秦岭造山带及相邻的华北陆块

秦岭造山带及相邻的华北陆块、扬子陆块经历了漫长的复杂地质演化过程，该过程中壳、幔动力作用和物质交换的物理、化学作用，不仅铸成了现今区域地质的结构、构造面貌，而且也控制了区域外生成矿作用和内生成矿作用，形成沉积盆地和造山带的不同类型矿产资源的区域分布。秦岭造山带和相邻地区已经成为我国矿产资源和能源的重要基地之一。仅以陕西地区为例，一些优势资源诸如陕北煤田、陕北天然气和秦岭钼矿床、金矿床与铅锌矿床已成为我国和世界闻名的超大型、大型矿床，并为我国社会主义建设和社会可持续发展做出了贡献。（一）华北和扬子地区能源形成与分布煤、石油和天然气构成了世界上不可再生的三大基本能源。我国中东部的华北地区和扬子地区除发育不同类型金属矿产资源外，能源的产出尤具特色，不仅开发历史悠久，而且更是优势资源。1.含能源沉积盆地特征和能源分布华北和扬子地区是我国最主要的含能源沉积盆地分布区(图3-3，图3-4)。在显生宙的长期地质发展历史期间，华北和扬子地区始终保持了稳定古陆块的基本特征，伴随秦岭古洋盆的形成，古洋盆俯冲消减闭合碰撞造山和中国统一大陆板块形成发展的构造演化过程，它们作为与秦岭构造带造山作用过程密切相关的分隔大陆板块和统一大陆板块，经历了多阶段不同性质沉积盆地的形成发展过程，发育不同时期、不同环境、不同岩石组合的巨厚沉积建造，并控制了含能源盆地的形成和分布。图3-3中国煤炭资源分布略图（据刘明光，1998改绘）早古生代，华北和扬子古陆块的主体是被古秦岭洋盆分隔的陆表滨浅海盆，广泛沉积了以碳酸盐岩为主夹陆源碎屑岩的海相沉积建造，形成了第一套含油、气地层组合。晚古生代-三叠纪，伴随勉略有限洋盆的打开和闭合，华北区中晚石炭世为陆表浅海盆，二叠纪已发展为大型陆内拗陷盆地，经历了由中、晚石炭世滨浅海沼泽的海相、海陆交互相沉积，向二叠纪－三叠纪河流、湖泊陆相沉积的转化，发育陆源碎屑和含煤地层。同时扬子区作为大型稳定陆表浅海拗陷盆地，沉积了浅海碳酸盐岩、陆源碎屑岩夹煤系地层。该时期是华北与扬子地区第二套含煤、油、气地层组合形成的重要时期。中新生代是中国大陆板块受特提斯域和太平洋域构造演化强烈影响，中国大陆沉积盆地分异的重要时期。华北和扬子地区由前侏罗纪不同性质的大型沉积盆地向统一大陆内不同类型的分隔陆相沉积盆地演变，并形成了以陆源碎屑岩为特征的沉积建造，构成第三套以陆相沉积为特点的含煤、油地层组合。华北和扬子地区沉积盆地的长期的发展过程，形成不同时期沉积盆地的叠合和多期能源地层的叠置，为能源的形成和富集提供了良好的地质条件。以陆相为特色的中国含能源沉积盆地在世界(以海相为主体)含能源沉积盆地研究中占有特殊的地位，具有重要研究意义。鄂尔多斯盆地和四川盆地是华北和扬子地区沉积规模最大，稳定性最强的叠合盆地，因而成为能源资源丰富、开发历史悠久、最有代表性的含能源沉积盆地。图3-4中国石油、天然气资源分布略图（据刘明光，1998改绘）2.鄂尔多斯盆地能源资源鄂尔多斯盆地呈矩形近南北向分布，面积25×104km2，在地史中它为沉积盆地，但现今则属黄土高原组成部分。它是我国集煤、石油、天然气三大能源于一体的最大含能源盆地。（1）鄂尔多斯盆地的煤资源鄂尔多斯盆地是华北聚煤盆地的重要组成部分，按聚煤盆地的形成发展和煤系地层的组合规律，可划分为两个重要的聚煤时期，包括了不同的含煤地层及其组合。①石炭纪-二叠纪聚煤期已有的研究成果表明(陈仲惠等，1993；王思恩等，1994；张韬等，1995；尚冠雄等，1997)，华北地区石炭纪-二叠纪聚煤盆地于晚石炭世开始接受沉积，太原期海域达到最大规模，其后华北海域逐步缩小，海水退出向陆内广盆发展。因此，石炭纪－二叠纪聚煤盆地具广盆特点，由海相、海陆交互相和陆相沉积控制，含煤地层的沉积环境可划分为四大类，即河流沉积体系，三角洲沉积体系，碎屑滨岸沉积体系和陆表海－海湾沉积体系。在华北盆地的北部自下而上基本全由河流沉积体系组成，在华北盆地中部地区，下部的太原组和山西组，由三角洲沉积体系和碎屑滨岸沉积体系组成，上部的下、上石盒子组，由河流沉积体系组成。在华北盆地南部地区，下部的太原组、山西组由陆表海－海湾沉积体系组成，上部的下、上石盒子组则由三角洲沉积体系组成，反映石炭纪－二叠纪成煤期聚煤盆地沉积环境的纵、横向变化。华北地区石炭纪－二叠纪广阔的滨海平原－陆内广盆及温湿气候，反复的海水进退为植物的大量繁衍和生长提供了优良环境，为能源形成奠定了良好基础。华北地区石炭纪－二叠纪聚煤盆地虽具广盆特点，但在鄂尔多斯盆地因三叠纪－白垩纪巨厚地层的覆盖，石炭纪－二叠纪煤系只出露于盆地周缘，诸如鄂尔多斯盆地东北部的包头、东胜、府谷、准格尔等煤田，西缘的乌海、贺兰山、韦州等煤田，东缘的河东煤田及南部的渭北煤田等。石炭纪－二叠纪煤系以太原组和山西组为主力煤层，按煤层及构造状况可分为三种类型(张抗，1989)：渭北型：包括渭北“黑腰带”及吕梁山以西的“河东煤田”。以煤田断裂发育、构造较复杂、变形较强烈为特点，但向盆地内部构造变弱且简单。准格尔型：分布于内蒙古的准格尔旗，可东延至清水河、偏关等河东地区。煤田地质构造简单，为小于10°的平缓单斜，适合露天开采。乌海型：以贺兰山、桌子山地区为代表，以逆冲推覆的褶断构造为特点。②三叠纪－侏罗纪聚煤期晚三叠世是华北陆内广盆受印支运动影响而萎缩并抬升时期，该时期成煤盆地已局限于鄂尔多斯盆地。成煤地层为晚三叠世的“瓦窑堡煤系”，含煤范围为黄陵、富县、延安北到子长、子洲一带。聚煤中心在富县和子长县，煤层厚2.5～4m，以气煤为主，局部为肥煤，煤以中灰低硫为特点，质量较好。我国侏罗纪最大、最主要的成煤盆地是鄂尔多斯盆地。它面积约20万km2，三分之二以上的面积有煤聚集，且煤以蕴藏量巨大、质优、埋深浅、易开发为特点。据张韬等(1995)研究，三叠纪末，华北晚古生代广盆逐渐萎缩向鄂尔多斯大型内陆盆地转变并隆升，早侏罗世早期(富县期)，在凹凸不平的三叠系侵蚀面上沉积了富县组。延安期处于稳定沉降状态，直罗期曾短暂抬升，安定期发展为半咸化封闭内陆湖泊。该沉积过程中，延安组沉积构成了鄂尔多斯盆地侏罗纪聚煤的关键时期，并经历了河流—湖泊三角洲—河流的演化过程，控制了不同层段煤层的发育和区域分布。延安组煤具低灰、低硫、低磷和高发热量的优点。由东胜煤田、神府煤田和榆横煤田组成的鄂尔多斯盆地北部煤田是侏罗纪煤最具开发前景的煤田，被誉为世界七大煤田之一，其优质煤层还是煤炭液化的良好原料。（2）石油、天然气资源①生油、气建造据田在艺等研究(1996)，鄂尔多斯盆地发育四套生油、气建造。●蓟县系海相生油气建造中元古界蓟县系发育浅海台地白云岩及藻白云岩，现出露于盆地的西南部，渭河地堑北缘的歧山、小秦岭洛华公路等区段。由于含藻丰富而成为第一套生油气源岩。但它埋深大，埋藏时间长，成熟早，热演化程度高，故现为生气源岩。●寒武系－奥陶系海相生油气建造由中寒武统张夏组、下奥陶统马家沟组和中奥陶统平凉组共同组成盆地的第二套生油气源岩。张夏组为一套石灰岩、页岩组合，马家沟组则为巨厚的石灰岩，平凉组为深水盆地笔石砂页岩。上述地层热演化程度处于成熟－高成熟阶段，亦以生气源岩为主。●石炭系－二叠系海相、陆相生气建造石炭系－二叠系既是一套含煤地层，又是本区的第三套生气源岩，煤系地层有机质的高度富集，成为良好的煤成气组合，成气潜力巨大。●上三叠统－下中侏罗统陆相生油气建造晚三叠世鄂尔多斯大型内陆湖盆环境为生物的大量繁殖和油气形成创造了良好环境，并成为盆地最有利的生油层沉积期。早、中侏罗世又是重要的聚煤沉积期，两者共同组成了中生代的陆相生油气建造。上三叠统的延长组是鄂尔多斯盆地最主要的生油源岩。据现有研究，其总计有利生油区面积达6万km2，生油岩厚100～400m不等，生油潜力巨大。鄂尔多斯盆地的上述生油气建造，其中元古界、古生界以生气为主，中生界以生油为主，最有利的生油地层为上三叠统延长组。②油气藏分布规律鄂尔多斯盆地是发育在华北克拉通之上的叠合盆地，其基底的稳定性决定了在长期地史演化过程中以反复沉降为主，构造活动相对较弱。除周边受活动构造带的影响构造变形较强，发育褶皱、冲断作用外，盆地内部广大地区，构造以断裂和微弱褶皱为特点，地层宏观显示为舒缓的单斜构造。鄂尔多斯盆地的沉积和构造活动的上述特点决定了其成藏具多样性。盆地西缘断褶带区以断层遮挡油气藏为主，伴有背斜和鼻状构造油气藏，并形成复式油气藏。北部伊盟隆起区是晚古生代、中生代的超覆沉积区，构成了地层超覆不整合油气藏，并伴有断鼻构造油气藏。南部和东部为平缓的褶皱区，发育良好的背斜构造油气藏。在广阔的陕北斜坡区，是以上三叠统延长组为主力生油层区，由于晚三叠世发育的河流三角洲相沉积，因此构成了大面积低渗透性的岩性油气藏。在局部的鼻状或台阶式的构造范围内，形成油气藏富集。在斜坡区西部的长庆地区，由于延安组砂岩沉积在延长组的古老侵蚀面上，构成了河道砂岩沉积体，从延长组运移来的油气聚集于其中，因此形成古地貌控制的河道砂岩油藏。在斜坡中部的榆林至延安一带，由于中奥陶世湖相沉积的白云岩，经过长期风化淋滤的岩溶作用，形成了古岩溶储集，并有上覆石炭系本溪组及二叠系石盒子组膏岩、泥质岩区域性盖层，使上、下古生界两套烃源岩生成的油气得以聚集，形成鄂尔多斯盆地中部大型基岩油气富集区。需要指出的是，近年来随着对鄂尔多斯盆地地球物理资料的深入开发，盆地不同构造层可能具有的不同断裂特征不断被重新认识，断裂系统对油气藏形成的影响愈来愈受到重视，并将成为控制盆地油气成藏的重要方式。3、四川盆地能源资源四川盆地呈北东向菱形分布，面积约23×104km2，盆地四周高山环绕，既是地质历史中的沉积盆地，又是现代地貌盆地。盆地大面积被侏罗纪－白垩纪巨厚的砂泥岩红层覆盖，故有四川红色盆地之称（童崇光等，1992）。四川盆地亦属叠合盆地，含能源地层具多样性，其中的含煤地层无论从发育程度、储量还是质量方面均不能与鄂尔多斯盆地相比，但油气资源丰富，是世界天然气发现和利用最早的地区。据王子贤等(1983)研究，我国天然气的使用比石油要早，大约在公元前250年。据西晋常璩所著的《华阳国志·蜀志》中载：“火井江有火井(天然气井)，夜时光映是昭。民欲其火光，以家火引之，顷许如雷声，火焰出，通耀数十里。……井有二水，取井火煮之，一斛水得五斛盐。”记述了先民凿井取盐时钻穿天然气储层而并用的早期开发史实。同是西晋人的著名诗人左思《蜀都赋》中的诗句“火井沉荧于幽泉，高焰飞煽于天垂”则更进一步渲染了火井燃烧的状丽景观。他们互为引证，记载了四川盆地是我国最早发现并使用天然气的地区。（1）石油和天然气资源①生油气建造研究表明(童崇光等，1992；田在艺等，1996；郭正吾等，1996)，四川盆地震旦系至中三叠统海相地层总厚度达3000～6000m，经历多期海侵－海退沉积过程，主体为滨浅海环境，并发育巨厚陆相侏罗系，稳定的沉积和繁茂的生物，形成了良好的生油气源岩，构成不同时代的生油气建造。●震旦系－下古生界海相生油气建造以震旦系的灯影组巨厚含藻白云岩，下寒武统的黑色碳质页岩、泥质岩和碳酸盐岩，志留系的暗色泥质岩夹生物灰岩为主要生油气源岩，构成了四川盆地第一套生油气建造。●上古生界海相生油气建造由上石炭统黄龙组碳酸盐岩，下二叠统生物灰岩和沥青质灰岩夹页岩及上二叠统生物灰岩和含煤层系组成第二套生油气建造。●下－中三叠统海相生油气建造上三叠统的暗色灰岩，中三叠统深色灰岩均具有生油气条件，是四川盆地的第三套生油气建造。以上三套海相生油气建造，因形成时代早，埋藏深，有机质成熟度已达到高成熟阶段，以生气为主。●上三叠统陆相生油气建造上三叠统的滨浅海含煤湖沼与河流相沉积中的陆相暗色泥质岩和含煤层系组成第四套生油气建造。该套建造亦因埋藏深，有机质成熟度高，以生气为主。●下、中侏罗统陆相生油气建造侏罗纪地层厚度达2000～5000m，其中早中侏罗世是四川陆内拗陷沉积盆地形成发育最重要时期。下侏罗统自流井组大安寨段的深灰色介壳灰岩、黑色页岩，东岳庙段深灰色灰岩、泥灰岩和中侏罗统的千佛崖组(新田沟组)的介壳灰岩、灰黑