遼河?xùn)|部凹陷走滑構(gòu)造及其與火山巖分布的關(guān)系

李思偉,王璞珺,丁秀春,方炳鐘,馮玉輝,孫曉猛

1) 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春,130000; 2)中國(guó)石油遼河油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,遼寧盤(pán)錦,124010

內(nèi)容提要： 走滑構(gòu)造可分為壓扭和張扭兩類(lèi),平面上主干走滑斷裂都表現(xiàn)為一條貫通性的走滑構(gòu)造帶,剖面上前者表現(xiàn)為正花狀構(gòu)造(向上撒開(kāi)的逆斷層組),后者表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造(向上散開(kāi)的正斷層組)。它們的伴生構(gòu)造在平面上分別表現(xiàn)為與主干走滑斷裂共生的雁列褶皺、雁列逆斷層(壓扭)和雁列正斷層(張扭)。在實(shí)際剖面中由于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的變化還常見(jiàn)由正—負(fù)花狀構(gòu)造組合的復(fù)合花狀構(gòu)造。在平行于走滑構(gòu)造帶方向,有時(shí)斷層面傾角會(huì)變化, 直至傾向相反(絲帶效應(yīng))；走滑斷裂帶各點(diǎn)所受的應(yīng)力可從擠壓(褶皺)—逆斷變?yōu)樯煺埂龜?海豚效應(yīng))。走滑斷裂在火山巖盆地中普遍發(fā)育,是構(gòu)造—火山作用關(guān)系研究的重要方面。研究區(qū)走滑斷裂系統(tǒng)由貫通性主干走滑斷裂和伴生構(gòu)造兩部分組成。主干走滑斷裂平面上側(cè)向延伸長(zhǎng),其附近多為與之成銳角相交的雁列正斷層組；剖面上同時(shí)出現(xiàn)負(fù)花狀構(gòu)造和正花狀構(gòu)造,斷層面陡傾且有時(shí)兩側(cè)地層厚度不等。根據(jù)雁列構(gòu)造與主干斷層間銳角指示方向和斷層切割層位可判別,該區(qū)于古近紀(jì)主要發(fā)育右旋走滑斷裂系?；鹕綆r分布明顯受走滑斷裂帶控制,火山噴發(fā)中心沿主干斷裂呈串珠狀分布；火山巖厚度于主干斷裂附近最大,向兩側(cè)減薄,多終止于次級(jí)斷裂附近；厚度大于1 km的火山巖距主干斷裂通常在2 km范圍內(nèi)。

走滑構(gòu)造是指地殼或巖石圈在走滑應(yīng)力或水平剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生的變形,呈現(xiàn)多種構(gòu)造型式的組合(陸克政等,1997),主要表現(xiàn)為主干走滑構(gòu)造帶及其相關(guān)伴生構(gòu)造?；鹕綆r盆地是指火山物質(zhì)作為盆地充填重要組成部分的盆地(Godoy et al., 1999；Gernigon et al., 2004)。遼河盆地位于渤海灣盆地北部(遼河油田石油地質(zhì)志編輯委員會(huì), 1987),其構(gòu)造演化受郯廬斷裂晚中生代左旋走滑和新生代右旋走滑作用的控制(Chen et al., 2005,孫曉猛等,2006),于古近紀(jì)充填了數(shù)千米的火山—沉積序列,屬典型的受控于走滑構(gòu)造的火山巖裂谷盆地(Hsiao et al., 2010；Corti, 2012)。

前人對(duì)遼河盆地走滑構(gòu)造帶特征和火山巖分別進(jìn)行了長(zhǎng)期深入研究。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為遼河盆地拉伸構(gòu)造系統(tǒng)和走滑構(gòu)造系統(tǒng)并存,二者既相互分離又相互聯(lián)系,形成了遼河盆地復(fù)雜的新生界構(gòu)造系統(tǒng)(漆家福,2004)。遼河盆地位于郯廬斷裂帶上,盆地內(nèi)發(fā)育的走滑構(gòu)造受郯廬斷裂的控制(徐家煒等,1992; 王書(shū)琴等,2012; 萬(wàn)桂梅等,2009)。郯廬斷裂活動(dòng)的多期性致使該盆地的構(gòu)造樣式多變,構(gòu)造演化復(fù)雜。走滑構(gòu)造活動(dòng)與盆地演化主要分為以下幾個(gè)時(shí)期：始新統(tǒng)沙河街組三段沉積時(shí)期(以下簡(jiǎn)稱(chēng)沙三期,類(lèi)似的有沙二期和沙一期),強(qiáng)烈斷陷期,該時(shí)期坳陷主要受伸展斷層控制,形成了許多箕狀斷陷(漆家福等,2008；龔再升,2007)。沙三期處于盆地演化的早期階段,是即拉張斷陷和區(qū)域斷拗階段,具有最大的沉降幅度和最快的沉積速度,累積了大量的火山巖,是盆地形成的最主要時(shí)期,即主成盆期(陳振巖等,2011)。沙三期末期,區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)有所變化,全區(qū)抬升,部分地區(qū)遭受剝蝕(季東民等,2008)。沙一期,斷坳過(guò)渡期,該時(shí)期坳陷受伸展和右旋走滑聯(lián)合作用(劉立,2002),典型花狀構(gòu)造等走滑構(gòu)造樣式于該時(shí)期開(kāi)始形成。進(jìn)入沙二期、沙一期,火山活動(dòng)伴隨著構(gòu)造沉降作用的衰減而迅速減弱,火山活動(dòng)強(qiáng)度及火山巖分布規(guī)模急劇減小(陳振巖等,2011)。從區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)上,沙一期、沙二期是由引張伸展期向張扭走滑期的過(guò)渡階段,該時(shí)期是走滑作用開(kāi)始的時(shí)期(童亨茂等,2008),在東部凹陷表現(xiàn)為較弱的右旋張扭應(yīng)力場(chǎng),各主要斷層活動(dòng)相對(duì)較弱,對(duì)沉積的控制作用不如沙三期明顯,全區(qū)以穩(wěn)定的盆地沉降為主。館陶組沉積前主要分為兩個(gè)階段： 受伸展和右旋走滑作用的時(shí)期； 受擠壓和右旋走滑作用的時(shí)期。漸新統(tǒng)東營(yíng)組沉積時(shí)期：伸展走滑期,東營(yíng)早期主要繼承了沙一期的構(gòu)造背景,斷裂以走滑活動(dòng)為主,盆地在原伸展斷陷的背景下形成了走滑拉分盆地(東部凹陷的火山活動(dòng)則因郯廬斷裂的活動(dòng)而重新進(jìn)入強(qiáng)烈的復(fù)活作用階段,其火山作用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了沙二期、沙一期(陳振巖,2011)。東營(yíng)組沉積末期：擠壓走滑期,日本海和沖繩海槽的張開(kāi)對(duì)本區(qū)產(chǎn)生一定的擠壓場(chǎng),使全盆地表現(xiàn)為整體的坳陷下沉,而沒(méi)有繼續(xù)或重新產(chǎn)生裂陷。許多先前發(fā)生的張扭系構(gòu)造在這一時(shí)期發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)(王國(guó)純,1998),東營(yíng)末期的壓扭應(yīng)力還使地層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺。另外,東營(yíng)組沉積末期還發(fā)育有披覆背斜構(gòu)造,被后期斷層改造的披覆背斜構(gòu)造位于構(gòu)造高部位,兩側(cè)見(jiàn)超覆沉積(鄧運(yùn)華,2001)。同時(shí)在該區(qū)還發(fā)生了一次區(qū)域性的隆升,并形成了一個(gè)區(qū)域不整合面。遼河盆地東部凹陷走滑構(gòu)造的頻繁活動(dòng)使盆地內(nèi)部充填了大量的火山巖,縱向上,火山巖在上白堊統(tǒng),古近系房身泡組、沙河街組和東營(yíng)組及新近系館陶組都有分布。橫向上,在遼河盆地東部凹陷呈“串珠狀”分布于斷層兩側(cè),在熱河臺(tái)、歐利坨子、黃沙坨地區(qū)形成了三個(gè)橢圓型的火山巖體(蔡國(guó)剛等,2003)。走滑構(gòu)造和多期火山巖充填,是遼河盆地構(gòu)造—沉積演化的兩個(gè)標(biāo)志性特征。本文在走滑構(gòu)造平面和剖面識(shí)別基礎(chǔ)上,探討火山巖空間分布與走滑斷裂展布之間的關(guān)系,以期為本區(qū)構(gòu)造—火山作用的內(nèi)在關(guān)系研究起到拋磚引玉的作用。

1 主干走滑斷裂及其伴生構(gòu)造類(lèi)型和特征

由于兩側(cè)地層在受到外力作用下,在經(jīng)過(guò)一定的彈性、塑性變形調(diào)節(jié)過(guò)程后仍無(wú)法完成適應(yīng)和消除外力以致于達(dá)到地層的破裂強(qiáng)度,從而形成主干走滑斷裂及其伴生構(gòu)造。走滑構(gòu)造主要包括主干走滑斷裂及其伴生構(gòu)造兩部分。主干走滑斷裂是走滑構(gòu)造的最主要表現(xiàn)形式,起到直接調(diào)節(jié)斷裂兩側(cè)地層位移差的作用。與主干走滑斷裂相伴生的構(gòu)造包括：雁列褶皺、雁列逆斷層、雁列正斷層等。一般地,前兩者為擠壓—走滑構(gòu)造的伴生構(gòu)造(壓扭系),后者為伸展—走滑構(gòu)造的伴生構(gòu)造(張扭系)。

1.1 走滑構(gòu)造的平面特征

在走滑斷裂分布平面圖上,走滑構(gòu)造表現(xiàn)為主干斷裂與伴生斷裂的共生組合關(guān)系。前者表現(xiàn)為縱向上貫通性好且較平直的走滑構(gòu)造帶。后者主要表現(xiàn)為雁列構(gòu)造,包括雁列褶皺、雁列逆斷層(壓扭系)和雁列正斷層(張扭系)。下面分別加以敘述。

1.1.1主干走滑斷裂

主干走滑斷裂是指走滑構(gòu)造系統(tǒng)中致使兩側(cè)地層發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)或相對(duì)位移的大型中央斷層或斷層帶。它平面上通常是橫向分布較窄、縱向延伸較長(zhǎng)且平直,并切穿其它構(gòu)造的單一主干斷層或斷層帶。另外,走滑斷裂是一種調(diào)節(jié)兩側(cè)地層應(yīng)力場(chǎng)差異的構(gòu)造,主要位移量分配在主干斷裂上,由于主干斷裂不同部位的巖性、應(yīng)力場(chǎng)等因素的差異,沿主干斷裂不同位置的位移量也有所不同。

1.1.2雁列構(gòu)造

雁列構(gòu)造是走滑構(gòu)造平面上最基本的特征。走滑構(gòu)造斷裂的一側(cè)或兩側(cè)發(fā)育有雁列褶皺或斷裂,它們與主干走滑斷裂是同一時(shí)期形成的,并局限于一個(gè)窄的線性構(gòu)造帶內(nèi)(Harding,1990)。伸展—走滑構(gòu)造作用在平面上形成雁列正斷層組,其與主干走滑斷裂之間所夾銳角所指示的方向是本盤(pán)的走滑運(yùn)動(dòng)方向(圖1a)。擠壓—走滑構(gòu)造作用在平面上形成雁列褶皺或雁列逆斷層組,其與主干走滑斷裂之間所夾銳角所指示的方向?yàn)閷?duì)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向(圖1b)。

圖1 走滑構(gòu)造平面特征示意圖(據(jù)Harding, 1990修改)Fig. 1 Sketch map of strike-slip tectonic planar features (after Harding, 1990)

1.2 走滑構(gòu)造的剖面特征1.2.1 花狀構(gòu)造

花狀構(gòu)造是走滑構(gòu)造剖面上最基本的特征,可分為正花狀構(gòu)造、負(fù)花狀構(gòu)造和半花狀構(gòu)造。其共同點(diǎn)是它們走向都平行于走滑斷裂帶,且都是由一組或多組斷層復(fù)合而成。其中負(fù)花狀構(gòu)造是由張扭性應(yīng)力形成的,剖面上顯示為向上撒開(kāi)的正斷層組(圖2a)。正花狀構(gòu)造是由壓扭性應(yīng)力形成的,剖面上顯示為向上撒開(kāi)的逆斷層組(圖2b)。當(dāng)斷層組只向一側(cè)撒開(kāi)時(shí)為半花狀構(gòu)造。但剖面上有時(shí)是很復(fù)雜的,在一個(gè)剖面上,不同時(shí)期,由于區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的改變而造成早期先形成的花狀構(gòu)造受到后期構(gòu)造應(yīng)力影響而發(fā)生性質(zhì)的改變,表現(xiàn)為復(fù)合花狀構(gòu)造,即,花狀構(gòu)造的一部分呈現(xiàn)正斷層組合而另一部分則表現(xiàn)為逆斷層組合(圖2c)。

1.2.2主干走滑斷裂剖面特征

首先,一條孤立的主干斷層陡直且深插基底(圖2a、2b)。位于相對(duì)上部的分支斷層絕大多數(shù)匯聚于主干斷層。第二,斷塊兩側(cè)地層厚度和巖相多數(shù)有顯著差異。走滑構(gòu)造作用容易造成地層厚度突變和沉積相不連續(xù)(圖2a和圖2b中的h1與h2分別代表兩盤(pán)的地層厚度)。第三,不完整的褶皺塊體,即,同層位地層相繼錯(cuò)斷、構(gòu)成頂部貌似褶皺的斷塊群。負(fù)花狀構(gòu)造外觀上是一個(gè)由主干斷裂向上撒開(kāi)的正斷層所圍限的向形。正花狀構(gòu)造外觀上是一個(gè)由主干斷裂向上撒開(kāi)的逆斷層所圍限的背形。在一個(gè)剖面上花狀構(gòu)造是比較復(fù)雜的,比如負(fù)花狀構(gòu)造在相對(duì)下沉的地塹體下部會(huì)有局部向上逆沖的斷塊出現(xiàn),這是在整體拉張環(huán)境下,由于上部地塹體下沉,局部應(yīng)力擠壓造成的斷塊上沖。

圖2 正、負(fù)和復(fù)合花狀構(gòu)造特征示意圖[(a)、(b) 據(jù)Harding, 1985修改, (c) 據(jù)Christie-Blick and Biddle, 1985修改]Fig. 2 Positive flower structure, negative flower structure and Complex flower structure schematic diagram [(a), (b) after Harding, 1985, (c) after Christie-Blick and Biddle, 1985]

圖3 海豚效應(yīng)與絲帶效應(yīng)(據(jù)Zolnai, 1991修改)Fig. 3 Dolphin effects and ribbon effect (after Zolnai, 1991)

1.3 走滑斷裂的側(cè)向遷移：“海豚效應(yīng)”與“絲帶效應(yīng)”

在平行于走滑構(gòu)造帶方向上主干走滑斷裂帶各點(diǎn)所受的應(yīng)力不盡相同,有的部位為擠壓應(yīng)力,有的部位為伸展應(yīng)力,這就造成在一條走滑斷層的斷層面傾斜方向相同的情況下,受擠壓應(yīng)力的部位形成褶皺或逆斷層,而受到伸展應(yīng)力的部位形成正斷層,即“海豚效應(yīng)(Dolphin Effect)” (Zolnai, 1991)。并且同一條走滑斷層在其延展方向上的傾向也不是一成不變的,根據(jù)不同部位所受的應(yīng)力方向的差異表現(xiàn)出傾向左右搖擺的現(xiàn)象,稱(chēng)為“絲帶效應(yīng)(Ribbon Effect)”(圖3)。在空間上,絲帶效應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是走滑構(gòu)造沿走向方向上傾向的變化(傾向相反),海豚效應(yīng)則強(qiáng)調(diào)的是走滑構(gòu)造在傾向不變的前提下沿走向方向上斷層性質(zhì)的變化(擠壓與伸展間互)。

綜上,對(duì)于走滑構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志主要有以下幾點(diǎn)：首先平面上,貫通性主干斷裂側(cè)向延伸長(zhǎng)且較平直；雁列式伴生構(gòu)造(包括雁列式正、逆斷層和雁列褶皺)分布,根據(jù)其構(gòu)造樣式及其與主干斷裂的關(guān)系可以判別走滑性質(zhì)。然后剖面上,花狀構(gòu)造(正、負(fù)、半花狀構(gòu)造)為走滑構(gòu)造最主要的識(shí)別標(biāo)志,但要與一些相似構(gòu)造相區(qū)別；主干走滑斷裂孤立且高角度深插基底,斷裂兩側(cè)地層厚度與巖相多是不協(xié)調(diào)的。最后走滑構(gòu)造在縱向上存在“海豚效應(yīng)”和“絲帶效應(yīng)”。

2 下遼河盆地走滑構(gòu)造的表現(xiàn)形式和識(shí)別

2.1 下遼河盆地走滑構(gòu)造帶的區(qū)域地質(zhì)背景

郯廬斷裂帶南起長(zhǎng)江北岸湖北廣濟(jì),經(jīng)安徽廬江、江蘇宿遷、山東郯城、渤海,過(guò)沈陽(yáng)后分為西支的依蘭—伊通斷裂帶和東支的密山—撫順斷裂帶,遼河盆地就處于郯廬斷裂帶上(邱楠生,2007),其盆地本身及其內(nèi)部走滑斷裂都受到郯廬斷裂帶的控制。郯廬斷裂主要有兩次大規(guī)?；顒?dòng),第一次是在白堊紀(jì)—早始新世(135～52Ma)時(shí)期,在印度—澳大利亞板塊向北運(yùn)移作用的影響下,郯廬斷裂帶北段總體上呈現(xiàn)為左行平移—正斷層活動(dòng)特征。第二次是在中更新世以來(lái)(0.73Ma～),歐亞大陸板塊與太平洋板塊、菲律賓海板塊、印度—澳大利亞板塊互相擠壓,處于相對(duì)均衡的狀態(tài),而郯廬斷裂帶主要受太平洋板塊朝WSW方向擠壓作用的影響,呈壓剪性(右行平移—逆斷層)(萬(wàn)天豐,1996)。

圖4 遼河盆地東部凹陷主干走滑斷裂分布圖Fig. 4 Main fault distribution map in Eastern Depression of Liaohe Basin

2.2 走滑構(gòu)造及其伴生構(gòu)造的平面特征

遼河盆地東部凹陷軸向?yàn)楸睎|43°。凹陷內(nèi)主要發(fā)育三條主要斷裂,自西向東分別為二界溝斷裂、駕掌寺斷裂和駕東斷裂。這三條走滑斷裂順盆地長(zhǎng)軸方向彼此間近平行排列,其中駕掌寺斷裂位于盆地中央,同時(shí)也是盆地中最長(zhǎng)、貫穿整個(gè)盆地的最主要的走滑斷裂。這三條斷裂中兩條較長(zhǎng)者均具有分段性,二界溝斷裂大致分為南北兩段,駕掌寺斷裂南部可細(xì)分出榮西—大平房斷裂。駕東斷裂位于凹陷東側(cè),是靠近盆地邊界的切穿基底斷裂,在東部凹陷分布范圍較前兩者小。主干走滑斷裂兩側(cè)發(fā)育較多次一級(jí)的伴生斷裂(圖4)。部分伴生斷裂呈雁列式排列,如在凹陷南部的榮西—大平房斷裂附近,這些雁列式正斷層與較平直且貫穿于整個(gè)坳陷的駕掌寺斷裂本身就表示了其具有走滑性質(zhì)。根據(jù)2.1走滑斷裂的平面特征,雁列正斷層組與主干走滑斷裂的夾角指示本盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向,因而研究區(qū)主要表現(xiàn)為右旋伸展—走滑。

研究區(qū)平面上發(fā)育有多條伸展斷層,深斷裂的走滑或斜向走滑確實(shí)可能形成不同方向的伸展斷層(Itoh,2002),但未必不同位置的伸展斷裂全部都是走滑構(gòu)造作用所形成的。這些伸展斷層在成因上主要分為兩種：① 在主干走滑斷裂兩側(cè)以NE—NNE向伸展斷層為主,為主干走滑斷裂所伴生的雁列正斷層。② 距主干走滑斷裂一定距離且無(wú)固定走向的伸展斷層,為盆地伸展拉張過(guò)程中伴隨產(chǎn)生的正斷層。這種斷層帶結(jié)構(gòu)實(shí)際上是不同時(shí)期、不同類(lèi)型構(gòu)造變形的疊加,早期盆地拉張過(guò)程中形成的伸展斷裂構(gòu)造被后期郯廬斷裂的走滑構(gòu)造作用利用和改造,顯示出由伸展構(gòu)造系統(tǒng)和走滑構(gòu)造系統(tǒng)疊加構(gòu)成的復(fù)雜變形現(xiàn)象(漆家福,2008)。

2.3 走滑構(gòu)造及其伴生構(gòu)造的剖面特征

遼河盆地演化經(jīng)歷過(guò)多期構(gòu)造作用,古近系沙河街組總體上為走滑構(gòu)造和反轉(zhuǎn)構(gòu)造的疊加。在地震剖面上既有伸展應(yīng)力形成的負(fù)花狀構(gòu)造(圖5),也有擠壓應(yīng)力形成的正花狀構(gòu)造(圖6)。但根據(jù)平面上雁列式正斷層居多,并且剖面上以負(fù)花狀構(gòu)造為主,局部見(jiàn)有正花狀構(gòu)造的事實(shí)來(lái)看,該區(qū)域構(gòu)造演化總體上表現(xiàn)為古近紀(jì)的右旋走滑與伸展作用疊加為主(張扭系)。

圖5為負(fù)花狀構(gòu)造典型剖面,從左至右分別為鐵匠爐斷裂和駕掌寺斷裂,其中駕掌寺斷裂表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造,在剖面上切穿了基底、古近系沙河街組和東營(yíng)組地層,主干斷層傾角較陡,傾向北西,鐵匠爐斷裂則主要切穿了基底與沙河街組地層,傾向北西。斷裂西側(cè)地層厚度(h1)明顯大于東側(cè)地層厚度(h2),表現(xiàn)了走滑構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使兩側(cè)地層厚度不一致的特征。從地震剖面上可以明顯看出沙河街組沉積時(shí)期靠近斷層一側(cè)地層厚度偏大,表現(xiàn)為斷陷期東斷西超的盆地充填特點(diǎn),而東營(yíng)組沉積時(shí)期地層沉積厚度不再受斷層控制,表現(xiàn)為凹陷期盆地中心沉積厚度大、并向兩側(cè)減薄的盆地充填特點(diǎn)。剖面上西側(cè)邊界斷裂附近可觀察到較明顯的反轉(zhuǎn)構(gòu)造,代表了東營(yíng)末期的一次強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造反轉(zhuǎn),館陶組與東營(yíng)組之間由于這次構(gòu)造反轉(zhuǎn)而存在風(fēng)化剝蝕不整合。

圖6為正花狀構(gòu)造典型剖面,圖中主干斷裂為駕掌寺斷裂,表現(xiàn)為正花狀構(gòu)造,在剖面上切穿基底、古近系沙河街組和東營(yíng)組地層,主干斷裂傾角較陡,傾向北西,雖然兩側(cè)地層厚度大致相當(dāng),但這并不能說(shuō)明斷裂兩側(cè)地層沒(méi)有發(fā)生相對(duì)位移。同樣沙河街組沉積時(shí)期靠近斷裂一側(cè)地層厚度偏大,表現(xiàn)為由中央駕掌寺斷裂向兩側(cè)超覆的盆地充填特點(diǎn)。而東營(yíng)組沉積時(shí)期地層沉積厚度同樣不再受斷層控制,表現(xiàn)為凹陷期盆地中心沉積厚度大、并向兩側(cè)減薄的盆地充填特點(diǎn)。另外,在中央駕掌寺斷裂中上部,即沙河街組頂部和東營(yíng)組地層中可以明顯看出擠壓褶皺,代表了東營(yíng)末期的一次強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造反轉(zhuǎn),館陶組與東營(yíng)組之間由于這次構(gòu)造反轉(zhuǎn)而存在風(fēng)化剝蝕不整合。

事實(shí)上,遼河盆地東部凹陷剖面總體上的構(gòu)造樣式還是以張扭系的負(fù)花狀構(gòu)造為主,之所以局部出現(xiàn)壓扭系的正花狀構(gòu)造,究其來(lái)源則是與東營(yíng)末期的一次區(qū)域右旋走滑擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān),這次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)致使該區(qū)大部分早先形成的張扭系構(gòu)造,即負(fù)花狀構(gòu)造發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn),并且其強(qiáng)烈程度所造成的影響已經(jīng)反映在了平面上,即平面上由左旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋?圖4)。另外,駕掌寺斷裂在剖面上同時(shí)具有高角度深插基底的走滑斷層特征和控制坳陷沉積的伸展坳陷邊界斷層的雙重特征。

3 火山活動(dòng)與走滑構(gòu)造關(guān)系

圖5 遼河盆地東部凹陷負(fù)花狀構(gòu)造(半花狀)：(a)過(guò)井地震剖面；(b)負(fù)花狀構(gòu)造要素(Line-5525)Fig. 5 Negative flower structure in the Eastern Depression of Liaohe basin: (a) cross-hole seismic section; (b) structural elements of negative flower structure (Line-5525)

圖6 遼河盆地東部凹陷正花狀構(gòu)造：(a) 過(guò)井地震剖面；(b) 正花狀構(gòu)造要素(Line-4480)Fig. 6 Positive flower structure in the Eastern Depression of Liaohe basin: (a) cross-hole seismic section; (b) structural elements of positive flower structure (Line-4480)

圖7 (a) 沙河街組火山巖分布范圍與火山噴發(fā)中心分布圖及其與走滑斷裂系的關(guān)系； (b) 沙河街組火山地層序列和噴發(fā)旋回Fig. 7 (a) the Shahejie Formation volcanic rocks range and volcanic eruption center distribution and its relationship with strike-slip fault system; (b) the Shahejie Formation volcanic eruption sequences and cycles

圖8 遼河盆地東部凹陷火山巖厚度與距斷裂距離關(guān)系Fig. 8 The relationship between thickness of volcanic rock and distance away from the main fault

遼河盆地具有多期構(gòu)造巖漿活動(dòng),其中以沙河街組時(shí)期最為強(qiáng)烈、最具代表性,造成凹陷內(nèi)火山巖分布廣泛?？v向上沙三段火山巖有五期,分別為① 玄武質(zhì)火山碎屑巖和火山沉積巖,爆發(fā)相為主；② 玄武質(zhì)熔巖,溢流相為主；③ 粗面巖,侵出相為主；④ 玄武質(zhì)熔巖,溢流相為主；⑤ 玄武質(zhì)火山碎屑巖,爆發(fā)相為主。該火山巖系列累積厚度大分布廣,是遼河盆地同裂陷期產(chǎn)物(陳振巖等,2011),在反映盆地構(gòu)造—火山活動(dòng)方面具有典型性。因此筆者填制該套火山巖系列分布與斷裂的疊置圖(圖7),以期探索走滑斷裂與火山巖發(fā)育的關(guān)系?；鹕綆r分布在東部凹陷與走滑斷裂系吻合程度很高,表現(xiàn)為以下特點(diǎn)。第一,火山噴發(fā)中心主要沿主干走滑斷裂及其附近的兩側(cè)呈串珠狀分布,多見(jiàn)于主干斷裂與共生斷裂的交匯部位。第二,火山巖分布范圍明顯受控于走滑斷裂,被走滑斷裂系統(tǒng)所圍限。即,在主干走滑斷裂兩側(cè)集中分布,延伸到次級(jí)走滑斷裂處多半終止。第三,主干走滑斷裂(中部的駕掌寺斷裂)附近厚度最大,向兩側(cè)逐漸減薄,厚度超過(guò)1km的火山巖距主干斷裂的距離通常小于2km(圖8)。第四,在遠(yuǎn)離主干斷裂處亦發(fā)育有少量火山噴發(fā)中心,它們多位于幾組次級(jí)斷裂或共生斷裂的交匯部位。

4 結(jié)論

(1)走滑斷裂識(shí)別。走滑斷裂平面識(shí)別主要是對(duì)主干走滑斷裂及其相關(guān)伴生構(gòu)造組合的識(shí)別。伴生構(gòu)造的形成機(jī)制與主干斷裂關(guān)系緊密,通常二者呈小角度相交,這是由于伴生構(gòu)造成因上是分擔(dān)走滑位移量而產(chǎn)生的。剖面識(shí)別主要是對(duì)正、負(fù)花狀構(gòu)造和插入基底的高角度主干斷層的識(shí)別。主干走滑斷裂較一般的斷裂傾角上明顯更陡,縱向延伸較長(zhǎng),通常深插基底,這與其受剪切應(yīng)力形成有關(guān)。另外,也可以根據(jù)走滑斷裂兩側(cè)地層沉積相和厚度的差異以及斷裂所圍限的斷塊性質(zhì)加以輔助識(shí)別。

(2)走滑斷裂發(fā)育規(guī)律。遼河盆地駕掌寺和駕東斷裂具有走滑和伸展雙重特征,在漸新統(tǒng)東營(yíng)組沉積前為控陷正斷層,靠近斷層一側(cè)地層厚度較大,反映了斷陷期的特征；在東營(yíng)組沉積時(shí)期發(fā)生最強(qiáng)烈的走滑,走滑切割深度較大,深插基底形成火山巖運(yùn)移通道,頂部形成花狀構(gòu)造,這是剖面上主干走滑斷裂的最典型特征。由于走滑構(gòu)造主干斷裂在不同部位所受應(yīng)力狀態(tài)不同,在駕掌寺斷裂中擠壓部位出現(xiàn)正花狀構(gòu)造,在拉張部位出現(xiàn)負(fù)花狀構(gòu)造,局部造成地層兩側(cè)厚度不協(xié)調(diào)。

(3)火山巖—走滑斷裂關(guān)系。研究區(qū)火山巖與走滑斷裂密切共生,縱向上自古近系底部房身泡組到新近系館陶組均有發(fā)育,呈現(xiàn)多期噴發(fā)的特點(diǎn)。其中始新統(tǒng)沙河街組火山巖厚度最大,對(duì)應(yīng)于盆地快速伸展裂陷、水體變深和烴源巖沉積期。本區(qū)火山巖噴發(fā)中心主要沿主干斷裂呈串珠狀分布,多見(jiàn)于主干與次級(jí)斷裂交叉處或幾組次級(jí)斷裂交匯部位。走滑斷裂深切割地層,通?？蓸?gòu)成巖漿向上運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道,因而表現(xiàn)為主干斷裂附近火山巖厚度明顯增大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,厚度大于1000m的火山巖大多數(shù)位于距主干斷裂2km以內(nèi),表現(xiàn)出火山巖分布明顯受主干走滑斷裂控制的特點(diǎn)。