中國西部前陸沖斷帶構(gòu)造走滑特征分析

何文忠 沈燕飛 張川

1元陽縣華西黃金有限公司 云南 元陽 662406 2云南華西礦產(chǎn)資源有限公司 云南 昆明 650214

中國西部前陸沖斷帶構(gòu)造走滑特征分析

何文忠1沈燕飛2張川1

1元陽縣華西黃金有限公司 云南 元陽 662406 2云南華西礦產(chǎn)資源有限公司 云南 昆明 650214

前陸沖斷帶的運動、變形特征受多種因素控制，如區(qū)域應(yīng)力場、古構(gòu)造、巖石物性等，其中最重要的控制因素是區(qū)域應(yīng)力場。從喜馬拉雅期區(qū)域構(gòu)造背景看，中國西部前陸沖斷帶的形成與走滑和擠壓應(yīng)力場的共同作用有關(guān)。大地構(gòu)造背景決定了中國中西部前陸沖斷帶具明顯的走滑特征。本文從平面及剖面上對走滑特征作了進(jìn)一步分析。

1 前言

中國中西部尤其青藏高原相對于塔里木盆地的斜向運動導(dǎo)致在阿爾金走滑斷裂的東南形成走滑-擠壓構(gòu)造域，形成系列走滑推覆構(gòu)造[1]。羅照華、莫宣學(xué)、蘇尚國、鄧晉福等認(rèn)為俯沖模型不能解釋青藏高原北緣的新生代巖漿活動特征，最新的地球物理探測結(jié)果也不支持北方板塊向青藏高原的俯沖。青藏高原北緣的巖石圈運動主要不是俯沖作用，而是陸陸碰撞及與其伴生的大型剪切斷裂和地殼大規(guī)?？s短。青藏高原北緣的幔源巖漿活動局限在大型走滑斷裂的交匯部位，巖漿成因可能與走滑作用導(dǎo)致的局部拉張環(huán)境有關(guān)[2]。沖斷帶的走滑特征體現(xiàn)在剖面和平面上。

2 平面上的走滑特征

中國西部前陸盆地構(gòu)造帶的平面展布常和造山帶的延伸方向有一定夾角，構(gòu)造帶的展布呈雁列狀。沖斷帶在走向方向上明顯分段，各段的變形特征、沖斷規(guī)模不同，發(fā)育以走滑變形為主，和沖斷方向近平行的調(diào)節(jié)帶或轉(zhuǎn)換帶[3~11]。這些調(diào)節(jié)帶可以是斷層、也可以在深部是斷層、而在淺部可體現(xiàn)為地層撓曲，同樣也可以呈其他的構(gòu)造形式。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造格局在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和石炭系褶皺基底的雙重基底基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了晚海西、印支、燕山、喜山期等四個構(gòu)造運動而發(fā)展起來的，構(gòu)造格局的形成經(jīng)歷了晚石炭世—早二疊世的海相、殘留海相前陸盆地階段、中晚二疊世陸相前陸盆地階段、中生代振蕩型陸內(nèi)拗陷盆地階段和新生代陸內(nèi)前陸盆地階段。新生代前陸盆地階段使早期形成的各類構(gòu)造的幅度加大，并最終定型?，F(xiàn)今的斷裂、背斜帶的展布具走滑特征。構(gòu)造上具有南北分帶，東西分塊的特點，具體而言，南北向受控制可分為兩個二級構(gòu)造帶，南為山前沖斷構(gòu)造帶（即托斯臺—齊古沖斷構(gòu)造帶），北為前緣褶皺背斜構(gòu)造帶，受博齊斷裂系走滑運動的影響，其南北兩側(cè)尤其是北側(cè)的斷裂背斜帶和其呈銳角相交，博齊斷裂系為右行走滑，同區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用相一致。此外，前緣褶皺背斜構(gòu)造帶因南北向走滑調(diào)節(jié)斷裂及車排子凸起的影響，東西方向上構(gòu)造特征有很大區(qū)別：可分為東西兩個弧形逆沖褶皺塊，即西段的獨山子逆沖塊、東段的霍瑪吐逆沖塊。獨山子逆沖塊南北方向上可分為高泉東—獨山子逆沖褶皺帶和高泉北—西湖背斜帶等兩個次級構(gòu)造帶；東段霍瑪吐逆沖塊南北方向上可分為東灣背斜帶、霍瑪吐背斜帶及安集?！魣D壁背斜帶等三個次級構(gòu)造帶（圖1）。其東段和西段的構(gòu)造樣式具有一定的差異。東段霍瑪吐地區(qū)，山前第一排構(gòu)造帶變形成基底斷裂和厚皮構(gòu)造，霍瑪吐構(gòu)造帶以薄皮構(gòu)造和斷層轉(zhuǎn)折褶皺為主，安集?！魣D壁構(gòu)造帶以斷層傳播褶皺為主，由山前向前陸方向的傳播的距離較長，西部四棵樹凹陷地區(qū)以推覆逆掩構(gòu)造為主，構(gòu)造部位移向盆地傳播的距離較小。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地南緣和逆沖主斷層伴生的雁列褶皺

圖2 阿爾金斷裂及附近發(fā)育的花狀構(gòu)造

鄂爾多斯西緣沖斷帶南北向平面分段性更明顯，西緣地區(qū)從構(gòu)造地質(zhì)特征來看，具有明顯的南北分區(qū)性，在中寧－青銅峽一線至馬家灘以北－橫山堡以南地區(qū)存在一南北分區(qū)的轉(zhuǎn)換帶，將西緣地區(qū)分為南北兩大逆沖體系。其主要依據(jù)有：

1）從區(qū)域地質(zhì)、重力和航磁等資料上可以清楚地看到，南北兩大逆沖體系的平面展布特征差異明顯；南部逆沖體系為祁連山褶皺沖斷帶向東部的延伸，走向呈南北－北西向的似弧形構(gòu)造帶；而北部逆沖體系則屬于鄂爾多斯地塊與阿拉善地塊的過渡區(qū)，走向呈南北－北東向的似弧形構(gòu)造帶。另外，北部逆沖體系地表出露的地層從太古界到第四系均有分布，其中新生界以前的地層中，出露的主要為古生界－太古界老地層；南部逆沖體系地層出露的主要為中新生界地層（前新生界地層中，主要為白堊系地層出露），前中生界地層出露較少。

2）鄂爾多斯盆地西緣逆沖帶斷裂較發(fā)育，斷裂的走向、傾向及形態(tài)在南北各不相同，其特征在重磁場中有明顯的表現(xiàn)。布格重力異常圖上，西緣逆沖帶整體表現(xiàn)為反S形重力高帶，高帶兩側(cè)為線性梯度帶，但南北分界很明顯，南北各有一個反S形展布的局部異常。從西緣地區(qū)斷裂系統(tǒng)圖上，同樣可以看出西緣地區(qū)存在南北兩個反S形展布的斷裂帶。

3）地震資料分析表明，北部逆沖體系陶樂－橫山堡地區(qū)主沖斷層以東傾為主，陶樂地區(qū)最為發(fā)育，向南至橫山堡及馬家灘地區(qū)為南北兩大逆沖體系的轉(zhuǎn)換帶?；莅脖嗔岩晕鳛楦呓嵌饶鏇_斷裂及沖斷帶，馬兒莊斷裂以東為東傾的反沖三角帶，斷裂特征與北部具有良好的可對比性，而重力異常及地震資料構(gòu)造解釋也清楚地看到前緣三角帶為北部逆沖體系向南的延伸。而南部逆沖體系馬家灘及其以南地區(qū)，逆沖斷層以西傾為主，并且在緊鄰調(diào)節(jié)帶的馬家灘地區(qū)東部構(gòu)造帶呈現(xiàn)與陶樂－橫山堡地區(qū)具有一定可對比性，而以西發(fā)育較典型的逆沖推覆構(gòu)造。另外，在北部沖斷系構(gòu)造的主要形成期為燕山中期，而南部沖斷系構(gòu)造的主要形成期為燕山晚期。

圖3 過馬仙斷層的地震剖面

圖4 柴西地區(qū)阿拉爾斷層具逆沖走滑特征

在南北兩大體系內(nèi)部的南北分段特征也十分明顯，從北向南將整個構(gòu)造帶進(jìn)一步細(xì)分為六段，即構(gòu)造帶北部沖斷系劃分為桌子山段、石嘴山段和陶樂－橫山堡段三段；南部沖斷系劃分為馬家灘段－惠安堡段、沙井子－平?jīng)?、隴縣段三段。各段重磁電特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造演化特點存在著明顯的差異。桌子山段位于研究區(qū)的北部，南以正誼關(guān)斷裂為界，北到千里溝斷裂。構(gòu)造線的方向主要為北北西向，地面出露古生界及前古生界地層，可見太古界及下古生界地層逆沖于上古生界地層之上。石嘴山段南以永紅斷層為界，北以正誼關(guān)斷裂為界，該段以發(fā)育簡單的大型逆沖斷隆與前緣三角帶。陶樂－橫山堡段北界至陶樂，南界至青銅峽。

該帶構(gòu)造線方向主要為北東向、北北東向。該段以發(fā)育一系列東傾逆沖斷層為特征構(gòu)造呈排呈帶發(fā)育。馬家灘段－惠安堡段南界位于炭山－大水坑一線，該段為南北兩大逆沖體系轉(zhuǎn)換帶，由一系列低角度逆沖斷層和相應(yīng)的沖斷席以及前緣三角構(gòu)造帶，構(gòu)造十分復(fù)雜。推覆體系及前緣構(gòu)造帶均很發(fā)育。從北向南，構(gòu)造變形程度逐漸增強(qiáng)。構(gòu)造線呈向東凸出的弧形，北為北北西、中為近南北、南為北北東向。華亭－隴縣段處于鄂爾多斯盆地西南緣，大部分已屬于盆地內(nèi)渭北隆起二級構(gòu)造單元。構(gòu)造線方向以北西向為主，發(fā)育類似于馬家灘地區(qū)的逆沖推覆構(gòu)造體系。

3 剖面上的走滑特征

斷層的走滑特征在地震剖面上的標(biāo)志有：（a）主斷層相對孤立、傾角陡、貫穿各層位；（b）狹長，直立或陡立的斷片、總體呈背形或向形（花狀構(gòu)造）；斷層傾向視上升盤或位移性質(zhì)在剖面中隨深度而變化，相鄰剖面中也有所不同；（c）斷面兩側(cè)接觸的沉積物的厚度、巖相或地層層序不同，這種差別有別于傾向滑移斷層和生長斷層；（d）高角度主斷層兩側(cè)半生的異常褶皺和斷裂。

由于西部前陸沖斷帶強(qiáng)烈的沖斷構(gòu)造運動，往往將剖面上的斷層歸為逆沖斷層，而識別其走滑特征較困難，這也是以往忽視西部沖斷帶走滑特征的客觀原因。但從宏觀上看，西部的每個造山帶都可以看成是一個大型的花狀構(gòu)造，沖斷帶和整個造山帶相比只是其一部分。

由于地震剖面的分辨能力有限，蓋層中的斷裂在剖面上易識別，而在基底中的斷層及基底卷入型斷層在基底的延伸情況確不易識別。只有結(jié)合平面圖，從區(qū)域著眼，才能更合理解釋剖面構(gòu)造樣式。如阿爾金山前和祁連山前的地震剖面解釋，單單從一段地震剖面上很容易將其解釋為雙重構(gòu)造或三角帶，當(dāng)結(jié)合地面斷裂斷裂的展布規(guī)律，和地震剖面進(jìn)行聯(lián)合解釋時會發(fā)現(xiàn)花狀構(gòu)造的特征（圖2）。阿爾金走滑斷裂帶走滑運動對柴達(dá)木盆地有較強(qiáng)的影響，在附近的地震剖面上發(fā)育花狀構(gòu)造。

柴西南、柴北緣前陸沖斷帶的走滑特征也很明顯。其走滑特征在地震剖面上的突出表現(xiàn)是前面談到的標(biāo)志（d），這兩個地區(qū)的斷層上下盤的厚度差異很大，地層層序也不相同，也沒有生長斷層的特征。針對侏羅系的解釋，以往將下降盤有侏羅系而上升盤沒有的情況解釋為存在侏羅系斷陷，這種解釋目前看來是不合理的，因為沒有考慮走滑運動的影響。如柴北緣的無為、馬仙斷層，呈北東東向延伸，和沖斷帶的展布方向近于直交，為走滑逆沖斷層（圖 3）。

地震資料的平剖面結(jié)合更易識別走滑斷層。在柴西地區(qū)，塊斷特征明顯，一組近東西向的斷層（阿拉爾、昆北等斷層）斷層規(guī)模大，活動時間長，具有同生性，控制了第三系幾個近東西向斷陷的沉積格局，也控制東西向構(gòu)造的形成和油氣聚集。而近南北向斷層規(guī)模較小，多期活動，早期活動強(qiáng)，控制南北向構(gòu)造的形成和油氣聚集。柴西地區(qū)的斷裂和構(gòu)造組合表現(xiàn)出明顯的走滑特征，如阿拉爾斷層（圖4），其北盤的Ⅲ號斷層由東向逆沖，南盤的Ⅶ斷層由西向東逆沖，阿拉爾起到了走滑調(diào)節(jié)作用。正是由于前陸沖斷帶的走滑構(gòu)造運動，使中西部前陸沖斷帶的構(gòu)造變形以厚皮構(gòu)造變形為主。

4 小結(jié)

根據(jù)以上分析，只有結(jié)合平剖面才能更易識別走滑斷層的特征，通過對中國中西部各構(gòu)造單元的構(gòu)造解析，斷裂及構(gòu)造組合具明顯的走滑特征，構(gòu)造帶的展布呈雁列狀，沖斷帶在走向方向上明顯分段，各段的變形特征、沖斷規(guī)模不同。這些特征造成了前陸沖斷帶油氣勘探的復(fù)雜性，今后應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)一步指導(dǎo)油氣資源的勘探開發(fā)。

[1]許志琴 等.地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報. 2004，29(6):632-643

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Analysis of structural strike-slip characteristics of foreland thrust belts in west china

He Wenzhong1Shen Yanfei2Zhang Chuan1
1YuanYang County HuaXi Gold Co.,LTD. YuanYang, YunNan province, 662406；2YunNan HuaXi Mineral Resource Co.,LTD. KunMing,YunNan province, 650214

The movement and deformation characteristics of foreland thrust belts are controlled by multifactors, for instance, regional stress field,Paleotectonics, Physical properties of rocks, and so on, and regional stress field is the most important factor. Look from regional tectonic setting of Himalayan time, the forming of Foreland thrust belts in west china was relevant to both Strikeslip and compressive stress field. Geotectonic background decided that Foreland thrust belts in west china has the features of Strike-slip characteristics. In this paper, we have made further analysis for Strike-slip characteristics from plane and section.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.002

何文忠，男，哈尼族，1970年5月出生，于1995年7月畢業(yè)于云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局職工大學(xué)，畢業(yè)至今一直從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。

中國西部；前陸沖斷帶；構(gòu)造；走滑特征

West China；Foreland thrust belts；Structure Strike-slip characteristics