新华夏构造体系

如题所述

据现有资料分析,特别是近年来对古生代沉积演化特征研究认为,在松辽地区新华夏系共有3个演化阶段。

2.3.1 晚古生代开始阶段

在NW向和SE向挤压应力作用下开始出现NNE向构造线,表现为坳陷,控制石炭-二叠系沉积(图2.4)。

图2.4 松辽地区上古生界残留厚度图

区域构造格架划分的依据主要为区域内地层分布特征和构造活动结果的关系。西拉木伦河断裂带以南为华北板块。西拉木伦河断裂带以北为佳-蒙地块,上古生界厚度空间分布总体走向以NNE向和NE向为主,明显受断裂控制,以NE向中央隆起为中心,两侧为厚度较大的上古生界沉积,形成了东部断陷区和西部断陷区,构成了“两坳夹一隆”的构造格架,上古生界顶面岩性总体走向以NE向为主,明显受断裂控制,呈“东西分带、南北分块”的特点。依据嫩江-八里罕断裂带,依安-通榆断裂带、大庆-长岭断裂带和铁力-哈尔滨农安断裂带,盆地上古生界顶面划分为3个一级构造单元,即西部断陷区、中央隆起区和东部断陷区。

1)西部断陷区面积约8.19×104km2,残余厚度为3~9.5km,主要位于白城—齐齐哈尔—嫩江一线,顶部覆盖大量的巨厚的花岗岩。

2)中央隆起区面积约2.47×104km2,残余厚度为l~2.5km,主要分布于松原西-大庆-五大连池一线,其下部主要表现为上古生界的褶皱;

3)东部断陷区面积约7.47×104km2,残余厚度为3~11km,同西部凹陷带一样,主要分布于长春—哈尔滨—铁力一线,顶部覆盖有大量的花岗岩,但厚度应该比西部断陷区小。

3个近平行的构造单元将松辽盆地划分出了3个典型的构造带,为松辽盆地内部构造体系的研究提供了重要的基础格架。

2.3.2 二叠纪-早白垩世断陷期

松辽地区在二叠纪末发生了较强烈的构造运动,在石炭-二叠纪克拉通盆地基础上,NNE向断裂再次活动,形成总体为NNE向展布的多个断陷盆地(图2.5)。

2.3.3 晚白垩世—古近系

新华夏构造体系再次活动,表现为NNE向全区沉降,各条断裂控制坳陷区。

破裂带的构造型式是以NNE向穿切力极强的压扭性断裂带为主干结构面,配套面为NW向的张扭性裂面,同时还有泰山式、大义山式两组扭裂面伴生,它们组合起来构成新华夏系的构造框架。随着地应力的释放以及紧紧跟随的伸展变形,导致巨型断陷带的成生和星罗棋布排列有序的断陷盆地群应运而生,中国东部巨型的断陷带从东北平原—渤海、华北平原—华中平原—北部湾的成生是上叠在前侏罗纪拗陷带基础上发展起来的复合盆地带,发育在断隆带上那些排列有序的断陷盆地,与基岩的构造不整合更是一目了然。

松辽地区就是在上述背景上产生的一个大型沉降区,属新华夏系的一级构造单元,其成生发展可以分为3个阶段:即早期充填阶段(J-K1)、中期整体沉降阶段(K2)和晚期萎缩阶段(E)。松辽盆地成生发展的3个阶段与新华夏系的演化阶段相呼应,并且在区域上具有一致性、同步性(图2-6)。

松辽地区的构造型式总体呈NNE向大型断陷沉降区,3个阶段具有继承性,尤其是第一阶段和第二阶段,继承性良好,第三阶段由于盆地东部黑山隆起的抬升,沉积中心西迁,盆地面积仅为6×104km2。盆地的成生、发展是从侏罗纪—早白垩世开始的。

2.3.4 松辽盆地的构造体系分析

松辽沉降区总体延伸方向NNE20°~25°。为一西深东浅,西翼陡东翼缓的不对称向斜构造,属于新华夏系第二沉降带的第一级初序次构造成分。

沉降带内,二级构造主要表现为次一级的复式背斜、向斜。它们有如下特点:①统一的一级向斜构造比较完整,二级的复式背、向斜带仅有两隆两凹,自西向东为乌裕尔-古龙-黑帝庙凹陷带、克山-大庆-情字井背斜带、黑鱼泡-三肇-长岭凹陷带及青岗-登娄库-农安-万金塔背斜带,它们的总体走向均呈NNE20°~25°;②二级复式背、向斜带本身,均形成左行雁行排列的直扭“多”字型构造。但是位于沉降区东侧的青冈-登娄库-农安-万金塔背斜带与其他二级复式背、向斜带有明显差异:前者,形成“多”字型构造的次一级隆起、凹陷的单体走向均呈NE35°~40°方向,这一“多”字型构造是由3对次一级正负相间的隆起、凹陷组成,自北而南为青冈隆起、绥化凹陷、登娄库隆起、莺山、杏山凹陷,农安-万金塔构造带和榆树、德惠凹陷(表2.1)。而后者,每一复式背、向斜带分别由次一级的隆起及凹陷形成“多”字型构造,其单体走向均为NNE25°左右(表2.2)。这两种类型的构造在成生发展时期上亦有不同,发育在沉降区东侧单体走向偏角较大的一组“多”字型构造,它们在晚侏罗世时,业已形成,而西部偏角较小的3排“多”字型构造,则在早白垩世才具雏型,并对前者进行改造和归并,使之统一成为新华夏系成生发展第二阶段的构造成分。

图2.5 松辽盆地晚侏罗世—早白垩世断陷分布图

(据谯汉生等,2003修改)

图2.6 松辽地区北部断裂带与构造带关系图

表2.1 青冈-农安“多”字型构造特征表

表2.2 二级“多”字型构造特征表

从地震第三、第四反射界面迭合图(相当于中生界底和泉头组的底界之间)和若干钻井资料中(图2.7)可以看出,新华夏系的构造形迹在早白垩世初期,具有“多”字型排列的形象,五棵树—李家围子及肇州—肇东一带,虽然表现是一些中生代沉积缺失区,但明显的呈NE35°~40°方向展布。因此可以认为,这古地貌并非是由单纯的古地理因素作用所致,显然还与构造因素有关,推测应是两个背斜带的反映,其间的古龙与三肇地区则为同一方向的凹陷带。从东侧绥北、莺山和德惠凹陷均有侏罗纪沉积和绥化凹陷与三肇凹陷相互连通的事实,推测此时这些凹陷与古龙、三肇凹陷带可能连通一体,是属于青冈-登娄库-农安-万金塔“多”字型背斜带往西延伸的组成部分。这些情况亦说明,尽管具有“多”字型的构造型式,但还是处在初期发育阶段,此时构造形迹的展布受较老的华夏系构造影响明显,它多是迁就、利用华夏系的构造成分成生发展起来的,所以构造形迹的主体走向偏东,反映出新华夏系在初期成生发展阶段的应力活动尚不够强烈。

白垩纪以来,松辽沉降区进入了大发展的阶段,从沉降区中北部已有的钻井资料所编制的登娄库组等厚图(图2.8)可以看出,此时沉降区作为统一完整的NNE向的拗褶带已经完成,并表现沉积呈西深东浅,构造是西翼陡、东翼缓的特点。这种统一的拗褶带在泉头组沉积时表现得更加明显,呈NNE20°走向的二级“多”字型构造体系,是以青山口组沉积时开始成生。从青山口组—姚家组沉积时期的古构造图上,反映出克山-依龙-萨尔图-葡萄花、情字井-前七号构造带已从初具雏型而逐步发育起来,从而使统一完整的一级不对称向斜分成东西两个次一级凹陷带,即东侧的黑鱼泡、三肇、长岭“多”字型凹陷带及西侧的乌裕尔、齐家-古龙、黑帝庙“多”字型凹陷带,在嫩江组沉积的末期基本定型。这一成生发展过程和构造形迹所表现的特点,代表了新华夏系成生发展第二阶段的主体构造方向,表现明显的新生性,代表了新华夏系成生发展第二阶段的主体构造方向,表现出明显的新生性。此时,沉降区东侧利用和改造其已有的NE35°~40°的隆起、凹陷,形成总体走向NNE20°~25°的“多”字型构造组成的一部分,反映了新华夏系成生发展第二阶段,强大的扭应力活动对它本身的早期及更古老构造体系的强烈改造作用,使我们认识到,青冈-登娄库农安-万金塔“多”字型构造的成生发展经历了一个较为复杂的过程,而以西的3排二级“多”字型构造则反映新华夏系成生发展第二阶段构造主体发育的面貌。

在沉降区内,三级构造体系往往是在二级“多”字型的单体构造带的基础上,进一步成生发展而成,具有明显的迭次控制作用。它们的基本类型仍然是直扭的“多”字型构造,如克山-宝泉依龙“多”字型、情字井-黑帝庙-前七号“多”字型、三屯-任民镇-宋站“多”字型等,它们各自组成的统一隆起带都是沉降区内二级“多”字型的总体构造成分。同时,由于新华夏系初序次配套结构面的进一步发展,特别是与之配套的NWW向的扭张性结构面的加剧作用,如滨洲断裂和第二松花江断裂,常在它们环绕或半环绕的地区,由于所受外力的不平衡性而产生一定的旋扭作用,导致一些低序次的旋扭构造的成生发展。大庆似反“S”型构造和扶余旋卷构造就是其中的典型实例。其次,新华夏系总体SN向的直扭应力场在SN向直扭应力作用的同时,在其南北两端遇EW向构造的阻隔作用,亦可诱导出一些“S”型构造。其中登娄库构造就是一个代表。

图2.7 松辽沉降区J3—K1构造轮廓图

登娄库“S”型构造,位于沉降区的东南部,南北延伸长230km,东西宽15km,共由8个局部构造组成。从地震T2反射界面(相当于泉头组顶面)构造图中(图2.9)可以看出:其排列型式,自北而南由五站、三站、长春岭至扶余Ⅱ号构造组成左行反排“多”字型,并呈向NW方向突出,向ES方向弯转的弧形构造,从扶余Ⅱ号构造往南,经扶余Ⅰ号和登娄库构造的排列型式,则以左行正排的“多”字型面貌出现,继而往南,由登娄库、伏龙泉和顾家店三构造组合的特点,复又表现为左行反排“多”字型的构造型式,且向SE方向略微突出和向SW方向偏转的弧形构造。8个局部构造组合的整体为一完整的、不对称的“S”状。并且各局部构造亦均呈明显的“S”状,其各构造的两翼倾角也随着整体“S”型构造向的弯曲而有规律的变化(表2.3),这一“S”型构造的形成,无疑是在南北直扭应力作用的同时,由于北端宾县地堑EW向构造限制作用的结果。

图2.8 松辽沉降区中北部登楼库组(K1d)等厚图

图2.9 登楼库“S”型构造

1—五站构造;2—三站构造;3—长春岭构造;4—扶余Ⅱ号构造5—扶余Ⅰ号构造;6—登娄库构造;7—伏龙泉构造;8—顾家店构造

表2.3 登娄库“S”型构造各高点T2界面轴向及倾角变化简表

以上所述,说明了沉降区各级构造体系具有逐级迭次控制的能力,它们的成生发展过程,总的讲,一直受着新华夏系总体以SN方向直扭应力场的控制。而根据东西两种不同类型的二级“多”字型构造成生发展及其形态特征可以看出,新华夏系构造体系的成生发展过程具有明显的阶段性:其中侏罗纪为第一阶段,它是新华夏系初期发展阶段,应力活动不够强烈,构造形迹的成生发展受华夏系的影响较明显,具有一定的继承性。白垩纪—古近纪为第二阶段,是新华夏系发展的高潮,应力活动强烈,其构造形迹明显改造其他构造成分,表明了NNE20°方向的新华夏系主体方向。

沉降区内除上述直扭的走向NNE的“多”字型构造型式外,还发育有局部的区域性EW向构造,并与两侧隆起褶带上的EW向构造相呼应,具密切的成生联系,大致沿N45°~46°的范围内断续展布。这些EW向构造的成生时期,最迟在早白垩世已存在,并在白垩纪—古近纪时期有明显活动。由于这些EW向构造所反映的SN向挤压应力的存在,致使在它影响的范围内,往往干扰了新华夏系直扭应力活动的正常发展,出现了较为复杂的局面。如北纬46°EW向构造宾县地堑以西,沉降区内出现了团山子、对青山等局部EW向构造。位于北纬45°的五常EW向构造带向西延入沉降区内,经大三井子构造、扶余Ⅲ号构造,止于木头构造。更有趣的是,在红岗子构造以西,大致沿同一纬度线上,即由平安镇构造往西,似乎又有EW向构造显示,这不仅对处于这一构造带上的一些局部构造的成生发展有影响,而且对沉降区内两个二级凹陷带的发展应具有一定的南北分割作用,颇引人注目。

在松辽沉降区的南部,主体走向NNE方向的二级“多”字型构造体系逐渐向西南偏转,至开鲁拗陷变为NE55°~60°,接近南邻的阴山EW向复杂构造带的赤峰-开源大断裂时,走向可达NE70°,形成一个与其西邻的大兴安岭隆起褶带南段的边缘弧谐调一致的弧形构造(图2.10),开鲁拗陷内次一级的阿尔乡、苏吐、伊胡塔等一系列构造带,组成一排雁行排列的多字型构造,与沉降区正常的走向NNE左行雁行排列的多字型构造相比较,它呈东南突出的弧形,并且出现了反排现象。这种构造现象,明确地表达了这一地区受到了形成新华夏系和EW向复杂构造带两种应力活动的联合作用。确切地说,这是在白垩纪以来新华夏系直扭应力活动在松辽沉降区受到南邻的EW向复杂构造带的抵制作用,而于沉降区南端成生发展了较为完整的限制弧。

图2.10 开鲁地区联合弧形构造图

1—陆家堡拗陷;2—三棵树鼻状凸起;3—乌兰花凸起;4—裕丰花凹陷;5—架玛吐凸起;6—巨兴凸起;7—三部落凹陷;8—通辽凸起;9—白音塔拉凸起;10—舍唐庙凸起;11—灰斯庙凸起;12—伊胡塔凸起

综合上述分析可以看出,松辽沉降区内成生发展的各种类型的构造体系,明显地表现新华夏系的迭次控制作用,同时也在不同程度上受到沉降区内下伏华夏系构造体系和区域EW向构造以及周缘各种构造体系,特别是EW向复杂构造带的影响,逐渐成生发展而形成了一幅复杂且有规律的图像。

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