依兰-伊通地堑系
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发布时间：2022-06-25 05:13
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时间：2024-11-23 22:32
依兰-伊通地堑系由两条大致平行的北东向主干断裂控制,并被一些北西向和北西西向断裂所横切,使整个断裂带表现得不连续。地堑系分为若干断陷和断隆,可大致分为南北两段:北段主要展布于黑龙江境内,由北向南包括汤原断陷、依兰断隆、方正断陷、尚志断隆和胜利断陷,其中主要的是汤原断陷和方正断陷;南段主要展布于吉林和辽宁境内,由北向南包括舒兰断陷、伊通断陷、叶赫断隆和沈北-大民屯断陷,其中主要的是伊通断陷,大民屯断陷则已属下辽河盆地的一部分。
(一)汤原断陷构造特征
汤原断陷位于依兰-依通地堑系北段的北部,其受后期改造微弱或受盆地反转作用较弱,主要表现为伸展构造特征。
1.断陷盆地结构
汤源断陷的结构表现为北北东向展布的东断西超半地堑式断陷,面积约3320km2,沉积岩最大厚度可达5800m以上。断陷内构造格局主要受北北东向基底断裂控制,形成“两凹一隆一斜坡”4个二级构造带,即东部凹陷带、中部断隆带、西部凹陷带、立春-东兴斜坡带。断陷具东西分带的特点,并具东深西浅、北深南浅的变化规律(图5-3,图5-4)。
(1)立春-东兴斜坡带。位于汤原断陷的最西部。其西部北段局部受断层控制,西部南段以古老基底岩性为边界成为斜坡;东部北段受断层控制。整个斜坡带呈北北东向长条形,长95km,面积530km2,最大沉积厚度约1000m,为扇一三角洲沉积,埋藏浅、相带粗。
(2)西部凹陷带。位于汤原断陷的西部,呈北北东向条带展布,长约115km,面积约1260km2,最大沉积厚度3800m,以断层与中部凸起带分界。凹陷带内主要发育了一套以扇-三角洲相为主的古近系沉积地层,靠近凹陷带的东侧部分地区发育有滨浅湖相沉积。
(3)中部凸起带。位于断陷中部,呈长条状分布,走向北北东,长约115km,面积约1130km2,最大沉积厚度3600m,东以断层为界与东部凹陷分开。该凸起带为汤原断陷的沉积中心,湖相沉积较为发育。
(4)东部凹陷带。位于汤原断陷东部,呈北北东走向和长条状分布,长约80km,面积约400km2,是汤原断陷的沉降中心,最大沉积岩厚度大于5800m。凹陷带的东部边缘带上为冲积扇沉积相带,靠近西部变为滨浅湖-半深湖相沉积。
2.伸展正断层特征
汤原断陷的构造变形以正断层为主,它控制了断陷的形态、构造格架、地层发育及局部构造等。从断层的展布方向看,主要为北北东至北东向,北西向次之。按断层的规模大小、发育程度和在断陷发育过程中的作用分为*断层,即边界断层、主干断层和次级断层(见图5-3,图5-4)。
(1)边界断层。主要为断陷的东部边界断层,是断陷内规模最大的断层,其长达105km,是控制断陷发育的主构造。其主要特点为:由基底断裂发育而成;具长期活动性,断开T2以下地层;由于断层倾角陡(60°左右),上盘地层沿断层面重力伸展形成反向断层;直接控制了断陷东部凹陷带的沉降中心,沉降最深处均在该边界断裂附近。
(2)主干断层。主要为对断陷内二级构造单元起控制作用的断层,展布方向以北北东至北东向为主,与边界断裂走向一致。其主要特征为:平面上总体以北北东至北东向为主,但走向常呈弧形,弧形的凹面指向下降盘,主干断层有分叉现象和合并趋势;剖面上常呈阶梯状断层组合;断裂活动最强烈时期为古近系下段—中下段沉积时期,断裂中止活动期主要为古近系上段沉积时期。
图5-3 依兰-伊通地堑汤原断陷前新生界基底构造及埋深图(据大庆油田研究院,1995)
图5-4 汤原断陷地质构造剖面图
(3)次级断层。断陷内次级断层数量多、规模小,发育时间短。主要为正断层,有的次级断层与主干断层平行或为其分支,有的与主干断层长垂交呈网格状。
(二)方正断陷构造特征
方正断陷位于依兰-依通地堑系北段的中—南部,以伸展构造特征为主,后期可能受到微弱的伸展-走滑叠加构造作用(图5-5)。
(1)伸展构造。伸展断陷的总体结构为北东向不对称的地堑,地堑的南东侧和北西侧均发育规模较大的边界控盆断层。但以南东侧边界断层为主,其断陷幅度更大,上部产状较缓,向下部变陡,平面上延伸较平直;而北西侧边界断层断陷幅度较小,断层产状较缓,平面上延伸发生弯曲;断陷盆地基底向南东方向倾斜,沉降中心位于南东侧边界断层附近,最深处可达5000m以上。断陷内主要发育伸展正断层,也可分为*正断层:一级断层为东南侧和北西侧的边界断层;二级断层为断陷内规模较大的断层,其延伸长度一般在10km以上,走向均为平行于断陷方向即北东向,且断开的地层层较多;*断层一般规模较小,延伸长度大多不足5km,其走向虽以北东向为主,但近东西向、近南北向和北西向也较发育。
图5-5 依兰-伊通地堑方正断陷构造平面图及剖面图(据大庆油田研究院,1997)
(2)伸展-走滑叠加构造。主要控制断陷的东侧边界断层,在平面上延伸较平直,剖面上具花状构造特征,显示具走滑断层特征。但具该断层及其控制的断陷的发育史和断陷盆地平面结构分析,其早期应为伸展活动,控制的地层厚度具楔状特征(T2~T4)。走滑断层活动是在断陷盆地晚期(或反转作用时)叠加在早期的伸展断层之上的,它部分地继承的早期的伸展断层面并加改造,同时新形成了一些次级和伴生断层(包括倾向相反的),组成剖面上的花状构造,而且从剖面上看走滑构造并未明显控制断陷沉积。从该后期的走滑叠加构造并未形成明显的逆断层或正花状构造推测,方正断陷在盆地反转期的变形十分微弱。
(三)伊通断陷构造特征
伊通断陷位于依兰-伊通地堑系南段,呈北东向斜贯吉林中部。西南以北西向东辽河断裂与地堑系的叶赫断隆相接,东北以第二松花江断裂与舒兰断陷相邻。其南北长160km,东西宽10km~20km,地貌上为明显负地形,海拔180m~240m,有东高西低趋势(图5-6)。
图5-6 依兰-伊通地堑伊通断陷构造单元划分图(据吉林油田资料改编)
1.一般构造特征
伊通地堑被两组北东走向的边界断裂夹持。东界为北西倾的正断层,断距一般在2000m~4000m,倾角33°~65°,断裂面形态弯曲;地堑西北边界断层,据地震、遥感、重磁资料解释,断层产状主要为高角度的正断层、逆断层和直立断层,断距一般在4000m~6000m。地堑基底倾向北西向,靠山、大南、新安堡和波泥河-太平等主要深凹陷均沿西北边界断裂分布;鼻状构造带和断隆带主要靠近东南边缘断裂展布。构成了典型的双断式不对称地堑。地堑内断隆和断凹相间排列。根据断裂的分隔作用、构造形态和地层产状,将地堑划分为岔路河凹陷、伊丹凸起和大孤山凹陷(莫里青凹陷)三个次级构造单元以及7个更次一级构造单元(见图5-6)。
该地堑内断层发育与分布程度由南向北、由浅至深具不均衡特点。莫里青断陷断层最为发育,规模大、数量多;鹿乡断陷次之。而岔路河断陷多集中在梁家构造带、万昌构造带、汪旗屯构造和孤店斜坡等。深层和浅层断裂数量、产状也有较大差异。浅层断裂数量明显多于深层,其形成时间较晚,而且浅层断裂走向多呈近东西向;深层断裂多呈近北东向,形成时间较早,反映了成因上的差异性。依据断裂规模、活动强度和对断陷及二级构造带的控制作用,将断层划分为*。一级断裂:规模大、活动强烈,控制地堑沉积边界,是地堑形成的主干断裂,主要包括地堑东南缘和西北缘边界断裂。二级断裂:规模较大,延伸长度10km~20km,一般为同沉积断裂,控制地堑内隆起和凹陷的分布,如分隔岔路河断陷和鹿乡断陷的2号断层、马鞍山断阶带1号断层。*断裂:规模较小,延伸长度一般0.5km~10km不等,发育时间较短或较晚,主要对不同规模和不同阶段发育的局部构造有控制作用,如万昌构造断裂带、孤店断裂带等。
根据断裂的发育时间可分为三期:①早期断层,地堑形成初期即已产生,走向为北东向,后期不再活动,数量少,规模小;②晚期断层,形成时间较晚,主要是在古近纪末和新近纪末盆地由于挤压-走滑反转作用而形成,其走向多为近东西向,断裂数量多,规模较大;③长期活动断层,主要包括地堑边界控盆断层以及地堑内控制一级及二构造单元的一些断层,如2号断层和马鞍山1号断层等,它们伴随地堑形成初期即已产生,后期始终对沉积有控制作用,断层规模大,活动强烈。
2.断陷盆地构造样式
(1)伸展构造。伸展构造系统主要由北东—北北东向的正断层组成,它们控制了断陷盆地的总体结构,同时对于断陷内部的次级构造分带也具有不同程度的控制作用。
①控盆边界正断层与断陷盆地结构。伊通地堑东界为北西倾的正断层,断距一般在2000m~4000m,倾角33°~65°,断裂面形态弯曲;地堑西北边界断层,据地震、遥感、重磁资料解释,断层产状主要为高角度的正断层、逆断层和直立断层,断距一般在4000m~6000m。地堑基底倾向北西向,靠山、大南、新安堡和波泥河-太平等主要深凹陷均沿西北边界断裂分布;鼻状构造带和断隆带主要靠近东南边缘断裂展布。构成了典型的双断式不对称地堑(图5-7)。②断陷内正断层及构造组合。在大孤山凹陷(莫里青凹陷)东南侧,发育马鞍山断阶带。由多条产状近于平行的正断层组成,其走向与地堑总体走向一致,断面向北西倾,形成阶梯状断层组合或“多米诺”式构造(图5-8)。③变换构造。近东西向的斜向伸展传递断层:地堑内在总体构造为北东向的背景下,近东西向的传递断层发育。例如2号断层,它横切整个地堑,是岔路河凹陷和大南次凹二级构造单元的分界线,在地堑内长20km,向东西两侧延伸出盆地外,最大水平断距约1.2km,垂直断距一般为2000m~4000m,是一条长期发育的生长断层。断层的活动具有明显的不均衡性,沿断层走向不同时期两盘落差不同,活动速率不同;同一时期不同位置两盘厚度亦有差异。表明断裂活动强度随时间和位置变化而改变,反映出明显的张剪性断层活动特征(见图5-6)。
图5-7 伊通断陷2169测线构造剖面图(据刘茂强等,1993)
图5-8 伊通断陷大孤山凹陷马鞍山断阶带地震剖面
图5-9 伊通断陷五星构造与梁家构造地震剖面
近东西向的隆起型变换构造:万昌构造位于岔路河遭凹陷的中部,并将岔路河凹陷分隔为新安堡次凹陷和波尼-太平次凹陷,构造底部为从南东侧向西楔入盆地内的基底断块。地震剖面揭示基底反射界面Tg反射层明显较两翼高,同时下部地层具有明显的两翼较厚、隆起轴部较薄的特征,说明具有同生隆起性质,并形成早期披覆构造(后期反转强化)(见图5-6)。
(2)盆地反转期构造。①断展褶皱型正反转构造。五星构造和梁家构造的形成主要与地堑内近东西向的2号断层的活动有关。2号断层在盆地伸展时期为斜向伸展的传递断层,五星构造和梁家构造分别位于断层的上升盘和下降盘,前者在断层伸展活动时期为基底相对抬升形成的隆起,后者在断层下降盘的生长下掉作用下可能形成滚动背斜的早期构造。两个构造在反转时期由于受该断层逆向反转活动的影响而进一步变形,其中五星构造发生轻微挤压褶皱并进一步隆起而遭受剥蚀;梁家构造则发展成为隆起幅度较大的断展褶皱,上部地层也遭受不同程度剥蚀(图5-9)。②断展褶皱-牵引褶皱型反转构造。地堑东南侧的控盆断层,由于其产状较缓,在后期的挤压-走滑反转作用下,沿断层面发生斜向逆走滑运动。因而在剖面上可见到该边界断层上盘上方不同程度地发育反转断展褶皱(图5-10);而在平面上,于边界断层的盆地一侧可发育因挤压-走滑反转活动形成的雁列式褶皱,如岔路河断陷东南缘鼻状隆起带的浅层构造具有明显的雁行排列特征,构造走向为东西向,彼此平行,与边界断层呈锐角相交。③伸展-走滑(兼挤压)叠加构造。地堑西北侧边界断层在伸展裂陷期是控盆主断层,具有产状较陡、断距大、盆地沉积与沉降中心靠近该断层的特点。这些特征使得该断层带在后期的挤压-走滑反转作用中,容易沿原断层带或其旁侧形成性质不同于早期的“花状构造”,其两侧地层发生不同程度的褶皱或翘倾(图5-11)。④逆冲断层。西侧边界的控盆主断层在后期的反转作用中,在原断裂附近可形成新的逆冲断层,它们切割早期的伸展正断层,由断陷西北侧向东南逆冲,在部分地段成为盆地改造后的控盆断层。如乐山附近的2137测线及桦皮厂附近的2230线,反映出地堑西北缘发育逆冲断层,其切割了早期的伸展控盆断层(图5-12)。⑤挤压褶皱。万昌构造在盆地伸展期为隆起型传递构造,并发育低幅度的披覆构造。在盆地反转期,由于挤压作用影响,浅层构造隆起幅度明显增大,构造上断层发育,浅层断层数多于深层,一般深层具有基底卷入型变形特征,浅层则伴有盖层滑脱型变形(图5-13)。
图5-10 伊通断陷南东侧控盆断层地震剖面
图5-11 伊通断陷北西侧控盆主断层的花状构造
图5-12 伊通断陷西北缘2230测线上的逆冲断层
图5-13 岔路河凹陷万昌构造浅层的挤压褶皱
(四)下辽河盆地大民屯断陷构造特征
依兰-依通地堑系向南西延伸到下辽河盆地可与其内的大民屯断陷相连。从大民屯断陷的联合构造剖面图可清楚地看到早期的伸展构造系统和晚期的挤压-走滑反转构造系统两类构造样式和组合(图5-14)。早期的伸展构造系统虽遭受了后期反转作用的不同程度的改造,但仍可见到一系列断开盆地基底及盖层的正断层,其中规模较大者主要为向北西倾,组成“多米诺式”断层组合,其中以东南侧边缘为主控断层。古近系的地层厚度变化与伸展断层的组合样式均反映出该断陷在伸展期总体表现为东南断西北翘的半地堑结构,这种构造样式和断陷结构在其南部的剖面上有较好的保存,向北东方向改造逐渐强烈。晚期的挤压-走滑反转构造系统主要展布于断陷的两侧边缘,相当于依兰-依通地堑系的两条主干断裂的延伸。大民屯断陷西界断裂从剖面上看主要表现为逆断层性质,向北西倾,倾角较陡,并有由南向北倾角略有变缓、逆断层更明显化的趋势;同时该断裂带上发育许多分支断层,有些剖面上具“花状构造”特征。这些特征反映该断裂实际上为逆走滑断层,它可能是改造西侧早期的次级伸展断层而形成的。大民屯断陷东界断裂则是早期的主干伸展断裂遭受后期挤压-走滑改造的结果,南部剖面上改造相对较弱,正断层性质尚未改变;到北部剖面上,断层性质逐渐完全反转为逆断层,断面也发生向南东倾的弧形弯曲,成为逆-走滑断层。总体来看,大民屯断陷的挤压-走滑反转作用具有由南西向北东逐渐变强的趋势。
图5-14 下辽河盆地大民屯断陷联合剖面图(据漆家福等,1995)
