內(nèi)蒙古根河盆地斷裂構(gòu)造特征及演化

范 超，鄒 帥，唐大卿，2，謝 強(qiáng)，楊 敏

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院石油地質(zhì)系，湖北 武漢430074；2.構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074）

根河盆地位于內(nèi)蒙古-大興安嶺褶皺系海拉爾-根河復(fù)向斜的北部, 是中新生代形成的斷坳型盆地［1］。 盆地斷坳樣式有利于油氣帶的聚集［2］，與其構(gòu)造背景相似的漠河盆地、 拉布達(dá)林盆地都有較好油氣、天然氣水合物勘探前景［3-8］，相鄰較近的海拉爾盆地則有工業(yè)油流出［9-10］。但根河盆地勘探程度極低，除進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查外，僅進(jìn)行了大地電磁等基礎(chǔ)工作。

1993～1994年大慶石油管理局在盆地內(nèi)完成35個點(diǎn)的大地電磁測深勘探工作。 1997年長春市二道地質(zhì)物探技術(shù)服務(wù)處對根河盆地南部進(jìn)行了重磁普查工作，測點(diǎn)2 236個物理點(diǎn)。 1999年盆地完成迄今為止唯一的油氣地質(zhì)淺井—GD1井。 本文通過野外考察， 對根河盆地斷裂構(gòu)造進(jìn)行分析研究，歸納盆地演化規(guī)律，以期為根河盆地的基礎(chǔ)地質(zhì)研究及石油勘探提供基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)概況

在大地構(gòu)造位置上，根河盆地位于蒙古-興安嶺系大興安嶺中生代盆地群中部，額爾古納-興安地塊之上［11］。 盆地東側(cè)為大興安嶺西部深大斷裂，西側(cè)為德爾布干斷裂［12］，南鄰拉布達(dá)林盆地，北部與漠河盆地相望（圖1）。

圖1 根河盆地野外地質(zhì)調(diào)查線路及觀測點(diǎn)分布

根河盆地性質(zhì)為發(fā)育在興安嶺褶皺上的中生代斷坳盆地，盆地呈北東向展布，面積約為26 630 km2［1］。 根據(jù)重、磁、電勘探成果［13］可初步確定盆地的隆坳格局，中間隆起，南北坳陷。

盆地基底主要為元古界及海西期、 燕山期花崗巖。 基底之上覆蓋的沉積地層主要是中侏羅統(tǒng)與上侏羅統(tǒng)的南平組、下白堊統(tǒng)的塔木蘭溝組、吉祥峰組、光華組、木瑞組、上庫力組、依列克得組和甘河組以及零星分布的新近系、第四系（表1）［14-16］。根河盆地充填火山巖與碎屑巖呈不等厚間互的地層，以火山巖為主。 盆地基底埋深在0.2～5.8 km［1］，南平組沉積厚度最大為1 500 m左右。

表1 根河盆地地層簡表［14-16］

續(xù)表1 根河盆地地層簡表［14-16］

2 斷裂構(gòu)造類型

2.1 正斷層

地殼受到拉張應(yīng)力的作用形成伸展構(gòu)造樣式。 伸展構(gòu)造是斷坳盆地中最常見的構(gòu)造類型，也是判斷斷坳盆地的依據(jù)。 在沉積盆地中，張性應(yīng)力下形成非旋轉(zhuǎn)平面狀正斷層、旋轉(zhuǎn)平面狀正斷層、犁狀正斷層及“地塹-地壘”構(gòu)造樣式、斷裂坡折帶及斷階構(gòu)造等組合樣式［17］。

伸展構(gòu)造為根河盆地主要的構(gòu)造樣式組合，在野外出露的剖面上主要顯示有犁狀正斷層、半地塹結(jié)構(gòu)、 斷階構(gòu)造及低角度正斷層等構(gòu)造組合（圖2）。 根河盆地中，發(fā)育一些較小的犁狀正斷層組合。 通過對根河盆地正斷層分析，認(rèn)為根河盆地具有張性斷陷盆地的特征， 主要伸展構(gòu)造組合類型為犁狀正斷層及反向調(diào)節(jié)正斷層。

圖2 根河盆地伸展構(gòu)造樣式

2.2 逆斷層

壓性構(gòu)造是由于水平擠壓作用使地殼發(fā)生變形所引起的。 早白堊世，加蒙板塊向西伯利亞板塊俯沖，使東北地區(qū)處于擠壓狀態(tài)，形成以逆斷層為主要表現(xiàn)形式的反轉(zhuǎn)擠壓構(gòu)造。

在根河盆地中壓性構(gòu)造十分少見， 僅在盆地西北側(cè)阿龍山附近及金河鎮(zhèn)、根薩線發(fā)現(xiàn)。 阿龍山附近光華組逆斷層較為發(fā)育， 在金河鎮(zhèn)南平組地層出露逆沖斷裂帶， 根薩線光華組地層有少量逆斷層發(fā)育（圖3）。

圖3 根河盆地擠壓構(gòu)造樣式

2.3 反轉(zhuǎn)斷層

正反轉(zhuǎn)構(gòu)造是伸展構(gòu)造后期受到擠壓產(chǎn)生反方向運(yùn)動而產(chǎn)生的［18-19］。 在根河盆地金河鎮(zhèn)東側(cè)根薩線光華組地層發(fā)育正反轉(zhuǎn)構(gòu)造， 地層前期受拉張作用發(fā)育正斷層， 后期由于擠壓作用發(fā)生反轉(zhuǎn)表現(xiàn)為逆斷層。 以根薩線金河?xùn)|20 km處懸崖旁露頭為例（圖4），前期地層受到伸展作用，發(fā)育斷階狀正斷層組合樣式，后期地層受到擠壓作用，地層收縮，呈反方向運(yùn)動。 斷層①上盤地層彎曲形成典型的斷層褶皺，下盤破碎嚴(yán)重，說明原先形成的伸展構(gòu)造后期經(jīng)歷過較強(qiáng)擠壓作用，發(fā)生反轉(zhuǎn)。

圖4 金河鎮(zhèn)東約20 km山崖公路旁反轉(zhuǎn)構(gòu)造

3 斷裂發(fā)育特征

根河盆地斷裂構(gòu)造極其發(fā)育， 斷裂構(gòu)造走向主要為北東向、北西向，傾向主要為北東向、南東向、南西向（圖5、圖6、表2）。 其中北東向構(gòu)造為控盆構(gòu)造，斷裂規(guī)模較大，形成時期較早，在晚侏羅世南平組中可見。 北西向斷裂構(gòu)造形成較晚，切割北東向構(gòu)造，形成現(xiàn)今斷坳盆地。

根河盆地正斷層分布較廣，白堊系塔木蘭溝組、光華組、上庫力組地層中均有發(fā)育；逆斷層數(shù)量較少， 僅在盆地西北側(cè)的阿龍山鎮(zhèn)附近光華組及金河鎮(zhèn)附近南平組地層中有發(fā)現(xiàn)（圖5、表2）。 通過對根河盆地的野外考察，發(fā)現(xiàn)了包括正斷層、逆斷層、反轉(zhuǎn)斷層在內(nèi)的三種構(gòu)造形式。 其中正斷層在盆地中發(fā)育最為廣布，逆斷層少有發(fā)育，斷層主要分布于盆地的西側(cè)及西北側(cè)， 而東側(cè)未發(fā)現(xiàn)斷層。

4 斷裂演化及其成因分析

根河盆地的形成、演化與蒙古-鄂霍茨克洋關(guān)閉密切相關(guān)［20-21］。 在早石炭世［22］，額爾古納-興安地塊與松嫩地塊焊合，形成黑龍江中小地塊群；在晚二疊世—早三疊世［23］，黑龍江中小地塊群拼貼、增生于華北板塊上，形成古亞洲大陸，此時在古亞洲大陸與西伯利亞板塊間還殘存著蒙古-鄂霍茨克洋；晚三疊世開始，蒙古-鄂霍茨克洋由西向東逐漸關(guān)閉，洋殼向西伯利亞板塊下俯沖，根河盆地基底形成。

由于晚古生代華力西運(yùn)動和中生代早期的燕山運(yùn)動， 兩個時期大面積的花崗巖侵入體充填了整個盆地，使盆地的基底巖性發(fā)生了很大變化，由元古界、 古生界的變質(zhì)巖嵌入了華力西期和燕山期的花崗巖體，形成拼合基底。 進(jìn)入中—晚侏羅世以來，蒙古-鄂霍茨克洋逐漸關(guān)閉，擠壓作用使地殼繼續(xù)縮短，形成一系列的弧后前陸盆地，根河盆地在此時期形成［24］。

圖5 根河盆地實(shí)測剖面

圖6 根河盆地斷層走向和傾向玫瑰花圖

表2 根河盆地野外露頭斷層與不整合面統(tǒng)計表

晚侏羅世至早白堊世，蒙古-鄂霍茨克洋俯沖于亞歐板塊下的洋殼發(fā)生垮塌， 根河盆地處于一種伸展?fàn)顟B(tài)［23］。 早白堊世早期，蒙古-鄂霍茨克洋伸展?fàn)顟B(tài)結(jié)束，與此同時燕山運(yùn)動不斷發(fā)展，盆地內(nèi)火山活動逐漸加強(qiáng)， 大量巖漿沿斷裂帶噴出地表，形成了厚度相當(dāng)大的流紋巖蓋層。 早白堊世中晚期，火山活動更為劇烈，盆地內(nèi)堆積了巨厚的火山巖和火山碎屑巖層。 早白堊世末期，太平洋板塊開始向北西大幅度的俯沖［9］，根河盆地整體抬升，盆地處于剝蝕狀態(tài)，因此在整個根河盆地中，迄今未發(fā)現(xiàn)有晚白堊世的地層。 進(jìn)入新生代新近世，太平洋板塊對歐亞板塊俯沖結(jié)束開始后撤， 整個中朝板塊處于拉張狀態(tài)［11］，喜山運(yùn)動開始，盆地整體下降，于坳陷中部及其他低洼部位，接受了部分新近系的沉積。 與此同時，喜山運(yùn)動產(chǎn)生的大量基性噴發(fā)巖形成玄武巖蓋層。 喜山運(yùn)動之后盆地萎縮，沉降中止。

5 結(jié)論

（1）根河盆地斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，主要為北東向、北西向。 盆地受北東向斷裂控制，北西向斷裂形成時間晚，對北東向斷裂起改造作用。

（2）伸展構(gòu)造是根河盆地的主要構(gòu)造形式，伸展構(gòu)造主要以犁狀正斷層為主要表現(xiàn)形式。 除此之外， 盆地內(nèi)發(fā)育有逆斷層為主的擠壓構(gòu)造樣式和反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式。

（3）根河盆地是中生代形成的斷坳盆地，盆地主要經(jīng)受了三個時期的改造。 晚古生代根河盆地基底形成，晚三疊世時期盆地處于擠壓狀態(tài)；晚三疊世至中-晚侏羅世，盆地處于伸展?fàn)顟B(tài)并開始接受沉積；晚白堊世時期盆地整體抬升接受剝蝕；進(jìn)入新生代， 喜山運(yùn)動開始盆地沉降并沉積新近系地層，喜山運(yùn)動之后盆地沉降終止。