銀川盆地不同構造層構造樣式及形成演化分析

侯旭波，崔紅莊，郇玉龍

（中國石化勝利油田分公司 西部新區(qū)研究中心，山東 東營 257100）

0 引言

構造樣式是指在剖面形態(tài)、平面展布、排列和應力機制上有密切聯(lián)系的相關構造的總體特征，是特定構造變形條件下產(chǎn)生的一系列構造變形的總體概貌［1-4］.人們分析構造樣式的形態(tài)、性質(zhì)和成因，提出不同劃分方案［1-2，5-7］.隨著研究的深入，構造樣式的研究由定性描述幾何學特征到定量分析運動學特征，以及探討板塊運動背景下的動力學機制，并且注重地球動力學背景、周邊造山帶及深大斷裂活動對其轉(zhuǎn)變的控制作用［4，8-14］.最新劃分方案多以地球動力學背景和應力場為基礎，包括伸展構造樣式、擠壓構造樣式、走滑構造樣式、反轉(zhuǎn)構造樣式及重力—熱力構造樣式等5類［3-4，8-9，15-19］.

銀川盆地自1957年起開展一系列勘探工作，目前勘探程度較低，取得一些研究成果.如王美芳等分析銀川盆地地質(zhì)特征［20］；其他學者將銀川盆地作為鄂爾多斯西緣一部分探討鄂爾多斯西緣邊界、區(qū)域演化及盆山轉(zhuǎn)換［21-27］.目前對銀川盆地系統(tǒng)研究不足，對其構造樣式和形成演化不夠清楚，制約該地區(qū)的勘探工作.在對二維地震資料精細解釋基礎上，筆者分析銀川盆地構造樣式，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景探討其演化過程，為后期盆地解析及油氣勘探提供指導.

1 區(qū)域地質(zhì)背景

銀川盆地位于寧夏回族自治區(qū)，北起石嘴山，南至牛首山，西鄰賀蘭山，東接鄂爾多斯西緣斷褶帶，是賀蘭山與鄂爾多斯西緣斷褶帶之間的新生代斷陷盆地.銀川盆地整體呈北北東走向，自西向東劃分為西部斜坡帶、中央凹陷帶、東部斷階帶3個構造單元，賀蘭山東麓斷層、黃河斷層、蘆花臺斷層及銀川斷層等控制銀川盆地的形成及演化（見圖1）.銀川盆地發(fā)育新生界和基底2個構造層.新生界構造層包括清水營組（E3q）、紅柳溝組（N1h）、干河溝組（N2g）和第四系（Q），整體厚度大，最厚達到8km，各層系間均為整合接觸關系.基底構造層為銀川盆地前古近系地層，多數(shù)地區(qū)以寒武—奧陶系為主，局部地區(qū)殘留部分為上古生界及中生界.

2 構造樣式

銀川盆地發(fā)育伸展、伸展—走滑、擠壓及反轉(zhuǎn)4類構造樣式，其中新生界主要發(fā)育伸展和伸展—走滑構造樣式，盆地基底主要發(fā)育擠壓和反轉(zhuǎn)構造樣式.

2.1 新生界

銀川盆地新生界發(fā)育正斷層及其相關構造，構造樣式以伸展構造樣式為主，兼有伸展—走滑構造樣式.

2.1.1 伸展構造樣式

伸展構造樣式發(fā)育于銀川盆地各個構造帶，主要表現(xiàn)為翹傾斷塊、塹壘斷塊、滑動斷階和潛山披覆4類.

翹傾斷塊是指在單剪切應力作用下斷塊沿斷面旋轉(zhuǎn)而形成的構造樣式.翹傾斷塊構造樣式主要發(fā)育于銀川盆地東部斷階帶與西部斜坡帶，分為反向翹傾斷塊、順向翹傾斷塊2種形式（見圖2（a）、（b））.

塹壘斷塊為雙向拉張應力作用下均勻剪切、差異沉降所形成的構造樣式，以塹壘相間為特征.銀川盆地表現(xiàn)為斷陷盆地，盆地結(jié)構表現(xiàn)為北部西斷東超、南部東斷西超.因而，該類構造樣式發(fā)育相對較少，僅發(fā)育于盆地南部靈武凹陷內(nèi)（見圖2（c））.

滑動斷階主要發(fā)育于邊界控盆斷層的陡坡帶，是斷層快速、強烈活動的結(jié)果，在剖面上主要表現(xiàn)為多級“y”形組合（見圖2（d））.銀川盆地發(fā)育多條控盆斷層，但多表現(xiàn)為同沉積斷層，滑動斷階構造樣式表現(xiàn)不明顯，僅少數(shù)斷層附近表現(xiàn)順向滑動斷階特征.

潛山披覆是在基底邊沉積、邊壓實下形成的頂薄翼厚的披覆構造樣式.受古地貌及不均衡剝蝕作用影響，銀川盆地基底殘留部分殘丘，新生代強烈伸展斷陷造成盆地基底形成部分斷塊，二者后期被新生界地層覆蓋，形成殘丘型潛山和斷塊型潛山（見圖（2（e）、（f）））.

2.1.2 伸展—走滑構造樣式

走滑構造樣式是指在水平剪切應力作用產(chǎn)生的壓扭性聚斂或張扭性離散斷裂變形的總和.受走滑作用影響，斷裂系統(tǒng)在平面和剖面上具有一定組合特征，如在剖面上表現(xiàn)為正、負花狀結(jié)構；在平面上表現(xiàn)為雁列、羽列和帚狀組合等特征［4］.

地震資料分析表明，銀川盆地新生界存在一定走滑作用，其對伸展構造樣式進行疊加改造，形成伸展—走滑構造樣式.該構造樣式在剖面上不是典型的負花狀結(jié)構，表現(xiàn)為“似花狀”特征，其主干斷裂多數(shù)向下延伸至中、古生界，分支斷裂主要發(fā)育于新生界，形成“半花狀”或“全花狀”組合特征（見圖3）；在平面上，伸展—走滑構造樣式形成的斷裂系統(tǒng)表現(xiàn)為雁列式、羽列式和帚狀組合等特征（見圖4）.銀川盆地伸展—走滑構造樣式主要發(fā)育于盆地的中、東部，即黃河斷層附近，說明銀川盆地走滑作用的形成與黃河斷層的發(fā)育有密切聯(lián)系.

2.2 基底

銀川盆地基底經(jīng)歷強烈剝蝕與改造，現(xiàn)今殘留地層以寒武—奧陶系為主，地震資料上表現(xiàn)為雜亂的反射特征.在部分地區(qū)，如殘留上古生界及中生界的地層，內(nèi)部仍保留構造運動痕跡，地震反射特征反映構造樣式.

現(xiàn)今殘留的構造特征，盆地基底構造層以擠壓構造樣式為主，表現(xiàn)為逆沖斷層及相關褶皺.其中，逆斷層以沖斷斷層為主，在部分地區(qū)（如南部靈武凹陷）剖面上表現(xiàn)為對沖的構造樣式（見圖5（a））；與逆斷層相關的褶皺多數(shù)頂部被剝蝕，僅殘留底部，可依據(jù)中、古生界地震反射特征恢復其原始形態(tài).這些逆斷層成因的相關褶皺主要表現(xiàn)為斷展褶皺，形態(tài)較為寬緩，并且往往伴生多個小規(guī)模褶皺（見圖5（b））.

此外，銀川盆地普遍發(fā)育反轉(zhuǎn)構造樣式，尤其是在一些邊界控盆斷層附近.受新生代拉張作用影響，前期一些規(guī)模較大的逆斷層在新生代發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成負反轉(zhuǎn)斷層.由于后期拉張作用強烈并且持續(xù)時間長，使前期逆斷層多數(shù)發(fā)生完全反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為正斷層（見圖6）.這種負反轉(zhuǎn)斷層上盤中、古生界呈明顯楔狀，與濟陽拗陷內(nèi)“禿底”或“薄底”型負反轉(zhuǎn)構造相似［28］，表現(xiàn)斷層反轉(zhuǎn)過程.負反轉(zhuǎn)構造樣式反映銀川盆地由中生代時期的擠壓隆升、遭受剝蝕到新生代時期的拉張沉降、接受沉積的演化歷程.

3 形成演化分析

銀川盆地中生界和新生界構造層發(fā)育不同類型構造樣式，其盆地演化相應經(jīng)歷中生代擠壓隆升剝蝕和新生代伸展斷陷2個階段.

3.1 中生代擠壓隆升剝蝕階段

鄂爾多斯西緣構造演化特征研究［20-22］表明：中生代早期（T—J），賀蘭山未隆起，賀蘭山—銀川地區(qū)以沉降為主，屬于鄂爾多斯盆地一部分，盆地西界可達賀蘭山西緣大斷裂［20］，為現(xiàn)今賀蘭山殘留大規(guī)模三疊系所證實，現(xiàn)今盆山構造為新生代賀蘭山快速隆起和銀川盆地沉降形成［21］.在統(tǒng)一的鄂爾多斯盆地背景下，自晚侏羅世開始，受古太平洋板塊與歐亞大陸板塊斜向碰撞影響，賀蘭山—銀川—橫山地區(qū)疊加大規(guī)模陸內(nèi)逆沖推覆造山活動，形成賀蘭山—橫山褶斷帶［23］.

在陸內(nèi)大規(guī)模逆沖造山活動影響下，銀川盆地發(fā)生強烈擠壓抬升，產(chǎn)生大量逆沖斷層和褶皺等一系列擠壓構造，形成“銀川古隆起”［26，29-30］，表現(xiàn)為西高東低.同時，盆地西部中—古生界遭受強烈剝蝕，其剝蝕強度與隆升幅度相關，即最高處剝蝕作用較強，低洼處剝蝕作用相對較弱.在此種差異剝蝕影響下，盆地西部中—古生界被剝蝕殆盡，而盆地東部抬升幅度低，剝蝕作用相對較弱，保留了部分中—古生界，殘留地層呈現(xiàn)向西減薄的趨勢（圖7（a））.

3.2 新生代伸展斷陷階段

自漸新世開始，在青藏高原隆升并擴展的響應［24-26］下，鄂爾多斯西緣表現(xiàn)為北西—南東向的水平拉張應力及北東—南西方向的擠壓應力［27］，使賀蘭山地區(qū)發(fā)生快速掀斜，銀川盆地進入初始斷陷階段.盆地內(nèi)產(chǎn)生一系列正斷層，如黃河斷層、蘆花臺斷層、銀川斷層，伸展構造樣式初步形成.同時，中生代時期形成的逆斷層在掀斜作用及北西—南東拉張應力場下發(fā)生反轉(zhuǎn)形成正斷層.其中，黃河斷層與賀蘭山東麓斷層作為銀川盆地東西2條大型邊界斷層，對整個盆地的構造格局起重要的控制作用；盆地內(nèi)部的蘆花臺斷層、銀川斷層控制二級構造帶形成，盆地東西構造格局初步形成（圖7（b））.

新近紀時期，銀川盆地進入快速斷陷擴張期，斷層活動強度急劇增大，形成一系列不同類型伸展構造樣式.同時，斷層活動的分段性增強，如賀蘭山東麓斷層在北部活動性強，而黃河斷層在南部活動性強.在兩者活動性差異影響下，盆地北部與南部構造格局產(chǎn)生明顯差異，北部表現(xiàn)為西斷東超，中部為雙斷式，南部為東斷西超，銀川盆地現(xiàn)今構造格局基本定型.在斷層強烈活動控制下，銀川盆地沉積較厚的新近系，形成2個沉積中心：北部位于賀蘭山東麓斷層附近，南部位于黃河斷層附近，最厚達到5km（圖7（c））.

第四紀時期，盆地內(nèi)部斷層活動和對第四系沉積的控制作用減弱，拗陷特征有所體現(xiàn)，整體上沉降沉積幅度表現(xiàn)緩慢，盆地由快速斷陷過渡為整體拗陷.此時，黃河斷層發(fā)生右旋走滑，受其影響，斷層附近伸展構造樣式上疊加走滑構造樣式，形成現(xiàn)今的伸展—走滑構造樣式；但走滑作用較弱、發(fā)生較晚，對盆地的構造格局不起控制作用（圖7d）.

銀川盆地新生代發(fā)育過程以斷陷作用為主，即盆地性質(zhì)為斷陷盆地，而非走滑—拉伸盆地.

4 結(jié)束語

銀川盆地發(fā)育伸展、伸展—走滑、擠壓及反轉(zhuǎn)4類構造樣式.伸展構造樣式在盆地內(nèi)普遍發(fā)育，具體表現(xiàn)為翹傾斷層、塹壘斷塊、滑動斷階和潛山構造.伸展—走滑構造樣式主要發(fā)育于盆地東部黃河斷層附近，剖面上表現(xiàn)為“似花狀”特征，平面上具有雁列式、羽列式和帚狀組合等特征；擠壓構造樣式發(fā)育于基底構造層，僅在殘留的中—古生界內(nèi)部可以識別，主要表現(xiàn)為沖斷斷層及相關褶皺.銀川盆地多數(shù)邊界控盆斷層經(jīng)歷由逆沖至正斷的過程，形成“薄底”或“禿底”特征，表現(xiàn)為負反轉(zhuǎn)構造樣式.

銀川盆地的形成演化經(jīng)歷2個主要階段：晚侏羅世至新生代早期為擠壓隆升剝蝕階段，產(chǎn)生一系列擠壓構造樣式，中—古生界遭受強烈剝蝕；新生代為伸展斷陷階段.其中漸新世時期為盆地初始發(fā)育期，盆地內(nèi)部主要控盆斷層形成，盆地東西向構造格局初步形成；新近紀時期為盆地快速斷陷期，形成一系列伸展構造樣式，現(xiàn)今構造格局基本定型；第四紀時期過渡為整體拗陷階段，受黃河斷層走滑作用影響，斷層附近形成一系列伸展—走滑構造樣式.

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