东北地区白垩系断陷盆地群的形成与演化

东北地区白垩系断陷盆地群的形成与演化

1成盆盆地模式裂谷盆地是在全球支张动力系统下形成的一个扩张构造体系之一。裂谷形成的动力源可以来自地壳下伏的地幔,也可以来自板块边界,前者称为主动裂谷,而后者称为被动裂谷,但在不同的构造环境下常常形成复合裂谷。东北中生代沉积盆地是典型的大陆伸展型盆地,各主要盆地的成盆过程可大致归为宽裂谷模式和窄裂谷模式。本文拟从裂谷成盆模式入手,对其成盆机制作进一步的研究。2断陷盆地群形成时期的演化东北地区地处东北亚大陆东部,为西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块所包围。东北地区中生代盆地一直是中国地质界关注的焦点,其中涵盖了马杏垣教授(1981)的伸展盆地认识,李思田教授(1986)的剪切-伸展盆地认识,高明修(1978)的双弧后裂谷盆地认识。中国东北中生代沉积盆地早期(区域断陷形成时期)具有相似形成过程,都是大陆伸展形成的断陷型盆地(群)。东北地区早白垩世断陷盆地群主要经历了拉张断陷到挤压回返的完整构造旋回,断陷样式主要有地堑式、箕状断陷及二者组合的型式。综合地质与地球物理资料将东北地区盆地分为东、中、西三部分(见图1)。3断裂带群的基本地质特征3.1古生代褶皱造山带的发育中新生代断陷盆地群是在是在相对较新的地壳的基础上发展起来的,形成于古生代褶皱造山带基础上,发育于西伯利亚克拉通和中朝克拉通之间,地壳破碎,塑性强,相对较热。3.2陆壳内软流圈松辽盆地主岩石圈减薄区南起开鲁、四平,向北东经扶余、安达一直到德都,区内软流圈起伏较小,埋深较浅,为60~70km,是陆壳内软流圈上隆强烈地区。海拉尔盆地次岩石圈减薄区位于内蒙新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗及海拉尔一带,区内上地幔软流圈埋深为70~80km,为软流圈上隆强烈地区(见图2)。4盆地群落破碎和特征4.1陷及三江盆地依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带被认为是郯庐断裂带北延部分。东部断陷盆地群主要包括依兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带两侧的断陷及三江盆地,受NNE和近NW向断裂控制,盆地走向基本与断裂方向一直(见图1)。早白垩时期,由于太平洋板块运动方向由近NWW向变成近NNW-NNE向,使的欧亚板块东缘产生大规模左行走滑,此时伊兰-伊通断裂带和敦化-密山断裂带发生强烈的左行平移,构造活动强烈,控制了早期盆地的右旋走滑,形成地堑雏形,晚中白垩系,被NW向断层切割,形成地堑、地垒相间的沉积盆地。4.2岩相古地理特点西部断陷断陷盆地群主要以海拉尔-二连盆地为主,具有基底形成早、盆地发育早、火山岩发育及断超结构等特点。早白垩世从大兴安岭地区到松辽盆地西部存在NNE向展布的上地幔隆起,使上侏罗统—下白垩统火山岩在大兴安岭地区厚度最大。4.3下白垩统油页岩分布及演化(1)早白垩世,东部地区地势较低,发育海相、海陆交互相和滨海沼泽相沉积。西部地区地势较高,具有类似千岛湖的古地理面貌。松辽盆地相对于东部和西部地区地势较高,是一个相对隆起区。(1)广泛发育代表深湖-半深湖沉积环境的油页岩,油页岩呈围绕松辽盆地分布的趋势,东北断陷盆地群下白垩统油页岩分布广泛。(2)广泛发育火山沉积,火山沉积夹油页岩,泥岩。松辽盆地下白垩统主要发育煤系地层。(2)晚白垩世,在松辽盆坳陷演化阶段,东部地区相对隆起。(1)冰筏沉积、松辽盆地在青山口组一段和嫩江组一段和二段存在湖海沟通(介形类和叶肢介在此时间大量繁盛,堆积成层,构成属种比较单一的介形虫灰岩或叶肢介层)。在青山口组和嫩江组层位中发现了半咸水、咸水生物群(如半咸水沟鞭藻、鲨鱼牙齿和瓣鳃类等)。古盐度(Sr/Ba>0.15、B/Ga>5)等地化指标也表明松辽盆地存在海相沉积夹层,有与外海沟通的历史(刘招君,2005)。(2)大面积花岗岩出露,表明遭受了强烈剥蚀。而同时期的松辽盆地则处于持续沉降过程中。5盆地群成盆机制本文认为东北地区中生代晚侏罗至早白垩时期,中部松辽盆地和以海拉尔盆地为代表的西部盆地群,为主动型大陆宽裂谷盆地,其主要成盆机制为幔隆-蠕散作用。东部盆地虽然在早白垩世早期和中部西部地区一样具有相似的发展过程,但其成盆过程主要受太平洋板块活动控制,部分偏西部盆地受幔隆作用和板块构造活动控制,为窄裂谷成盆模式(见图3)。5.1构造-沉积演化(1)东北断陷盆地群存在断陷之前/断陷过程中隆起,主要包括松辽隆起区、海拉尔隆起区。(2)隆起区与周边地区的构造演化过程可能具有反向关系。(3)东北断陷盆地群是在幔隆伸展过程中形成。(4)库拉-太平洋板块对东部地区的影响较大。5.2隆升断陷、晚期坳陷的演化过程(1)断陷盆地群白垩纪裂谷系的中心带经历了早期隆升断陷、晚期坳陷的演化阶段。(2)断陷盆地群白垩纪裂谷系的侧翼(周边)经历了早期坳陷/断坳、晚期隆升/隆升断陷的演化阶段。6中部断陷盆地群东部断陷盆地群经历了多次构造运动,发育多期不同性质盆地的叠合盆地。三江盆地、鸡西盆地和勃利盆地的主力烃源岩为下白垩统城子河组和穆棱组煤系烃源岩。中部断陷盆地群具有断坳双层结构,沉积地层厚度大。断陷阶段发育火山碎屑沉积和煤系地层,坳陷阶段以湖相沉积为主,并存在湖海沟通。西部断陷盆地群烃源岩广泛发育、有油气显示,具备生油条件;火山断陷作用发育,形成良好的储盖条件;后期改造作用较弱,保存条件良好。东北地区断陷盆地群地层沉积厚度大、烃源岩发育、火山断陷活动强烈,利于油气的生成。但是东部断陷盆地群东部地区靠近大陆边缘,由于遭受强烈的板块俯冲挤压作用,不利于油气的保存。7加速裂谷成盆地区地质特征(1)松辽盆地和以海拉尔盆地为代表的西部盆地群,为主动型大陆宽裂谷盆地;西