0 引言

洛伊盆地位于河南省西部，由熊耳山、中条山和嵩山—箕山等隆起所夹持，是在华北地块基础上继承性发育的中—新生代小型山间叠合盆地，其南部边界为印支期秦岭—大别逆冲推覆前缘三门峡—鲁山断裂带（洛伊地区称为宜伊断裂），北部与济源坳陷相接。该区地处NW—近EW向秦岭—大别造山带北缘山麓带与吕梁—太行NE向隆起带交汇点（张小浩等，2007），受印支末期以来多期次构造变动和不均衡的后期改造，原始沉积的中—古生界出现不同程度的差异剥蚀，有研究成果认为，洛伊地区及周缘侏罗系仅残存分布在义马、济源地区（吴富强等，1997；钟明洋，2010；于明德，2012；林玉祥等，2014），河南油田2012年钻探L₃井发现侏罗系在洛阳地区分布，改变了对该地区侏罗系残存分布和侏罗纪成盆模式的已有认识。本文利用典型钻井实测镜质体反射率（R_o）进行剥蚀厚度恢复，应用地层趋势面法，在地震剖面上对洛伊地区地层剥蚀厚度进行恢复，通过平衡剖面探讨侏罗纪原型盆地的形成及演化机制。

1 地层残存分布特征

依据中—古生界残存结构，将洛伊地区划分为义马、宜阳、洛阳、临汝、伊川南北等多个次级凹陷（图 1），其中，义马次凹渑池—千秋镇一带，分布有中—下侏罗统义马组，缺失上侏罗统和大部分下侏罗统。义马组主要为一套山间湖泊泥炭沼泽沉积组合（王玉林等，2005），其中：底部为砾岩段，由复合冲积扇环境下沉积的灰—灰黄色厚—巨厚层状砾岩夹砂质砾岩构成；中部为砂岩段，由湖滨三角洲—泥炭沼泽—河流—浅湖环境下沉积的灰—深灰色细砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层构成；上部为泥岩段，由半深湖—滨浅湖环境下沉积的深灰—灰绿色巨厚层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、均质泥岩和薄煤层构成（王运泉等，1988）。义马组残存地层呈现“北薄南厚”特征，在义马凹陷南部最大残存厚度约800 m（图 2），与下伏三叠系谭庄组及上覆白垩系东孟村组呈不整合接触（河南省地质矿产局，1989；于明德，2012）。

嵩山北部斜坡2012年来部署的L₃井首次证实洛阳地区残存侏罗系，该井完钻地层为寒武系泥质白云岩，钻遇中生界白垩系及中—下侏罗统，缺失三叠系。中—下侏罗统实钻厚度470 m，总体为一套浅紫色细砂岩、灰色、浅灰色细砾岩、灰色、灰白色砂砾岩与紫红色、灰绿色、灰色、深灰色泥岩及灰黑色碳质泥岩不等厚互层，下部泥岩段侏罗纪繁盛的孢子化石，如三角孢、圆形斑点孢和桫椤孢有较高含量（图 3）。在地震剖面上，中—下侏罗统主要以中低振幅—中—强连续反射波组为主（图 4），并与下伏二叠系假整合接触，同上覆白垩系呈角度不整合接触。经地震地质联合解释，洛阳地区中—下侏罗统分布在洛阳次凹、嵩山北部斜坡带，受石陵—偃师断裂在燕山晚期—喜山期断陷沉降的控制作用，北部残存厚度达2 100 m左右，向南至嵩山北侧剥蚀尖灭（图 2）。

2 侏罗系剥蚀厚度恢复

剥蚀厚度恢复方法主要有镜质体反射率法、流体包裹体法、声波时差法、沉降速率法、磷灰石裂变径迹法、地层趋势面法等（田涛等，2016），实际应用中需依据地质条件和采集样品选取科学方法，如：对洛伊盆地T₁、T₂、T₃、T₄、3001孔等钻井/孔进行声波时差与深度拟合，无明确线性关系，无法通过声波时差法进行剥蚀量恢复；L₃井处于热演化异常带，不满足镜质体反射率法应用条件。因此，本研究采用T₁井、T₂井、T₃井及3001孔三叠系样品的镜质体反射率（R_o）进行单井剥蚀厚度恢复。

镜质体反射率（R_o）法的原理是，利用镜质体反射率（R_o）与深度的线性关系，得到R_o—H曲线，将R_o曲线上延至与R_o = 0.2%相交，则横坐标到交点之间的距离即为地层的剥蚀厚度。利用区内T₁井、T₂井、T₃井及3001孔的镜质体反射率（R_o）与深度关系曲线，进行剥蚀厚度恢复，得到T₁井、T₂井、T₃井和3001孔剥蚀厚度分别为2 400 m、2 000 m、2 500 m和2 300 m（图 5），其中T₁井、3001孔剥蚀厚度恢复与周新科等（2005）、于明德（2012）的研究成果相当。王建一等（2015）通过T₁井热史模拟，认为三叠系在侏罗纪中—晚期进入生烃门限，侏罗系沉积末期为伊川地区三叠系最大埋深时期，因此，通过单井剥蚀厚度恢复，结合区域对比，参照三叠系保存相对完整的义马次凹，从总剥蚀厚度合理减去三叠系剥蚀量，计算得到侏罗系单井剥蚀的相对合理参数，如：伊川地区T₃井上三叠统—侏罗系剥蚀厚度为2 500 m，以T₃井上三叠统原始沉积不大于义马地区最大厚度，计算得到T₃井剥蚀200 m上三叠统，原始侏罗系最大沉积厚度约2 300 m。在某点剥蚀厚度恢复基础上，结合过T₁、T₂井、T₃井的地震测线，通过测线闭合恢复面上剥蚀厚度。

剥蚀厚度恢复结果表明，伊川、现今邙山、宜阳、义马为多个剥蚀量高带，剥蚀厚度为1 000—2 300 m；嵩山北部斜坡带、新安北部斜坡带剥蚀量适中，为400—800 m；洛阳次凹剥蚀量较小，为200—400 m；嵩山、中条山、豫西南逆冲推覆带因早—中侏罗世为隆起带，无原始侏罗系沉积，剥蚀量为0（图 6）。

3 侏罗纪古构造面貌

在平衡剖面恢复过程中，需依据每条地震—地质解释剖面进行逐个地质时期的平衡复原，包括断裂、地震地质层位数据在构造复原后的原始位置。受研究区二维地震长度限制，对于地震测线外的地方，则定性依据盆地充填特征及趋势进行合理外推。按照上述方法，以研究区6条平衡剖面在不同时期的断裂—构造变化为基础（图 7），结合二维工区外合理的趋势外推，完成早—中侏罗世古构造面貌图。

早—中侏罗世最大沉积时期的古地貌呈“三凹三凸”特征（图 6）。其中，中条山、熊耳山、嵩山因印支晚期隆升，在早—中侏罗世未接受沉积，地面海拔约0—400 m；洛阳—济源、义马—宜阳、伊川为3个沉降中心，沉积了厚2 000—2 400 m的中—下侏罗统，其中侏罗系底在洛阳北埋深达2 400 m，在伊川地区达2 200 m，义马—宜阳地区约2 000 m。

4 豫西侏罗纪成盆机制

（1）印支晚期（T₃末）差异隆升阶段。在晚三叠世，洛伊盆地为大型沉积盆地，与鄂尔多斯盆地相连通（周新科等，2005；杨明慧等，2012；常大宇等，2017），为稳定的克拉通陆内坳陷沉积阶段，见图 8(a)。三叠纪末期，扬子板块向北飘移，其北缘俯冲至华北克拉通下部发生陆—陆碰撞（张国伟等，2004），勉略以东的东秦岭—大别山地区则转换为板内逆冲推覆造山，形成规模宏大的NWW向印支期大陆造山带，使得秦岭—大别造山带由板块构造体制向陆内造山体制转化，强烈的造山作用同时控制造山带周缘盆地的形成与演化。受区域构造背景及NEE向古应力控制，在洛伊盆地发生沿NWW向宜伊断裂向东北逆冲推覆的构造运动，此时逆断距可能不大，水平分量挤压应力继续向北传导，古地貌由西南向东北形成NWW向的熊耳山隆起—斜坡区、义马—宜阳—伊川前渊区、中条山—嵩山前缘隆起区、济源隆后区的古构造，受此影响，嵩山洛阳地区原始沉积的三叠系完全遭受剥蚀，见图 8(b)，造成L3井现今侏罗系与石炭—二叠系直接接触。

（2）山间坳陷盆地（J_1-2）演化阶段。该时期洛伊盆地处于扬子—华北板块的碰撞造山前锋地带，由于区域性差异沉降作用造成部分地区局部坳陷，在印支晚期嵩山—箕山、熊耳山—外方山、中条山隆起的古构造背景下（于明德，2012；杨文涛等，2014；常大宇等，2017），义马—伊川—洛阳—济源地区接受早—中侏罗世山间坳陷盆地沉积。

杨文涛等（2014）根据济源中—下侏罗统物源指向为西南部义马地区，义马组砾岩段砂体等厚线指向盆地东北部，推断济源—义马在中侏罗世属于同一盆地。杨文涛等（2012）通过对济源中侏罗统进行锆石测年分析，证实南部秦岭大别造山带为济源盆地中侏罗统的主要物源之一，即洛伊和济源地区在早中侏罗世可能为一个统一的大型盆地，靠近嵩山隆起的含砾的砂泥岩边缘相带（L₃井钻遇）与远离嵩山隆起的济源坳陷中侏罗统马凹组湖相中细粒砂岩和泥岩沉积（宋自成等，2012），构成山间坳陷盆地的岩石充填特征，该时期沉积中心可能在洛阳北至济源一带，见图 8(c)。

（3）燕山早期（J₂末）冲断褶皱阶段。中侏罗世末，洛伊盆地依然受控于南缘秦岭—大别造山带的陆内造山作用，区内发生强烈的挤压冲断作用，造成盆地差异隆升。如：在义马次凹，宜伊断裂由SW向NE发生强烈逆冲，南部隆起区迅速冲断剥蚀，造成逆冲推覆带北侧构造挠曲带的迅速充填。该时期济源凹陷演化以马凹组巨厚磨拉石沉积为标志进入末期阶段（杨文涛等，2014），说明侏罗纪盆地开始逐步萎缩。

至晚侏罗世，随着造山作用进一步发展及华北板块的整体抬升，宜伊断裂下盘的伊川、宜阳、义马地区原始沉积的约2 000 m中下侏罗统遭受大量剥蚀，其中伊川、宜阳原始沉积的侏罗系剥蚀殆尽，仅义马凹陷残余厚约50—800 m的中—下侏罗统，处于远端的洛阳、济源由于嵩山阻挡，构造变形较弱，中—下侏罗统保存相对较全，现今洛阳残余最大厚度约2 200 m，济源残余最大厚度达1 600 m，见图 8(d)。与此同时，中条山及嵩山在印支晚期已经隆起，造成其南侧伴生发育不同强度的反冲断裂，形成断鼻等局部构造。受该期构造运动影响，区域上形成中—下侏罗统与上覆地层的角度不整合接触，同时造成宜阳、伊川、洛阳、济源地区整体缺失上侏罗统沉积。

5 结论与建议

根据剥蚀厚度恢复数据及地震剖面区域横向对比反推，洛伊盆地原始发育厚度2 000— 2 400 m的中—下侏罗统，古地貌呈“三凹三凸”特征，形成洛阳—济源、义马—宜阳、伊川3个凹陷，沉积中心可能位于洛阳北至济源一带。

洛伊盆地侏罗纪为山间坳陷型沉积盆地，受控于南缘秦岭—大别造山带的陆内造山作用，其孕育发展至萎缩消亡历经3个主要阶段，即印支晚期差异隆升盆地雏形形成阶段、山间坳陷盆地（J_1-2）扩张阶段及燕山早期（J₂末）冲断褶皱抬升阶段。随着造山作用的进一步发展，在晚侏罗世，侏罗系遭受严重剥蚀，仅在洛阳、义马次凹残存分布。

侏罗纪洛伊盆地演化史对研究主要断裂的发育规律具有重要意义，该时期形成的宜伊断裂带为区域性深大断裂，沿断裂在伊川—临汝一带有第四纪玄武岩及温泉分布。第四纪以来，宜伊断裂可能仍有活动，应加强断裂活动性鉴定及地震危险性评估工作。