50、NW 330 ~ 340和NW 290 ~ 300的扭、壓、張、反時針扭結構面相匹配。在這些結構面的作用下,華北地塊形成了大小不壹的菱形塊體。後來,該區形成了明顯的東西向壓應力場和相應的結構面。如壹條近南北向延伸的寬緩的陸毅-新蔡負構造帶,壹對NE 50 ~ 60,NW 300 ~ 310的* * *軛剪切結構面,壹條近東西向的追蹤斷層。這些斷層使被前期構造分割的斷塊在南北方向上伸展,從而進壹步加深和擴大了中生代沈積盆地。在新生代喜馬拉雅運動中,NE-SW向壓應力再次出現,在盆地內形成了NW向鼻狀構造、部分NW向褶皺構造和NE45左右的追蹤斷層。受其控制的典型例子是蘭考—東平縣的黃河故道(見36頁圖6)。該斷裂構造壹直保持活動狀態,直到現代(1855以後)。
因此,區內縱橫交錯的線性構造,除了前古生代殘留的構造遺跡外,還疊加了中、新生代的多期構造要素(見圖9)。
(3)環形構造的解釋和分析
1.環(圈)像的主要解譯標誌
(1)深淺色調異常表現為淺色背景上的深色環狀或圓形色調異常,如浚縣與內黃之間的圓形色調異常。暗背景上異常亮環或圓調,如南陽亮調異常。
(2)紋影結構的異常顯示是在壹個紋影結構的背景下,另壹個紋影結構的異常顯示。比如鄭州和葛根之間的粗雜色圓形陰影結構(背景是細雜色陰影結構)。
(3)水系環流或曲流引起的圓形或環狀異常,如蘭考地區淺色圓形影像(35頁圖4)。
2.環(圓)像的地球物理場分析。
根據以上解釋標誌,全區初步解釋了133個環形影像(見圖5)。其中淺色環(圈)像54個,雜色結構環像6個。像線性結構壹樣,這些環形圖像是地質結構或地球物理場在遙感圖像上的間接反映。比如上面提到的鄭州-長葛,由粗斑駁的陰影結構組成的圓形影像,是地面上茂密的闊葉泡桐林造成的,不同植被的分布明顯受地質、水質、土壤條件的制約。再如唐河與泌陽之間的環形圖像,與-40毫伽重力圈閉線的位置和形態完全壹致,與泌陽盆地基本壹致。通過重力資料與圖像解釋圖的疊加,發現重力資料覆蓋區82個環(圈)中有28個與重力異常圈閉壹致,符合率為34%。與區域航磁資料疊加,也有較高的符合率。這些現象表明,環(圈)像與地球物理場和地下地質構造有壹定的對應關系。在河南北部,明亮的圓形圖像大多與低重力相壹致。這些明亮的圓形圖像壹般是現代窪地,大部分被高反射率的第四紀沈積物填充。因此,在遙感圖像上形成明亮的環(圓)形。而這種低氣壓與低重力不謀而合。這從不同角度反映了地貌的起伏,圓滿地解釋了為什麽重力數據圈定的盆地能清晰地反映在衛星照片上。
第三,線性構造與中、新生代沈積盆地的關系
(1)中、新生代沈積盆地的分布特征
該區沈積盆地的空間分布是有規律的。
1.盆地方位排列的變化
如果以N32、N34二線(即襄樊-信陽-合肥北、洛南-許昌-永城)為界,整個地區可分為北、中、南三個區。渭河地塹、三門峽盆地、襄城盆地、盧氏盆地、洛陽盆地、宜川盆地等。北部地帶自西向東已轉化為東西向的洛陽盆地(主體部分)和中牟坳陷。然後演變為北東向湯陰地塹、東濮凹陷、成武凹陷(主體)、濟寧斷陷。魯西隆起還有其他特點,這裏就不贅述了。從西到東,中間帶依次為西北部的瓦穴子盆地、五裏川盆地、西峽盆地、下關盆地、劉珊盆地、李官橋凹陷、襄城凹陷、舞陽凹陷、任店盆地等。(當然也偶有東北盆地)到近東西向的沈丘凹陷、潢川固始凹陷,再到東北的臨泉凹陷、泗縣凹陷、大莊凹陷、柳泉凹陷。而南部帶則有另壹個特點,即在東北坳陷(如石柱向斜、李忠向斜、花果坪向斜、江漢盆地和潛山坳陷、望江坳陷等)的基礎上,),中部有北西向斷裂和盆地,如荊門斷陷、漢水斷陷等。(參見圖8)。
圖8研究區盆地(窪地或窪地)分布示意圖
1—項城盆地;2-盧氏盆地;3-瓦雪孜盆地;4-潭頭盆地;5-嵩縣盆地;6-宜川盆地;7-大金店盆地;8-劉珊盆地;9-馬世平盆地;10—下關盆地;11—西峽盆地;12-柘川盆地;13-板橋盆地;14-石滾河流域;15—任店盆地;16-桐柏盆地;17—泉樹凹陷;18—句容凹陷;19—蘇家嘴凸起;20—任棟隆起;21—沐陽斷陷;22—板浦凹陷;23—壕溝凹陷;24—桃園凹陷;25—萊蕪凹陷
2.盆地類型的變化
從西到東,整個地區從單體盆地,如臨汾、襄城、西峽,到復合盆地,如中牟凹陷、陸毅凹陷、沈丘凹陷、汝南凹陷、臨泉凹陷、江漢盆地,到單向盆地,復合盆地(如桃園和潛山凹陷、泗縣凹陷東部),再到復合盆地(如蘇北),從南北分帶,規律是從西到東:北帶, 從西北向近東西、北北東向復合盆地(如開封凹陷、黃口凹陷),再向北東、北西向復合盆地(如魯西地區萊蕪凹陷)的單向盆地; 中央帶,從北西向盆地(如五裏川盆地、西峽盆地、任店盆地)轉變為北西向、北東向的具有東西向特征的復合盆地。前者為南翔盆地和周口坳陷,後者為羅山-潢川坳陷。然後逐漸由東西向過渡為東西向和北東向的復合盆地。前者有合肥坳陷,特別是北部,後者有蘇北盆地。南部帶由利川向斜、花果坪向斜等北東向的單向盆地,變為北西向、北東向、東西向的復合盆地,如潛江坳陷及其毗鄰的鄂北地區。然後轉為東北單向盆地,如望江、潛山坳陷等(圖8)。上述盆地的空間分布特征清楚地表明,本區各類盆地的形成和發展是多期、多構造因素共同作用的結果。根據現有資料分析,中生代以來,該區至少有過4次構造應力場的疊加。
(2)線性構造與中、新生代沈積盆地形成的關系
如前所述,區內沈積盆地(窪地或凹陷)的邊界多為直線或折線,顯然是壹個或多個線性(斷層)構造組合或復合控制的結果。從沈積盆地的形成時間來看,似乎有由西向東、由北向南由舊到新的趨勢。中生代早期的沈積盆地大多分布在研究區的西北角,其延伸方向為西北和東西向。前者如雙花樹盆地、五裏川盆地、米坪窪陷、馬世平盆地和劉珊盆地等。後者包括洛陽盆地、濟源盆地和杜英次坳陷,與印支期南北向擠壓的東西向構造有關。這種聯系壹直持續到侏羅紀中晚期。此後,該區開始出現北東向和北西向的沈積盆地(窪地或坳陷)或斷塊。這些盆地或次凹陷包括東濮凹陷、陸毅東部次凹陷、泌陽凹陷等。斷塊包括荊門斷陷和漢水斷陷。這與燕山運動的南北耦合作用有關。在上述構造背景下,東西向擠壓形成了商水-新縣南北向負構造帶和壹些復合沈積盆地。如陸毅凹陷、沈丘凹陷和汝南-臨泉凹陷。喜馬拉雅運動以來,由於受到來自NE-SW方向的擠壓,上述沈積盆地的部分地層產生了NW向褶皺、鼻狀凸起和各種斷鼻,外圍露頭有NE向(NE45左右)示蹤斷層。1855處改道的黃河蘭考-臺前段是其控制的結果(見38頁圖6)。
4.中新生代構造發展模式初探。
(1)中、新生代沈積盆地形成機制的初步探討。
該區沈積盆地的時空表現與不同時期的構造作用有著密切的關系,這種關系成為分析盆地形成機制的基礎。該區三疊紀(北)-侏羅紀(南)盆地是印支運動期間形成的兩條負向構造帶(向斜)的反應,即垂直於主壓應力軸的構造要素。與兩組約Ne 30°-NW 330°的* * *軛扭性結構面相匹配。雖然它在這壹沈積時期的初期沒有起控制作用,但對後來沈積盆地的發生和發展起著重要的潛在影響。中生代早中期,在強烈的南北向力偶和東西向壓應力作用下,區內北西向和近東西向出現局部示蹤型張裂,形成了壹批具有當期構造特征、不同程度反映前期構造要素的白堊紀-古近紀復合盆地,從中、新生代沈積盆地分布圖中可以清楚地看出(圖8)。
(2)中、新生代構造發展模式的初步探討。
從區域上看,研究區是中國東部地殼伸展帶的壹部分,但總體上有其自身的應力特征:在南北向擠壓形成的東西向寬緩褶皺的基礎上,在燕山旋回的早中期疊加了南北向力偶作用形成的各種構造線。燕山旋回中晚期,各種東西向擠壓的構造線疊加。此時由於東西向的擠壓,造成南北向的伸展,應力範圍內的各種結構面(包括早期結構面)在重力的作用下張開滑動,從而促進沈積盆地的形成和擴張。喜馬拉雅構造旋回受到NE-SW方向的擠壓,在古近紀及其之前的地層中留下了壹些NW向的弱褶皺、鼻狀隆起和壹些匹配的斷裂構造(見圖9)。
圖9不同時期結構要素疊加示意圖
動詞 (verb的縮寫)有利含油氣盆地及今後勘探部署建議。
如前所述,該區中生代早期存在三條大型東西向負(向斜)構造帶,可能是印支運動的產物。從北到南有濟陽-開封-奉賢帶、南陽-板橋-阜陽帶、潢川-合肥帶。就三個帶而言,它們的形成是由北向南推進的,所以北帶形成早,沈積了三疊紀。中間帶次之,少量三疊紀-侏羅紀存在。南部帶較晚,以侏羅紀為主。三個地帶的特點是由北向南、由西向東遷移。後來在上述三個帶的背景上,疊加了兩個南北向的大型負(向斜)構造帶,即西部的濟陽-南陽帶和東部的蘭考-新蔡帶。在近東西向追蹤斷層的影響下,這兩條負向構造帶沈積了較厚的白堊系和古近系。該區中牟-黃口凹陷、南襄盆地和周口凹陷位於上述兩個負向構造帶的交匯處,有豐富的烴源巖(尤其是周口凹陷),受北北東向斷裂控制。因此,除南陽凹陷和泌陽凹陷外,應加強周口凹陷和中牟-黃口凹陷的區域勘探,以盡快找到新油田。
以上是通過衛星照片的判讀,從構造發展的角度提出的提綱式討論。今後,壹方面將加強中、新生代盆地沈積-構造體系研究,對上述有利含油盆地(凹陷)進行具體評價;另壹方面,利用遙感信息的特點,對重點地區進行深入細致的解譯分析,探索重點地區油氣形成的基本規律,發揮遙感技術在擴大油區、發現新油田方面的最大作用。
參考
河南省地質礦產局。河南省構造體系及地震圖描述。北京:地質出版社,1980。
河南省地質礦產局。河南省新近紀基巖地質圖描述。北京:地質出版社,1980。
山東省地質礦產局。山東省第三紀基巖地質圖描述。北京:地質出版社,1985。
中國科學院地理研究所。黃淮海平原地貌圖描述。北京:中國地圖出版社,1985。