豫西地区处于北西-近东西向秦岭大别造山带北缘山麓带与吕梁-太行北东向隆起带交汇点,横跨华北板块南部边缘[1]。中新生代以来,受秦岭-大别山的陆内造山作用,以及太行山-中条山的隆起,加之太平洋构造域的联合作用,致使豫西地区发生了复杂的构造变形,使其成为陆内造山带盆山关系的研究热点之一,并在大地构造背景及其构造演化[2-4]、中新生代构造变形机制[1,5-6]、构造年代学[7-10]、成盆动力学[11-12]等方面取得了一系列的成果认识。但由于中新生代以来复杂的地球动力学背景,致使原型盆地被多期次改造,盆地内部构造变形空间规律复杂,地层差异沉积与剥蚀制约着差异成烃、成藏[13],造成油气分布规律不清,因此揭示差异构造变形是解决上述问题的基础和核心,也是该区油气勘探急需解决的问题。豫西地区的差异构造变形体现在水平构造变形与垂直沉积剥蚀两方面,并分别通过构造变形方式的分析与差异隆升剥蚀的恢复两方面来体现,揭示豫西地区差异成盆改造作用。

1 区域构造背景

印支期,南北板块的拼合形式是通过扬子克拉通顺时针转动与华北克拉通逆时针转动的“剪刀式”进行[14-16],秦岭造山带在晚三叠世造山以及太行山在中侏罗世隆升对济源盆地的沉积格局产生了显著影响,早-中三叠世大陆基底隆升,形成内陆克拉通型盆地,在陆陆碰撞过程中,秦岭-大别造山带作用沿洛南-栾川断裂以及三门峡-鲁山-舞阳断裂发生的逆冲推覆作用[17],致使豫西地区的盆地类型由克拉通盆地转换为陆内挤压凹陷盆地[18-20]。中三叠世是秦岭造山带形成与演化的主造山作用时期[21],中燕山期的构造活动叠加强化了印支期—早燕山期秦岭造山带挤压的构造格局[1],陆内构造过程由于区域最新地幔动力学的演变,软流圈的抬升, 新的扩张与裂解, 复合构成现今的秦岭造山带[21]。 与此同时, 侏罗纪时期嵩山开始隆升, 并持续活动到第四纪[22], 中侏罗世中条山开始隆升,济源盆地的盆地类型转换为山间盆地,吕梁-太行构造体系域一直对豫西地区起到隆升的作用。喜马拉雅造山运动期间,豫西地区进入整体的差异性断坳型发育阶段[5],秦岭-华北则进入受西伯利亚板块-太平洋板块-印度板块的联合作用改造期,期间挤压造山-伸展作用不断出现[14,23],中生代的动力学机制属于特提斯构造域,而新生代的动力机制则属于滨太平洋构造域[24],豫西地区盆缘冲断褶皱带先进行递进式冲断、推覆,而后进行拉张伸展(图1)。

  

图1 豫西地区构造单元划分Fig.1 Distribution of tectonic units in the west of Henan一级构造单元: Ι—南缘冲断-伸展构造带; Ⅱ—渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带; Ⅲ—嵩山-箕山隆起区; Ⅳ—嵩山北斜坡-断陷区; Ⅴ—北缘断块区。 二级构造单元: Ι1—宜阳-洛宁冲断-断陷区; Ι2—伊川南冲断-断块区; Ⅱ1—渑池-新安逆冲推覆-断块区; Ⅱ2—洛阳西逆冲推覆-断陷区; Ⅱ3—伊川逆冲推覆-断陷区; Ⅱ4—汝州西逆冲推覆-断块区; Ⅱ5—汝州东逆冲推覆-断陷区。 F1—宜伊断裂; F2—新孟断裂; F3—新安北断裂; F4—寻村南断裂;F5—龙门南断裂。1—断层;2—构造单元边界;3—井位;4—剖面线及编号

2 差异构造特征

2.1 垂向双层结构

印支期以来, 由于中新生代的持续构造作用, 豫西地区的不同构造单元在垂向上形成两大构造层: 印支-中燕山构造层, 晚燕山-喜山构造层。

(1)印支-中燕山构造层。大别、苏鲁造山带高压-超高压变质岩的同位素年龄数据显示扬子板块与华北板块陆-陆碰撞发生在240～210 Ma期间,即中-晚三叠世[25],随后秦岭-大别进入了陆内造山阶段,早燕山期强烈的陆内造山作用对北侧山前产生侧向逆冲挤压[26],这种逆冲挤压的推覆作用一直持续到中燕山期。印支-中燕山构造层为下构造层, 构造应力以挤压造山作用为主,由南西-北东向地层呈前展式结构变形并逐渐减弱,南缘冲断-伸展构造带、渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带内,构造变形作用以强烈的冲断作用、逆冲推覆作用为主(图3),在中燕山期之后的构造变形均基于此构造层之上,地层大量缺失,沉积二叠纪、三叠纪地层(图2)。北缘断块区、嵩山北斜坡-断陷区、嵩山-箕山隆起区内,逆冲推覆作用逐渐减弱,仅发育规模较小的逆冲断层,直至北东侧,发育反冲断层,沉积二叠纪地层。

  

图2 豫西地区不同构造单元地层分布图Fig.2 Stratigraphic distribution of different tectonic units in western HenanC+P—石炭系、 二叠系; T1—下三叠统; T2—中三叠统; T3c—上三叠统椿树腰组; T3t—上三叠统谭庄组; J—侏罗系; K1—下白垩统; K2—上白垩统; E—古近系; N+Q—新近系、 第四系; 1—泥质砂岩; 2—凝灰岩;3—长石砂岩;4—泥页岩;5—亮晶白云岩;6—碳质页岩; 7—砂质泥岩;8—粗砂岩;9—煤层;10—石灰岩;11—中砂岩;12—长石砂岩;13—页岩;14—钙质砂岩;15—玄武岩

(2)晚燕山-喜山构造层。晚白垩世以来,中国东部大地构造演化进入了一个新时期:太平洋动力体系演化阶段,区域构造环境转换为拉张环境[26]。晚燕山-喜山构造层为上构造层,构造变形方式主要表现为断陷、断块(图3),晚燕山-喜山构造层在受到太平洋构造域伸展作用改造的同时,也受到印支-中燕山期挤压逆冲构造环境的影响,所以其分布特征表现为南东-北西向由断陷逐渐变为断块(图1),断陷区大量沉积古近纪地层,断块区广泛发育正断层,主要沉积白垩纪地层。

2.2 平面前展结构

  

图3 伏牛山-伊川(yc96-309)-洛阳(Ly97-438)-济源地质剖面图Fig.3 Geological section of Funiushan-Yichuan-Luoyang-Jiyuan

由于在晚三叠世秦岭-大别山的陆内挤压造山作用,致使盆缘冲断褶皱带由南西向北东方向展布、推覆,构造变形在平面上具有明显的分带性。从造山带向盆地方向,根据构造变形特征[27-29]以及构造样式可划分为不同的构造带(图1、图5):

宜阳-洛宁冲断-断陷区(图6),在晚侏罗世—早白垩世,由于印支—燕山期是秦岭-大别造山带全面造山的关键时期[30],受到较为强烈的冲断作用,地层遭受抬升剥蚀致使地层厚度迅速减小,构造带内普遍缺失古生代、中生代地层,而后进入晚燕山—喜马拉雅期,构造环境转换为较强的拉伸状态,地层持续沉降并发生断陷沉积。

从上世纪50年代“人工智能（Artificial Intelligence）”术语的诞生开始，计算机就沿着代替人完成部分工作或取代人这一轨迹不断发展，例如用机器定理证明程序来部分取代解题者，用疾病就诊专家系统来取代医生等。在模拟刻画人类智能的过程中，形成了符号学派、连接学派、行为学派等主要手段和方法。经过60多年的发展和积淀，伴随着互联网、大数据、云计算和新型传感等技术的发展，人工智能正引发可产生链式反应的科学突破，催生一批颠覆性技术、培育经济发展新动能、塑造新型产业体系，加速新一轮科技革命和产业变革。

  

图4 洛阳(Ly12-675)-宜阳(yy10-408-5)-宜阳南地质剖面图Fig.4 Geological section of Luoyang-Yiyang-Yiyangnan

  

图5 伏牛山-临汝(Lr12-370)-嵩山-箕山-洛阳(Ly09-457-5)-济源地质剖面图Fig.5 Geological section of Funiushan-Linru-Songshan-Jishan-Luoyang-Jiyuan

(6)You flexible spending account form was not signed.

(4)嵩山北斜坡-断陷区。 东以龙门南断裂为界, 北以新孟断裂为界, 南邻嵩山, 印支—早燕山期所受的推覆作用较弱, 由于研究区靠近嵩山凸起, 构造上同时受到南部嵩山凸起与北部新孟断裂的控制, 地层产状整体倾向向北。在印支—中燕山期,构造变形方式以挤压推覆、掀斜抬升作用为主；在晚燕山—喜马拉雅期,构造变形方式以拉伸作用为主,主要发育断块构造样式,此构造带属于前陆冲断带的外缘隆起带,构造带内沉积二叠系、侏罗系、白垩系,广泛缺失三叠系。

渑池-新安逆冲推覆-断块区、汝州西逆冲推覆-断块区,两个构造带的地层均在侏罗纪末期发生抬升剥蚀,晚燕山期发生伸展作用,并在晚燕山—喜山构造层形成大量断块。两个构造区内三叠纪地层出露地表,侏罗纪、白垩纪、新生代地层全部遭受剥蚀,推测其原因应该与其邻近的中条山、嵩山有关,中条山、嵩山均在侏罗纪开始隆升造山有关,在新生界仍然持续活动,导致这两个构造区的新生界地层遭受抬升、剥蚀。

研究表明，谷氨酸可以影响胃口及肠胃功能。人体的肠胃区域存在谷氨酸的接收体，其通过作用于胃部的交感神经来促进肠胃功能。此外，谷氨酸是哺乳动物脑内含量最高的酸性氨基酸，参与蛋白质、多肽及脂肪酸的合成，与谷氨酰胺一起调节体内氨水平，从而保护肝脏。

(2)渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带。南西向以宜伊断层为界,北东向以龙门南断裂、付村断裂为界,近北西向呈长条状分布,此构造带分为5个二级构造单元：渑池-新安逆冲推覆-断块区、洛阳西逆冲推覆-断陷区、伊川逆冲推覆-断陷区、汝州西逆冲推覆-断块区、汝州东逆冲推覆-断陷区。在印支—中燕山期,构造变形方式以挤压作用为主,主要发育逆冲推覆构造、断展褶皱等构造样式；在晚燕山期—喜马拉雅期,构造变形方式以拉伸作用为主,仍发育以断块-断陷为主的构造样式。此构造带是前陆冲断带的锋带,推覆作用相对减弱,构造带内自二叠—白垩纪的地层均有分布(图5)。

（5）实验课教学组织。每个实验包含预习实验、实验操作、实验结果及处理、实验报告4个环节。其中，实验前预习实验指导，有些实验可以采用PBL、TBL等教学模式让学生完成一定的综合性实验任务；实验过程中，根据实验方案的操作步骤，要求学生认真进行实验，记录实验过程和现象；实验结束后根据要求写出实验报告，有利于学生对实验内容的加深理解。同时，通过实验培养学生严肃、认真、实事求是的科学态度和严谨细致、整洁的良好实验习惯。

3 垂向差异隆升与埋藏

在豫西地区沉积演化的过程中,由于不同时期不同构造单元内构造运动强弱的差异,使得地层出现差异剥蚀与埋藏[19](图6),研究区以中燕山期为构造变革的关键期,分为两个阶段：第一阶段为印支—中燕山期,整体的构造变形方式以挤压作用为主；第二阶段晚燕山—喜马拉雅期,则以伸展作用为主。因此可以基于埋藏史模拟,结合不同构造单元内地层差异剥蚀与埋藏的强度,将研究区内的构造单元分为以下4种:

3.1 强烈隆升-断陷沉积

(1)南缘冲断-伸展构造带。南西方向以崤山、熊耳山、伏牛山造山带为界,北东向以宜伊断裂为界,北靠中条山隆起,近北西向呈长条状分布,此构造带分为两个二级构造单元,即宜阳-洛宁冲断-断陷区、伊川南冲断-断块区。在印支—中燕山期,变形方式以挤压褶皱变形作用为主,主要发育冲断构造、逆冲推覆构造、断展褶皱等构造样式；在晚燕山—喜马拉雅期,构造变形方式以拉伸作用为主,主要发育断陷、断块、背冲构造样式(图4)。此构造带在构造上同时受到中条山隆起和宜伊断层的控制,属于造山带向盆地内部过渡的前陆冲断带的中带,构造变形作用较为强烈,构造带地层大量缺失二叠—侏罗纪地层(图2),在中新生代地层自白垩纪开始沉积,证明二叠—三叠纪间,地层曾遭受了强烈的逆冲推覆作用。

3.2 中等隆升-断陷沉积

洛阳西逆冲推覆-断陷区、伊川逆冲推覆-断陷区、汝州东逆冲推覆-断陷区、嵩山北斜坡-断陷区,前3个构造带处于前陆冲断带的锋带,所受到的逆冲推覆作用并没有宜阳-洛宁冲断-断陷区那样强烈,在印支—中燕山期,地层遭受了挤压抬升,使得侏罗纪地层大量缺失。嵩山北斜坡-断陷区内的三叠纪地层被剥蚀,至燕山期,侏罗纪、白垩纪地层沉积完整,此构造带内的地层主要呈单斜状态产出,推测其原因是嵩山在侏罗纪开始隆升[22],构造带临近嵩山,受到嵩山隆起的影响比较大,故地层倾向向北；晚燕山—喜马拉雅期受到拉伸作用,地层发生快速沉降,古近纪、新近纪的地层沉积完整，形成断陷。

3.3 中等隆升-断块剥蚀

(5)嵩山-箕山隆起区。嵩山-箕山隆起区位于研究区东部,近年来通过对喜马拉雅山隆起的形式、过程和时代的研究表明,形成嵩山的真正原因是在中生代末和新生代印度板块由南向北和太平洋板块由东向西对欧亚板块俯冲挤压隆升的结果[30],构造变形方式以隆升作用为主,整个构造带内普遍缺失侏罗系、白垩系,也侧面证明了嵩山的隆起时间为侏罗纪。

This work was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) (61675169, 61377055 and 11634010), the National Key R&D Program of China (2017YFA0303800), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (3102017zy021, 3102017HQZZ 022).

  

图6 豫西地区不同构造单元埋藏史Fig.6 Burial history of different tectonic units in western Henana—宜阳-洛宁冲断-断陷区;b—嵩山北斜坡-断陷区;c—伊川逆冲推覆-断陷区;d—汝州西逆冲推覆-断块区;e—汝州东逆冲推覆-断陷区;f—渑池-新安逆冲推覆-断块区;g—洛阳西逆冲推覆-断陷区;h—北缘断块区

3.4 轻微隆升-断块剥蚀

北缘断块区在中燕山期所受的逆冲推覆作用较弱,在晚燕山期构造环境由挤压状态转换为伸展状态,伸展作用仍较弱。构造带内普遍发育断块构造,未形成大型断陷,构造带的构造变形特征与其邻近的渑池-新安逆冲推覆-断块区相似,北缘断块区受中条山的影响比较大,由于中条山不断地隆升作用,致使三叠纪至新生界地层全部遭受剥蚀,二叠纪地层出露地表。

(3)北缘断块区。北缘断块区位于研究区的北部,南以新孟断裂为界,近东西向呈长条状展布,印支—中燕山期所受的推覆作用较弱,晚燕山—喜马拉雅期受到太平洋构造域的改造作用, 构造带内持续处于拉张状态,正断层普遍发育,主要发育断块构造样式,此构造带属于前陆冲断带的外缘隆起带,二叠纪地层出露地表。

4 差异变形机制

在豫西地区选取与区域构造运动方向近于一致的平衡剖面, 从汝州东逆冲推覆-断陷区到嵩山-箕山隆起区到嵩山北斜坡-断陷区的剖面。 印支期末, 秦岭板块与扬子板块呈剪刀式拼合之后, 即为秦岭全面造山阶段的关键时期, 东秦岭大别山带北侧发生强烈的逆冲推覆作用[25,31], 致使豫西地区整体发育前陆盆地。 在前陆盆地的前渊靠近造山带一侧逆冲推覆作用强烈, 致使各构造带内广泛缺失寒武系、 奥陶系、 志留系、 泥盆系, 三叠纪沉积地层较薄；在前陆盆地的前隆向斜转折端处, 即为后来的登封断块区(图5),残留少量三叠纪地层；在前陆盆地的隆后区,构造变形作用较弱,三叠纪地层沉积较厚。印支期的挤压-隆升构造环境为研究区之后的构造变形奠定了基础,早燕山期在此基础上继续进行挤压(图7)。

印支期—中燕山期,东秦岭-大别造山带对北侧山前持续进行侧向挤压,继承了印支期的挤压构造环境,使研究区整体处于较为强烈的挤压构造环境中。早白垩世晚期,发生强烈的逆冲推覆作用, 熊耳山、伏牛山的挤压逆冲构造体系即为秦岭大别造山带向北逆冲推覆作用的结果,所以靠近造山带一侧的南缘冲断-伸展构造带的下构造层发育大量的冲断构造,位于锋带的渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带大量发育逆冲推覆构造。

晚燕山期—喜马拉雅期,以大别山为例,晚白垩世至早始新世山脉全面塌陷,这种盆山结构反映大别山双侧经历了长期的挤压逆冲,并且挤压不断减弱,伸展自核部向两侧不断增强,挤压与伸展在地壳尺度上并存的特异的构造演化过程[3]。 自此, 中国东部大地构造演化进入了一个新时代:受西太平洋域汇聚速率急剧下降的影响,欧亚东缘表现出广泛的拉张环境,由于伸展构造的差异,断陷盆地主要分布于三门峡-洛阳地区,信阳-合肥盆地和洛阳-南阳-广水一线以南[26]。

1)热含量(Heat Content,简称HC)的计算:本文综合考虑温跃层下界深度(吴晓芬等,2011)及资料的深度范围,将0～400 m深度的海洋温度平均值定义为海洋上层热含量值。

  

图7 伏牛山-临汝(Lr12-370)-嵩山-箕山-洛阳(Ly09-457-5)-济源综合演化剖面图Fig.7 Comprehensive evolutionary profile of Funiushan-Linru-Songshan-Jishan-Luoyang-Jiyuan

5 结 论

(1) 在垂向上,豫西地区由两个构造层构成：下构造层为印支-中燕山构造层,构造变形方式以挤压作用为主,发生收缩变形；上构造层为晚燕山-喜马拉雅构造层,构造变形方式以拉伸作用为主,发生断陷、断块作用。在平面上,由于晚三叠世秦岭-大别造山带的逆冲推覆作用,使得豫西地区的构造变形在平面上具有明显的分带性,根据褶皱冲断带从造山带向盆地方向的变形规律,豫西地区变形可分为5个构造带:南缘冲断-伸展构造带、渑池-伊川-汝州逆冲推覆-伸展构造带、北缘断块区、嵩山北斜坡-断陷区、嵩山-箕山隆起区。

(2) 豫西地区各构造单元内存在垂向沉积差异埋藏,燕山期属于中新生代差异构造变形的关键时期,以中燕山期为构造分界点,根据中燕山期之前的埋藏史特征和中燕山期之后的埋藏史特征将豫西地区内不同的构造单元分为4种类型,从南西(造山带强烈变形)—北东(褶皱冲断带微弱变形)依次展布为:强烈隆升-断陷沉积、中等隆升-断陷沉积、中等隆升-断块剥蚀、轻微隆升-断块剥蚀。

(3) 印支—早燕山期,由于秦岭板块和扬子板块的碰撞拼合,豫西地区的构造变形环境便以挤压-隆升为基础,在此期间地层的厚度表现为先增厚再减薄的趋势,更加充分说明了前陆盆地前渊构造作用强烈;中燕山期,秦岭-大别造山带向北发生了强烈的逆冲推覆作用,豫西地区整体处于一个较强的挤压构造环境之中,在此期间,地层又一次发生了剥蚀,厚度减薄,而嵩山的强烈隆升作用使得嵩山-箕山隆起区的地层遭受强烈剥蚀,大量出露下古生界的地层;晚燕山—喜马拉雅期,受西伯利亚板块-太平洋板块-印度板块的联合作用改造,豫西地区的构造环境逐渐转变为拉张状态,与此同时嵩山仍然在持续隆升,上构造层普遍发育断陷、断块构造,新生代地层开始进行断陷沉积。

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