陈沪生 张永鸿 徐师文 闫吉柱 郭念法 朱铉
（地质矿产部华东石油地质局，南京 210031）
摘要 本文是地质矿产部“八五”期间深部地质调查研究项目（85-06-203）的成果。调查和研究中有五方面重大发现：大别—舟山岩石圈断裂和滨海—桐庐为隐伏岩石圈级断裂；存在膨胀底裂深部地质作用；岩石圈内至少有三组水平破裂带；变质岩（推覆体）之下存在低阻岩层，它可能是未变质的沉积岩或是水平破裂带隆升后的残留体，两者都是找油气的新领域；浙东火山岩覆盖下有海相地层或未变质的沉积岩，同样是找油气的新领域。本文对本区岩石圈层块结构进行了研究和划分，简单地归纳为“七层八块”；提出了坳隆块体运动三条规律，对其动力学机制提出了“综合四因素大陆动力作用模式”；首次理出了三套断裂系统，是深化认识本区地质构造的一大飞跃；对岩石圈演化划分出五个阶段；对本区油气资源进行了评价，提出了八个找油气领域和今后勘查方向。
关键词 重大发现 层块结构 坳隆块体运动规律 三套断裂系统 岩石圈演化 油气评价
1 引言
本文是地质矿产部“八五”期间的深部地质调查研究项目（85-06-203）的成果。本项目下设三个课题和13个专题。研究工作以当代地学理论，特别是板块构造理论的最新进展为指导，以本区实测的大量地球物理和地质资料为基础，包括：大地电磁819个坐标点，全地壳深反射地震剖面819.16km（12秒记录），石油地震资料5.5×104km（6秒记录），高温高压实验资料75个，古地磁测定14个层位的标本487块，47.5×104km2重力和35104km2航磁资料，浅、中、深井资料近2000余口，以及其它工种和各专题的资料（图1），进行了系统和深入研究，得到如下主要成果和认识。
图1 下扬子及邻区岩石圈项目研究资料分布图
2 重大发现
（1）首次发现大别—舟山岩石圈断裂和滨海—桐庐隐伏岩石圈级断裂（图2）。
图2 下扬子及邻区断裂系统图
1—区域性断裂；2—其他断裂；3—古缝合线；4—逆断层；5—隐伏断裂；6—新生代断陷；7—白垩纪断陷；8—古陆核线理
（2）发现膨胀底裂作用。由于地球脉动式膨胀或局部区域性膨胀，使岩石圈从底部首先开裂，逐渐破裂到地表，形成岩石圈的垂直破裂带，并往往在一个地区组成共轭破裂网络。这一深部地质作用的发现，在地学上具有重要意义（图3）。
图3 膨胀底裂作用示意图
1—脆性变形；2—韧性剪切；3—塑性变形；4—高围压条件下透入性破裂；5—流变
（3）发现岩石圈内至少有三组水平破裂带。在地学断面中均发现有高导低速层，纯高导层有七八种成因，但高导低速层的成因解释就只有破裂、熔融等少数几种。据作者的高温高压实验结果，各类岩石在3个深度范围内发生破裂，产生低速层。因此，我们认为这3个深度范围内的高导低速层，是3个含液体的破裂带所形成的。为此，分别将深度在15～22km的低速层，命名为第一水平破裂带，它把地壳分为上下两部分；深度在33～36km的低速层，命名为第二水平破裂带，与本区莫霍面基本重合，形成莫霍层；深度在50～60km左右的低速层命名为第三水平破裂带，将地幔盖层分为上下地幔盖层（图4、5）。
图4 下扬子及邻区各类岩石在高压物性试验中实测所得低速层换算所对应的埋深分布
左下图是σ—ε关系示意图，abc,de,fg与上图横线同义屈服线段与低速带相对应，箭头指从该深度起岩样降速后不再恢复，即岩石宽屈服
图5 花岗岩和榴辉岩部分原始记录
p、T、z—Vp曲线的初步整理举例
（4）发现变质岩（推覆体）之下存在低阻岩层，它可能是海相的中生界、古生界或未变质的沉积岩，是找油气的重要领域，也可能是水平破裂带隆升后的残留体，是无机油气藏的良好储集场所，将是找无机油气藏的远景区，这也是重大发现（图6）。
（5）发现浙东火山岩覆盖下有海相地层或未变质的沉积岩，这也是本区的重大发现，同样拓宽了找油气领域（图6）。
3 岩石圈层块结构
从过去做的HQ-13线和对本区岩石圈的调查，都证明岩石圈具有层块结构，即纵向可以分层，横向可以分块[1.2]。以现有的技术条件和资料，纵向可将本区分出七面七层，并作出了这些层面的厚度图和埋深图，具体见表1。
各层系在横向上都可分出若干块体，我们以能反映当今岩石圈结构特征的近代构造单元区划，作为本区横向分块的代表。具体分出如下块体（图7）。
（1）华东大陆边缘板块
① 下扬子裂陷盆地区：包括苏北盆地和苏南隆起
② 鲁苏隆起区
（2）华南板块
① 大别隆起区
② 望江—鄱阳裂谷系
③ 江南钱塘隆起区
④ 江—绍裂谷带
⑤ 华夏隆起区
（3）华北板块（在本区仅有东南一角，只相当一个二级单元）
作出上述的构造区划，是打破了传统的划分构造单元的框框，不是突出老的某一地质历史发展阶段的划分原则，而是强调岩石圈发展到现今的综合结果，突出近代的（即中、晚燕山运动以来以喜马拉雅期为主的）地质构造环境，以能指导实际应用的划分原则。本区近代构造单元区划图，是以近代岩石圈结构特征、重磁场和地热场特征以及离裂板块断裂系统为依据，隆起区为山地—厚壳—厚幔和冷壳、冷幔型，沉降区为平原—薄壳—薄幔和热壳、热幔型。它能够很好地为找油气、找固体矿产、预测地震灾害服务，以及为环境和气候等全球变化提供基础资料。因为这些方面都严格地受近代构造的控制。
图6 下扬子及邻区变质岩下存在的低阻层和浙东火山岩下存在的未变质岩分布图
下扬子及邻区岩石圈层块结构，可以简单地归纳为“七层八块”。完成如此大面积的岩石圈层块结构特征研究和区划，提高了本区岩石圈研究程度，是我国深部地质调查历史中的一件大事。
表1 下扬子及邻区岩石圈分层表
4 坳隆块体（坳隆构造或盆岭构造）运动规律
坳隆块体是大陆岩石圈中最基本的构造单元。坳块泛指负向构造，隆块泛指正向构造。经我们研究坳隆块体运动规律有三条，并属于波动性质[2,3]。
第一，坳隆相间，互相伴生，是坳隆块体在空间分布上的规律。
从所有的地质构造图中都可以看到，坳块与隆块是相间排列的，是互相伴生的。在下扬子及邻区的近代构造区划图中（图7），也同样可以看到这种分布规律。
第二，坳隆交替，互相转化，是坳隆块体在时间发展上的规律。
如沉降区转变为造山带，这是坳隆块体转化最剧烈的地区（即地槽学说的“回返作用”）。这种坳隆交替，互相转化的事实不仅强烈活动区有，相对稳定区也有，如振荡作用，“翘翘板”式的运动，更小的水下隆起与水下深坳的转变，也都属于坳隆交替的范畴，只不过规模和级别较小。图8也同样说明这一规律的存在。
图7 下扬子及邻区构造区划图
Ⅰ—华东大陆边缘板块：Ⅰ1—鲁苏隆起区，Ⅰ2：—下扬子裂陷盆地区，Ⅰ2-1—苏北盆地，Ⅰ2-2—苏南盆地；Ⅱ华南板块：Ⅱ1—大别隆起区，Ⅱ2—望江—鄱阳裂谷系，Ⅱ3—江南—钱塘隆起区，Ⅱ4—江—绍裂谷带，Ⅱ5—华夏隆起区；Ⅲ—华北板块
第三，坳隆时空，定向迁移，是坳隆构造在时空结合上的规律。
坳隆块体定向迁移，至少有三种形式。
（1）向洋迁移：往往发生在大陆岩石圈向洋作伸展运动时，会出现向洋迁移。如我国中部到东部的几个大型坳隆构造带（即李四光教授说的新华夏构造体系），由西向东坳隆构造的形成和发展是由老到新，是典型的向洋迁移。
图8 地震测深地壳厚度图
上图HQ-11线厚度剖面；下图HQ-13线厚度剖面
（2）向陆迁移：往往发生在板块（或地体）之间的拼贴碰撞时，会出现向陆迁移。如印度板块向我国青藏板块会合和推进时，使青藏板块上产生的坳隆构造带，是由南向北逐渐变新，是一个典型的向陆迁移。
（3）转动迁移：往往发生在板块飘移（或块体）运动时，同时发生转动，如下扬子块体由南半球飘往北半球时，同时块体本身发生逆时针转动，随之产生坳隆构造带的走向也发生逆时针迁移，由老到新，其方向是由东西—北东—北北东—北北西依次移动。
从上述三条规律不难看出，坳隆块体运动是属于波动运动，它有弹性疏密波的特征，符合叠加原理和有干涉现象，具有波动定向传播等属性。
5 引起坳隆构造运动的动力学成因机制的探讨
通过我们的研究，认为引起坳隆构造运动的动力作用主要有四方面的因素，可用四句话来说明：以水平挤压力或地球膨胀力为先导；大陆岩石圈内水平破裂带和垂直破裂带为条件；地幔岩浆（软流圈部分熔融物质，包含幔源C—H—O流体在内）活动为主体；重力均衡调节为控制的综合作用的结果。其全过程设想如下：
假定在一个稳定的地块上发生了大的水平挤压作用或地球膨胀作用，使该地块岩石圈破裂，产生网状垂直破裂带，从此该区由稳定走向活动，是该区发生坳隆构造的开始，这就是先导的动力作用。
该区有了岩石圈级的垂直破裂带和已经存在的水平破裂带，地幔岩浆就乘虚而入。首先侵入垂直破裂带，迅速扩大破裂带和深入其它断裂裂缝处，逐步熔融或部分熔融该区的下地壳；下地壳被熔密度变小，使该区上地壳下沉，形成裂陷盆地；该区下地壳被熔，体积变大，对邻区产生侧压力，使邻区上升，成为隆起区。
同时，先是下地壳被熔的较轻的岩流，之后是地幔岩浆较轻的那部分岩浆，相继成为裂陷盆地伴生的多期喷发岩。多期喷发作用，又引起该区多期的次一级的裂陷沉降作用，形成大的裂陷盆地内往往由多套断坳盆地叠加组成。
该区下地壳被熔的较重的那部分岩浆，因密度较大不能上侵到上地壳，而被上地壳下沉的压力和地幔岩浆上拱的压力，挤入邻区水平破裂带内，并侵入到其它破裂带中，成为邻区大规模中、酸性火成岩侵入的活动期。由于这一作用，该区下地壳变薄，引起进一步的大幅度的沉降；而邻区增加了大量火成岩，且为挤入的，引起邻区进一步大幅度的隆升。在火成岩大量侵入隆升过程中，隆起区与盆地的边界地带发生逆冲推覆作用，形成各种推覆构造。
邻区隆升为山带和剥蚀区，山体不断减薄，由重力均衡调节作用又使其继续隆升，以至其深部变质杂岩也被隆升或逆冲推覆作用带到地表。剥蚀的物质流入盆地区，使盆地增荷继续沉降。
上述过程是坳隆构造互相伴生发育，活动十分显著的时期
如果没有受到另一次大的水平挤压力的干扰，则盆地区不断沉降作用，不仅把下地壳熔融较重的那部分岩流挤入隆起区，而且也可把地幔岩浆较重的那一部分，沿隆起区岩石圈地幔顶部附近的水平破裂带挤入，形成一条分隔隆起区地壳与岩石圈地幔的熔融带，使其未被熔融的岩石圈地幔沉入软流圈底部，因岩石圈地幔比较流圈密度大，一旦岩石圈地幔与地壳分离就必然要沉下去，即所谓拆沉作用（deiam ination）。这时隆起区的“山根”没有了，将发生快速隆升。这种隆升时间很短就转为沉降。因地幔岩浆紧临该区地壳，使下地壳加温，其后果如地幔岩浆侵入岩石圈垂直破裂带的地区一样，将发生一系列的沉降作用，形成新的裂陷盆地。这时有垂直破裂带和其间没有垂直破裂带的地区，都成为盆地区。这就是伸展作用的发展，可由陆内裂陷盆地发展为海盆和洋盆，陆内坳隆构造系统可扩大成全球的陆—洋构造系统。
如果上述过程中，受到一次大的水平挤压力（在活动区这种作用力是经常会发生的）。盆地区岩石密度小，具有塑性变形，会被挤压褶皱成新的造山带（即回返作用）；而隆起区岩石圈密度大，具有脆性变形，会被挤压成断裂发育区，断裂发育区将会变成新的盆地区，新的造山带当然成为新的隆起区，这样就发生了一次大的坳隆交替互相转化的运动，这种转化在地质历史过程中是频繁出现的，至于小规模的坳隆交替那就更多了。
我们不难看出，上述动力作用过程，重力均衡调节的控制作用始终存在。它控制了隆起和沉降的发生和幅度，均衡调节各层的相对厚度，控制了不同密度岩浆活动的深度、范围和产出方式，与地热（岩浆流）共同担当了综合动力的主角，使坳隆构造运动有规律的进行。
经过上述的多次的综合动力作用，形成多次的坳隆转换，地幔岩浆热能大量耗散，活力老化，垂直破裂带和断裂发育区岩浆冷却和固结，阻塞了地幔岩浆的通道，已成的坳隆构造失去了活力，最终趋于稳定，均衡作用使地表夷为准平原，成为新的克拉通。
以上综合动力过程，我们称之为“综合四因素大陆动力学模式”。
这个模式有如下特点：
（1）模式中四因素都是事实，有大量资料证明，基础是可靠的。
（2）把坳陷（造盆）与隆起（造山）同时考虑，因坳隆构造在大自然中是伴生的，动力作用也是伴生的，避免孤立的研究隆起或沉降。
（3）模式中综合解释了至少4种沉降作用和3种隆升作用。充分说明了深部地质作用控制和影响表层构造的形成和演变。
（4）还解释了火成岩侵入活动、推覆构造、拆沉作用、回返作用和大陆坳隆构造可能转变为全球陆—洋构造系统等问题。
6 断裂系统
断裂系统是岩石圈中重要的结构构造之一，它是岩石圈分块的基本因素。本区断裂系统极为复杂，经研究首次理出三套断裂系统：
（1）从印支、燕山早期发生的下扬子板块与华北板块碰撞，形成一套推覆对冲断裂系统（图9）。
（2）在燕山中、晚期，在中国东部或更大地区内，发生板块离裂运动，产生膨胀底裂作用，形成以郯—庐断裂和大别—舟山断裂为代表的大型岩石圈级网状垂直破裂带。这些大型骨架断裂，成为新生的离裂板块边界，为本区第二套断裂系统——板块离裂断裂系统（图2）。
（3）在新生的离裂板块内，大别—舟山断裂以北地区，产生大面积裂陷盆地，以南产生狭条状裂谷带，叠加在推覆对冲体系之上。这种拉张裂陷作用，形成本区第三套断裂系统——拉张裂陷断裂系统（图10）。总之，理出本区三套断裂系统，是深化认识本区地质构造的一大飞跃。
图9 南北对冲带相互干涉关系示意图
7 岩石圈演化
岩石圈演化包括基础块体的聚合与离散，沉积盖层（盆地）的发育与变迁，以及火成岩浆的喷发与侵入，是以基础块体为主的三位（基、盆、浆）一体的演化史。其演化历程又可归纳为五个阶段：
（1）太古宙古陆核形成期
当时由散布在赤道附近地域，众多的硅铝质（或化岗岩质）的块体，逐渐聚合成大小不等的古陆核，本区分布有以南黄海古陆核为中心的古陆核群，并形成酷似上地壳最底部的深变质岩系，这个时期是本区岩石圈形成的初级阶段，称为古陆核形成期。
（2）元古宙下扬子板块形成期
以古陆核为中心形成的陆块（或地体），进一步聚合，在本区继九岭等地体以南黄海古陆核为中心的陆块拼合后，在元古宙又以怀玉等地体与前者相拼合，使全区进入大陆增生期，形成独立的下扬子板块，同时形成元古宙中、浅变质岩系。这个时期称为下扬子板块形成期。
图10 下扬子及邻区中、新生代断裂系统图
（3）古生代南方古陆形成期
当时下扬子板块与华夏等陆块（板块或地体），均由南半球向西北方向飘移，在加里东期，华夏陆块首先赶上下扬子板块并与之拼接，成为南方古陆。隆起地区内，由于华夏与下扬子板块的拼接而隆起褶皱变形，下扬子板块北部影响不大仍保留海相沉积。这个时期称为南方古陆形成期。
（4）中生代的南北陆拼贴期
包括下扬子、中扬子、上扬子和华夏在内的南方大陆在印支期向华北板块俯冲拼接。连黄俯冲带和大别—鲁东碰撞造山带将南北陆焊接为统一的中国大陆。同时形成晚古生代到早、中三叠纪的沉积，碰撞后海水全面退出，下扬子地区从此进入陆相盆地的发展阶段。这个时期称为南北陆拼贴期。
（5）中、晚燕山运动以来大陆边缘离裂期
在中、晚燕山时期中国大陆东部发生以郯庐断裂为代表的板块离裂作用，开始形成新的离裂板块，产生本区中、新生代裂陷盆地群体，同时形成陆相中、新生代沉积层，为本区最新的沉积盖层。这个时期称为大陆边缘离裂期。
8 油气评价
油气资源评价与深部地质有极为密切的关系。因为，烃源岩是盆地的一部分，盆地又是岩石圈的一部分，岩石圈的演化控制了盆地和烃源岩的演化，而演化后的烃源岩状态、保存条件、再生烃能力和成藏组合等，又决定了油气领域的多少和好坏，特别是无机成油气领域更是深部地质直接作用的结果。
本区有机烃源以海相为主；演化到今以生气为主；多期生烃、多期成藏，以晚期最有利。这次研究中编制了本区主要烃源岩海相中、古生界残留厚度图，是对本区油气远景评价的重要突破。利用海相中、古生界残留厚度图和其保存的方式不同，指出了五种与海相烃源有关的找油气领域：①陆相中、新生界覆盖区；②推覆体（变质岩）覆盖区；③火山岩覆盖区；④煤成气；⑤龙潭煤系致密砂岩含油层（后二者是保存在煤系地层中）。加上中、新生代陆相中小盆地、浅层气和无机成油气领域，形成本区八大油气领域，为今后勘查指明了方向和地区[4]。
值得指出的是，本次研究比较系统地探讨了无机油气的成藏条件和提出了两种可能的成藏模式。无机成因油气的成藏条件关键在于：①要有岩石圈级深大断裂，能使岩石圈深部无机烃类有通道上升到地壳表层；②无机烃类在上升到地壳表层的过程中，不被氧化。
根据这两个成藏条件，第一次提出两种可能的成藏模式：
（1）有还原环境沉积段厚（氧逸度低）的裂谷系或裂陷盆地（有深大断裂作通道），无机烃类，从深部上来可以不被氧化，进入盆地各类圈闭中成藏，往往与有机烃类混合成藏。
（2）无机烃源在隆起区深部水平破裂带内富集，随着隆起区的隆升，水平破裂带一起上升，其未被破坏的水平破裂带残留体（是理想的裂隙圈闭）和其中的无机油气，可被保存下来到达地表（人类技术条件可以勘查和开发的深度），成为人类可以利用的无机油气藏。
中国中、新生代的裂谷带和裂陷盆地以及与其伴生的隆起区，都是找无机油气藏的有利远景区。下扬子及邻区亦是找无机油气藏的有利地区之一。
本区八大找油气领域，以有陆相中、新界覆盖的海相领域、浅层气和无机油气领域为最好，今后应以找大、中型气田为主要目标，开展大面积天然气普查，勘查中应以化探先行，以烃类方法为主，在发现有烃类异常后再上物探和钻探。
参考文献
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