吳 林,陳清華,龐 飛,史 鵬
1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院, 山東 青島 266580 2.中國石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083 3.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心, 北京 100029 4.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院,西安 710075
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下?lián)P子地區(qū)中
--新生代構造變形單元及構造變形樣式
吳 林1,2,陳清華1,龐 飛3,史 鵬4
1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院, 山東 青島 266580 2.中國石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083 3.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心, 北京 100029 4.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院,西安 710075
下?lián)P子地區(qū)地處揚子板塊東部,其構造變形特征研究具有重要意義。綜合利用區(qū)域地質(zhì)、地震、鉆井和地球物理等多方面資料,對下?lián)P子地區(qū)斷裂、地層發(fā)育特征精細解釋,建立了貫穿研究區(qū)的兩條區(qū)域地質(zhì)剖面,即宿遷--紹興大剖面和連云港--蘇州大剖面。研究表明:下?lián)P子地區(qū)可劃分為6個一級構造變形單元,依次為蘇北--膠南造山帶、蘇北沖斷區(qū)、南北對沖帶、蘇南沖斷區(qū)、浙北沖斷區(qū)和江南造山帶,并可進一步細分為14個二級構造變形單元,這些明確表現(xiàn)出本區(qū)中、新生代對沖構造變形特征;兩條區(qū)域大剖面表現(xiàn)出了擠壓、伸展、反轉(zhuǎn)等3類典型構造變形樣式,具體可分為5亞類、10小類。
下?lián)P子;構造變形;對沖構造;區(qū)域大剖面;斷裂
下?lián)P子地區(qū)是揚子板塊東段的重要組成部分,西以郯廬斷裂帶與大別造山帶、華北板塊相鄰,北以嘉山--響水斷裂與膠遼地塊相鄰,南以江紹斷裂與華南板塊相鄰,東側為太平洋板塊,是多個構造單元與力學系統(tǒng)的交接地帶。其行政區(qū)劃包括山東省、安徽省、江蘇省、浙江省、上海市和江西省等多個地區(qū),面積約20萬 km2。
自20世紀70年代開始,下?lián)P子地區(qū)構造特征研究開始進入人們視線[1-4],因其涉及到華南板塊、華北板塊、太平洋板塊等多維因素,在中國大地構造研究中處于舉足輕重的地位[5-7]。國家“七·五”攻關計劃對下?lián)P子地區(qū)構造格局認識有較大突破,即南北兩套逆沖推覆系統(tǒng)組成了對沖構造格局[8-10],是板塊運動造成區(qū)域擠壓作用的產(chǎn)物。關于對沖帶北側逆沖推覆系統(tǒng),多數(shù)學者一致認為其形成于印支期揚子板塊與華北板塊的碰撞[11]。而對沖帶南側逆沖推覆系統(tǒng)的形成時間、動力學來源等問題仍然存在較多爭議:部分學者認為其形成于加里東期華南板塊與揚子板塊的碰撞[12];部分學者認為其形成于燕山早期華南板塊與揚子板塊的碰撞[11];還有部分學者認為其形成于印支期江南隆起的板內(nèi)造山[10]。
眾所周知,構造幾何學分析是運動學和動力學研究的基礎,它對于對沖構造格局的動力學模式分析具有不可或缺的作用,但目前很少有下?lián)P子地區(qū)構造單元及其變形樣式研究成果的相關報道[13]。由于缺少反映宏觀構造變形特征的區(qū)域地質(zhì)大剖面,導致近年來下?lián)P子地區(qū)構造特征的研究較為緩慢。本次研究以地質(zhì)、地震、鉆井、地球物理等多元化資料為基礎,綜合利用多學科資料相互解釋和印證,建立了宿遷--紹興、連云港--蘇州兩條區(qū)域地質(zhì)大剖面;并以此表達下?lián)P子地區(qū)構造單元及其變形樣式,總結下?lián)P子地區(qū)中、新生代構造變形規(guī)律,試圖為下?lián)P子構造發(fā)育模式提供借鑒。
古生代時期,下?lián)P子地區(qū)構造活動穩(wěn)定。中生代的印支運動和燕山運動對下?lián)P子地區(qū)產(chǎn)生了革命性的影響,來自華北板塊、華南板塊和太平洋板塊的擠壓作用使下?lián)P子地區(qū)產(chǎn)生了大規(guī)模的構造變形。早中生代以前的地層都卷入變形[8],形成一系列北東向的褶皺和逆斷層。以南京--鎮(zhèn)江--泰州--安豐一帶為軸[9,10,13],分為南北兩套逆沖推覆系統(tǒng),構造變形呈不完全對稱的狀態(tài),具有明顯的對比性。新生代以后,隨著印度板塊往東擠壓,下?lián)P子地區(qū)處于走滑拉分環(huán)境,并形成一系列伸展斷陷[13],斷陷在對沖帶的南北兩側分別形成北斷南超和南斷北超的結構,指示了先前逆沖構造對斷陷的控制[13-16]。漸新世以來,下?lián)P子大部分地區(qū)披覆式沉積了新近系。
根據(jù)地層發(fā)育情況,可將下?lián)P子及鄰區(qū)地層劃分為3個部分:下?lián)P子地層區(qū)、膠遼地層區(qū)與華南地層區(qū)。下?lián)P子地層區(qū)地層發(fā)育較全(圖1),主要包括中--新元古代變質(zhì)巖、上震旦統(tǒng)--中三疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖和碎屑巖、上三疊統(tǒng)--第四紀陸相地層和火山巖。下?lián)P子地層區(qū)中:蘇南、浙西、皖南和贛東北一帶主要出露碳酸鹽巖、變質(zhì)巖和巖漿巖,僅局部地區(qū)發(fā)育陸相沉積地層;而蘇北地區(qū)則幾乎全部為陸相中--新生代地層覆蓋,其中,蘇北南部(高郵--海安一帶)厚度可達7 000~8 000 m。膠遼地層區(qū)處于大別--蘇魯造山帶,主要出露了元古宇變質(zhì)巖,局部沉積了陸相中--新生代地層。華南地層區(qū)大面積出露火山巖和變質(zhì)巖(浙江地區(qū)),部分地區(qū)分布了中--新生代陸相地層。
據(jù)文獻[8]修改。圖1 下?lián)P子地區(qū)構造區(qū)劃及地層分布圖Fig.1 Structural zone and stratigraphic distribution of the Lower Yangtze region
本次研究建立的2條區(qū)域地質(zhì)剖面均貫穿了下?lián)P子地區(qū),由南至北涉及多條基底斷裂和多個構造單元。宿遷--紹興地質(zhì)剖面(圖1中AA’剖面)以江蘇省宿遷市為北部起點,沿SSE方向途經(jīng)金湖縣、高郵縣,到揚州市后向南偏轉(zhuǎn)至句容市,然后再次沿SSE方向至浙江省杭州市后轉(zhuǎn)向紹興市。連云港--蘇州地質(zhì)剖面(圖1中BB’剖面)以江蘇省連云港市為北部起點,沿SSE方向途經(jīng)阜寧縣、泰州市、無錫市,直至蘇州市。
深部構造解釋是地質(zhì)學研究中的難點,因此多元化的區(qū)域地質(zhì)、地震、鉆井、地球物理等資料是本次研究的重點分析對象。主要思路是以沿途地區(qū)的地質(zhì)和地震剖面為核心,連接組建區(qū)域大剖面,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和地球物理資料分析深大斷裂發(fā)育規(guī)律,結合鉆井、地震信息進行斷裂和層位分析,最終實現(xiàn)下?lián)P子地區(qū)的構造解釋。
a.江蘇太湖地區(qū)(太湖幅地質(zhì)圖);b.浙江湖州青山(杭州幅地質(zhì)圖);c.浙江杭州赭山(杭州幅地質(zhì)圖);d.江蘇連云港錦屏山(連云港幅地質(zhì)圖);e.江蘇濱海縣(淮安幅地質(zhì)圖);f.江蘇江陰黃山(無錫幅地質(zhì)圖)。C1j.下石炭統(tǒng)金陵組;C1g.下石炭統(tǒng)高驪山組;C2h.上石炭統(tǒng)黃龍組;AnZj.前震旦系錦屏含磷組;AnZy.前震旦系云臺組。a--f分別對應圖1中的剖面①--⑥。圖2 下?lián)P子部分地區(qū)地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological sections of the Lower Yangtze region
2.1 區(qū)域地質(zhì)資料
本次參考了10多個地區(qū)的1∶20萬地質(zhì)圖(包括連云港幅、杭州幅等),充分反映了地層、褶皺、斷裂等展布特征,具有較強的參考意義。以典型地區(qū)為例進行分析:太湖地區(qū)深部侏羅系以前地層發(fā)生褶皺、錯斷,且被新近系覆蓋(圖2a);湖州青山出露震旦系、寒武系、侏羅系,斷裂發(fā)育,地層接觸關系復雜,第四系發(fā)育程度低(圖2b);浙江赭山同樣出露褶皺錯斷的侏羅系,構造運動強烈(圖2c);連云港錦屏山淺部的前震旦系為緊閉背斜,上部遭受剝蝕后沉積第四系(圖2d);濱海地區(qū)各時期地層之間角度不整合接觸關系明顯(圖2e);江陰黃山發(fā)育典型褶皺,三疊系以前地層發(fā)生變形并被錯斷(圖2f)。
由于下?lián)P子地區(qū)構造特征復雜,本次層位解釋還參考了另外兩個重要的地質(zhì)界面,即磁性基底面、志留系頂面。磁性基底面(圖3a)即為盆地基底與蓋層之間的構造界面,可以反映揚子板塊震旦系與前震旦系的界線,對應華北板塊中長城系與五臺群的界線[7];志留系厚度均勻且薄,其頂面(圖3b)是上古生界與下古生界的分層界線。上述兩條地質(zhì)界面上下地層巖性差異大,地球物理特征明顯,在建立剖面時可據(jù)深度對這兩個地層界面進行標定。
2.2 地震資料
地震資料是覆蓋區(qū)構造特征研究的重要資料,可以清晰地反映地層界線和斷層。宿遷--紹興大剖面和連云港--蘇州大剖面的主要段均位于蘇北盆地、句容盆地等地區(qū),所穿過的G78、NG-13、JR52.2等地震測線是本次重點解釋對象。如G78測線由江蘇灌南延伸至張家港地區(qū)[17],全長約300 km,地震反射特征明顯(圖4)。其中,新近系波阻特征為高頻、連續(xù)、多相位,產(chǎn)狀近水平;古近系波阻特征為連續(xù)、中頻、較強振幅;中生界波阻特征為低頻、斷續(xù)弱反射或無反射,比上覆、下伏地層的反射要弱;古生界波阻特征為雜亂或無反射,遠離邊界斷層區(qū)低頻、較連續(xù)、中等振幅;據(jù)此可劃分出中--新生代不同時期的構造單元(圖4)。因此明確不同時期地層的反射特征具有重要的意義。
斷層在地震時間剖面上表現(xiàn)明顯,如反射波同相軸錯斷、分叉、合并、扭曲、增減等變化。研究表明,下?lián)P子地區(qū)發(fā)育2套不同產(chǎn)狀、性質(zhì)、特征的斷裂體系(圖4)。第一套斷裂體系為形成于盆地發(fā)育之前的三疊紀--侏羅紀時期、切穿古生界的基底斷裂,具體包括4組(表1),斷面上陡下緩,呈鏟式發(fā)育,多條基底斷裂可呈疊瓦狀組合分布,具級別高、規(guī)模大、切穿基底、長期活動的特點[2],如洪澤斷裂、真武斷裂,據(jù)此可劃分中生代推覆帶等構造單元(圖4)。同時基底斷裂的發(fā)育伴隨著巖漿活動,巖漿常常沿這些深大斷裂向上侵入。第二套斷裂體系指形成于盆地發(fā)育的白堊紀--新生代時期、未切穿中生界的淺部斷裂,其形成受晚期區(qū)域拉張力和基底斷裂雙重作用控制,因此其形成時間明顯晚于基底斷裂,且平面上常發(fā)育于基底斷裂之間或附近;該套斷裂級別較低,但數(shù)目較多,易組合成階梯型、“Y”字型等多種構造樣式,如真武斷裂對應淺部的一系列正斷層[5,14-16]。
2.3 鉆井資料
考慮到中、古生界資料品質(zhì)的因素,借助鉆井分層數(shù)據(jù)作為控制點進行標定提高地層、斷裂解釋的準確程度。據(jù)分析,早期的區(qū)域探井完鉆深度大、鉆遇層位多、無井斜,可以被充分利用。如G78剖面穿過荻1井、荻2井、蘇121井、蘇146井,NG-13剖面穿過古參1井、包1井,JR52.2剖面穿過圣科1井、容4井[8]。分層數(shù)據(jù)(表2)明確了古生界、中生界、新生界等地層界線。
a.磁性基底面;b.志留系頂面。據(jù)腳注*周祖翼, 王家林, 毛鳳鳴. 江蘇下?lián)P子區(qū)中、古生界地質(zhì)-地球物理綜合研究及油氣評價. 揚州:江蘇石油勘探局, 2005.修編。圖3 下?lián)P子地區(qū)磁性基底面和志留系頂面等深圖Fig.3 Contour of geological surfaces of the Lower Yangtze region
圖4 下?lián)P子地區(qū)G78地震測線解釋圖Fig.4 Seismic interpretation of G78 in the Lower Yangtze region
分組走向傾向主要代表斷裂斷裂性質(zhì)斷裂特點發(fā)育位置①NENW嘉山響水斷裂、古河漁業(yè)斷裂、洪澤斷裂、真武斷裂、泰州安豐斷裂擠壓北部斷裂切穿深度和傾角均大于南部斷裂,表現(xiàn)出北部構造變形強于南部,疊瓦狀組合分布蘇北沖斷區(qū)②NESE沿江斷裂、如皋金壇斷裂、宜興南通斷裂、湖蘇斷裂、江紹斷裂擠壓南部斷裂切穿深度和傾角均大于北部斷裂,表現(xiàn)出南部構造變形強于北部,疊瓦狀組合分布蘇南沖斷區(qū)、浙北沖斷區(qū)③NWNE灌南建湖斷裂、淮陰寶應斷裂、老嘉山斷裂、蘇錫常斷裂、長興奉化斷裂、孝豐三門灣斷裂伸展近垂直切割早期基底斷裂下?lián)P子地區(qū)④NNENWW滁河斷裂、茅東斷裂、茅西斷裂走滑平行于郯廬斷裂帶發(fā)育,切割早期基底斷裂下?lián)P子地區(qū)西部
注:表中內(nèi)容據(jù)文獻[2-3,7-10];斷裂位置見圖5。
表2 下?lián)P子地區(qū)鉆井分層數(shù)據(jù)表
2.4 地球物理資料
布格重力異常是野外重力觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過布格校正以后得到的重力異常,由地下礦體或構造等局部地質(zhì)因素在測點處形成的引力的垂向分量。磁力異常是地下含有磁性的地質(zhì)體在周圍空間引起的磁場變化。重力、磁力異常數(shù)據(jù)與區(qū)域構造之間聯(lián)系密切,深大斷裂在重力、磁力資料上,往往表現(xiàn)為:異常線密集帶或梯度帶,異常走向的突然改變或中斷,異常曲線的扭曲帶等。文獻[18]中的下?lián)P子地區(qū)重磁異常圖即指示了基底構造及斷裂的發(fā)育情況[18]。
據(jù)腳注*陳清華. 連云港--蘇州、宿遷--紹興大剖面中、古生界構造樣式綜合研究. 南京:中石化江蘇油田分公司物探技術研究院, 2009.修編。圖5 下?lián)P子地區(qū)基底斷裂系統(tǒng)及構造變形單元劃分圖Fig.5 Basement faults and tectonic deformation units of the Lower Yangtze region
根據(jù)區(qū)域構造變形和基底斷裂發(fā)育情況,將下?lián)P子地區(qū)分為6個一級構造變形單元,包括蘇北--膠南造山帶、蘇北沖斷區(qū)、南北對沖帶、蘇南沖斷區(qū)、浙北沖斷區(qū)和江南造山帶,進一步細分為14個二級構造變形單元(圖5、6)。
3.1 蘇北--膠南造山帶
指下?lián)P子北部隆起地區(qū),它形成于板塊強烈碰撞造山。造山帶內(nèi)部的太古宙、元古宙強烈褶皺、變質(zhì)[19],且出露至地表,屬膠遼地層區(qū)。連云港地區(qū)可見震旦系、第四系,且發(fā)生了強烈褶皺(圖2d),缺失中間地層,二者呈不整合接觸,指示了大規(guī)模的構造運動。南界為傾向北西、傾角較大的區(qū)域逆沖斷裂,即嘉山--響水斷裂,深部發(fā)育有大規(guī)模巖漿,并沿斷裂侵入至淺層[19]。
3.2 蘇北沖斷區(qū)
指嘉山--響水斷裂與泰州--安豐斷裂之間的廣大地區(qū)[13]。北界緊鄰蘇北--膠南造山帶根部,可見傾向北西的疊瓦沖斷層系,并出現(xiàn)向南數(shù)量減少的趨勢,體現(xiàn)構造變形程度減弱。各時期地層均有發(fā)育,屬下?lián)P子地層區(qū),AA’剖面中元古代地層埋深大于8 km,明顯大于BB’地質(zhì)剖面。結合區(qū)域地質(zhì)剖面所表現(xiàn)出的構造變形特征,蘇北沖斷區(qū)可分成6個二級構造變形單元,均呈NE向展布。
盱眙--洪澤推覆帶(Ⅱ1) 發(fā)育于嘉山--響水斷裂與洪澤斷裂之間的構造變形單元(AA’剖面)。由于靠近造山帶根部而導致構造變形強烈,發(fā)育疊瓦沖斷層系。剖面上明顯可見巨厚的震旦系、奧陶系,普遍缺失上古生界。由于四川期拉伸,推覆帶中部淺層發(fā)育洪澤凹陷,沉積了古近系、新近系。
金湖--高郵推覆帶(Ⅱ2) 發(fā)育于洪澤斷裂與真武斷裂之間的構造變形單元(AA’剖面、BB’剖面),為區(qū)域剖面上范圍最大的二級構造變形單元。AA’剖面中古生界變形程度相對較弱,主要表現(xiàn)為大型寬緩褶皺,中、新生界在伸展作用下呈階梯式錯斷,發(fā)育一系列正斷層。BB’剖面可見構造反轉(zhuǎn)跡象,古生界發(fā)生回滑,白堊系、古近系結構呈箕狀,形成明顯的斷陷盆地。
江都--東臺推覆帶(Ⅱ3) 發(fā)育于真武斷裂與泰州--安豐斷裂之間的構造變形單元(BB’剖面)。展布特征總體與蘇北--膠南造山帶近似。由于靠近對沖帶而構造變形強烈,古生界被強烈改造,向兩側沖起。后期構造反轉(zhuǎn)程度大,產(chǎn)生了足夠的充填空間,因此中、新生界較厚。
漣水--濱海推覆帶(Ⅱ4) 發(fā)育于嘉山--響水斷裂與古河--漁業(yè)斷裂之間的構造單元(BB’剖面)。震旦系--奧陶系較薄且埋深淺,早期逆沖斷層后期反轉(zhuǎn),由于反轉(zhuǎn)程度的差異使下古生界遭受不同程度剝蝕,并缺失志留系(圖2e、圖3)。
淮安--阜寧推覆帶(Ⅱ5) 發(fā)育于古河--漁業(yè)斷裂與洪澤斷裂之間的構造變形單元(BB’剖面)。發(fā)育明顯沖斷層系,且后期反轉(zhuǎn)形成箕狀斷陷,即阜寧凹陷。除志留系外各時期地層均有發(fā)育。
小海--大豐推覆帶(Ⅱ6) 發(fā)育于洪澤斷裂與真武之間的構造變形單元(BB’剖面)。古生界逆沖錯斷明顯,三疊系--侏羅系發(fā)育穩(wěn)定,總體呈南厚北薄,缺失白堊系--古近系,淺部對應建湖隆起(圖4)。
3.3 南北對沖帶
指蘇北沖斷區(qū)與蘇南沖斷區(qū)之間的構造單元[13],從安慶經(jīng)蕪湖、南京到泰州一帶,呈北東走向,寬20~40 km。由于處于南北兩個動力系統(tǒng)之間,構造變形強烈,地層變化大。
南京--鎮(zhèn)江對沖帶(Ⅲ1) 發(fā)育于泰州--安豐斷裂與沿江斷裂中間的西側,為南北兩個構造推覆系統(tǒng)的中間對沖部位(AA’剖面)。北部發(fā)育向東南推覆、西北傾斜的逆沖斷層,南部發(fā)育向北西推覆、南東傾斜的逆沖斷層,構造變形強烈。構造線由NE向轉(zhuǎn)為近WE向,對沖帶寬度較窄。構造活動期,兩側地層向中間沖起至地表,使下古生界、中生界遭受一定程度剝蝕,中生界出露地表發(fā)育寧鎮(zhèn)山脈。
泰州--安豐對沖帶(Ⅲ2) 發(fā)育于泰州--安豐斷裂與沿江斷裂中間的東側,同樣體現(xiàn)了南北對沖的構造變形格局(BB’剖面)。構造線沿NE走向展布,對沖帶較寬,變形程度較AA’剖面弱。對沖帶北側可見疊瓦狀沖斷層系,擠壓程度明顯強于對沖帶南側。下古生界保存完好,中生界剝蝕厚度較大,新生代時期接受坳陷沉降。
3.4 蘇南沖斷區(qū)
指沿江斷裂與湖蘇斷裂之間的廣大地區(qū)[13]。發(fā)育一系列向西北逆沖推覆、傾向東南的逆沖斷層,可見明顯的反轉(zhuǎn)構造。除部分地區(qū)缺失新生界外,中、古生界均有發(fā)育,屬下?lián)P子地層區(qū),基底埋深達8 km。根據(jù)構造變形特征及邊界逆沖斷層發(fā)育情況,蘇南沖斷區(qū)分成6個二級構造變形單元,均呈NE向展布。
溧水--句容推覆帶(Ⅳ1) 發(fā)育于沿江斷裂與茅西斷裂之間的構造變形單元(AA’剖面)。震旦系--奧陶系厚度穩(wěn)定,下古生界遭受不同程度剝蝕,并在后期反轉(zhuǎn)回滑。中生界多呈“三角型”發(fā)育,缺失新生界。
溧陽--常州推覆帶(Ⅳ2) 發(fā)育于茅西斷裂與宜興--南通斷裂之間的構造變形單元(AA’剖面)。下古生界及下伏地層被逆沖錯斷,中生界厚度變化較大,缺失新生界。新生代伸展運動使南側地層反轉(zhuǎn)程度小,北側地層反轉(zhuǎn)程度較大,呈地塹形態(tài)。茅山地區(qū)可見反轉(zhuǎn)正斷層。
宜興--無錫推覆帶(Ⅳ3) 發(fā)育于宜興--南通斷裂與湖蘇斷裂之間的構造變形單元(AA’剖面)。發(fā)育向北西運動、傾向南東的推覆構造,總體構造變形程度較小,以地層褶皺為特點(圖2a)。中、古生界發(fā)育較全,其北部遭受一定程度的剝蝕。
泰興--如皋推覆帶(Ⅳ4) 發(fā)育于沿江斷裂與如皋--金壇斷裂之間的構造變形單元(BB’剖面)。發(fā)育多條傾向南東的逆沖斷層及次級斷層。震旦系--侏羅系厚度穩(wěn)定,但地層錯斷程度不同,中、新生界南東薄、北西厚,這與構造反轉(zhuǎn)造成的箕狀斷陷形態(tài)有關。
江陰--靖江推覆帶(Ⅳ5) 發(fā)育于如皋--金壇斷裂與宜興--南通斷裂之間的構造變形單元(BB’剖面)。深部發(fā)育一條反向逆沖斷層。震旦系--奧陶系保存較好,志留系以后地層均遭受不同程度的剝蝕,淺部褶皺特征明顯(圖2f)。
常熟--海門推覆帶(Ⅳ6) 發(fā)育于宜興--南通斷裂與湖蘇斷裂之間的構造變形單元(BB’剖面)。由于處于造山帶根部而構造變形強烈,可見明顯的疊瓦狀逆沖斷層系,下古生界擠壓變形,并在淺部遭受剝蝕,部分地區(qū)殘余較薄的三疊系--侏羅系。
3.5 浙北沖斷區(qū)
指湖蘇斷裂與江紹斷裂之間的廣大地區(qū)(圖5、6)。緊鄰造山帶,構造變形強烈,斷裂發(fā)育程度較高,發(fā)育一系列傾向南東的疊瓦狀逆沖斷層。北部地區(qū)與蘇南沖斷區(qū)相鄰,逆沖變形尤為強烈。同時地層遭受強烈擠壓褶皺、錯斷(圖2b、c),各時期地層明顯薄于蘇南沖斷區(qū)、蘇北沖斷區(qū)。
3.6 江南造山帶
位于下?lián)P子南部地區(qū),形成于揚子板塊與華南板塊俯沖碰撞。BB’剖面出露前震旦系基底變質(zhì)巖系,AA’剖面上同時不整合覆蓋了中生代地層,屬華南地層區(qū)。前端為傾向北西、傾角較大的區(qū)域性邊界逆沖斷層,即江紹斷裂,深部發(fā)育大規(guī)模巖漿,并沿斷裂侵入至淺層。
總體來看,下?lián)P子地區(qū)形成了典型的對沖構造格局,且以南京--鎮(zhèn)江對沖帶、泰州--安豐對沖帶為軸,這與前人認識基本一致[8,10,11,13]。構造變形呈不完全對稱的狀態(tài),具有明顯的對比性,主要表現(xiàn)在:南部地區(qū)形成蘇南沖斷區(qū),北部地區(qū)形成蘇北沖斷區(qū),蘇南沖斷區(qū)向北推覆,蘇北沖斷區(qū)向南推覆[13],二者相向?qū)_;蘇北構造變形由北向南減弱,蘇南構造變形由南向北減弱;蘇北逆沖斷層反轉(zhuǎn)程度大,蘇南逆沖斷層反轉(zhuǎn)程度?。惶K北震旦系-奧陶系厚度大且被新生界所覆蓋,蘇南震旦系--奧陶系厚度小,局部出露古生界。依據(jù)逆沖推覆系統(tǒng)從造山帶到前陸地區(qū)的構造變形程度,大致可分為根帶、中帶和前鋒帶三部分,由北至南依次為:北部根帶→北部中帶→北部鋒帶和南部鋒帶→南部中帶→南部根帶。根帶構造變形強烈,伴隨發(fā)育區(qū)域深大基底斷裂,如嘉山--響水斷裂;中帶構造變形強度較弱,深大斷裂較根帶少,表現(xiàn)為大型寬緩褶皺;鋒帶為對沖構造中部地區(qū),力學機制在此疊加而加強,構造變形較強,僅次于根帶。因此構造變形程度從強到弱依次為根帶、對沖帶、中帶[13]。
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著密切聯(lián)系的相關構造的總體特征[20]。研究表明,AA’、BB’剖面發(fā)育兩套構造變形系統(tǒng):震旦系--侏羅系構成深部的第一套構造變形系統(tǒng),以逆斷層、擠壓變形為特征,發(fā)育擠壓構造樣式[21],對應前述的第一套斷裂體系;白堊系、第四系構成淺層的第二套構造變形系統(tǒng),以正斷層、伸展變形為特征,發(fā)育伸展構造樣式,對應前述的第二套斷裂體系。結合前人認識及構造解釋成果,本區(qū)發(fā)育擠壓、伸展和反轉(zhuǎn)等典型構造樣式。
4.1 擠壓構造樣式
由于下?lián)P子板塊南北邊界均發(fā)生了板塊匯聚作用,形成了一系列同向沖斷層系、反向沖斷層系等構造組合,因此擠壓構造樣式是下?lián)P子地區(qū)中生代發(fā)育的最重要、最典型的構造樣式之一[13]。
同向沖斷層系 由一組傾向相同的沖斷層組合而成,沿動力傳遞方向依次發(fā)生疊瓦式?jīng)_斷作用,又稱疊瓦狀沖斷層系(表3)。斷層面呈鏟狀,上陡下緩,可能收斂于深部的基底拆離斷層。盱眙--洪澤推覆帶和浙北沖斷區(qū)均可見此類典型擠壓構造樣式。當同向沖斷層系的最大斷距靠近前陸盆地、遠離力源方向,則稱為前緣沖斷層系,如盱眙--洪澤推覆帶。當同向沖斷層系的最大斷距遠離前陸盆地、靠近力源方向,則稱為后緣沖斷層系,如浙北沖斷區(qū)。
反向沖斷層系 由兩組傾向不同的沖斷層組合而成,兩處力源發(fā)生相向傳遞而在中部形成的對沖構造(表3)。兩組斷層均呈鏟式發(fā)育,中間發(fā)育“三角”狀逆沖斷塊??煞譃閷_斷層系和背沖斷層系,前者表現(xiàn)為兩組沖斷層在深部發(fā)撒,后者表現(xiàn)為兩組沖斷層在深部相交。南京--鎮(zhèn)江對沖帶可見對沖斷層系,金湖--高郵推覆帶可見背沖斷層系。
4.2 伸展構造樣式
晚中生代--新生代,江蘇下?lián)P子地區(qū)受區(qū)域伸展作用而進入裂陷盆地發(fā)育期,形成下?lián)P子地區(qū)多種類型的伸展構造樣式。
掀斜斷塊 以一系列正斷層為界,斷塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)掀斜作用而形成“骨牌式”排列的構造樣式。根據(jù)斷塊傾向與斷層傾向的關系,進一步分為順向斷塊、反向斷塊、塹壘斷塊等三小類,斷塊傾向與斷層傾向相同即為順向斷塊,斷塊傾向與斷層傾向相反即為反向斷塊(表3),斷塊傾向與斷層傾向相同、相反均有或關系不穩(wěn)定時即為塹壘斷塊。金湖--高郵推覆帶淺層的北部地區(qū)可見以上三小類構造樣式。
滑動斷階 由多組斷塊發(fā)生滑動而形成的臺階狀構造樣式,包括一條主干斷層和若干次級斷層,次級斷層受主干斷層控制作用明顯,且在深部相交于主干斷層,為伸展作用晚期的產(chǎn)物。根據(jù)次級斷層與地層傾向的關系,可分為順向斷階、反向斷階(表3),次級斷層傾向與地層傾向相同時即為順向斷階,次級斷層傾向與地層傾向相反時即為反向斷階。金湖--高郵推覆帶淺層的南部地區(qū)均有此類構造樣式的報道[14,18]。
4.3 反轉(zhuǎn)構造樣式
反轉(zhuǎn)構造樣式是擠壓、伸展構造相互轉(zhuǎn)換而形成的復合構造樣式,先伸展后擠壓形成正反轉(zhuǎn)構造樣式,先擠壓后伸展形成負反轉(zhuǎn)構造樣式。下?lián)P子區(qū)早期受擠壓力作用,形成深部第一套構造變形系統(tǒng),晚期因伸展而形成淺部第二套構造變形系統(tǒng),為負反轉(zhuǎn)構造的發(fā)育提供了動力學條件。蘇南沖斷區(qū)負反轉(zhuǎn)構造特征較為明顯(表3), 如溧水--句容推覆帶,下古生界呈“倒三角”發(fā)育,其主要原因是推覆帶前端的下古生界遭受擠壓剝蝕變薄,并在后期反轉(zhuǎn)回滑。
表3 下?lián)P子地區(qū)典型構造變形樣式
Table 3 Typical structural deformation styles of the Lower Yangtze region
1)宿遷--紹興、連云港--蘇州大剖面貫穿了整個下?lián)P子地區(qū),對于該區(qū)構造變形特征研究具有重要意義。本次研究綜合了區(qū)域地質(zhì)、地震、鉆井及地球物理等多元化資料,建立了兩條區(qū)域大剖面,對剖面中的斷裂、地層發(fā)育情況進行精細解釋,明確表達了本區(qū)中、新生代對沖構造變形特征。
2)下?lián)P子地區(qū)構造變形單元之間以深大斷裂為界,呈北東--南西向條帶狀展布。具體劃分為6個一級構造變形單元,依次為蘇北--膠南造山帶、蘇北沖斷區(qū)、南北對沖帶、蘇南沖斷區(qū)、浙北沖斷區(qū)、江南造山帶,并可進一步細分為14個二級構造變形單元。
3)對沖構造格局是下?lián)P子地區(qū)典型構造模式,構造變形以南北對沖帶為軸呈不完全對稱的狀態(tài),具有明顯的對比性。南部蘇南沖斷區(qū)向北推覆,北部蘇北沖斷區(qū)向南推覆,二者相向?qū)_。蘇北構造變形由北向南減弱,蘇南構造變形由南向北減弱 ;蘇北震旦系--奧陶系厚度大且被新生界所覆蓋,蘇南震旦系--奧陶系厚度小,局部出露古生界。
4)下?lián)P子地區(qū)構造變形樣式主要有擠壓、伸展、反轉(zhuǎn)等3大類,包括同向沖斷層系、反向沖斷層系、掀斜斷塊、滑動斷階、負反轉(zhuǎn)構造5亞類,具體分10小類。
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Mesozoic-Cenozoic Tectonic Deformation Units and Styles in Lower Yangtze Region
Wu Lin1,2, Chen Qinghua1, Pang Fei3, Shi Peng4
1.SchoolofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Qingdao266580,Shandong,China2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China3.Oil&GasSurveyCenter,ChinaGeologicalSurvey,Beijing100029,China4.ResearchInstituteofShaanxiYanchangPetroleum(Group)Corp.Ltd,Xi’an710075,China
Located in the eastern part of the Yangtze plate, the tectonic deformation of the Lower Yangtze is of geological significance. Based on the regional geological data, seismic data, well logging, and geophysical data, the stratigraphy and faults are finely interpreted, and two regional geological profiles are established throughout the study area, namely Suqian-Shaoxing profile and Lianyungang-Suzhou profile. The Lower Yangtze region is divided into 6 level one tectonic deformation units, followed by Subei-Jiaonan orogenic belt, Subei thrust area, north and south thrust belt, Sunan thrust area, Zhebei thrust area, and Jiangnan orogenic belt, and it can be further divided into 14 level two tectonic deformation units, which clearly represent the Mesozoic-Cenozoic tectonic deformation of the Lower Yangtze region. There are three typical tectonic deformation styles out of the two profiles, including compression, extension, inversion, which can be divided into 5 sub-classes and 10 small classes.
Lower Yangtze; tectonic deformation; hedge structure; regional geological section; fault
10.13278/j.cnki.jjuese.201506114.
2014-12-25
國家油氣重大專項(2009ZX05042-001,2008ZX05028-005-01)
吳林(1987--),男,博士研究生,主要從事油氣區(qū)構造解析方面的研究,E-mail:19534644@sohu.com
陳清華(1958--),男,教授,博士生導師,主要從事構造地質(zhì)學、油氣區(qū)構造解析方面的研究,E-mail:chenqhua@upc.edu.cn。
10.13278/j.cnki.jjuese.201506114
P54
A
吳林, 陳清華, 龐飛, 等. 下?lián)P子地區(qū)中--新生代構造變形單元及構造變形樣式.吉林大學學報:地球科學版,2015,45(6):1722-1734.
Wu Lin, Chen Qinghua, Pang Fei, et al.Mesozoic-Cenozoic Tectonic Deformation Units and Styles in Lower Yangtze Region.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(6):1722-1734.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201506114.