吉林中部斷裂構(gòu)造帶的基本特征及其形成演化的研究

張壽德，邵學(xué)君

1.吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所， 吉林 吉林市 132013 ； 2.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長(zhǎng)春 130061

梨樹(shù)斷陷是早白堊世東北亞裂陷系的組成部分，為一西斷東超的早白堊世“箕”狀斷陷。而吉林中部斷裂構(gòu)造帶為梨樹(shù)斷陷西界控盆斷裂,而吉林中部斷裂構(gòu)造帶為梨樹(shù)斷陷西界控盆斷裂，控制著梨樹(shù)斷陷的形成演化、后期改造及油氣成藏。由于梨樹(shù)斷陷處于多個(gè)性質(zhì)不同大地構(gòu)造單元的復(fù)合和轉(zhuǎn)換部位，特殊的構(gòu)造位置，使吉林中部斷裂構(gòu)造帶自形成以來(lái)便經(jīng)受了多期次構(gòu)造變動(dòng)和迭加改造，構(gòu)造變形特征十分復(fù)雜（解習(xí)農(nóng)等，2003）。

至今對(duì)吉林中部斷裂構(gòu)造帶的平面斷裂組合、不同時(shí)期的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、斷裂活動(dòng)期次及成因演化,因構(gòu)造特征復(fù)雜，以及受靜態(tài)特征和現(xiàn)今構(gòu)造面貌影響較大的緣故而缺乏細(xì)致研究（楊立英等，2005）。這在一定程度上影響了對(duì)梨樹(shù)斷陷、郯廬斷裂帶乃至東北亞裂陷系中新生代形成演化、后期改造過(guò)程及其動(dòng)力學(xué)背景的認(rèn)識(shí)。

探討吉林中部構(gòu)造帶的形成演化—后期改造的時(shí)限、期次和性質(zhì)，了解其在發(fā)育和改造不同階段的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造平剖面組合及分段性特征，不僅為認(rèn)識(shí)梨樹(shù)斷陷、乃至東北亞裂陷盆地系形成演化及油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)素材, 還將會(huì)對(duì)認(rèn)識(shí)梨樹(shù)斷陷形成演化的過(guò)程及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供重要約束和參考意義。

1 分段性構(gòu)造帶的主要特征

通過(guò)精細(xì)斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造解析，發(fā)現(xiàn)吉林中部斷裂構(gòu)造帶由5 條左階錯(cuò)列首尾側(cè)接的斷裂組成，其中位于中段的吉林中部斷裂規(guī)模最大，其控制著梨樹(shù)斷陷主體十屋洼陷；位于南北兩端的蘇家屯洼陷和金山洼陷規(guī)模相對(duì)較小，其中蘇家屯洼陷被蘇家屯斷裂控制、金山洼陷則被南金山斷裂與北金山斷裂共同控制。根據(jù)斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷裂展布及其側(cè)接帶特征，將吉林中部斷裂構(gòu)造帶劃分為5 段，分別是蘇家屯斷裂段（A）、西丁家側(cè)接斷裂段（B）、吉林中部大斷裂段（C）、老公林子側(cè)接斷裂段（D）、金山斷裂段（E）。

（1）蘇家屯斷裂段構(gòu)造特征∶吉林中部斷裂構(gòu)造帶最北段蘇家屯斷裂段（A）位于梨樹(shù)斷陷蘇家屯洼陷區(qū)西側(cè)，該處蘇家屯斷裂為一條向東傾斜的鏟式斷層，斷層切割火石嶺組—泉頭組下部，該斷裂雖對(duì)火石嶺組厚度無(wú)明顯控制作用，但卻明顯控制著沙河子組、營(yíng)城組和登婁庫(kù)組厚度。

（2）西丁家側(cè)接斷裂段構(gòu)造特征：此段位于蘇家屯斷裂與吉林中部斷裂之間側(cè)接部位，該段這2條斷裂帶均為向東傾斜的鏟式斷層，其間發(fā)育側(cè)接斷裂。其中，東側(cè)吉林中部斷裂控制著火石嶺組—泉頭組厚度，斷層斷距規(guī)模大，為梨樹(shù)斷陷主控?cái)鄬樱晃鱾?cè)蘇家屯斷層規(guī)模較小，僅明顯控制營(yíng)城組和登婁庫(kù)組厚度；側(cè)接斷層對(duì)沙河子組厚度控制明顯，沿著側(cè)接帶往南沙河子組逐漸變薄、甚至尖滅。

（3）吉林中部斷裂段構(gòu)造特征：此段吉林中部大斷裂是吉林中部斷裂帶的主要組成部分，為一條東傾鏟式斷層，其控制著梨樹(shù)斷陷主體十屋深洼陷的發(fā)育。斷層兩盤落差達(dá)5 000 m，東側(cè)下降盤為梨樹(shù)斷陷沉降最深、厚度最大的地區(qū)。吉林中部斷裂與小寬斷裂間發(fā)育一條東傾鏟式正斷層，其頂部發(fā)育西傾次級(jí)鏟式正斷層。吉林中部斷裂對(duì)火石嶺組—泉頭組下部厚度有明顯的控制作用，顯示該斷裂在火石嶺期—泉頭早期有明顯的活動(dòng)；青山口期—姚家期—嫩江期，該斷裂停止活動(dòng)；至嫩江期末期，該斷裂又開(kāi)始活動(dòng)，向上切割地表，致使斷裂兩側(cè)地層明顯褶皺。

（4）老公林子側(cè)接斷裂段構(gòu)造特征：此段位于吉林中部斷裂和北金山斷裂之間的側(cè)接斷裂。地震剖面顯示，該處吉林中部斷裂明顯控制營(yíng)城組—泉頭組沉積，相鄰地震剖面顯示該斷裂對(duì)火石嶺組和沙河子組也有明顯的控制作用；北金山斷裂對(duì)火石嶺組厚度控制明顯，對(duì)沙河子組和泉頭組厚度控制則不明顯，而對(duì)營(yíng)城組、登婁庫(kù)組和嫩江組厚度則無(wú)控制。以上特征，表明北金山斷裂在火石嶺期活動(dòng)較強(qiáng)烈，隨后活動(dòng)減弱。

（5）金山斷裂段構(gòu)造特征：金山斷裂段（E）位于吉林中部斷裂構(gòu)造帶最南端。在該段，西側(cè)吉林中部斷裂的垂直斷距逐漸減小，對(duì)斷陷期沉積的控制作用明顯減弱，再向南其斷陷邊界斷層的地位漸被南金山斷裂所替代。在本段，吉林中部斷裂切割泉頭組上部及上覆青山口組—嫩江組，直達(dá)地表；南金山斷裂對(duì)火石嶺組和沙河子組厚度有明顯控制。營(yíng)城期，本段區(qū)域處于隆起狀態(tài)，營(yíng)城組在本區(qū)缺失；厚度不大的登婁庫(kù)組的分布限在金山斷裂下降盤一側(cè)；該斷裂對(duì)泉頭組下部的厚度有明顯控制，但未切穿泉頭組上部。

2 各期沉積-構(gòu)造特征與區(qū)域構(gòu)造環(huán)境

根據(jù)吉林中部斷裂構(gòu)造帶對(duì)不同時(shí)期地層厚度的控制規(guī)律研究認(rèn)為，吉林中部斷裂構(gòu)造帶自火石嶺期開(kāi)始斷裂活動(dòng)，至泉頭晚期斷裂活動(dòng)基本停止，隨后區(qū)域被巨厚的泉頭組上部及青山口組—嫩江組覆蓋。嫩江期末期，區(qū)域遭受擠壓，吉林中部斷裂構(gòu)造帶南端斷裂再次強(qiáng)烈活動(dòng)、上覆坳陷遭受撕裂改造。

（1）火石嶺期：本期斷裂帶南部吉林中部斷裂和南—北金山斷裂伸展活動(dòng)強(qiáng)烈，其分別控制著南北向展布的十屋和金山箕狀斷陷發(fā)育，其內(nèi)發(fā)育巨厚的火石嶺組火山巖沉積。斷裂帶北部蘇家屯斷裂對(duì)火石嶺組沉積厚度無(wú)明顯控制，表明該斷裂帶北部斷裂在火石嶺期活動(dòng)較弱。吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂左列式的展布特征，表明火石嶺期吉林中部斷裂帶及鄰區(qū)可能處于北西—南東向伸展、兼右旋的構(gòu)造環(huán)境下。

（2）沙河子期：本期斷裂帶南部吉林中部斷裂和南—北金山斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，其間的老公林子側(cè)接斷裂開(kāi)始形成。上述斷裂共同控制著十屋深洼陷的發(fā)育及其內(nèi)巨厚的沙河子組泥頁(yè)巖沉積。與此同時(shí)，斷裂帶北部蘇家屯斷裂活動(dòng)增強(qiáng)，并由南向北擴(kuò)展，南部斷距明顯大于北部。在西丁家側(cè)接斷裂部位，吉林中部斷裂東側(cè)沙河子組增厚明顯，顯示西丁家側(cè)接斷裂和蘇家屯斷裂應(yīng)是吉林中部斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)形成的次級(jí)斷裂。本期吉林中部斷裂構(gòu)造帶南強(qiáng)北弱的特征，顯示斷裂帶及鄰區(qū)應(yīng)處于左旋走滑導(dǎo)致的伸展環(huán)境下。

（3）營(yíng)城期：蘇家屯斷裂和吉林中部斷裂伸展活動(dòng)較強(qiáng)烈，吉林中部斷裂斷面北寬南窄，北部伸展活動(dòng)強(qiáng)烈，營(yíng)城組厚度較大。吉林中部斷裂南部伸展活動(dòng)較弱，在老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂地段，因遭受擠壓隆升，大部分地段缺失營(yíng)城組沉積。由吉林中部斷裂帶斷裂展布特征、斷裂活動(dòng)強(qiáng)度特征及營(yíng)城組厚度分布特征可知，營(yíng)城期吉林中部斷裂帶及鄰區(qū)處于右旋走滑伸展環(huán)境下；與此同時(shí)，西丁家側(cè)接斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂地區(qū)則在右旋走滑擠壓環(huán)境下，遭受擠壓隆升，而缺失營(yíng)城組沉積。

（4）登婁庫(kù)期—泉頭期早期：本期，金山斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、吉林中部斷裂和西丁家側(cè)接斷裂活動(dòng)較強(qiáng)烈，且斷層活動(dòng)具有由南向北擴(kuò)展的特征（圖1）。其中，登婁庫(kù)期，蘇家屯斷裂活動(dòng)較營(yíng)城期明顯減弱，至泉頭期早期期斷裂活動(dòng)基本停止；西丁家側(cè)接斷裂、吉林中部斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂則活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂活動(dòng)可持續(xù)至泉頭期早期末。隨后，斷裂帶區(qū)域被巨厚的泉頭組上部—嫩江組覆蓋。由吉林中部斷裂帶內(nèi)斷裂展布格局和斷裂從南向北擴(kuò)展的特征，表明吉林中部斷裂帶應(yīng)處于左旋走滑構(gòu)造環(huán)境下。

（5）嫩江期末期—明水期：嫩江期末期，吉林中部斷裂構(gòu)造帶東側(cè)嫩江組遭受擠壓褶皺隆升、剝蝕強(qiáng)烈，斷裂帶內(nèi)斷層活動(dòng)由南至北強(qiáng)度減弱。吉林中部斷裂帶南端吉林中部斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂走滑強(qiáng)烈，斷裂多向上多切割至地表；而斷裂帶北段蘇家屯斷裂和西丁家側(cè)接帶斷裂無(wú)斷裂活動(dòng)。吉林中部斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷裂活動(dòng)南強(qiáng)北弱特征表明本期區(qū)域處于南東—北西向的走滑擠壓構(gòu)造環(huán)境下。梨樹(shù)斷陷嫩江期后—明水期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成的構(gòu)造面貌未遭受明顯改造，保留至今。

3 構(gòu)造帶形成演化分析

吉林中部斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造帶形成演化分析結(jié)果顯示，其形成演化過(guò)程如下階段：

（1）火石嶺期：梨樹(shù)斷陷與周鄰更廣闊東北亞地區(qū)構(gòu)造環(huán)境可能大致相同，區(qū)域發(fā)生裂陷，研究區(qū)內(nèi)吉林中部斷裂和南—北金山斷裂伸展活動(dòng)強(qiáng)烈，其控制兩列箕狀斷陷發(fā)育，斷陷內(nèi)沉積較厚的火石嶺組火山碎屑巖。與此同時(shí)，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂間側(cè)接帶、蘇家屯斷裂均無(wú)明顯活動(dòng)。

（2）沙河子期：在左行走滑環(huán)境下，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，其間的老公林子側(cè)接帶開(kāi)始形成，走滑拉張形成的箕狀斷陷內(nèi)巨厚沙河子組泥頁(yè)巖沉積。與此同時(shí)，因吉林中部斷裂強(qiáng)烈走滑伸展、斷裂自南向北擴(kuò)展，致使位于吉林中部斷裂北端的蘇家屯斷裂開(kāi)始走滑活動(dòng)，但該段斷裂活動(dòng)整體較弱。

圖1 登婁庫(kù)期—泉頭早期桑樹(shù)臺(tái)斷裂帶斷裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖Fig.1 Fracture structure diagram of Sangshutai fault zone in Denglouku stage- Quantou early stage

（3）營(yíng)城期：在右旋走滑環(huán)境下，蘇家屯洼陷西側(cè)蘇家屯走滑斷層強(qiáng)烈伸展；吉林中部斷裂也自北向南擴(kuò)展，斷面北寬南窄、地層北厚南薄，并使洼陷東側(cè)發(fā)育傾向相反正斷層；南金山斷裂段和老公林子側(cè)接帶以南區(qū)域走滑擠壓隆升、缺失營(yíng)城組。

（4）登婁庫(kù)期—泉頭早期：左行走滑構(gòu)造環(huán)境下，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂及其間側(cè)接斷裂繼續(xù)伸展活動(dòng)，吉林中部斷裂因向西突出，受斷層拐彎影響，而走滑伸展強(qiáng)烈，斷距較大，至泉頭期晚期斷裂活動(dòng)基本停止。與此同時(shí)，隨著走滑作用增強(qiáng)，蘇家屯洼陷東西兩側(cè)斷裂走滑伸展，導(dǎo)致蘇家屯洼陷快速沉降，但斷裂活動(dòng)較營(yíng)城期明顯減弱，至泉頭早期斷裂活動(dòng)基本停止。至泉頭期早期末，除北金山斷裂、南金山斷裂和吉林中部斷裂略有活動(dòng)外，其它地段吉林中部斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷層基本停止活動(dòng)。隨后受地幔強(qiáng)烈上隆影響，梨樹(shù)斷陷與松遼盆地區(qū)一起沉降，區(qū)域被巨厚的泉頭組上部—嫩江組覆蓋。

（5）嫩江期末期—明水期：吉林中部斷裂構(gòu)造帶處于東南—北西向的擠壓構(gòu)造環(huán)境下，十屋洼陷內(nèi)地層遭受強(qiáng)烈擠壓，形成北東向的強(qiáng)烈剝蝕帶，吉林中部斷裂構(gòu)造帶南段因斷層走向與最大主應(yīng)力近乎平行，而走滑強(qiáng)烈，斷層向上多切割至地表；斷裂帶其它地段以擠壓為主，斷裂活動(dòng)較弱，如蘇家屯斷裂。梨樹(shù)斷陷松南18 井泉頭組（69.6±3.68）Ma 磷灰石裂變徑跡年齡（何生等，1995），記錄了這次構(gòu)造抬升改造的時(shí)間。隨后，吉林中部斷裂構(gòu)造帶進(jìn)入靜止期，至今無(wú)明顯構(gòu)造活動(dòng)。

4 結(jié)論

通過(guò)解析吉林中部斷裂構(gòu)造帶得知其由北金山斷裂、南金山斷裂、吉林中部斷裂、蘇家屯斷裂組成，斷裂左行排列，分別被老公林子斷裂及西丁家斷裂側(cè)接相連?？刂浦鏄?shù)斷陷深洼陷的主體的吉林中部斷裂帶中部的吉林中部斷裂規(guī)模最大，南、北兩端的蘇家屯斷裂、北金山斷裂、南金山斷裂的斷距和延展規(guī)模相對(duì)較小，分別控制著次級(jí)的蘇家屯次洼和金山洼陷。吉林中部斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造活動(dòng)大致分為火石嶺期構(gòu)造伸展、沙河子期左行走滑、營(yíng)城期右旋走滑、登婁庫(kù)期—泉頭期早期左行走滑和嫩江期末期—明水期擠壓改造等5 個(gè)階段。新生代，吉林中部斷裂構(gòu)造帶活動(dòng)極弱，無(wú)明顯構(gòu)造活動(dòng)。

[1] 何 生，陶一川，姜 鵬.利用多種古地溫計(jì)研究松遼盆地東南隆起區(qū)的地?zé)崾穂J].1995,地球科學(xué)，2（03）：3-13.

[2] 陳孔全，徐言崗，唐黎明,等.松遼盆地十屋斷陷油氣成藏條件[J].石油與天然氣地質(zhì)，1995（,4）：337-342.

[3] 龍勝祥.松遼盆地十屋—德惠地區(qū)斷裂特征及其與油氣的關(guān)系[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1997.1（14）：501-509.

[4] 解國(guó)愛(ài)，張慶龍，王良書,等.松遼盆地南緣十屋斷陷構(gòu)造物理模擬研究[J].地質(zhì)通報(bào)， 2009,2（84）：420-430.

[5] 吳沖龍，張善文，毛小平,等.膠萊盆地原型與盆地動(dòng)力學(xué)分析[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社.2009.1-193.

[6] Ren J Y,Tamaki K,Li S T et al. Late Mesozoica nd Cenozoic riftinga ndi ts dynamics ettingin easternC hina anda djacent areas[J]. Tectonophysics , 2002,344（3-4）175-205.

[7] 解習(xí)農(nóng)，焦赳赳，熊海河.松遼盆地十屋斷陷異常低壓體系及其成因機(jī)制[J].地球科學(xué)，2003.2（81）：61-66.

[8] 楊立英，李瑞磊，張江濤,等.松遼盆地南部十屋斷陷構(gòu)造特征研究[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2005.2（03）：775-779.