松辽盆地多元构造系统要览.pdf

第 1 6卷 第 4 期 2 0 0 5年 8月 天 然 气 地 球 科 学 NATURAL GAS GE OS C I E NC E Vo1 1 6 NO 4 Aug 2 0 0 5 天然气地质学 松辽盆地 多元构造 系统 要览 刘德 良 杨 强 李振 生 刘 波 谈 迎 杨晓勇 王佰长 王凤来 郑德 山 孙 占强 1 中国科学技术大学地球和空间科学学院 安徽 合肥 2 3 0 0 2 6 2 大庆 油田 有限 责任公 司勘探 部 黑龙 江 大庆 1 6 3 4 5 8 摘 要 从 大尺度 构 造 系统上认 识松 辽 盆地 有 助 于全面 审视 和重 新评价 油 气成 藏 的展 布规律 通 过 综合 分析认 为 松辽 地 区主要 发 育 内蒙一 兴安 构造 系和 滨 西 太平 洋构 造 系 其 次有局 域 性 的纬 向构 造 和经 向构 造 以及 北 西 西向与 北北 东向共轭 断裂 构造 并探 讨 了这 些 构造 的动 力 学背景 关键 词 松 辽 盆地 构 造 系统 动 力 学背景 中图分类 号 TE l 2 1 文献标 识码 A 文 章编 号 1 6 7 2 1 9 2 6 2 0 0 5 0 4 0 4 3 3 0 4 对 松 辽 盆 地 构 造 的 研 究 大 多 集 中在 盆 地 内部 中 新 生 界 的沉 积 构造 而对 盆地 及 其周边 构 造 的系 统 分析 相 对较 少 后 者 对 于 区 内油 气勘 探 新 思 路 的 孕 育形 成依 然是 重要 的 本 文探 讨 了松 辽地 区 含 盆 地 的结 构 演化 和 动 力学 背 景 探 索 了松辽 地 区及 其 盆地 的 多元构 造动 力学 模式 松 辽 盆 地 位 于 1 1 9 8 4 1 2 8 2 4 与 4 2 2 5 4 9 2 3 N 之 间 总 面积 约 2 6 1 0 k m 盆地 内部 地 势平 坦 为第 四系 松散 沉积 所覆 盖 四周 为 山地所 环 绕 西侧 为大 兴 安岭 北部 和东 部 是小 兴 安 岭 张 广 才岭 和 老爷岭 松 辽盆 地基 于松 辽地 块 后者 介 于西 伯 利 亚板 块 与华 北 陆 块 之 间 其作 为古 亚 洲 洋 中 的 古 陆 块 1 可 能 发 育 有 中新 元 古 界 一古 生 界 沉 积 岩 系 属 于克拉 通盆 地 海相沉 积 后经 构造 变 动 深 埋 并 成 为中 新 生 代盆地 基底 由沉积 盖层 所体 现 的松 辽 盆地 是晚 中生 代至 新生 代在 东亚 活 动大 陆边缘 发 育 的大 型含 油气 陆相 复合 沉积 盆地 中 新 生代 历经 走 滑拉 分 断陷一 引 张拉 伸坳 陷 挤 压 抬 升 萎缩 等 3 个 阶 段 的 发 展 过 程 盆 内 沉 积 累 积 总 厚 度 达 7 0 0 0 m左右 与 周边 地 区相 比 松辽 盆 地具有 软 流 圈隆起 岩 石 圈减 薄 莫 霍 面 隆 升 上地 幔 密 度 低 地 温 梯度 较 高 构造 和 岩浆 活动较 弱 等特 征 松 辽地块 原 属 于 华 北板 块 的一个 部分 于中 晚元古 代 乃至早 寒武 世 该 地 块与 佳 木斯 地 块 等 其 他 同源 微 陆 块一 样 逐 步 从 华 北板 块 中裂 解 分 离 出来 形 成 独 立 的小 陆块 属 于古 中华陆 块群 直 至 晚古生 代 末 古 亚 洲洋关 闭 松 辽 地 块 又与 周 围 的诸 小 陆 块 联合 焊 接 成 吉 黑 陆块 并最 终 于三叠 纪 与 中国板 块暨 华北 陆块 西 伯 利亚 板块 经 陆 内俯 冲焊 合 成 一体 形成 现 在 的 亚 洲 统 一联 合 大陆格 局 松 辽地 区构 造 系统 主要体 现 于 压性 压扭 性 的主 干断 裂系统 图 1 试 述 如下 1 内蒙 兴安构造 系 1 1 构 造 系统 从 松 辽 地 区磁 场 图 图 2 可 以 看 出北 纬 4 1 4 3 赤峰通 化一 线存 在纬 向构 造 带 其 中代 表性 断 裂有 1 西拉 木伦 河断 裂 和赤峰 一 开源 断裂 图 1 该 断裂 为 松辽 盆 地南 部 的一 组 东 西 向 近 于平 行 的 超岩 石圈 深断 裂 为松辽 盆 地与 华北 板块 接界 断 裂 主期 为逆 掩 断层 中后 期转 化 为走 滑断 层 沿 断 裂带 发 育 有 蛇 绿 混 杂 岩 和 以蓝 闪 片 岩 为 代 表 的 动 力 变 质 岩 收 稿 日期 2 0 0 5 0 6 1 2 修 回 日期 2 0 0 5 0 7 1 8 基金项 目 国家 自然科学基金项 目 编 弓 4 0 4 7 2 0 7 1 国家重点基础研究发展规划 题 编号 2 0 0 1 CB 2 0 9 1 3 3 资助 作者简介 刘德 良 1 9 3 8 男 安徽风阳人 教授 博 导 主要从事油气成藏构造地质学 盆地构造 动力学和构造 年代学研究 E ma i l L i u d l u s t c e d u c n 11 刘德 良 松辽盆地北部 CO z 资源评价及成藏研究 内部 资料 2 0 0 2 4 3 4 天 然 气 地球科 学 V0 1 1 6 图 1 松 辽 地 区主 要 断 裂集 中发 育地 带 分 布 示 意 1德 尔布干断裂 2二连一索伦 断裂 3西拉 木伦河断 裂 I赤 峰 开源断裂 5 嫩江 一白城 断裂 6孙 吴一 双辽断裂 7依 兰 一 伊通断裂 8 敦化 一 密 山断裂 9伊 勒呼 里断裂 l 0 讷河 五大连 池断裂 1 1乌兰浩特哈尔滨断裂 1 2海拉尔南北 向断 裂 1 3 讷河大庆 四平断 裂 1 4逊 克一伊春 牡 丹江断 裂 1 5 嫩江 铁力一伊兰断裂 1 6齐齐哈尔 一大庆 哈尔滨断裂 1 7乌兰浩特 乾安 农安断裂 1 8扎鲁特 通辽 昌图断裂 2 二 连一 索伦 断裂 该 断 裂为 西伯 利 亚板 块 向南 与华 北 陆块 向北 增 生最 终 缝 合 地带 是一 条很 长 的超岩 石 圈断 裂 图 1 呈北 东 向延 伸 沿 此线 有 一 条蛇绿 岩 带 表 明 为 大洋 关 闭 地带 中 生代 早 中 期 沿 断 裂带 东 北段 有 岩 浆 侵入 和 中酸 性 火 山熔 岩 喷 发 活动 晚期 推覆 构造 发育 1 2动力 学背 景 内蒙一兴安构造带是古生代天山一蒙兴造山带 的 东段 松辽 地块 从华 北 陆块 裂解 后游 离 于古亚 洲 洋 中 晚 志 留世 早 泥 盆 世 期 间 华 北 陆 块 向北 发 展 由被 动大 陆边 缘转 化 为主动 大 陆边缘 古 亚洲 洋 壳 向华北 大 陆俯 冲 形 成 赤 峰一 开 源 断裂 和西 拉 木 伦河 断裂 这一 组逆 冲性 质 的韧性 剪切 带 松 辽地块 西北 侧 的西伯 利 亚 板块 更 早 即 开始 向南 增 生 占哑 洲洋 逐步 萎缩 晚 二叠 世 古亚 洲洋 基本 关 松辽 地 块 等小 陆块 拼合 成 的吉黑 陆块 与西 伯利 亚 板块 和 华北 陆块 完成 拼接 属 于 软碰 撞 在 聚合 带 主要形 成低绿 片岩相 为主 的变 质岩 系 晚 二 叠 世 开 始 的 印支 运 动 至 晚 三 叠 世活 动 加 剧 使 先 已靠拢 和聚 集 的吉黑 镶嵌 地块 与 华北 陆块 西 伯 利亚板 块 之间 发生 陆 内 A 式俯 冲 和焊合 巨大 的挤 压力使 松 辽地 区西 北部 发生 陆 内造 山作用 同 时 松 辽地 区南 侧 随 着西 伯 利 亚 板块 向南 挤 压 的强 烈 作用 原来 的洋 壳 消 减带 一 西 拉 木伦 河 断裂 带 和 赤峰 一 开源 断 裂 带 发 生逆 冲 推 覆 和走 向滑 动 形 成 由北 向南倾 伏 的 铲 形 断层 推 覆 和 走滑 作用 使 这 条 断裂 带 产生 高 压 变 质 形 成 一组 近 平 行 的蓝 闪石 片岩 带 图 2松 辽 盆 地 区 域 磁 场 据周伏洪 1 9 8 7 2 局域 性纬 向构造 2 1构造 系统 松辽地 区北部 发育 有许 多近 于 平行 的东 西 向断 裂 讷莫 尔河 断 裂 图 1 就是 其 中较 为典 型 的 一 条 该 地 区纬 向构 造集 中呈 现 在北 纬 5 O 5 2 伊 勒呼 里 山额 尔 古纳一 鄂 伦 春一黑 河 一 线 图 2 区 内次级 纬 向构造 带集 中发育 在北 纬 4 7 5 4 8 和 4 5 4 6 附近 主要有 扎 兰 屯东西 一线 齐 齐哈 尔东 西 一线 和 乌 兰浩 特一 哈 尔滨 一线 这 些近 东西 向 断裂很 可能 属 于伊 勒 呼里 纬 向构造 带 的构造 成分 伊 勒 呼里纬 向构造 带 主要展 布 于北 纬 5 O 5 2 之 间及 其南 北附 近 在 大 兴安 岭 以 东 的伊 勒 呼 里 山 和小 兴 安 岭 北段 表 现 明 显 总 体 是 一 个 复 式 隆 起 带 挤 压 作 用 强 烈 此 纬 向构造 带 在岩 石 圈的深 部有 特 别 的显 示 形成 岩 石圈梯 度 带 莫 霍 面埋 深差 异非 常之 大 2 2动 力学 背景 该 纬 向带 可 能源 于 中生 代 中期西 伯利 亚地 区 向 南 的挤压 作用 造 成亚 洲 东部诸 陆 块 间地 壳 缩 短 在 盆地 的北 部产 生 近东 西 向的压性 断裂 系 其伴 生 的 共轭 剪 裂面 一组 近北 东 一组 近北 西 显 然 北西 向 剪 裂 面所 以不 如北 东 一北 北 东 向剪 裂 面 强 势发 育 一 N o 4 刘德 良等 松 辽盆 地 多元构 造 系统要 览 4 3 5 而 且 后期 力 学性 质 向张 性 转化 很 可 能 受 到 隶属 滨 西 太平洋 构造 体制 北西 向作 用 的制约 以讷 莫 尔河 断裂 为代 表 的纬 向构造 带 的南北 两 侧 岩石 圈落 差颇 大 这种 不 均衡 现 象 可能表 明 存 在 着强 烈 的构 造 活 动 和调 整 过 程 这 对 新构 造 时 期 N Q 的 岩 浆 活 动 及 幔 源 C O 分 布 具 有 指 示 意 义 3 局域性经 向构造 3 1构造 系统 松辽 地 区局域 经 向构造 带 比局域 纬 向构造 带更 不引 起研 究者 的注 意 在 东经 l 2 8 l 3 0 范 围内 经 向构造 在 浅部 和深 部都 有 所反 映 图 2 此 区间 内 浅表 发育 有南 北 向 的库 尔滨 河一 汤 旺河一 牡 丹江一 嘎 呀 河 即 是伊 春 一伊 兰 牡 丹 江一 延 吉 南 北 一 线 构 造 地 貌 的 表 象 而 磁 场 则 反 映 深 部 构 造 东 经 1 2 8 1 3 0 逊 克一 伊 春一牡 丹江 一 线 存 在南 北 向的 正 磁 异 常 带 东 经 1 2 4 1 2 5 讷 河一 大 庆一 一四 平 一 线 存 在 南北 向 的 负磁 异 常带 再 向西 位 于 海拉 尔 南 北方 向亦存 在局 部磁 异常 带 上述 区域 南北 带大 体 等 间距 分布 对 比这 3条 南北带 的规模 和强 度 是 自 东 向西 减弱 的 3 2动 力学背 景 在 松辽 地块 和布 列亚 一佳 木斯 地块 之 间 的张广 才 岭南 北 向构造 带就 是 局域性 经 向构造 在 松辽 盆地 周 边 的反 映口 经 向构造 系统 可 能 与伊 佐 奈歧 板块 的侧 向挤 压有 关 4 滨西太平洋构造 系 4 1 构造 系统 莫 霍 面 上 拱 的 带 状 分 布 可 以 反 映 深 断 裂 的分 布 l 8 松辽 盆地 莫霍 面 上拱 部分 呈 北东一 北 北 东 向 展 布 松辽 地 区主要 的北 东一 J L I L 东 向断 裂有 嫩江 一 白城 断 裂 孙 吴一 双辽 断裂 长 春一 哈尔 滨断 裂和 依 兰一 伊通 断 裂 这些 巨大 断裂控 制 了松 辽 盆地 的 形 成 和发育 嫩 江一 白城 断 裂是松 辽地 区上地 幔隆 起 与大兴 安岭上地幔斜坡梯度带的转折界线 沿断裂带有晚 侏 罗 世 和早 白垩世 中酸 性 中基性 和基 性 火 山 岩 喷 发 推 断其 主要 活动 时期 为晚 侏罗 世至早 白垩世 早 期 为压 扭性 质 晚期则 转 化 为张扭 活动 特征 相 应该 逆 断层 反转 为正 断层 孙 吴 双 辽断 裂是 最苇 要 的 一 条 北北 东 向断裂 贯穿 盆地 中部 为压扭 性 的走 向 滑动 但 先后 复合有 逆 冲挤缩 和倾 向滑动 依 兰 伊 通 断裂 是松辽 盆 地东邻 的一条 著名 的 大 断 裂 是 郯 庐 断 裂 的 北 段 分 支 为 超 岩 石 圈 深 断 裂 深 达上地 幔 沿断 裂 分布有 富 含深 源橄 榄岩 包体 的玄武 岩 主要 发育 时期 在晚 印 支期 上新 世 晚期 以 后 经 历 了反 复 的拉 分 过 程 出现 了 多期 的玄 武岩 喷 溢 伊 兰 依通 一 沈 阳断 裂带是 松辽 盆地 深部 的 东 部 边 界 伊兰 一依 通一 营 口断 陷带 是认识 松 辽盆地 滨西 太平 洋构造 系统 的一把 钥匙 松 辽地 区北 北 东 向大 断 裂皆具 有左 行走 滑性 质 西 拉木 伦河 断 裂被 北北 东 向断 裂切割 左 行 明显 4 2动 力学 背景 晚 侏 罗世一 早 白垩 世初 J 一K 伊佐 奈歧 板块 向亚 洲大 陆 斜 向 的碰 撞 形 成一 个与 先 存 的海 西 印 支期 近东 西 向构造 带呈 大 角度 交切 的近 北北 东 向 展 布 的 东亚 造 山 系 和 中 国东部 宽 阔 的陆 缘 活 化带 此 时 伴 随伊 佐 奈歧 板 块 向北 潜 没 和西 伯 利亚 板 块 的侧 向挤 压 中国 东部 出现 左 行 走 向滑 动 的 构造 特 征 许 多北北 东 向的 深断 裂 正 是 在这 种 环 境 中形 成 的 早期 J 主要 形成 一 系列 的 走滑 拉 分性 的断 陷 盆地 伴有强 烈 的火 山活 动 在盆 地堆 积 了火石 岭组 火 l J 岩 沙 河 子 组 和 营 城 组 火 山 碎 屑 岩 系 晚 期 K 裂 陷 盆 地 扩 大 范 围 形 成 3 O多 个 断 陷 盆 地 群 沉 积 了登 娄库组 泉头组 碎 屑岩 系 早 白垩世 中期 至 晚 白 垩世 初 K K 中 国东 部受 控 于今太 平洋 动力 系统 伴随 西太平 洋 古陆 的 裂解 和沉 没 中 国东部 转 入拉 张 为主 的背 景之 下 松辽 地 区地壳 逐 渐冷却 盆地均 衡 沉降 形成 白垩 纪 的 巨厚坳 陷沉 积 随 着亚 洲东缘 沟 弧一 盆 体 系的 形成 松 辽盆地 处 于弧 后 陆 内坳 陷部 位 盆底 东部 逐 渐抬 升 盆地 沉积 中心 西 移 这 种掀 斜运 动在 大 的构 造地 貌上 表现 为 东部 隆起 中部 次 隆起 西部 呈斜 坡 带状 排布 此 阶段 沉积 了青 山 口组 姚家组 和 嫩江 组 的深 湖 相细碎 屑 岩系 问或 可能 有海 相沉 积 这一 时 期盆 地 面积最 广 大 为统 一 的大型坳 陷 盆地 其 水平 的沉 积层 叠置 披 盖于先 存类 盆岭 构造 之上 此 大 型坳 陷盆 地 的形 成 与先前 大晕 岩浆 喷发 导致 地壳 深 部物 质 亏空 和热散 失 不无 关 系 晚 白垩世晚 期 至早 第 三纪 K 一E 随 着燕 L L J 一 阴 山 强烈 抬 升 松辽 地 区亦 被抬 起 盆地 逐渐 萎缩 消 亡 5 北 西西 北西 向与北北东 北东 向 共轭断裂构造 5 1 构 造 系统 北西 西 一北 西 向断 裂于松 辽 盆地 内外 广泛分 4 3 6 天然 气地球科 学 Vo 1 1 6 布 在小 比例地 质 图 中的显示 呈单 条 断裂 长度 不 大 但数 量 众 多 并 以群 组 集 体成 带 且 以等 间距 排 布 自北 向南依 次 集 中 发育 展 布 在 小 兴安 岭 南 侧 盆 地 北 缘 的是 嫩 江一 五 大 连 池一 铁 力一 依 兰 断 裂带 在 盆 内 中北 部 的是扎 兰 屯一齐 齐 哈尔一 大 庆一 哈尔 滨 一 尚志 断 裂带 在盆 内 中南部 的是 乌 兰 浩 特一 乾 安 一 农 安 断 裂 带 在 盆 内南 部 的扎 鲁 特一 通 辽一 昌图 断裂 带 从盆 地与 外 围整 体 看 北 西 西 一北 西 向断 裂 呈 现统 一 的左 旋 运动 许 多先 存 的 构造 也 发生 有 限 的 左行平 移 据交 切构 造关 系 其形 成年 代为 新构 造 时 期 N Q 主要 是新 生 的 亦 有 利 用先 存 北 西 向 张扭 性断 层改 造而 成 同时期 发育 的北 东 北 北 东 向断裂统 一 呈现 右 旋 运动 它 们 有新 生 的 亦 有 迁 就 利用 先 存 北 东 北 北 东 向断 裂改 造 成 的 虽 然继 承 了 先存 断裂 大 体 的 部位 但 由先前 的左旋 转变 为右 旋L 9 由于先 存北 东 北 北 东 断裂 往 往 属 于 区域性 的 主 干断 裂 原 本 就 规模 大 连 续 性好 经 叠 加 发 育 更加 显 得 宏 伟 以 致 该共 轭断 裂 系北西 西 向断裂 组 与北北 东 向断 裂组 不 均衡 发育 后 者较 前者 强大 新构 造期 发育 的北 西西 向与北 东一北 北 东 向共 轭 断裂 系统 是 活 动性 构 造 往 往 有 幔 源岩 浆 沿 之 上 侵 和喷发 晚第 三 纪 以来 的 火 山活 动较 强 烈 其 碱性 玄 武 岩 中 幔 源 包 体 研 究l 表 明 岩 浆 来 自 6 0 8 0 k m深 的上地 幔 沿共 轭断 裂 系统不 仅 火 山作用 地震 作用 活跃 而且 亦是 C O 天然 气 脱排 成藏 最有 利构 造 5 2动 力学背 景 北 西 西 一北西 向左 旋 断 裂 组 与北 北 东 一北 东 向右 旋断 裂 组 共 同构 成 了共 轭 断 裂 系 它们 构 成统 一 的构 造变 形场 其动力 来 源可 作 2 种 解 释 其 一 主压 应 力近 东西 方 向 可 为印 度板块 和欧 亚板块 碰 撞 的侧 向动 力 由西 向东 的主 动挤 压力 与 太平 洋 板 块 自东 向西 的阻挡 有关 其 二 为西北 利 亚板 块 向 南 的推 挤动 力 鉴于 伴生 的南 北 向构造 显 然第 一种 可 能 为大 对 于共轭 断 裂构造 变 形场 的分 析 有利 于 从 本 质 上理 解 盆 内南 北 向隆起 坳 陷构 造 成 因 及 其 构 造体 系归 属 的认识 松 辽 盆地 共轭 断裂 与 近南北 向 隆起 坳 陷 前 者 为 断 裂 构 造 后 者 可 相 当褶 皱 构 造 属 于 同一构 造 系统 是全 区最 新一 期 动力作 用 的 结 果 参考文献 1 任 纪舜 从全球看 中国大地构造 中国及邻区大地 构造图 简要说明 M 北京 地质 出版社 1 9 9 9 2 周伏 洪 利用航 磁资料探 讨东 北地 区的区域构造 问题 A 勘查地球物理 勘查 地球 化学 文集 第 6集 c 北京 地质 出版 社 1 9 8 7 3 程裕淇 中国区域 地质概论 M 北京 地质出版社 1 9 9 4 4 谢呜谦 拼贴板块 构造及其驱动机理 中国东 北及邻区的 大地构造演化 M 北京 科学 出版社 2 0 0 0 5 王汉 卿 中国纬 向带褶皱 构造研究 M 北 京 地质 出版社 1 9 9 9 6 陈学波 张景 发 唐荣金 等 中国及外 围地 区莫霍面深 度分 布图 1 1 5 0 0 0 0 0 0 M 北京 地震 出版社 2 0 0 1 7 国家地震局 中国地震区划图编委会 中 国及邻 近海域 活动构 造图 M 北京 地震 出版社 1 9 9 0 8 刘德 良 沈 修志 陈江 峰 等 地 球 与类地 行 星 构造 地质 学 M 合肥 中国科学技术大学出版社 1 9 9 7 9 马杏垣 中国及邻近海域岩石圈 动力学图 M 北 京 地质出 版 社 1 9 8 6 1 O j 王锡魁 裘善 文 宋长春 等 中国东北新生代 火I U活动 与地 热资源 M 北京 地质 论评 1 9 9 9 4 5 增刊 1 9 0 1 9 5 S UM M ARI LY ANALYS I S TO M ULTI PLE TECToNI C S YS TEM I N S ONGLI AO BAS I N I I U De l i a n g YANG Qi a n g I I Z h e n g s h e n g I I U B o TAN Yi n g YANG Xi a o y o n g W ANG Ba i c ha n g W ANG Fe n g l a i ZHENG De s h a n SU N Zha n q i an g 1 o l l e g e Ea r t t l a n d S p r w s