佳依地塹控盆特征

王英哲， 馮 彬

(黑龍江科技學院 資源與環(huán)境工程學院，哈爾濱 150027)

佳依地塹控盆特征

王英哲， 馮 彬

(黑龍江科技學院 資源與環(huán)境工程學院，哈爾濱 150027)

以佳依斷裂帶地質(zhì)組構(gòu)和物性等特征為基礎，研究斷裂帶在吉黑境內(nèi)的構(gòu)造活動規(guī)律及其對東部含煤、油盆地的控制規(guī)律。研究表明:佳依斷裂是由三期裂陷作用形成的斷陷盆地及沉積地層構(gòu)成的復雜構(gòu)造帶，是中生代斷陷型聚煤盆地成煤期和新生代裂谷型盆地煤、油、氣聚積期的重要組成部分。其主要控盆機制是斷裂帶與先期形成的古構(gòu)造背景復合作用。該研究為進一步探礦提供了科學依據(jù)。

佳依斷裂;控礦規(guī)律;地質(zhì)特征

佳依地塹為我國東北部、中新生代巨大的斷裂帶。斷裂帶控制形成的不同類型沉積盆地，蘊藏著豐富的煤炭、石油和天然氣資源。目前，已發(fā)現(xiàn)中生代聚煤盆地有伊通、尚志—蘿北盆地等，其內(nèi)蘊藏有豐富的石油、天然氣資源，構(gòu)成東北區(qū)重要的能源基地之一。根據(jù)佳依斷裂區(qū)域構(gòu)造特征，探討了斷裂帶控礦規(guī)律及盆地形成機制，為進一步探礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

佳依斷裂帶形成的區(qū)域構(gòu)造背景，不同學術(shù)觀點有不同的解釋。鄧乃恭等［1］認為中生代以來我國東部鑄成三套北東—北北東向構(gòu)造，第一套由印支運動鑄成，形成一系列大型隆起和坳陷，控制上三迭統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)沉積;第二套為燕山運動早期形成，褶皺與斷裂發(fā)育，形成一系列復式向斜、復式背斜構(gòu)造，膠遼隆起兩翼的敦化—密山斷裂、即墨—五蓮斷裂均是其組分;第三套是燕山運動晚期產(chǎn)出，以斷裂為主，均為郯廬斷裂所屬系統(tǒng)，主要有巨型的東?！_灣—菲律賓斷裂帶、依蘭—伊通斷裂帶、郯城—廬江斷裂帶等(圖1［2］)。

佳依斷裂帶是經(jīng)兩次拉張或張扭性斷裂及后期壓扭性斷裂形成的斷裂帶，即由三期裂陷作用形成的斷陷盆地及其沉積地層構(gòu)成的復雜構(gòu)造帶，主要依據(jù)如下:

(1)斷裂初始裂陷形成于燕山運動晚期，控制晚侏羅世—早白堊世地層沉積。

(2)最大裂陷期控制新生代古近紀地層沉積。

(3)新生代構(gòu)造具有壓性斷裂、走滑推覆構(gòu)造形式［1，3－4］。

圖1 佳依斷裂帶地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 Geological structure of Jiayi fault zone

2 斷裂帶構(gòu)造特征

2.1 物性特征

2.1.1 遙感影像

遙感影像顯示，從渤海經(jīng)下遼河平原至沈陽有兩條清晰的線性影像斷裂構(gòu)造帶(圖2［2］)，地貌為負地形，沿北東方向由遼寧經(jīng)吉林、黑龍江二省延入俄羅斯境內(nèi);影像斷裂帶寬度不等，最小寬度1～2 km，最大寬度達60 km(下遼河區(qū));火山巖體沿斷裂帶分布，為丘狀火山口形式及較大的巖被形式。

圖2 佳依斷裂帶遙感解釋圖Fig.2 Remote sensing explain figure of Jiayi fault zone

2.1.2 重力異常圖

區(qū)域布伽重力異常圖如圖3所示，其反映的區(qū)域構(gòu)造背景及構(gòu)造特征如下:

(1)區(qū)域重力場出現(xiàn)北東向展布的分帶性，斷裂帶分布區(qū)域為負異常區(qū)，東部海域、西部松遼盆地均為重力正異常區(qū)，說明斷裂帶形成的區(qū)域構(gòu)造背景為古隆起區(qū)(新華夏系第二隆起帶)。

(2)布伽重力異常等值線顯示，兩條明顯的重力梯度帶為狹長的負異常區(qū)，長軸延伸方向為北東向，為斷裂帶重力異常顯示。其東北段顯示區(qū)域重力高，局部重力低(西伯利亞板塊背景);西南段區(qū)域重力低，局部重力高(中朝板塊背景)。

(3)斷裂帶兩側(cè)重力場特征明顯不同，西側(cè)仍為狹長異常帶，軸向北東、東南側(cè)為寬緩的異常帶，軸向多為東西向。這種重力場顯著差異，即是斷裂帶存在的標志。

(4)兩側(cè)負異常帶為北東向延伸，呈不連續(xù)的串珠狀，顯示斷裂帶及深部構(gòu)造的繼續(xù)性特征。佳依斷裂帶負異常帶寬、延伸長，較淺部異常帶寬(可能為斷裂帶兩側(cè)地層走滑推覆平移的顯示)。渤海灣—下遼河—佳依斷裂帶連續(xù)性強，異常帶較小，以橢園狀孤立存在為特征(圖3)。

圖3 佳依斷裂帶布格重力異常圖Fig.3 Bouguer gravity anomaly map of Jiayi fault zone

2.2 構(gòu)造格架

佳依斷裂帶是由不同時期或不同階段、不同性質(zhì)斷裂及其受控沉積盆地組成的復雜構(gòu)造帶。構(gòu)造型式表現(xiàn)為由北東走向的1～2條主干斷裂控制形成的裂陷帶或裂谷型式，即北東向延伸的狹長地塹構(gòu)造型式。地塹內(nèi)充填有上侏羅—下白堊統(tǒng)地層及古近系地層，受控沉積盆地自南至北有下遼河盆地、沈北—大民屯盆地、伊通—舒蘭盆地、尚志—蘿北盆地(圖4)。

圖4 佳依斷裂帶盆地分布Fig.4 Basins in Jiayi fault zone

以斷裂帶受控盆地充填地層時代、沉積序列、接觸關(guān)系、盆緣斷裂性質(zhì)、火山活動等為依據(jù)，初步確定斷裂帶由三期裂陷活動鑄成:

(1)斷裂帶初始裂陷期。燕山運動晚期，在東北亞裂陷系應力場作用下，該斷裂帶初始裂陷并接受上侏羅統(tǒng)至下白堊統(tǒng)地層沉積，如尚志—蘿北盆地、輝南—樺甸—暖木條子盆地等。

(2)最大裂陷期(二次拉張)。這一時期斷裂帶內(nèi)受控盆地古近系沉積，厚度最大約5 000 m，全部被充填，并有基性或超基性玄武巖沿斷裂帶涌出，形成深大斷裂及裂谷盆地，佳依斷裂帶鑄成。古近系沉積盆地形成是早期斷裂繼承性活動結(jié)果。

(3)斷裂帶后期。古近系煤系地層沉積充填結(jié)束后，佳依斷裂西側(cè)邊緣同生斷裂形成的地塹構(gòu)造，被逆沖斷層或推覆構(gòu)造所代替，形成復合式構(gòu)造型式，斷裂帶變形為現(xiàn)存構(gòu)造格局。

由此可見，斷裂帶從中生代至新生代，由三期斷裂及不同類型沉積盆地組成，顯示了不同期斷裂繼承和改造的復合型式，后期逆沖斷裂和推覆構(gòu)造出現(xiàn)，應力場由張扭體制轉(zhuǎn)化為壓扭體制。

3 斷裂帶控礦規(guī)律

中國東北部地區(qū)，中生代至新生代有兩個重要的裂陷期。裂陷內(nèi)充填了上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)及古近系含煤巖系，形成兩個重要聚煤期，佳依斷裂帶為其重要組成部分。兩個重要聚煤期為:

(1)中生代斷陷型聚煤盆地成煤期。以斷裂帶內(nèi)主干斷裂為盆緣斷裂所控制的晚侏羅世含煤沉積的斷陷型聚煤盆地，其基本特征是:聚煤盆地構(gòu)造型式為地塹、半地塹型;盆緣主干斷裂內(nèi)側(cè)發(fā)育巨厚的沖積扇;彼此孤立的斷陷盆地具有相似的沉積充填序列和構(gòu)造演化;初始裂陷盆地有火山巖和火山碎屑巖堆積;裂陷作用在古凹陷背景上，在拉張或張扭應力場作用下，由裂陷作用控制聚煤盆地規(guī)模、分布、沉積充填序列及聚煤作用等。

(2)新生代裂谷型盆地煤、油、氣聚積期。佳依斷裂帶內(nèi)，受控盆地主要沉積古近系含煤地層及局部新近系。不同類型盆地，古近系沉積面積、厚度、巖性巖相組合及相的空間配置不同，對煤、油、氣的聚積起著控制作用。

4 盆地形成機制

佳依斷裂帶內(nèi)構(gòu)造格架顯示，斷裂帶一般由兩條對傾的張性斷裂構(gòu)成的地塹或半地塹盆地組成，充填沉積侏羅系、白堊系、古近系地層。其中，古近系分布面積大、厚度大，全區(qū)發(fā)育。不同類型盆地有明顯差異，其主要控盆機制是斷裂帶與先期形成的古構(gòu)造背景復合作用，具體特征為:

(1)當斷裂帶穿越構(gòu)造背景，并受區(qū)域總體沉降、拉張應力場作用時，斷裂帶寬、基底沉降幅度大，形成深大凹陷型盆地，即斷陷與負向坳陷復合迭加，盆地沉降幅度大。

(2)當斷裂帶與正向隆起復合時，斷陷盆地沉降幅度小(或不形成沉積盆地)，沉積地層薄，形成中小斷坳型盆地。

(3)當斷裂帶穿越長期的古隆起帶時，無斷陷盆地形成，為相對隆起剝蝕區(qū)。

上述控盆特征與黑龍江省南部的敦密斷裂帶控盆規(guī)律相同［5］?；诳嘏铏C制，斷裂帶內(nèi)出現(xiàn)了規(guī)模不同、彼此分割而不連續(xù)的斷凹型盆地，如伊舒盆地，其構(gòu)造背景在中朝板塊北緣活動帶與西伯利亞南緣活動帶交接部位，在舒蘭區(qū)南側(cè)基底隆起，為石炭二迭紀地層，海西花崗巖出露，北冀為斷裂，形成半地塹型盆地，盆地狹窄，沉降幅度小，沉積厚度200～1 300 m;而在岔路河—伊通區(qū)間，裂陷作用與北西向雙陽中生代盆地復合，垂向迭加，沉降幅度大，古近系厚度達3 000～4 000 m;西南二龍山水庫區(qū)為斷隆區(qū)，裂陷內(nèi)白堊系地層出露，古近系超覆不整合沉積在白堊系地層之上，形成自舒蘭—伊通—二龍山區(qū)間，古近系地層東西薄、中間厚的深大斷凹型盆地。

5 結(jié)論

(1)佳依斷裂是由三期裂陷作用形成的斷陷盆地及沉積地層構(gòu)成的復雜構(gòu)造帶，是中生代斷陷型聚煤盆地成煤期和新生代裂谷型盆地煤、油、氣聚積期的重要組成部分。

(2)先期形成的古構(gòu)造與佳依斷裂帶復合作用控制沉積盆地的形成，同時控制古近系地層沉積厚度、巖性巖相組成、沉積環(huán)境、賦存規(guī)律等。

(3)佳依斷裂帶處在相對穩(wěn)定環(huán)境，易于油、氣儲積，為深大斷凹型煤、油、氣盆地分布區(qū)。

［1］鄧乃恭.郯城—廬江斷裂帶的基本特征［C］//中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所.地質(zhì)力學論叢.北京:科學出版社，1981.

［2］王小鳳.郯廬斷裂帶［M］.北京:地質(zhì)出版社，2000.

［3］徐嘉煒，崔可銳，朱 光，等.中國東部郯—廬斷裂帶系統(tǒng)平移研究的若干進展［J］.合肥工業(yè)大學學報，1984(2): 28－37.

［4］徐嘉煒，王 萍，秦仁高，等.郯—廬斷裂帶南段深層次的塑性變形特征及區(qū)域應變場［J］.地震地質(zhì)，1984(4):1－16.

［5］王英哲，馮 彬.敦密斷裂帶(黑龍江段)構(gòu)造控礦規(guī)律［J］.黑龍江科技學院學報，2008(3):168－171.

Basin-controlling character of Jiayi graben structure

WANG Yingzhe， FENG Bin
(College of Resources＆Environmental Engineering，Heilongjiang Institute of Science＆Technology，Harbin 150027，China)

This paper builds on the geological structure and physical characteristics of Jiayi fault zone and presents the study of the rule governing geological structure of the fault zone in Jilin and Heilongjiang section and the rule of control of the eastern part of the coal-oil-bearing basin.The study shows that Jiayi fault zone occurs as a complex structure belt consisting of three-rift basins and sedimentary strata and it forms an important component of the coal-forming period of the Mesozoic fault coal basins and the coal-oil-gas accumulation period of Cenozoic rift basins.Its main basin-control mechanism results from the complex action of fault zone and the ancient tectonic setting.This study provides a scientific basis for further prospect.

Jiayi fracture;ore-controlling rule;geological features

P542.3

A

1671－0118(2012)02－0144－04

2012－03－09

王英哲(1961－)，男，黑龍江省巴彥人，教授，研究方向:煤田地質(zhì)、區(qū)域構(gòu)造，E-mail:wyz@usth.edu.cn。

(編輯荀海鑫)