河南省构造体系与地震地质图（河南的地质构造）

本文目录一览：

• 1、遥感图像在东濮凹陷油气勘探中的应用
• 2、河南省泥石流发育特征、成因与防治对策
• 3、郑州地区地质构造情况
• 4、河南省主要构造单元及其演化历史
• 5、河南省大地构造位置和区域构造分布特征
• 6、河南及邻区中、新生代沉积盆地形成的区域构造特征

遥感图像在东濮凹陷油气勘探中的应用

东濮凹陷是中、新生代的构造盆地，面积约5300km2。主体位于冀、豫、鲁接壤区的河南省境内。为黄河中、下游洪积—冲积平原的组成部分。地势平坦、水系发育，黄河自西向东、经兰考北转向东北注入渤海。

本区自1975年在文留构造上获得工业油流以来，已成为中国东部石油勘探的重要基地之一。为了扩大油田面积和寻找新的有利含油构造带，我们力图应用遥感图像提供的地质信息，从构造的宏观特征入手，研究东濮凹陷形成的区域地质背景，并将图像信息与各种已知资料进行相关分析，探索控制油田分布的区域构造规律，从而为快速、高效地预测含油气区提供遥感地质依据。应指出，该区被厚达131～300m的第四系和新第三系覆盖，下第三系及其下伏的油气勘探目的层埋深3000～9000m。因此，图像信息的地质解译，主要是通过地表的间接标志进行的。为了提取隐伏地质信息，改善图像质量是一个重要的环节。经过摸索，总结了一套图像组合处理方法，获得了能反映深部地质信息的新图像（图版Ⅰ－1）。而通过对新图像的解译和分析，掌握了本区中、新生代沉积盆地基底构造的轮廓和受基底构造控制的盖层构造特点，从而将遥感图像在第四系覆盖区的石油地质勘探应用向前推进了一步。

一、区域地质

东濮凹陷位于太行隆起、豫西隆起与鲁西隆起之间的华北沉降带中段，系临清坳陷最南端的一个次级构造单元。凹陷东侧受兰聊断裂的严格控制，从某种意义上讲，它是鲁西隆起西斜坡的组成部分。凹陷的西北部，逐渐向内黄隆起的东南斜坡过渡。南端是以直交形式上叠于中牟凹陷之上，并以太康隆起北侧封丘—兰考断裂与周口中、新生代坳陷相毗邻。

从布格重力图上看，重力等值线均呈北东走向。工区西北的内黄，为由-30毫伽构成的重力高，向东南其值逐渐下降，至东明一带，为-47.5～-50毫伽。越过东明，则以密集的梯度，由-50毫伽急剧上升到-25～20毫伽，构成鄄城—菏泽重力高。从磁场特征上看，也有极为类似的表现，虽然两者有着不同的物理意义，但对盆地基底起伏状态的反映却是一致的。在内黄重力高南侧，有由200伽玛圈闭的正磁场，向南逐渐降低，至前犁园成为由-200伽玛圈闭的负磁场区；向东以与重力类似的特征急剧回升，鄄城为50伽玛，菏泽为300伽玛。据豫鲁两省的岩石密度和磁性资料分析，重力场反映了中生界底面的起伏变化，而平缓的磁场特征则是前寒武纪变质岩基底的反映。地震与区域钻井资料证实：东濮凹陷的基底是由古生界及部分太古宇构成的。这个基底正如重、磁力资料所反映的那样，是由内黄隆起向东南呈急倾状潜入巨厚的中、新生代沉积物之下，并为后期断裂复杂化了的、走向北东的单斜构造（图1）。汤3井在井深284m以下便见新第三系直接不整合在太古宙片麻岩之上，而文留构造上的文6井深3500m以下仍未及古生界。据地震推测，凹陷东部基底最大埋深可达9000m，其东延被兰聊断裂切割，断裂东盘逐渐抬升而成为鲁西隆起西缘的组成部分。因此，东濮凹陷与华北其它中、新生代沉积盆地一样，是燕山运动中、后期受断裂作用形成的北北东走向断陷盆地。

图1　东濮凹陷东西向剖面图

二、遥图图像的基本特征及其地质应用

从覆盖区常规处理图像的总体看，由于丧失了包含在显著地貌变化因素中的大量地质信息，一般说，其解译效果都不够理想。尤其是第四纪沉积物比较厚的地区，一些特征性的地质信息显示更为微弱，肉眼很难分辨和提取。通过本试验，对数字图像进行分段线性拉伸—局部增强一假彩色组合处理，则可获得能反映深部地质信息的崭新图像，并能取得较为明显的解译效果。如果将新的图像与各种常规图像组合使用，则信息更为丰富（见图版Ⅰ－2）。

（一）数字图像处理的主要方法

1.分段线性拉伸（APLIM）

把原始图像信息扩展，并使色调单一的图像变得层次分明。其变换公式如下：

Xi＝（a′－b′）/（a-b）×Xo÷6－（a′－b′）/（a-b）×b

其中：Xi——拉伸后的灰度值；

Xo——原始灰度值；

a、b,a′、b′——拉伸断点。

2.局部线性增强（LOCA）

将图像划分成若干个小块，即局部区，分别统计其方差aij和均值Dij，然后以各自的均值为背景，调整灰度值，使新灰度值服从正态分布，并充分地扩展0～255灰度级，使图像各部分的细节得到增强。

3.假彩色编码（PSEU）

这是一种非常简单灵活的处理方法，它将图像的0～255灰度值分成若干个等级，并分别赋予不同的色彩（包括亮度，饱和度和色调）。

4.K—L变换

通过K—L变换得到的新图像是对地物光谱特征的新数字性描述，并使新变量间互相独立，85%以上的信息集中在第一主分量。

叶和飞油气地质遥感论文集

其中：M′——变换后的灰度值；

M——原始灰度值。

叶和飞油气地质遥感论文集

（二）图像的宏观特征及地质分析

东濮及邻区，在标准假彩色合成或单波段图像上（图2），均以浅色调为背景，表现颇为单一的块状影纹结构，其总体呈北北东走向，其中被北东和北西向数条反差很小的线性影像所分割，从小比例尺的黑白图像上看，显示两个近南北向排列的明显的浅色圆形影像。南部的影像呈圆形被黄河河道所包络；北部圆形影像不规则，其东被黄河斜切。两者面积均约万余平方公里。分析表明，它们恰为对应近代的两个大型冲积扇平原，其间杂有若干小面积的决口扇，构成坡度在1:2000～1:6000之间的微倾平原。这些地貌单元是黄河近代活动的结果，沉积物疏松、含沙量高，具有较大的反射能量。因此，浅色环形影像正是地表沉积物的直观反映。值得指出的是，这种地表地质结构与布格重力异常有密切关系，而这种重力场又与中、新生代沉积凹陷相联系。换句话说，就本地区而言，图像中的巨型浅色环形（或其它形状）影像，所反映的地表地质与地下负向构造有垂向上一致的相关特征。

图2　MSS7波段镶嵌图

另外反差较小，但规模很大的带状影像，也有与上述相似的规律。如纵贯工区东部，由面状色调差异构成的巨大线性影像，北自聊城西向南于鄄城以西的董口附近斜切黄河，并经兰考东一直隐约伸向商水，全长大于500km。董口以北，线性影像以东为深色调，以西为浅色调。从对应的地表分析，浅色影像区系冲积扇平原，沉积物含砂量较高，且有粒级的变化，呈微倾地貌，坡度变化在1:2000～1:6000之间；深色影像区为淤积平原，沉积物较细，以淤泥为主，地势平坦，坡度小于1:6000，其间发育众多的槽形洼地。两者之间被北北东向斜列的古河床高地所分隔。

从地球物理场看，线性影像本身恰与前述东明东侧急剧变化的重磁场梯度变化带相一致，而该带又为钻井证实的兰聊隐伏断裂带。深色区为被厚度不大的新第三系、第四系覆盖的前中生界基底之上升盘；浅色区则为巨厚的中、新生界分布区，前中生界基底埋深达7000～9000m。也就是说兰聊断裂带及其两盘的升降状态，通过不同地貌单元及其组合所反映的光谱特征与上述线性影像构成了明显的对应关系，而这种关系正是从图像解译中获得深部地质信息的重要基础。区别只在于宏观影像特征所反映的是区域地质概貌，而微观影像是反映局部地区的地质结构特点。

（三）环形、线性影像描述及其地质分析

环形、线性影像是宏观影像特征的组成部分，尽管覆盖区信息微弱，但它仍然是各种地质体地表因素的波谱垂向分量的综合反映。不同性质的地质体与不同地表因素的组合，自然显示不同的波谱特性。不同的图像处理方法固然能获得重要的隐伏地质信息，而正确运用地质理论，根据目前资料建立起来的地质发展模式去分析、判译信息的地质属性及其从属的整体结构的关系，以便探索真正的地质规律，就显得更具重要的现实意义。

1.环形影像

环形或圆形影像是指图像上那些具圆形或环形特征的异常区。具体表现为色调异常，影纹结构异常及水系分布异常等等。这些异常是地物特征在图像上的反映。如不同类型的土壤或植被单元，水系的放射状或环状分布等。由于它们的物质组成和形态上的差异，而显示了不同的波谱特征。就东濮地区而言，从宏观上说，大型凹陷以浅色为特征。如东濮次凹、成武凹陷等都为浅色影像。从局部地区分析，深色环形影像往往是近代的分洪区，含水量高、水系发育的洼地。浅色环形影像多数是古河床、高地、现代冲积扇、决口扇及含沙量较高的干燥古河床等等。

本区环形影像众多（图2、图3），据物探、钻井资料分析，它们大多数是地下地质块体，通过微地貌特征在图像上的反映。归纳起来有三类地质信息，即基底的隆起、凹陷，不同深度的玄武岩体及含油（气）或可能含油（气）构造带。

（1）与基底隆起有关的影像异常：以浅色为特征。如爪营环形影像（L01）；为色调不甚均匀的浅色圆形影像。面积约320km2，它的北界可见古黄河绕流形迹。其对应为重力正异常，系古生界隆起。根据水系变迁可判断，它是现代仍处于上升的隆起构造。由于它的隆起，迫使黄河于1855年从兰考以北呈北北东向改道（图4）。

图3　东濮凹陷卫星影像地质解译图

（1）环形构造；（2）次要断裂；（3）主要断裂；（4）已知油田；（5）远景区；L—与基底隆起有关环形构造；A—与凹陷有关环形构造；R—与玄武岩体有关环形构造；O—与已知油田有关环形构造；Y—预测含油环形构造；N—与近代沉积有关的环形构造

图4　兰考地区环形影像特征（a）及环状构造解译图（b）

（a）MSS7波段影像特征图；（b）影像特征环状构造解译略图

（1）块状构造；（2）次级块状构造；（3）水系

（2）与凹陷有关的影像异常：从小范围看，凹陷往往与地表的负地形有关。

由于负地形常成地表水汇集的场所，土壤湿度较大，亲水植被发育，所以在图像上构成以深色为主的斑状影纹结构。如：胡状集环状影像（A1）；为显著的暗色圆形影像，略呈椭圆形，长、短轴分别为17km和13km，长轴呈北北东向，对应航磁图上为弱磁异常区，地震及钻井均证实为凹陷。

（3）与玄武岩体有关的影像异常：解译分析表明，一些与明显的线性影像有关的浅色环、圆形影像异常与玄武岩体有密切的对应关系。如：高平集环形影像（R3）；位于高平集东侧，呈椭圆形，在特殊方法处理的图像上，环形影像呈黄色，且嵌有蓝色边环。长轴走向北北东，长、短轴分别为20km和6km。影像异常东部被北北东向线形影像切割，而该线性影像正是长垣断裂的南段。环状体对应为重力负异常，钻井证实为玄武岩体。

类似的影像特征还有东明集（R4）、曹岗（R5）等，它们均与玄武岩体有十分密切的对应关系，而且都与已被证实的断裂构造共相依存。只是由于玄武岩体的不同产出特征。其影像异常的形状、大小及色调深浅有所不同。一般说，埋深较浅、规模较大、仍有活力的则影像特征明显，反之则影像微弱。

（4）与已知油田有关的环形影像：这种影像在标准假彩色合成片上，几乎都是浅色异常。其边界不清或呈渲晕状，且规模往往较小，呈带状分布。如：文留环形影像（O4），为隐晦的浅色异常，呈椭圆形，长轴近南北向，长、短轴分别为10km和8km，它所对应的重力场为重力低部位。在特殊处理的图像上，表现为蓝色背景上的浅紫色斑点状圆形异常，这是已知文留油田的位置。又如卫城环形影像（O3），是隐晦的浅色异常，其间布有灰色斑点，呈圆形，直径约6km。在特殊方法处理的图像上，表现以淡绿色为背景的紫色斑点状异常，这是已知的卫城油田。

值得指出的是，上述与油田相对应的特征性圆形影像，均出现在近南北向展布的宽带状浅色异常区中。该浅色异常区，宽25～35km，长大于200km。南起杞县北，向北包括兰考、东明等地，并从南乐、范县之间一直伸向临清坳陷（见图2），这在7波段黑白像片上，影像显示明显。该带在重力图的对应部位恰为重力低，对应的磁力图上也为-50～-200伽玛构成的窄长弱磁场区。看来，三者之间存在的良好对应关系，是有其内在联系的。

2.线性影像

线性影像是指图片上直线状伸展的色调异常、色调边界、影纹结构异常、不同影纹结构的边界及上述特征的组合异常。本区主要反映地面直线延伸的水系、大型自然水体的直线状边界，湖泊的直线状排列，大型地貌单元的边界及不同地貌单元之间的交线，或上述特征的组合反映等。

经初步分析，本区解译出来的线性影像，多数为地下线性地质体和不同时代、不同规模及不同方位的断裂构造或大型结构面，通过地貌、水系等因素的反映。这可从线性影像出现的方位及其频率与地震资料确定的断裂组系有较为相似的特征上得到佐证（图5）。

图5　线性影像玫瑰图和Tg断裂玫瑰图

就线性影像出现的方位来说，本区大致可归纳为：北北东、北东、近东西、北西、北北西和近南北向六大组系。

北北东向：见于本区的东部，如聊城—阳谷—兰考直到漯河，有一呈14°方位的线性影像，该线性影像在黄河北呈深、浅色调相间的宽带，黄河以南呈隐约的深色带。北段对应的重磁场均是一条“高密度”的异常梯度带；在地震剖面上，北段表现为一组西倾的高能波组，南段波组较弱。地质资料证明它是兰聊断裂的反映。另外，贯穿凹陷的黄河，即为一北北东向的线性影像，黄河河道的曲折变化，实质上是北东向追踪断裂控制的结果（图6）。除上述之外，还有一系列显示程度不同的北北东向线性影像，它们大多数由色调界面或线性色调异常组成，往往是控制和影响沙河街组沉积及其后期改造的一些较年轻断裂。如黄河断裂、卫东断裂等。

北东向：本组线性影像在标准假彩色合成片及1:200万5、7波段黑白片上均有表现，并以隐伏带状为特征，而且规模较大，如菏泽北东向线性影像，表现为南深北浅的面状色调，长150km以上。在1:337镶嵌图上显示尤为明显，西南端经兰考南侧直达通许一常。在布格重力图的对应部位，为局部重力高和局部重力低的转折带。而在磁力图上，为平静磁场背景中出现的跳跃式、带状局部磁异常。显然，这是基底断裂带的反映，具有明显的地质意义。

图6　河道变化特征图

类似的线性影像在前犁园、东明与菏泽之间也有表现，而且其分布有一定的间距性。

近东西向：在标准假彩色合成图片上，有三条较明显的东西向线性影像。这些影像规模较大，都呈深色带状，带的边界比较模糊。滑县—濮阳—左营线性影像，延伸几百公里，并有若干条大致平行的线性影像伴生，在濮阳附近显示以极明显的深色异常带。地球物理场和地质资料证明，这条线性影像正是滑县—濮阳东西向断裂的反映。

北西向：在凹陷及其邻区，北西向线性影像非常明显，这些影像主要为平直的色调界面、线状色调异常、带状色调异常和水系的北西向分布等。在凹陷中，这些影像与北北东向的线性影像相互交切。在凹陷外围，细长的色调异常体延伸极长，最长达几百公里，并明显与水系的流向相吻合。地震地质资料证明，这些影像主要反映了北西向的浅层构造，如延津—兰考断裂，汲县—爪营断裂、柳屯—安兴集断裂等。

北北西向：本区北北西向线性影像主要见于濮阳—东明以西地区，数量较多，但延伸不长，多数在50km以内，惟菏泽—清丰线性影像延伸长达90km，并与对应的磁力等值线走向一致。

近南北向：本区南北向线性影像比较隐晦，主要为被分割的色调界面。如莘县—菏泽南线性影像，在四个波段的K—L变换的第一主分量上，宽带的边界极为清楚。在分析航磁和重力资料时，发现其为一深部南北向异常带。

此外，还必须指出，前面曾提到的，与油田有关的浅色影像区，主要受近南北向断裂控制。

以上六组线性影像所反映的六组线性构造，彼此叠加，互为切割。概括起来看，六组线性构造中，以北北东、北西向两组最为清晰，而东西向及南北向的线性构造常被切割而错动。北西向线性构造在凹陷中也常被北北东向切割而显得断断续续。线性影像的这种现象，结合其它资料综合分析表明：北东向、南北向及东西向线性构造多数为深部断裂的反映，对凹陷基底构造起着控制作用。北西及北北西向构造属于浅层构造，反映了断块运动的升降差异，它们中，有些对油田起到很好的封闭作用。北西向构造明显受兰聊等北北东向断裂的切割。北北东向构造除兰聊断裂和长垣断裂在地球物理场中有反映外，其余仅在地震资料上有反映，说明它们是规模不大的浅层构造。

3.环形影像和线性影像的关系

环形影像与线性影像有多种组合关系，本区主要表现为环形影像伴随线性影像而出现；环形影像长轴同邻近线性影像延伸方向近似一致；且呈带状排列。如沿兰聊和黄河东西向大断裂带，环形影像均呈椭圆形定向排列，长轴走向均和与之相伴的线性影像走向一致。一些环形影像出现在北北东和北西两组线性影像的交汇处。

从凹陷的已知地质构造特点来看，上述线性与环形影像的组合特征，就地壳浅层而论是断裂与断块组合关系的反映。众所周知，断块构造是不同组系，不同规模断裂作用的结果，而不同规模、不同形态的断块，由于其棱角逐渐消失在上覆沉积物厚度的影响之中，地表显示的只是其形态的综合信息，因此常常呈圆形或椭圆影像异常。

三、解译成果的综合地质分析

（一）对已有地质资料的补充、修改与地质信息的拓展

当影像异常与已知地质、地球物理资料对比分析赋予一定的地质含义之后，便成了可供使用的地质信息。从本区图像解译结果看，它们对补充、修改原有地质资料起着重要作用。对比东濮凹陷Tg反射层构造图与1:50万标准假彩色合成解译图可以看出，虽然两者的构造总貌相似，但解译图突出了北北东、北东东和北北西三组构造线（图3）。原被忽视的北北西向断裂构造，不仅数量多，而且规模也很大，从整个河南地区分析，它与现代湖泊的分布密切相关，是一组发育较晚、影响较大的断裂构造，这不能说同油田的勘探与开发没有影响。又如，根据1:600万镶嵌图及地震资料，兰聊断裂的南延至少切过太康隆起到达西华以南或甚至伸向驻马店以西地区；北延通过黄骅坳陷达天津以北。另外，从线性影像交切关系上分析，还能获得断裂发生顺序的重要资料。前面已指出，区内的东西向和南北向线性影像隐晦，而且断续出现，常常见到被北北东和北西向线性构造切割的现象，这表明前者形成较早，而后者发育较晚。这对讨论凹陷的地质规律和建立构造发展模式有重要意义。如果从整个凹陷来看，北端由于基底（前中生界）隆起控制而变浅或消失，而南端由于横跨中牟凹陷使凹陷的结构发生突变而终止等等，这都是影像资料的重要补充。

（二）地质发展模式简述

东濮凹陷是华北沉降带的组成部分，它的地史特点与整个沉降带的发生和演化是分不开的，但是由于它所处的位置和特定的边界条件，自然应有其自身的发展规律。至于华北沉降带地史演化的背景及特点笔者等在1985年“盆地形成的区域构造特征”一文中已做了讨论，并曾指出东西向构造带虽然在吕梁期已形成，但印支期仍有强烈的表现。从鲁西南地区的重力资料看也有明显的反映，即前中生界基底起伏状况的重力正负异常带，呈近东西走向的相间排列。而重力低值带为中、新生代的沉积凹陷。作为中、新生代沉积时的构造背景，则还有北东和北西两组断裂构造，这在卫片上都有隐晦的显示。东濮凹陷就是在这基础上，于燕山期在中国东部与太平洋基底近南北向逆时针力偶作用的影响下，逐步形成的。从邻区看，燕山构造旋回的中后期，华北沉降带南部曾受到过东西向挤压应力的强烈干扰，但对本区来说，除形成北东、北西向两组断裂，增加了凹陷的构造复杂因素之外，对前述的基本构造格局并无明显的改变。喜马拉雅期、华北沉降带的构造应力状态发生了变化，又受到来自北东—西南向的挤压应力的影响，在凹陷中主要是形成北北东（15°）和北东东（75°）两组共轭剪切断裂和北东向追踪断裂。目前的黄河河道就是该追踪断裂控制的结果。而从宏观上看，北北东向一组断裂还有控制油气和油田分布趋势的作用，这是油气勘探中值得重视的问题。

四、凹陷有利含油气区的预测

从现在的图像资料分析，已知油田与浅色或灰色环状、块状影像有较密切的联系，这些环状或块状浅色影像的长轴皆呈北东或近南北向，且与线性影像相伴生。这说明，油田与北北东向（15°）一组断裂有密切关系。另一方面，从块状构造控制的特点来看，上述影像特征系属不同形态的断块构造。而在对比本区各种环状或块状影像特征时发现，已知油田和与已知油田相类似的影像异常，均出现在近南北向展布的浅色宽带状影像特征中。该带宽约25km，西界起自清丰、爪营一线，东界止于范县、桃园一线，北端延入临清坳陷，南及民权凹陷，面积3000多km2。在7波段黑白片上，除南段（东明集以南）呈灰色外，均表现为明显的浅色调。这说明，该区在0.8～1.1μm波谱范围内，具有反射能量大、含水性差、湿度较低的特点。这种特点与地下隆起构造带有一定关系。因此，推测该影像异常带为油气勘探的远景区。

Y1、Y2、Y3、Y4和Y5与O7或O2、O3、O4具有极为相似的影纹结构和色调异常，Y与O共处于濮城含油气构造区；Y3、Y4与O4共处于文留油气构造区；Y1和Y5均处于胡状集构造的南坡，推测这些影像都与油气有关。此外，A1胡状集影像与胡状集构造相吻合，位于这个构造中的开37井深1700～2100m（沙三段）发现油层，并获得工业油流，说明这是一个有利含油气区。黄河以东，东明地区Y6和L1影像特征与文留油田和卫城油田一带的影像特征很相似，而且在这些地方已见油气流和油气显示。所以推测Y6和L1影像也为含油有利区。

五、小结

上述是从遥感资料处理、分析及应用中提供的一些基本地质信息，得出的一些初步看法，是深入研究本区石油地质基本规律的一种新资料。由于遥感技术是一种新方法，目前也尚未成为一种完备的手段，所以其可信程度有待勘探实践的检验。但通过上述各种资料的综合分析，获得了以下几点认识：

（1）使用适当的图像处理方法，能大大改善原始图像的质量，能获得通过微地貌变化、水系特征、湿度及植被等因素反映出来的各种隐伏地质信息。

（2）充分利用钻井地质、地球化学和地震等物探资料，对各种隐伏地质信息进行对比分析，使隐伏地质信息成为可用的资料。

（3）通过与已知油田图像特征的类比分析，预测东濮凹陷区局部性的浅色影像异常是找油较为有利的地区；宽带状的浅色影像区（亮区）为推测的油气储集带。

（4）如前所述，遥感图像的地质含义是多解性的，解译结果受解译者对该区地质情况了解程度的影响，因此，对遥感图像的规范描述（计算机图像描述）是深化遥感技术在石油地质应用中的重要环节之一。

参考文献

河南省地质矿产局.河南省构造体系与地震图说明书.北京：地质出版社，1980.

河南省地质矿产局.河南省前晚第三纪基岩地质图说明书.北京：地质出版社，1980.

山东省地质矿产局.山东省前晚第三纪基岩地质图说明书.北京：地质出版社，1980.

长沙大地构造研究所.东濮凹陷形成演化与油气.北京：地质出版社，1984.

中国科学院地理研究所.黄淮海平原地貌图说明书.北京：地图出版社，1985.

Ye Hefei et al.,The Initial Application of the Satellite Remote Sensing Image for the Investigation and of the Structure of the Gas-Oil Bearing Field of Mesozoic and Cenozoic of Henan.Proceeclings of the Beijing Internatioal Symposium on Remote Sensing.1986.

河南省泥石流发育特征、成因与防治对策

邢永强　李保贤　张璋

（河南省国土资源科学研究院，郑州 450016）

《华北水利水电学院学报》，文章编号：1002-5643-(2007)-04-0076-03

摘要 泥石流灾害受地质、地貌、水文、气象、土壤、植被等自然因素和人为因素综合作用的控制，是山区地质环境和生态环境恶化的产物。介绍了河南省泥石流概况，分析了河南省泥石流发育特征及其成因，最后提出了河南省泥石流灾害的防治对策，可作为其他地方同类地质灾害治理参考。

关键词 河南省 泥石流 发育特征 防治对策

河南省地处中原，位于全国第二、三级地貌阶梯的过渡带，面积16.7万km2，境内有太行山、伏牛山、桐柏山、大别山等山脉和长江、淮河、黄河、海河四大水系，其地理坐标为：东经110°21′～116°39′，北纬31°23′～36°22′，南北纵跨530km，东西横亘580km，周边与山东、安徽、湖北、陕西、山西和河北6省毗邻。

河南省地形地质条件复杂多样，断裂构造尤其是深大断裂较为发育，局部地质环境脆弱（河南省地质局地质科学研究所，1980）；河南省跨亚热带和暖温带两个气候区，降水量由南向北递减，且降水时空极不均匀，致使全省地质灾害种类繁多、发生频繁、危害严重。在诸多地质灾害中，泥石流灾害因具有强大的侵蚀、搬运、堆积和冲击能力而具有极大的危害性。由于泥石流形成机理和发生规律复杂，再者人类不合理的经济工程活动，特别是矿产开采、工程建设和森林植被的破坏，使地质环境和生态环境发生不同程度的恶化，泥石流灾害有加重趋势（河南省国土资源科学研究院，2006）。1994年7月，小秦岭金矿区大西峪发生泥石流，造成52人死亡，矿区全部停产，经济损失巨大。据初步统计，河南省受泥石流灾害威胁的城镇达60多个，在建国前有记载的30次各类地质灾害中，泥石流灾害就有10次。因此，系统地研究河南省泥石流发生趋势已成为河南省各级政府所面临的一个现实问题，也是科研部门亟须解决的重要课题之一。

1 河南省泥石流概况

河南省是一个泥石流多发地区，全省有泥石流沟475条，受地形和地质条件制约，泥石流多发生在中低山区及黄土丘陵地区，集中分布在伏牛山、小秦岭、太行山、豫西黄土地区。按地貌条件划分，沟谷型和河谷型泥石流沟400条。对400条沟谷型和河谷型泥石流沟进行面积量算结果表明，流域面积小于5.0km2的有237条，占59.25%，5～10km2的有65条，占16.25%，10～20km2的有50条，占12.5%，大于20km2的有48条，占12%。

随着改革开放的深化，河南省经济不断发展，目前全省正加大对西部地区交通、矿产资源等基础设施的建设投资，人类工程活动对山区的影响进一步加强，而人类活动不当会加剧西部山区泥石流灾害的产生，将严重地威胁当地人民的生命和财产的安全。

2 河南省泥石流发育特征

河南省泥石流的发育、分布具有明显的规律性。

2.1 空间分布规律

受地形和地质条件制约，河南省泥石流多发生在中低山区及黄土丘陵地区，集中分布在伏牛山、小秦岭、太行山、豫西黄土区（表1），这些地区的泥石流沟占河南省泥石流沟总数的90%以上，崤山、外方山、王屋山、桐柏山、大别山等低山丘陵区只有零星分布，具有明显的分布不均匀性。位于伏牛山区的卢氏县、嵩县、栾川县、鲁山县、洛宁县及南召县泥石流沟多达335条，6个县的泥石流沟占全省泥石流沟总数的71%，尤其卢氏县和嵩县泥石流沟多达83条和81条，两个县的泥石流沟占全省泥石流沟总数的35%（河南省地质矿产厅第一工程院等，2001）。

2.2 发生的时间规律

降雨是激发泥石流的重要外因之一。据调查，泥石流多发生在6～9月（表1），尤其是年内第一次连续降雨过程中的暴雨阶段，地表松散物质被侵蚀、搬运，由暴雨激发引发泥石流（张天义等，2003），丰水年泥石流暴发频繁。

2.3 一地多发的特征

河南泥石流具有同一地点多次发生、同一时期多次发生的特点。如栾川县大南沟，自1931～1997年的66年中，发生泥石流8次，其中1982年、1983年连续两年发生泥石流，该沟内古、老、新泥石流均很发育；而卢氏县城黑马渠沟，几乎每年雨季都有规模不等的泥石流发生。

2.4 矿山泥石流逐渐成为灾患重点

在矿山建设和资源开采过程中易诱发各种环境地质问题，矿山废渣和尾矿不仅占压大量土地、污染环境，而且极易形成恶性泥石流灾害，威胁矿山安全。河南省小秦岭金矿区累计堆存废渣1 444.41万t（2001年统计），这些固体废弃物散乱堆放在沟谷及斜坡地带，使原本狭窄的排水沟道被挤占，影响了矿区自然排洪条件，于1994年、1996年、1998年和2000年多次发生泥石流灾害，造成数十人死亡和上千万元的经济损失（河南省国土资源科学研究院，2004）。

3 泥石流成因

泥石流是发生在山区和黄土丘陵沟谷和坡地的一种突发性自然灾害。它常发生在山区小流域，是一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两相流体，呈黏性层流或稀性紊流等运动状态，受地质、地貌、水文、气象、土壤、植被等自然因素和人为因素综合作用的控制，是山区地质环境和生态环境恶化的产物（邢永强等，2006）。河南省泥石流的形成主要与以下4个条件有关。

3.1 物源条件

物源是泥石流形成的物质基础，物源多寡受众多因素影响，有自然的，亦有人为的。自然的影响因素主要包括地形地貌、地质构造、地层岩性、植被发育以及气候条件等，它们以不同的方式提供松散碎屑物，是泥石流形成的物质基础。

河南省深大断裂较为发育，其特点是具有长期和多次活动特征，在构造影响带，岩石（体）抗风化、抗侵蚀能力差，是泥石流物源形成条件之一。

地层岩性也是泥石流物源的主要形成因素，尤其是第四系不同成因类型的堆积物；基岩山区中的泥、页岩，力学强度低，抗风化、抗侵蚀能力差，有的还具有胀缩性，在气候温差和湿度变化影响下，产生胀缩而加速风化，成为泥石流的物质来源；在山区或黄土丘陵区，沟谷深切，地形陡峻，为崩塌、滑坡等地质灾害的形成提供了地形、势能条件，不仅极易形成崩塌、滑坡灾害，还作为泥石流的物源，对泥石流的启动、规模、危害等产生重要影响。尤其在卢氏盆地和灵宝——三门峡盆地，部分黄土呈被盖式或顶盖式覆盖在新近系、古近系及前新生界不同地层之上，极易形成黄土崩塌及滑坡灾害，是黄土丘陵区泥石流的主要补给物源，如卢氏县城黑马渠沟泥石流形成区和流通区面积5.65km2，有滑坡53个，滑坡发育密度达9.38个/km2，滑坡面积1.48km2，占流域面积的26.19%。

人类采矿、修路、水利工程建设以及坡地开垦、砍伐森林和植被破坏等，均可产生水土流失，增加泥石流的物质源，加速泥石流灾害的形成。

3.2 地形条件

地形条件主要控制泥石流的发育、分布和演化，地形高差、沟床比降、流域面积、流域形状不仅决定汇水量的大小和汇流速度，而且还决定了泥石流运动的位能和势能。豫西、豫北山地位于我国第二级地貌阶梯边缘地带，地壳长期处于隆起状态，山高坡陡，高差大，切割强烈，由西部的深切割中山到东部浅切割的低山丘陵，相对高差分别达到1 000m以上、500～1 000m和500m以下，山坡坡度一般25°～50°，有些达70°以上，沟床比降100‰～500‰，流域形状多呈不规则的长条形、葫芦瓢形，圆度系数0.6～0.3，为泥石流的形成提供了有利的地形条件。

3.3 水源条件

在物源、地形有利的条件下，降雨则是泥石流的激发因素和促使泥石流活动的动力条件。河南省山区年均降水量在600～1 300mm，汛期（6～8月）降雨量270～500mm，占年降水量的40%～60%，一日最大降雨量大部分地区在100～300mm，最大可达500mm，这种降雨特点，有利于泥石流的形成（河南省环境水文地质总站，2003）。据调查，河南省泥石流主要发生在汛期强降雨过程中，泥石流暴发与强降雨的相关性极好，说明了强降雨是泥石流的激发条件。据鲁山县二郎庙镇几次灾害性泥石流降雨特征调查分析，当12小时降雨量达到167mm以上，1小时降雨强度达80mm以上，或者12时降雨量达240mm以上，1小时降雨强度达到59.5mm以上时，可激发泥石流。

3.4 人为因素条件

人类不合理的工程活动与泥石流活动有密切关系，主要表现在：其一，毁林垦荒，陡坡耕种，加速水土流失，导致泥石流发生，如西峡县西坪镇木家岈，山林砍伐，陡坡耕种，流域生态环境遭到破坏，1998年7月暴发灾害性泥石流；其二，某些矿山企业滥采滥挖，废弃矿渣及大量尾矿的不合理堆放，堵塞了洪水下泄的通道，使地质环境遭到严重破坏或改变，遇暴雨形成矿山泥石流（邢永强等，2006）。如1994年灵宝文峪金矿泥石流、1996年洛宁金矿泥石流及嵩县祁雨沟金矿泥石流，均是由采矿废渣作为物源，导致矿渣泥石流灾害。因此，人类经济工程活动，已成泥石流发生的重要诱发因素。

4 防治对策

泥石流的防治包括预防和治理两个方面，其中用工程措施防治泥石流见效快，技术较为成熟，在很多泥石流沟的治理中都发挥了重要作用（费详俊等，2004）。结合河南省实际，对泥石流灾害应以预防为主，辅以重度危险区治理为主要原则。

（1）组织科技人员对全省泥石流进行深入调查研究，在此基础上开展泥石流的监测和预警预报工作，并根据泥石流的现状和发展趋势制定防灾预案，建立强有力的防灾减灾决策指挥机构，制定应急抢险措施。

（2）进行泥石流危险性分区，村庄住宅和重要设施规划时要避开泥石流危害区；泥石流防治应纳入山区建设总体规划之中，有预见性地制定出防灾规划，最大限度地减少因城镇、工矿、交通等经济建设项目布局失当造成的不必要的灾害损失。

（3）搞好小流域水土保持工作，减少水土流失，降低泥石流暴发频率，把林草等生物措施以及库坝等工程措施在坡面、沟道内依据自然特点和利用方式科学地配置，建立综合防治体系。

（4）雨季派专人巡视，若发现沟床中正常流水突然断流或洪水突然增大并夹有较多的柴草、树木，沟谷深处变得昏暗并伴有轰鸣声或轻微的振动感，则说明沟谷上游已发生泥石流。此时应迅速发出警报并组织群众撤离危险地段。

（5）加强泥石流知识的普及与宣传，提高人们的防灾意识，提高山区防灾减灾能力，消除不合理的人为触发因素，保持良性生态环境。地方政府和相关的科研机构应投入一定的人力物力财力开展泥石流等灾害的危害及防治宣传，并组织群众进行逃生演习等活动，提高群众在灾害发生时的自救能力。

总之，泥石流预防、防治是一项系统工程。包括宣传、预测、预防及治理工程论证、技术、质量等内容，只有组织各方面的力量，统一规划，群测群防，建立综合防治体系，才能达到预防、治理的目的，减轻或避免泥石流灾害。

参考文献

河南省地质局地质科学研究所.1980.河南省构造体系与地震图说明书.郑州：河南省地质局地质科学研究所.

河南省国土资源科学研究院.2006.灵宝市小秦岭金矿区矿山地质环境及采矿诱发地质灾害勘查设计书.郑州：河南省国土资源科学研究院.

河南省地质矿产厅第一工程院，河南省地质矿产厅环境水文地质总站.2001.河南省环境地质调查报告.郑州：河南省地质矿产厅第一工程院.

张天义，张兴辽，张克伟.2003.遥感·河南省国土资源综合调查与评价.北京：地质出版社.

河南省国土资源科学研究院.2004.灵宝市地质灾害防治规划.郑州：河南省国土资源科学研究院.

河南省环境水文地质总站.2003.河南省环境地质基本问题研究.北京：中国大地出版社.

邢永强，章煜.2006.河南省灵宝市地质灾害特征、分布情况与防治对策.河南理工大学学报（自然科学版），25（5）：376～378.

费详俊，舒安平.2004.泥石流运动机理与灾害防治.北京：清华大学出版社.

The Occurrence Characteristics，Causes of Formation and Co untermeasures of Debris Flows in Henan Province

Xing Yong-qiang　Li Bao-xian　Zhang Zhang

（Scientific Academy of Land and Resources of Henan，Zhengzhou 450016）

Abstract：Henan Province lies in the central plains and in the transition zone between second and three-order geomorphologic ladder，where the disaster of debris flow often happens，which has caused a large loss of life and property.Under the comprehensive influence of geology，landform，hydrology，meteorology，agrology，and vegetation，the debris flow is a result of environmental deterioration in geology and ecology.The article introduces the status quo of debris flows in Henan Province，analyzes their characteristics and causes of formation，and finally put forward the countermeasures of prevention and cure of the debris flows in Henan Province.

Key Words：Henan Province；debris flow；the occurrence characteristics；countermeasures of prevention and cure

郑州地区地质构造情况

１、地形地貌 郑州市位于秦岭东段余脉、我国第二级地貌台阶与第三级地貌台阶的交接过渡地带。总的地势为西南高、东北低，呈阶梯状下降，由西部、西南部构造侵蚀中低山，逐渐下降过渡为构造剥蚀丘陵、黄土丘陵、倾斜（岗）平原和冲积平原，形成较为完整的地貌序列。其中，西部、西南部中低山分别由嵩山、箕山组成，二者呈东西向近于平行地展布在西部中间地带和西南部边缘。嵩山地形标高一般500——1200m，相对高差300——600m,形成登封、新密与巩义、荥阳的自然分界，其最高峰玉寨山海拔1512.4m,为全区诸峰之冠。箕山地形标高一般500——800m，相对高差200——400m，构成郑州市西南部边界；构造剥蚀丘陵位于中低山前部，地形标高200——500m，相对高差100——200m。受地层岩性影响，一般灰岩及砂岩分布区常形成园山秃岭式的正地形，而页岩、泥岩分布区多形成相对低洼的负地形；黄土丘陵位于区内西北部、中北部地区，地形标高200——300m，相对高差30——150m，地面沟壑纵横，地形支离破碎；倾斜（岗）平原位于丘陵前面，近南北条带状展布在中部地区。地形标高100——150m,自西向东，纵向上从丘前到下游呈倾斜状，坡度一般3——10度，自南向北，横向上呈岗状相间的波状起伏形态；冲积平原广泛分布于东部地区，系黄河冲积形成，地势平坦，地面标高80——100m，由西北向东南倾斜。 ２、地层岩性 区内地层，自太古界、元古界、古生界、中生界至新生界、除志留、泥盆和侏罗系缺失外，其余均有出露。 太古界为登封群一套变质较深，并受不同程度混合岩化作用的片岩、片麻岩、变粒岩、千枚岩等及少量大理岩、磁铁石英岩等。呈东西向分布于嵩山西部。 元古界主要由嵩山群浅变质石英岩、石英片岩、白云岩和汝阳群砾岩、砂砾岩、石英砂岩夹页岩及洛峪群石英砂岩、页岩等组成，亦呈东西向分布于嵩山、箕山中部。 古生界分别由寒武系灰岩、页岩、白云岩；奥陶系灰岩、白云质灰尘岩、白云岩、页岩；石炭系页岩、粘土岩、灰岩、砂岩、煤层、煤线和二迭系砂岩、粘土岩、煤层、煤线组成，主要分布于嵩山两侧及箕山北坡一带。 中生界由三迭系页岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩及砂质粘土岩组成，分布于嵩口箕山之间地区。 新生界分别由新近系半胶结粘土岩、砂岩、砂砾岩、泥灰岩及第四系松散状粉土、粉质粘土和砂砾石层组成。前者一般分布于中部丘陵地区及西北部黄土丘陵的沟谷底部；后者广泛分布于东部冲积平原、西北部黄土丘陵及中、西部山间谷地和丘间凹地地带。 之外，区内尚有嵩阳期中性侵入岩和王屋山期酸性侵入岩分布。嵩阳期侵入岩以闪长岩、花岗岩为主，局部为辉长岩，分布于嵩山西部、登封石牌河一带；王屋山期侵入岩主要为黑云母花岗岩，分布于嵩山西部、登封水磨湾——石坪一带。 ３、地质构造及地震 郑州市位于中朝准地台的秦岭东西向复杂构造带东端。自太古代以来，先后经过嵩阳、中岳、少林三次著名造山运动等不同期次、不同方向构造作用的迭加与改造，致使本区构造形态、构造格架异常复杂。依其形迹由老到新按方向归纳如下： （１）南北向构造 主要发生在前震旦纪地层中，并为东西向构造所包容。系嵩阳、中岳等造山运动之产物，为强烈的南北向褶皱构造，其褶皱多为紧闭的轴面向西倾斜、向东倒转的复式背斜，轴面倾角一般45度。 （２）东西向构造 该构造是本区的主要构造，为一系列东西向展布的断裂和褶皱构造。其中，褶皱构造形成嵩山背斜、箕山背斜和两背斜之间的颍阳——芦店向斜。嵩山、箕山背斜东西向延伸，并相互平行，长110km，分别构成本区西部、西南部中低山地。两背斜北翼完好，地层向北倾斜，倾角20——30度。嵩山背斜南翼受东西向月湾断裂破坏，倾角较陡，一般在40度以上。 月湾断裂位于嵩山背斜南翼，走向近东西，倾向SSE，倾角45度。断裂北盘是构成本区基底的太古界登封群、元古界嵩山群和王屋山期花岗岩体；断裂南盘为盖层，即向东倾伏的颍阳——芦店向斜建造。 （３）北西向和北东向构造 系两组走向分别为NW310——320度和NE15——30度左右的线状断裂。其中NW向断裂出现频率较低，但规模较大，具代表性的有五指岭断裂、嵩山断裂、吕店断裂；NE向断裂出现频率较高，然而规模较小，主要有王屯断裂、少林寺——水磨湾断裂、伊河断裂等。 根据《中国地震动参数区划图》（GB18306——2001），本区大部分地带地震动峰值加速度为0.1——0.15g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。唯登封西南部地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震基本烈度Ⅵ度。据历史地震资料记载，本区未曾发生中强以上地震，只有弱震若干次，地震活动具有强震少、弱震频的显著特征。

河南省主要构造单元及其演化历史

河南省在地质构造上跨越中朝准地台和秦岭褶皱系两个一级大地构造单元,包括华北板块的华北陆块及其南缘的北秦岭褶皱带和扬子板块北缘的南秦岭褶皱带。在综合分析各构造阶段沉积岩相与沉积建造组合、岩浆活动、构造变动、区域变质程度及成矿作用等特征的基础上,可将河南省划分为2个一级、10个二级、29个三级大地构造单元(河南省地矿局,1990)(图2.2)。其中河南铝土矿主要产于中朝准地台(华北陆块)华熊台缘坳陷渑池-确山陷褶断束、嵩箕台隆和山西台隆太行山拱断束。

图2.2 河南省大地构造纲要图

各大地构造单元的地质特征简述如下。

1)华北陆块。南界为栾川-明港韧性剪切带,基底为新太古代和早元古代不同变质程度的各种变质岩系;盖层包括中、新元古代浅海相碎屑岩-碳酸盐岩、寒武纪—中奥陶世广海碳酸盐岩、石炭纪—二叠纪海陆交互相含煤碎屑岩系、中—新生代陆内断陷盆地型沉积(主要为陆源碎屑岩和各种成因类型的松散堆积)。陆块内发育3条大型上地壳构造带:济源-焦作断裂带,为白垩纪形成的断面南倾的正断层;三门峡-鲁山逆冲构造带,为白垩纪形成的由南向北逆冲推覆带;马超营-确山韧性剪切带,为多期活动构造带。陆块南部发育晋宁期俯冲型花岗岩和燕山期后造山花岗岩。

2)北秦岭褶皱带。它为华北板块南部活动大陆边缘,是华力西-印支褶皱带的一部分。北部为中元古代陆缘裂谷沉积的宽坪群;中部为早古生代裂谷型蛇绿岩带——二郎坪群及晚古生代类复理石沉积的柿树园组、小寨组;南部为古元古代陆缘沉积秦岭群和新元古代陆缘沉积峡河群,以及古生代雁岭沟组海相碳酸盐岩外来体。以上三部分之间为两条大型构造带:瓦穴子-毛集上地壳逆冲构造带,为晚古生代—三叠纪向南推覆带;朱阳关-大河韧性剪切带,为多期活动超地壳构造带。该带内发育古生代弧型花岗岩以及碰撞型花岗岩。该带南界镇平-龟山韧性剪切带为多期活动的超地壳构造带。

3)南秦岭褶皱带。它为扬子板块北缘的被动大陆边缘,是华力西-印支褶皱带的一部分。该带具有扬子型基底,震旦纪—晚古生代浅海相沉积发育。带内有3条大型构造带:西峡-周党韧性剪切带为上地壳构造带,分隔龟山组和南湾组;内乡-商城韧性剪切带为超地壳构造带,分隔南湾组与苏家河群;大陡岭-浒湾构造带为上地壳断裂,分隔苏家河群与陡岭群、大别群。带内发育新元古代弧型花岗岩、碰撞型花岗岩及加里东期、华力西期酸性岩类、基性-超镁铁岩类。

河南省的地质构造演化历史较为复杂,自新太古代以来历经嵩阳、中条、王屋山、晋宁、加里东、华力西、印支、燕山和喜马拉雅等9个构造活动旋回,可归并为6个大的构造发展时期,最终形成现在的构造面貌。嵩阳旋回至中条旋回为地槽发展时期,也称为前造山阶段;王屋山旋回至印支旋回为槽台并存发展时期,也称为造山阶段;燕山旋回至喜马拉雅旋回为大陆边缘活动带发展时期,也称为后造山阶段。

嵩阳旋回是地壳全面活动时期,其火山沉积物经嵩阳运动形成了河淮和桐柏-大别两个陆核,并在北部河淮陆核内的嵩箕地区形成冒地槽;河淮陆核以南,桐柏-大别陆核周围广大的秦岭区则变为原始优地槽。中条旋回是陆壳迅速增长阶段,末期的中条褶皱造山运动,两地槽褶皱回返,北部中朝准地台基底已经形成,南部秦岭区结束了原始优地槽发展史,洋壳活动带推向南秦岭及其以南地区,河南省内绝大部分地区已转变为陆壳,其时南北分异已明朗化。王屋山旋回,原先形成的陆壳在深断裂剧烈活动影响下开始解体。中朝准地台南缘华熊地区断拗下沉,形成台缘坳陷。原始秦岭褶皱系中间西峡—南湾一带,裂陷为断陷地槽。王屋山运动使华熊台缘坳陷褶皱,中朝准地台进入地台演化阶段。西峡-南湾断陷地槽回返成褶皱带之后,地槽向南移至南秦岭区,形成坳陷优地槽。与此同时,北秦岭二郎坪—刘山岩地区,裂陷成断陷地槽。晋宁旋回早期,是优地槽和断陷地槽同时发展阶段。强烈的晋宁运动,南秦岭优地槽褶皱,转变为冒地槽;二郎坪-刘山岩断陷地槽可能延续到加里东运动才褶皱。经过晋宁运动,河南全省结束了大洋地壳发展史,变为陆壳。晋宁旋回晚期—华力西旋回是南秦岭冒地槽演化阶段,石炭纪末的华力西运动使南秦岭冒地槽和北淮阴断陷褶皱隆起,河南省内秦岭地槽最终封闭,转变为褶皱带隆起。燕山旋回是河南省地质构造发展史中又一重要的变革时期。强烈的燕山运动,造成准地台盖层全面褶皱,结束中朝准地台发展阶段,重新活动。其时河南省内中朝准地台和秦岭褶皱系已无多大差别。自燕山旋回晚期起,在太平洋活动带影响下,河南省西部上隆成山,东部大幅度急剧沉陷,形成坳陷盆地,成为我国东部大陆边缘活动带的组成部分,构成河南省西隆东坳、西高东低的构造地貌形态。

综观河南省地质构造发展演化,具有如下规律:从时间上来讲,在9个构造阶段演化过程中,以中条和燕山两次构造运动为重要转折,由老到新大致分为地槽(嵩阳—中条旋回)、地槽与地台并存(王屋山—印支旋回)、大陆边缘活动带(燕山—喜马拉雅旋回)三个大地构造发展时期。各个发展时期之间皆表现为突变式转化,其起始和结束时间各地不大一致。每个发展时期都有特有的发展过程,与其相应形成独特的沉积建造组合、岩浆岩、构造变形及矿产。从空间上来看,中生代以前,河南省地质构造南北分异比较明显,地槽回返及陆壳增长总的趋势是由北向南依次推进,但由于地壳引张及深断裂作用,往往出现局部向北返迁移现象。中生代以来,河南省地质构造东西分异显著,东部活动强烈,西部相对比较稳定,反映了河南省地质构造多旋回不均衡发展的特点。在其演化过程中,自中条运动以后,深断裂对其演化起着重要的控制作用(河南省地质矿产局,1990;林德超等,1998)。

河南省大地构造位置和区域构造分布特征

河南省大地构造位置总体位于华北板块的中南部。河南省煤炭资源丰富，全省含煤面积约有18710km2，共计有19个煤田，目前主要开采石炭系—二叠系煤层，其次是侏罗系下统义马组。目前全省煤炭开发主要集中在平顶山、新密、禹州、临汝、登封、荥巩、偃龙、宜洛、陕渑-义马-新安、焦作、鹤壁、安阳、永夏矿区，分布于全省的东、南、西、北四周和中部，也就是说几乎河南各地区都赋存有可采煤层(图2.3)。

图2.1 中国大地构造略图

图2.2 塔里木斗剖仁地区构造分区略图

图2.3 河南省煤矿区分布图

以郑州为中心，河南的东、西、南、北各大矿区所处的区域构造位置不同，主体可分为太行山造山带、秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系、豫西强变形带和鲁西南豫东断隆(图2.4)。

(1)太行山造山带东缘主要包括焦作矿区、鹤壁矿区、安阳矿区，主要受北北东向展布的太行山造山带的控制。北北东向构造燕山早中期受到强烈地挤压、剪切作用，喜马拉雅早期至喜马拉雅末期拉张断陷，现代构造应力场又表现为压扭作用。

(2)豫西强变形带，主要包括新密、禹州、登封、临汝、荥巩、偃龙、宜洛、陕渑—义马、新安等矿区，较长时期受到秦岭造山带对华北板块南缘的推挤作用，并在燕山早、中期叠加了北北东向褶皱断裂构造，先期挤压、剪切，燕山末期至古近纪又表现为拉张断陷，发生大规模地滑动构造作用，为豫西“三软”煤层发育区，煤层厚度变化大，构造煤全层发育，其中的义马矿区赋存的下侏罗统义马组煤层，主要储存低变质烟煤。

(3)秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系主要包括地处豫南地区的平顶山矿区、确山矿区和周口含煤预测区，位于华北板块的南缘，中生代以来受秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系的控制，较长时期受到由南西向东北方向的挤压、剪切作用，地质构造比较复杂，构造煤发育(图2.5)。

(4)鲁西南豫东断隆，地处豫东地区的永夏矿区，位于鲁西断隆的西南部，主要受鲁西断隆和燕山期北北东向构造的控制。鲁西断隆隆起较早，二叠系上覆缺失三叠系的地层，瓦斯保存条件较差，瓦斯风化带较深(图2.6)。

图2.4 华北地区活动构造与块体运动学模型

图2-5 河南东秦岭山脉及北部邻区地貌分区图

图2.6 华北地区三叠系分布情况(据杨起等，1996)

河南及邻区中、新生代沉积盆地形成的区域构造特征

研究区位于N30°～38°，E108°～120°之间，总面积约100万km2，包含40景MSS图像（表1），其中约70%为第四系覆盖区。利用遥感图像对大面积覆盖区进行中、新生代含油气沉积盆地的综合研究，尚属初步尝试，国内、外均无成熟经验和现成方法可以借鉴，因此难度很大。但充分发挥遥感图像本身所具有的宏观、真实的特点，以及通过微地貌景观、水系展布格局、植被分布规律的分析和地下地质结构由于相关因素的作用而反映在地表波谱的不同反射率，能获得许多可供使用的间接地质信息。这些间接地质信息，通过钻井地质、地球物理资料及它们在外围露头区的各种相关特征的综合分析与验证，便可成为认识地下地质规律的重要证据。

表1　研究区MSS卫片索引表

一、区域地质背景概述

研究区的主体位于华北平原南部，属中国东部巨型新华夏系构造体系的第二沉降带的中段，华北地块的南缘。东北部有鲁西南隆起，西北、西南及南部为太行山及大别隆起（图1）。

华北地块在加里东旋回初期表现较为稳定，发育了一套台地相碳酸盐岩为主的沉积建造。旋回末期至海西构造旋回初期，块体上升，遭受长期剥蚀。海西构造旋回的中晚期复又下沉，并沉积了一套海陆交互相及陆相砂泥岩建造，且也是华北的主要成煤期。二叠纪末、三叠纪初的印支运动波及本区，使区内形成了一系列近东西走向的宽缓状褶皱，促使地壳进一步隆起，并逐渐转入以块断活动为主要形式的崭新的构造发展时期，这就是区内中、新生代沉积盆地赖以形成和发展的地质背景。

图1　河南及邻区构造体系分布图

二、影像特征及其初步地质分析

（一）影像的宏观特征及相应的地质地球物理场背景

从1:600万中国黑白影像概貌图上可以看到：研究区以灰及浅灰色调显示了一个巨形的环状体，长轴呈北东或近南北向，部分延入渤海海域（图2）。在宏观上具有均一的特点，其灰度从西向东有变浅的趋势。在1:50万MSS彩色镶嵌图上则显示为淡绿至淡红色。从局部看，又在上述灰度背景上表现为巨大的隐斑夹杂北西向条带状影像的结构特征。它们相互交结在一起构成一幅色调丰富的复杂图案。该区从莫霍面的深度剖面上看，恰处于自西向东抬升的第三台阶上（图3），其平均深度约为35km。从地壳深度等值线图上看，尚有北西走向的次级起伏圈闭（图4）。不论从总体上或其内部结构上看与该区影像结构颇有类似的特征。从重力场看，区内重力场走向呈北北东或近南北向，其值由西向东升高，即新野、南阳一带的-60毫伽，升至泌阳、长垣一带的-50毫伽；濮阳的-40毫伽，永城一带的-30毫伽，向东至连云港升为-10毫伽。这与莫霍面由西向东抬升有着相应的关系。因此，图像中显示的不仅是地面的各种信息，而且还可能包含着来自地壳深部的地质信息。

图2　河南及邻区卫片宏观构造解译略图

图3　兰州—大连莫霍面剖面图

图4　中国东部地壳厚度等值图

（二）线性影像的解译与分析

1.线性影像的解译及统计上的特点

线性影像（线性特征、线性轨迹）是影像分析与解译中最易捕捉到的影纹结构特点。下面讨论的主要是延伸长度在50km以上的影像特征。

（1）线性影像的解译标志　对第四系覆盖区来说，其主要标志有：①不同面状色调（或灰度）的界线。如兰聊断裂，系由东侧深色调与西侧浅色面状色调构成；②不同影纹结构的界线。如宿县—商丘断裂，由南侧的深色粗斑状影纹结构与北侧浅色细斑状影纹结构构成；③不同影纹结构与不同面状色调的界线。如南召—溧阳断裂，由北侧的树枝状影纹结构与南侧灰色面状色调构成；④直线型水系或大型水体线状边界。如洪泽湖—台前断裂带，由洪泽湖、骆马湖、微山湖及东平湖呈北西向展布而构成的深色带状影像等等。

图5　河南及邻区遥感地质构造解译图

1—主要线性构造（影像特征明显）；2—次要线性构造（影像特征较明显）；3—一般线性构造（影像特征呈隐显状）；4—带状构造；5—垒堑式构造；6—深色影像反映的环状构造；7—浅色影像反映的环状构造；8—斑点状影纹反映的环状构造；9—湖泊；10—河流

根据上述标志，对区内的线性影像作了全面的分析和解释。共解译出线性影像176条，其中明显的27条，较明显的81条及隐显的68条。此外，对在宏观上有明显表现而具体界线不清的带状或宽带状影像也进行了初步解译（图5）。

（2）统计上的特点　将上述线性影像的延伸方位，以10°作为摆动区间，共分成18个组系。其中以60°～69°、320°～329°及330°～339°三组，为数中之冠，分别为28条、18条及16条（图6）。其结果与区内历年提供的地震勘探及外围地面区测结果之断裂统计的相对数值有高度的相似性。

图6　（a）河南及邻区卫片线性影像走向玫瑰图（b）豫西地面破裂结构面走向玫瑰图

2.线性影像与结构面的关系

露头区及覆盖区的地震、重力与磁力资料表明：区内不同比例尺遥感图像上反映出来的线性影像，绝大多数为地表及覆盖层之下的断裂、断裂带或地质结构面要素的反映。地表自然是这些要素的生动记录，而覆盖区是通过地表的微地貌、水系、湿度、土壤、植被等因素反映出来的间接结果。尽管有些问题的成因机制未被充分揭示，但它却是以物理场（热力场、重力场、磁场及应力场等）和地球化学场（蚀变、矿化、地下水交替带等）的形式而存在的某种特征。因此，将线性影像作为地表或地下某深度的结构面要素、软弱带、断裂带看待是不无道理的。

3.结构面的地表特征及线性构造的初步配套

（1）结构面的地表特征豫西、豫西南地区的野外调查表明：线性影像出现的方位、概率与露头区破裂结构面的统计结果极为相似。区域对比如此，相应地区对比亦是如此。这显然是内在规律的客观反应。

结构面或破裂结构面是指地质构造应力场中的不连续界面，是地壳中应力场更叠的记录，其规模与性质取决于应力的大小和应力场的特点。在野外调查中，共收集了110余组破裂结构面数据。其中性质尚不能确定的约30组，张性11组，压性31组，余皆为扭性或压扭性。在性质已确定的80余组数据中，张性约占14%，压性约占39%，扭性或压扭性占47%。

（2）线性构造的初步配套仍如前述，线性影像是地表或地下一定深度的地质结构面的反映，而结构面是特定应力场中的构造产物。从结果来探索过程，乃至重塑构造应力场的特征，是地质分析中顺理成章的事，下面将据此进行讨论。南阳、许昌等幅区测报告认为，南北向挤压应力是区内构造形成的最早控制因素。它源于吕梁期，而加里东期仍有表现。笔者在豫西北济源地区太行山南缘进行野外调查时收集到：太行山前沿存在由震旦系、寒武系及三叠系构成的触目之东西向膝状褶皱，南翼伴有巨大的北倾逆断层（产状7°∠60°），东西延伸长达10余公里，沿带有严重的矿化，局部有花岗闪长岩脉穿插。从膝状褶皱北翼平缓、南翼陡折及其与北倾逆断层的关系来看（图7），无疑是太行山南推的结果。从卷入褶皱的地层来看，则系印支期或其后运动所致。因此，区内存在NE30°与NW330°两组共轭剪切结构面是理所当然的。

图7　济源紫陵八一水库倒转褶皱素描图

如果上述构造特征与区内中生代侏罗纪二个宽缓状负向构造——开封及信阳东西向展布的沉积区结合起来分析，就可获得区内自中生代以来，影响较早的完整的南北向挤压之应力图案。

在上述过程的后期，即燕山构造旋回的早、中期，中国东部大陆受中国大陆与太平洋基底呈近南北向逆时针扭动的影响，形成巨大的“多”字型构造体系，即新华夏系构造。它对区内中生代沉积盆地的形成有强烈的控制作用，如东濮凹陷等。因为东濮凹陷是受其东侧兰聊大断裂的控制，而兰聊大断裂与东部的郯庐断裂、西部的紫荆关断裂一样，都是新华夏先压后扭的主要结构要素之一。与之配套的尚有NE50°左右、NW330°～340°和NW290°～300°的扭压性、扭张性和张扭性逆时针扭动的结构面。华北地块在这些结构面作用下，形成了大小不等的菱形块体。稍后，区内又形成了明显的东西向挤压应力场并产生了相应的结构面。如近南北向伸展的宽缓状鹿邑—新蔡负向构造带与NE50°～60°、NW300°～310°左右的一对共轭剪切结构面和近东西向的追踪式断裂。这些断裂使被前期构造分割的断块作南北向的不同拉张，从而使中生代沉积盆地进一步加深和扩大。新生代的喜马拉雅运动，又出现了北东—南西向的挤压应力，形成了盆地中第三系的NW向鼻状构造和一些NW向的褶皱构造及NE45°左右的追踪断裂。受其控制的典型例子就是兰考—东平县段的黄河故道（见36页图6）。该断裂构造直至近代（1855年后）仍有活动。

因此，区内各方位纵横交错的线性构造，除前古生代残存的构造形迹之外，叠置有中、新生代的多期构造要素（参见图9）。

（三）环圆形构造的解译与分析

1.环（圆）形影像的主要解译标志

（1）深、浅色调的异常显示在浅色背景上的深色环形或圆形色调异常，如浚县—内黄间的圆形色调异常。在深色背景上的浅色环形或圆形色调异常，如南阳浅色异常。

（2）影纹结构的异常显示在一种影纹结构背景中的另一种影纹结构的异常显示。如郑州—长葛间的粗斑状圆形影纹结构（背景为细斑点状影纹结构）。

（3）水系绕流或水系曲流造成的圆形或环形异常　如兰考地区浅色圆形影像（35页图4）等。

2.环（圆）形影像的地球物理场分析

根据上述解译标志，在全区初步解译出环（圆）形影像133个（见图5）。其中浅色环（圆）形影像54个，斑状结构环形影像6个。这些环（圆）形影像同线性构造一样，也是地质结构或地球物理场在遥感图像上的间接反映。例如，前面提到的郑州—长葛间，由粗斑状影纹结构构成的圆形影像就是地面上生长茂盛的阔叶泡桐树林引起的，而不同植被分布又显然受地质、水质、土壤条件制约。又如唐河—泌阳间的圆形影像，其内部同－40毫伽的重力圈闭线的位置、形状完全吻合，基本上同泌阳盆地相一致。通过重力资料与影像解译图的叠合，发现在（重力资料覆盖区）82个环（圆）形中有28个与重力异常圈闭相吻合，吻合率为34%。与区域航磁资料叠合，也有较高的吻合率。这些现象表明了：环（圆）形影像同地球物理场、地下地质结构之间存在着一定的对应关系。在豫北地区，明亮的环圆形影像多与重力低相吻合。而这些明亮的环圆形影像一般为近代洼陷，其内部多被高反射率的第四系泥沙所充填。因此，在遥感图像上构成了明亮的环（圆）形。而这种洼地，又恰好与重力低相吻合。这就从不同角度反映了地貌上的起伏特征，圆满地解释了为什么对于用重力资料勾绘出的盆地能够在卫片上得到明显的反映。

三、线性构造与中、新生代沉积盆地的关系

（一）中、新生代沉积盆地的分布特点

区内沉积盆地就其空间展布来说是有规律可寻的。

1.盆地方位排列的变化

若以N32°和N34°（即襄樊—信阳—合肥北和洛南—许昌—永城）二线为界，可将全区分为北、中、南三带；北带自西而东由北东向的渭河地堑、三门峡盆地、项城盆地、卢氏盆地、洛阳盆地、伊川盆地等，转为东西向的洛阳盆地（主体部分）、中牟凹陷等；继而转为北北东向的汤阴地堑、东濮凹陷、成武凹陷（主体部分）和济宁断陷等。鲁西隆起另有特点，此不赘述。中带自西而东则由北西向的瓦穴子盆地、五里川盆地、西峡盆地、夏馆盆地、留山盆地、李官桥凹陷、襄城凹陷、舞阳凹陷、任店盆地等，（当然也偶有北东向盆地）转为近东西向的沈丘凹陷、黄川固始凹陷等，继而转为北东向的临泉凹陷、泗县凹陷、大庄凹陷、柳泉凹陷等。而南带，则又另有一番特色，即在北东向（如石柱复向斜、利种复向斜、花果坪复向斜、江汉盆地和潜山凹陷、望江凹陷等）凹陷的基础上，在中部地区，间以北北西向的断陷和盆地如荆门断陷、汉水断陷，等（见图8）。

图8　研究区盆地（坳陷或凹陷）分布略图

1—项城盆地；2—卢氏盆地；3—瓦穴子盆地；4—潭头盆地；5—嵩县盆地；6—伊川盆地；7—大金店盆地；8—留山盆地；9—马市坪盆地；10—夏馆盆地；11—西峡盆地；12—浙川盆地；13—板桥盆地；14—石滚河盆地；15—任店盆地；16—桐柏盆地；17—全淑凹陷；18—句容凹陷；19—苏家咀凸起；20—人东凸起；21—沐阳断陷；22—板浦凹陷；23—蒿沟坳陷；24—桃园凹陷；25—莱芜凹陷

2.盆地类型的变化

全区自西而东从单体型盆地，如临汾、项城、西峡等→复合型盆地，如中牟凹陷、鹿邑凹陷、沈丘凹陷、汝南凹陷、临泉凹陷及江汉盆地等→以单向型盆地为主，间以复合型盆地（单向型如桃园、潜山凹陷等，复合型如蒿沟、泗县坳陷东部等），再→复合型盆地（如苏北的有关盆地）。若从南北分带来看，其规律自西而东是：北带，由北西向单向型盆地转为近东西向与北北东向的复合盆地（如开封坳陷、黄口坳陷），再转化为北东向与北西向复合型盆地（如鲁西区莱芜坳陷等）；中带，由北西单向型盆地（如五里川盆地、西峡盆地、任店盆地等），转为北西与北东向复合兼或有东西向的特征，前者如南襄盆地、周口坳陷，后者有罗山—黄川凹陷。继而由以东西向为主逐渐过渡到由东西向与北东向的复合盆地，前者有合肥坳陷，特别是其北部，后者有苏北盆地；南带，由北东向的单向型盆地，如利川复向斜、花果坪复向斜等，转为由北北西向、北东向、东西向的复合盆地，如潜江坳陷和与之北邻的鄂北地区。继而转为北东单向型盆地，如望江、潜山坳陷等等（图8）。上述盆地的空间分布特点，清楚地说明了本区各种盆地形成和发展是多期和多种构造因素控制的结果。就目前资料分析，区内自中生代以来先后至少有四次构造应力场的更叠。

（二）线性构造与中、新生代沉积盆地形成的关系

前已述及，区内沉积盆地（坳陷或凹陷）的边界多呈直线形或折线状，显然是一组或二组以上线性（断裂）构造联合或复合控制的结果。从沉积盆地形成的时间来看，似有自西而东、自北而南由老变新的趋势。中生代初期的沉积盆地多数分布在研究区的西北隅，其延伸方位为北西和东西二个方向，前者如双槐树盆地、五里川盆地、米坪次凹及马市坪盆地、留山盆地等；后者有洛阳盆地、济源盆地及杜营次凹等，这与南北向挤压的印支期东西向构造有着成因上的联系。这种联系一直延续到侏罗纪的中、晚期。此后，区内开始出现北北东向及北北西向的沉积盆地（坳陷或凹陷）或断块。这些盆地或次凹有东濮、鹿邑的东部次凹、泌阳凹陷等。断块有荆门断陷、汉水断陷等。这与燕山运动的南北向力偶作用有关。在上述构造背景上，又由东西向挤压而形成商水—新县南北向的负向构造带和一些复合型的沉积盆地。如鹿邑凹陷、沈丘凹陷及汝南—临泉凹陷等。喜马拉雅运动以来又由于受到来自北东—南西向的挤压作用，使前述各沉积盆地中的部分地层产生北西向褶皱、鼻状隆起及各种断鼻，并在周缘露头区留有该期构造的北东向（约NE45°）追踪断裂。1855年改道的黄河河道之兰考—台前段，就是其控制的结果（参见38页图6）。

四、中、新生代构造发展模式初步探讨

（一）中、新生代沉积盆地形成机理的初步讨论

区内各沉积盆地在时空上的表现与不同期的构造作用有着密切的关系，这种关系就成了盆地形成机理分析的基础。区内的三叠系（北部）—侏罗系（南部）盆地，就是印支运动中形成的二个负向构造（复向斜）带，也就是与主压应力轴相垂直的结构要素的反应。与之配套的则有NE30°—NW330°左右的二组共轭的扭性结构面。它虽然在该期沉积之初没有起控制作用，但对后来沉积盆地的发生和发展中起着重要的潜在影响。中生代的初、中期，在强大的南北力偶和东西向挤压应力作用下，区内产生了北北西向及近东西向的局部追踪式张裂，形成了一批具有本期构造特点及又不同程度地反映了前期构造要素的白垩系—老第三系复合型盆地，这从中、新生代沉积盆地分布图中可一目了然（图8）。

（二）中、新生代构造发展模式初步探讨

从区域观点来看，研究区为中国东部地壳引张带的一部分，但在总的背景上，区内又有自身的应力特点：这就是在南北向挤压所形成的东西向宽缓褶皱基础上，于燕山旋回的初、中期叠置了南北向力偶作用所形成的各种构造线。并于燕山旋回的中、后期又叠置了东西向挤压的各种构造线。此时，由于东西向挤压，造成了南北向的拉张，又由于拉张使得受力范围内的各种结构面（包括前期构造结构面）在重力影响下产生开启和滑移作用，进而促使沉积盆地的形成和扩展。喜马拉雅构造旋回则又受到了北东—南西向挤压，在老第三系及其以前的地层中留下一些北西向强度不大的褶皱、鼻状隆起和部分与之配套的断裂构造（见图9）。

图9　不同期构造要素叠合示意图

五、有利的含油气盆地及对今后的勘探部署意见

上文曾提及，区内在中生代初期存在三个东西向的大型负向（复向斜）构造带，可能属于印支运动的产物。自北而南依次为济阳—开封—丰县带、南阳—板桥—阜阳带和黄川—合肥带。就三带来说，其形成由北向南推进，故北带形成早，沉积三叠系。中带次之，有少量的三叠—侏罗系存在。南带较晚，主要为侏罗系。三带的特点自北而南有自西向东迁移的趋势。稍晚在上述三带的背景上又叠复二个南北向的大型负向（复向斜）构造带，西为济阳—南阳带，东为兰考—新蔡带。这二条负向构造带在近东西向追踪断裂的影响下，沉积了较厚的白垩系和老第三系。区内的中牟—黄口坳陷、南襄盆地及周口坳陷处在上述二负向构造带的交点上，又加上北北东向断裂的控制而有丰厚的生油岩系存在（尤其是周口坳陷），因此，除南阳、泌阳凹陷继续勘探之外，应加强对周口坳陷，中牟—黄口坳陷的区域勘探，以便及早发现新油田。

上述是以卫片解译为手段，从构造发展角度提出的纲要性讨论，今后，一方面，将加强中、新生代各盆地沉积—构造体系的研究，对上述有利含油盆地（坳陷）作出具体评价；另一方面，利用遥感信息特征对重点区作深入细致的解译与分析，以便探索重点区油气形成的基本规律，为扩大油区和发现新油田发挥遥感技术的最大作用。

参考文献

河南省地质矿产局.河南省构造体系与地震图说明书.北京：地质出版社，1980.

河南省地质矿产局.河南省前晚第三纪基岩地质图说明书.北京：地质出版社，1980.

山东省地质矿产局.山东省前晚第三纪基岩地质图说明书.北京：地质出版社，1985.

中国科学院地理研究所.黄淮海平原地貌图说明书.北京：中国地图出版社，1985.