劉紹軍,高 庚,朱德豐,吳根耀,王金奎,張 革,孫效東,劉 赫,李春柏,李 強(qiáng)

(1.大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院,黑龍江 大慶 163712;2.中國科學(xué)院 地質(zhì)與地球物理研究所,北京 100029)

1 區(qū)域地質(zhì)概述

海拉爾盆地位于我國北部內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟境內(nèi),南延入蒙古國東端稱塔木察格盆地。中國北部及相鄰的蒙古國地區(qū)位于兩大古老地塊之間,北為西伯利亞次大陸(包括安加拉克拉通和阿爾丹克拉通),南為中朝次大陸(包括華北克拉通和膠遼克拉通)。兩者之間曾是寬闊的古亞洲洋,它被俄蒙和中俄邊境附近的一組中間地塊分為南、北兩支。古亞洲洋南支自新元古代起即發(fā)生向北的后退式消減,在中國北部形成 2條重要的縫合線,即加里東期的德爾布干斷裂和海西期的海拉爾-呼瑪斷裂;此外,它還向南消減于華北克拉通之下,形成加里東期的溫都爾廟-柯丹山斷裂和海西期的二連-賀根山斷裂(Wu,1998,2014;吳根耀,2006,2014)。故該地廣泛發(fā)育古生界變質(zhì)巖構(gòu)成盆地的基底巖石。

對(duì)中國北部地區(qū)早中生代演化影響最大的是蒙古-鄂霍次克洋的消減閉合。該縫合線可分為 3段:西段在蒙古中部杭愛山區(qū),稱阿達(dá)察格(Adaatsag)段(Tomurtogoo et al.,2005),為北西向;中段在蒙古東部并延入俄羅斯石勒喀河谷地,稱宗莫德(Zuunmod,Dzüünmod)段,為北東向,進(jìn)一步東延至莫戈恰以東的俄羅斯境內(nèi)部分為北東東-近東西向(可參閱吳根耀等,2014的圖1);中-東段于早侏羅世末-中侏羅世初最終閉合(Zorin,1999)。這一俯沖造山運(yùn)動(dòng)激活了中國北部的古生代縫合線,并控制了陸內(nèi)造山的磨拉石盆地發(fā)育,如德爾布干斷裂的活化控制了漠河盆地發(fā)育(吳根耀等,2006)。要指出的是:上述的其他 3條古縫合線活化控制發(fā)育的早-中侏羅世盆地均為北東東-近東西走向,故西延入蒙古國境內(nèi)(Wu,2013),東延可達(dá)松遼地區(qū)(朱德豐等,2007)。

晚侏羅世在中俄蒙交界的廣大區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了北東向構(gòu)造,但動(dòng)力學(xué)背景因地而異。在蒙古國東部,因蒙古-鄂霍次克造山帶宗莫德段的坍塌出現(xiàn)北東向的裂谷盆地群(Graham et al.,2001;Johnson,2004;Wu,2013),但塔木察格地區(qū)沒有裂谷盆地和沉積地層發(fā)育。中國北部則處于造山階段,最主要的是沿以郯廬斷裂帶為代表的巨型左行走滑斷裂帶發(fā)生在東亞大陸邊緣地區(qū)的斜向匯聚-剪切造山作用(吳根耀等,2007);它還引發(fā)了陸內(nèi)的造山作用,如大興安嶺及鄰近地區(qū)強(qiáng)烈的火成活動(dòng)指示的熱隆升造山(吳根耀,2006;吳根耀等,2009)。

海拉爾-塔木察格地區(qū)晚侏羅世是火成活動(dòng)區(qū)。兩者的區(qū)別在于:海拉爾地區(qū)在火山噴發(fā)的平息期有沉積地層發(fā)育。陳均亮等(2007)曾提出該盆地屬磨拉石盆地,吳根耀等(2014)進(jìn)一步認(rèn)為是蒙古-鄂霍次克洋的分支洋盆(稱鄂嫩洋盆)向南(東)的消減和嗣后的碰撞制約了這一盆地發(fā)育。

早白堊世北東向構(gòu)造進(jìn)一步發(fā)育。此時(shí)中俄蒙交界區(qū)的北東向盆地有統(tǒng)一的成盆動(dòng)力學(xué)機(jī)制:因各類燕山期造山帶的坍塌而發(fā)育的裂谷或張扭盆地。海拉爾地區(qū)由原擠壓應(yīng)力場變?yōu)樯煺?且拉張盆地向南擴(kuò)大至塔木察格地區(qū)。中國北部-蒙古東部的早白堊世北東向盆地演化表現(xiàn)出明顯的空間規(guī)律(吳根耀等,2014);就沉積礦產(chǎn)而言,中國北部的盆地(如松遼)富含石油,蒙古東部則是含煤盆地,位于中蒙交界處的海拉爾-塔木察格盆地既富油又含煤(圖1)。

圖1 中國北部早白堊世區(qū)域構(gòu)造綱要圖Fig.1 Regional tectonic framework of the North China during the Early Cretaceous

塔木察格盆地是海拉爾盆地的南延,后者“三坳夾兩隆”的構(gòu)造格局在塔木察格盆地也有清楚的反映(吳根耀等,2014)。其中部坳陷(貝爾湖坳陷)在中國境內(nèi)的 III級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元為(自北向南):東明凹陷、赫爾洪德凹陷、紅旗凹陷、新寶力格凹陷、烏爾遜凹陷和貝爾凹陷,南延入蒙古有南貝爾凹陷和塔南凹陷。這些凹陷間幾乎都被自然的地質(zhì)界線(隆起或斷裂等)分隔,唯貝爾凹陷與南貝爾凹陷為國界分開(圖2a)。換言之,貝爾凹陷與南貝爾凹陷實(shí)為一個(gè) III級(jí)構(gòu)造單元,是海拉爾-塔木察格盆地中面積最大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的一個(gè)凹陷,也是該盆地中最具油氣勘探前景的一個(gè)凹陷。盆地中充填的下白堊統(tǒng)厚 3000～5000 m,自下而上稱銅缽廟組(K1t,分別以地震反射的 T5和 T3界面為底面和頂面)、南屯組(K1n,以地震反射的 T22界面為頂面)、大磨拐河組(K1d,以地震反射的T2界面為頂面)和伊敏組(K1y,以地震反射的T04界面為頂面),上覆青元崗組(K2q)。

南貝爾凹陷總體呈北東走向,中部有一個(gè)北東向的凸起將之分為西部次凹和東部次凹;該凸起北延入中國境內(nèi)稱蘇德爾特(Sudert)斷隆或德 6井凸起。這兩個(gè)次凹南延經(jīng)南部潛山披覆帶相連,故整個(gè)凹陷呈向北東開口的馬蹄形。東部次凹面積約1600 km2,西部次凹面積近 1300 km2,南部潛山披覆帶面積550 km2,基底最大埋深3700 m。

西部次凹構(gòu)造相對(duì)簡單,其主體由 3個(gè)北東向的洼槽組成,自北至南稱北洼槽、中洼槽和南洼槽。北洼槽和中洼槽在早白堊世一直是一個(gè)統(tǒng)一的沉積盆地,只是被近東西向斷裂攔腰截為兩個(gè),下文中以“中-北洼槽”稱之。南洼槽與中-北洼槽間為右行斜列關(guān)系(圖2b),不僅曾與中-北洼槽相隔,而且盆地發(fā)育也有不同特征。

圖2 南貝爾凹陷位置(a)、次級(jí)構(gòu)造單元(b)和西部次凹T22、T3和T5反射層斷裂系統(tǒng)疊合圖(c)Fig.2 Location (a),tectonic units (b)of the South Buir Sag,and superimposed map of the T22、T3 and T5 fracture systemsin the West Sub-sag (c)

東部次凹的構(gòu)造較西部次凹復(fù)雜,可總結(jié)為東西分帶,南北分區(qū)。兩個(gè)生油中心即北洼槽和南洼槽位于東部次凹的西帶,總體上呈北東向延伸,右行斜列。西帶上的另一個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元是西部斷鼻帶,盡管其(西)北邊界和(東)南邊界為北東向斷裂,但因其東界和西界均為近南北向斷裂,故該單元明顯呈透鏡狀(圖2b)。

東部次凹的東帶是一個(gè)相對(duì)的構(gòu)造高帶。三個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元(自北至南)分別稱中央隆起帶、東部斷裂構(gòu)造帶和東部斷階帶;后者在銅缽廟組-南屯組沉積期間是南洼槽的主要物源區(qū),現(xiàn)構(gòu)造走向仍為北東向(圖2b)。中央隆起帶的北部基底抬升較高,缺失銅缽廟組和南屯組一段沉積,與北洼槽之間由北東向斷裂分界。東部斷裂構(gòu)造帶由一組北東東走向的剪切斷層組成,寬6～10 km,其南、北邊界均為逆沖斷層?？赡芩谠绨讏资琅璧匕l(fā)育時(shí)就是東部次凹內(nèi)一條由剪切斷層組成的構(gòu)造變換帶,據(jù)南、北洼槽間的斜列關(guān)系可判別它發(fā)生了左行走滑;在盆地反轉(zhuǎn)期(或后期的構(gòu)造擠壓期)其邊界斷裂再度活動(dòng)并表現(xiàn)為逆沖。

塔木察格盆地因地處偏僻,僅開展石油地質(zhì)勘探之后才有文章報(bào)道。南貝爾凹陷斷裂構(gòu)造的研究大致經(jīng)歷了 2個(gè)階段:早期階段探討同生斷層對(duì)沉積的控制,尤其是對(duì)可能屬震積巖的泥質(zhì)軟沉積物變形的控制(王化愛等,2008,2010;單敬福等,2010),近階段則討論斷裂構(gòu)造對(duì)油氣成藏和分布的控制作用(郝慧等,2011;李艷杰,2012;張君龍等,2012)。中國境內(nèi)的貝爾凹陷的研究相對(duì)較多,對(duì)斷裂系統(tǒng)的研究(劉志宏等,2007;侯艷平等,2008;趙利華等,2008;李文科等,2010;李占東等,2010;孫永河等,2011)集中于對(duì)油氣運(yùn)聚和成藏的意義,其他成果可總結(jié)為下列三方面:一是將斷裂分為 4類,即早期伸展斷裂,中晚期張扭斷裂,早期伸展中晚期張扭長期繼承性發(fā)育的斷裂,早期伸展中期張扭晚期反轉(zhuǎn)長期活動(dòng)的斷裂;二是識(shí)別了斷裂的 3個(gè)活動(dòng)時(shí)期:T22界面(南屯組頂面)以下的稱下部斷裂系統(tǒng),T22界面至T1界面(伊敏組一段頂面)之間的稱上部斷裂系統(tǒng),伊敏組沉積期末至晚白堊世是斷裂的反轉(zhuǎn)期;三是指出斷裂延伸有4種方向:北東向斷裂、北東東向斷裂和南北向斷裂為控陷正斷層,形成較早且長期活動(dòng),北西向斷裂形成較晚且改造前三者。至于盆地演化,則幾乎無例外地接受斷陷→斷-坳轉(zhuǎn)換→坳陷的三階段發(fā)育模式(陳均亮等,2007)。

本文基于大量的地震剖面資料,在分別剖析西部次凹和東部次凹斷裂發(fā)育的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)概貌的基礎(chǔ)上,結(jié)合盆地演化,探討斷裂的活動(dòng)期次,并通過與其南鄰的塔南凹陷的對(duì)比研究,論述南貝爾凹陷斷裂構(gòu)造的主要特征。

2 西部次凹

2.1 斷裂發(fā)育的幾何學(xué)

圖2c顯示西部次凹發(fā)育3組方向的斷裂:北東向、北東東-近東西向和近南北向。在T22界面、T3界面或 T5界面上,這 3組方向的斷裂均有發(fā)育,只是相對(duì)而言T22界面上的斷裂發(fā)育比較稀疏。

北東向斷裂是該區(qū)最為發(fā)育的構(gòu)造,也是控制中-北洼槽和南洼槽發(fā)育的控盆(陷)斷裂。仔細(xì)的觀察可以發(fā)現(xiàn):(1)除洼槽邊界為北東向斷裂外,洼槽內(nèi)部的次級(jí)北東向斷裂也十分發(fā)育;(2)次級(jí)北東向斷裂延伸長度不大,平面上呈左行雁列,這在中-北洼槽表現(xiàn)得特別清楚;(3)相對(duì)而言,南洼槽的次級(jí)北東向斷裂規(guī)模更小,但斷裂密度更大。

北東東-近東西向斷裂主要見于西部次凹的中部,其西段是西低凸起的北界,中段構(gòu)成中洼槽與南洼槽之間的分界,進(jìn)一步東延成為南洼槽與東部斷階帶之間的界線。在中-北洼槽和南洼槽內(nèi)部也見北東東-近東西向斷裂發(fā)育。值得注意的現(xiàn)象是:北東向斷裂向北延伸時(shí)常不穿越北東東-近東西向斷裂而“歸并”入后者(這在南洼槽尤為多見),意味著后者是先存構(gòu)造,對(duì)北東向斷裂的發(fā)育起制約作用。

近南北向斷裂是這 3組方向的斷裂中規(guī)模最小的,常見于北東向斷裂的上盤,構(gòu)成后者的次級(jí)“入”字形構(gòu)造。在中-北洼槽,因北東向斷裂規(guī)模相對(duì)較大,近南北向斷裂規(guī)模相對(duì)也較大且走向偏北北東。南洼槽的北東向斷裂相對(duì)小而密,近南北向斷裂規(guī)模也較小;在盆內(nèi)常見近南北向斷裂偏北北東向,沿東南界斷裂則常見它們偏北北西向。

2.2 斷裂發(fā)育的運(yùn)動(dòng)學(xué)

盡管控盆(陷)斷裂都為北東走向,因斷裂的傾向和活動(dòng)強(qiáng)度不同,控制了西部次凹的中-北洼槽與南洼槽有不同的盆地發(fā)育特征。

中-北洼槽銅缽廟組沉積期受向西(北)傾的同生正斷層控制。如圖3所示,其控盆斷裂是洼槽的東界斷裂(F1),洼槽內(nèi)還有2條控陷斷裂(F2和F3)發(fā)育,使盆內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜化。因控盆(陷)斷裂向西(北)傾,中-北洼槽呈一個(gè)東斷西超的箕狀盆地,且是由 2個(gè)次級(jí)洼槽和1個(gè)斷隆組成的復(fù)式箕狀盆地。經(jīng)銅缽廟組沉積期末的隆起剝蝕后,中-北洼槽在南屯組沉積時(shí)原盆地的東、西邊緣地區(qū)均發(fā)生隆起,盆地面積變小(向中央收縮)。南屯組沉積期以東界斷裂 F2為控盆斷裂,故中-北洼槽仍為東斷西超的箕狀盆地,F2與F1之間夾持的地區(qū)稱東部斷階帶。大磨拐河組的沉積格局和盆地范圍基本與銅缽廟組相同,至伊敏組沉積期盆地面積才向西擴(kuò)大(大于銅缽廟組的沉積范圍)(圖3)。

南洼槽在銅缽廟組-南屯組沉積期也受北東向同生正斷層控制。圖4是切過南洼槽北部的橫剖面,可看到其發(fā)育與中-北洼槽表現(xiàn)出以下不同:(1)西界斷裂(F1)是控盆斷裂,向東(南)傾,使南洼槽呈西斷東超的箕狀盆地,沉積呈西厚東薄的楔形;(2)南屯組的沉積范圍與銅缽廟組相同。從圖4上還可發(fā)現(xiàn):銅缽廟組-南屯組沉積期南洼槽與中-北洼槽之間有凸起區(qū)相隔;至大磨拐河組沉積時(shí),南洼槽的盆地面積既向西(北)擴(kuò)大并連通中-北洼槽,也向東擴(kuò)大使南部潛山披覆帶的原隆起區(qū)接受沉積。

圖3 南貝爾凹陷西部次凹北洼槽橫剖面圖(剖面位置見圖2c的A-A′)Fig.3 Profile across the North Hollow in the West Sub-sag of the South Buir Sag (A-A′ profile in the Fig.2 c)

圖4 南貝爾凹陷西部次凹南洼槽北部的橫剖面圖(剖面位置見圖2c的B-B′)Fig.4 Profile across the northern segment of the South Hollow in the West Sub-sag of the South Buir Sag (B-B′ profile in the Fig.2c)

圖5 南貝爾凹陷西部次凹南洼槽中部的橫剖面圖(剖面位置見圖2c的C-C′)Fig.5 Profile across the middle part of the South Hollow in the West Sub-sag of the South Buir Sag (C-C′ profile in the Fig.2c)

圖5是切過南洼槽中部的橫剖面,西界斷裂(F1)仍是南洼槽發(fā)育的控盆斷裂。與圖4明顯不同的是:圖5上所見南洼槽的沉積和沉降中心并不位于盆地西緣(即靠近 F1處),而是靠近盆內(nèi)的 F2斷裂附近。這一特征在南屯組沉積期尤為明顯(南屯組厚度在南洼槽的中央部位最大)。在圖5上還可看到:銅缽廟組-南屯組沉積期南洼槽以西是隆起區(qū)(西低凸起),其東側(cè)與南部潛山披覆帶連成一體;即:如果將圖5中的F3視作南洼槽的東界,F3以東也接受銅缽廟組-南屯組沉積,只是厚度明顯遜于南洼槽,說明南部潛山披覆帶當(dāng)時(shí)是一個(gè)南低北高的斜坡。大磨拐河組沉積時(shí)發(fā)生向西的湖侵,故西低凸起上有大磨拐河組和伊敏組沉積。

中-北洼槽與南洼槽發(fā)育特征的不同,表明兩者之間存在變換構(gòu)造帶即位于西次凹中部的北東東-近東西向斷裂帶。前人研究已指出中蒙交界區(qū)晚侏羅世發(fā)育強(qiáng)大的北東東-近東西向構(gòu)造(吳根耀,2007;朱德豐等,2007;吳根耀等,2008;Wu,2013),它們在早白堊世早期(銅缽廟組-南屯組沉積期)的伸展事件中發(fā)生左行剪切,不僅制約了北東向斷裂的延伸,而且使其南、北兩側(cè)的正斷層活動(dòng)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn):中-北洼槽的控盆和控陷正斷層向西(北)傾,盆地東斷西超;南洼槽盡管有向西(北)傾的控陷斷裂發(fā)育,但控盆正斷層是盆地的西界斷裂,向東(南)傾,盆地西斷東超。

2.3 斷裂發(fā)育期次

這個(gè)問題下面還要深入討論,就上述資料,已可清楚地發(fā)現(xiàn)西部次凹的斷裂有 2個(gè)主要的活動(dòng)期。一是銅缽廟組和南屯組中下部沉積期,至南屯組沉積晚期許多斷裂已停止活動(dòng),故向上延伸不切入南屯組上部地層內(nèi)(圖5)。斷裂的再次活動(dòng)發(fā)生在大磨拐河組和伊敏組下部沉積期。這一階段既有老斷層的再度活動(dòng)(它們自下至上幾乎切穿全部下白堊統(tǒng),僅伊敏組上部地層未被切入),也有新的斷層形成;這些新形成的斷裂,尤其是作為北東向斷裂配套構(gòu)造的次級(jí)斷層,向下延伸不會(huì)切穿大磨拐河組而進(jìn)入南屯組(圖3、5)。

3 東部次凹

3.1 斷裂發(fā)育的幾何學(xué)

圖6a是南貝爾凹陷東部次凹三維地震的 T2反射層、T22反射層、T3反射層和 T5反射層斷裂系統(tǒng)的疊合圖。與西部次凹(圖2c)明顯不同的是:東部次凹最醒目的構(gòu)造是北東東-近東西向斷裂,它幾乎橫貫東部次凹中部。在北東東-近東西向斷裂帶的南、北兩側(cè)則以近南北向斷裂為主。北東向斷裂主要表現(xiàn)為構(gòu)成東部次凹的北西邊界及南東邊界;此外,它還見于東部斷裂構(gòu)造帶內(nèi),被限于北東東-近東西向斷裂之間。多處可見北東向斷裂拐折成北北東向或近南北向斷裂,反映早期發(fā)育過的北東向斷裂已遭受后期近南北向斷裂的改造。

就規(guī)模而言,圖6a表明 T5反射層(銅缽廟組底面)斷裂和 T2反射層(大磨拐河組頂面)斷裂最為發(fā)育。

3.2 斷裂發(fā)育的運(yùn)動(dòng)學(xué)

圖7中D-D′剖面是切過東部次凹北洼槽中部的橫剖面,它清楚地顯示了北洼槽是個(gè)西斷東超的箕狀斷陷。北洼槽發(fā)育受一組向東(南)傾、傾角中等的正斷層控制,它們向下均切入基底內(nèi),西界正斷層(F1)下切入基底后傾角明顯變緩。銅缽廟組和南屯組下部地層呈西厚東薄的楔形,至中央隆起帶(21-5井以東)尖滅,反映了西界斷裂的控盆作用。這種控盆作用一直延續(xù)到伊敏組沉積早期,該圖中的T222和T221是把南屯組對(duì)應(yīng)的三級(jí)層序SQ3劃分為3個(gè)四級(jí)層序的界面;地層上,T222對(duì)應(yīng)南屯組一段內(nèi)部的不整合面,T221對(duì)應(yīng)南一段與南二段之間的不整合面。

圖6 南貝爾凹陷東部次凹不同反射層斷裂疊合圖(a)、次級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾豌@孔剖面線位置圖(b)Fig.6 Superimposed graph of the fracture systems (a),tectonic units and locations of wells and profiles (b)in the East Sub-sag of the South Buir Sag

圖7 南貝爾凹陷東部次凹剖面圖(剖面位置見圖6b)Fig.7 Profiles across the East Sub-sag of the South Buir Sag (locations of the profiles are shown in Fig.6b)

圖7中E-E′剖面是切過東部次凹南洼槽北部的橫剖面,其東界斷裂(F1)是控盆斷裂,表明南洼槽是個(gè)東斷西超的半地塹。其中部的控陷斷裂(F2和 F3)使南洼槽出現(xiàn) 2個(gè)沉積中心,稱西次洼和東次洼;西次洼的沉降幅度和沉積厚度遜于東次洼?？嘏钄嗔?F1在南屯組沉積時(shí)活動(dòng)強(qiáng)烈,在伊敏組沉積早期仍有活動(dòng)。F2的控陷活動(dòng)可持續(xù)到大磨拐河組沉積早期;F3則在南二段沉積時(shí)已停止活動(dòng),未能穿過T221反射層。南洼槽以西的西部斷鼻帶上也有銅缽廟組-南屯組沉積,只是厚度明顯變薄。

圖7中 F-F′剖面是切過東部次凹南洼槽中部的橫剖面,盡管該剖面上未顯示出東界的控盆斷裂,仍能表明南洼槽是由一組向西(北)傾、傾角中等的正斷層控制發(fā)育的東斷西超的半地塹。與圖7中E-E′剖面相似的是:南洼槽的中段也可分為 2個(gè)次洼:西次洼的中心位于 21-9井以東,東次洼位于 21-41井。與圖7中 E-E′剖面不同的是:這里西次洼發(fā)育更好,不僅寬度較東次洼大,沉積厚度(尤其是銅缽廟組)也較東次洼大。另一不同之處是南屯組下部地層(Sq31層序)的分布范圍小于銅缽廟組,主要表現(xiàn)在有兩處缺失該套地層,一是西部斷鼻帶(21-39井以西地區(qū)),二是西次洼與東次洼之間的斷凸(21-33井)。因缺失南一段下部地層,這兩地見南一段上部地層(Sq32層序)直接覆蓋在銅缽廟組之上。

綜上所述,早白堊世東部次凹的南洼槽和北洼槽有不同的發(fā)育特征,指示兩者間曾被北東東-近東西向的剪切變換帶分隔。這一剪切變換帶在后期的構(gòu)造事件中進(jìn)一步壯大,斷裂活動(dòng)方式也發(fā)生了變化,成為今日的東部斷裂構(gòu)造帶。

3.3 斷裂活動(dòng)期次

前已提到南貝爾凹陷的斷裂經(jīng)歷了兩大活動(dòng)期,分別為銅缽廟組-南屯組沉積期(早白堊世早期)和大磨拐河組-伊敏組沉積期(早白堊世晚期),現(xiàn)可據(jù)上述地震剖面和圖7中G-G′剖面作進(jìn)一步說明。

圖7中G-G′剖面是穿過東部次凹北洼槽北部和中央隆起帶至東部斷裂構(gòu)造帶的剖面。該圖清楚地表明:以T22反射層(南屯組頂面)為界可把斷裂系統(tǒng)分為兩套。T22反射層以下的斷裂傾角中等,常向下切入基底內(nèi)且傾角變緩,走向北東,以向東(南)傾為主,活動(dòng)方式為正斷(或上盤斜落的正斷),構(gòu)成同沉積的控盆(陷)斷層。T22反射層以上的斷裂傾角陡立,走向北北東-近南北向(不包括21-26井鉆穿的斷裂,該斷裂近東西向)。它們常由相向而傾的兩組斷層構(gòu)成(正)花狀構(gòu)造,表明是走滑斷層或具上盤斜落分量的走滑斷層。如果這些走滑斷層遷就利用了早期的正斷層或張扭斷層而發(fā)育,則可深切入基底中并使早期斷層的產(chǎn)狀變陡。圖7中G-G′剖面中的 F3是東部斷裂帶的西界斷裂,現(xiàn)產(chǎn)狀陡傾。從該斷裂下盤地層發(fā)育的牽引褶曲可判別它在后期已發(fā)生過沖斷,但沖斷的位移量還沒有抵消掉曾經(jīng)發(fā)生的正斷位移量。作為東部次凹西界控盆斷裂的 F1,在大磨拐河-伊敏組沉積期仍是西界的控盆斷裂,說明早期斷裂在后期也得到了繼承性發(fā)育,只是活動(dòng)方式有所變化。

早白堊世早期同沉積正斷層(或張扭斷層)還可細(xì)分為 4個(gè)活動(dòng)幕。第 I幕是銅缽廟組沉積期活動(dòng)的斷層,它們幾乎都是基底斷裂的復(fù)活,故普遍下切入基底中,常構(gòu)成控盆斷裂或控陷斷裂;在北洼槽中它們普遍向東(南)傾而在南洼槽中它們普遍向西(北)傾。這些斷裂中僅有少量的在南屯組沉積期不活動(dòng),故上延止于T3界面,如圖7中E-E′剖面(南洼槽)21-18井西側(cè)的西傾 F4斷層;圖7中F-F′剖面的21-9井以東的一條西傾正斷層(F1)僅發(fā)育于銅缽廟組下部地層中,說明它在該組沉積晚期已停止活動(dòng)了。第 I幕正斷層常伴有傾向相反的次級(jí)正斷層發(fā)育,規(guī)模明顯要小得多,這些次級(jí)斷層在南屯組沉積期常不活動(dòng),如圖7中E-E′剖面中F1以西的東傾正斷層和F4以西的東傾正斷層,圖7中G-G′剖面中北洼槽西界控盆斷裂(F1)以東的西傾正斷層。

南屯組沉積期也有同沉積正斷層活動(dòng)且較銅缽廟組沉積期復(fù)雜。對(duì)中國境內(nèi)貝爾凹陷南屯組的研究表明該組內(nèi)發(fā)育兩個(gè)不整合面,一個(gè)位于南一段與南二段之間,另一個(gè)位于南一段內(nèi)部(王雅寧等,2012)。南貝爾凹陷南屯組沉積期間的同生正(或張扭)斷層活動(dòng)可分為 3幕:南一段下部沉積時(shí)活動(dòng)的稱第II幕;南一段上部沉積時(shí)活動(dòng)的稱第III幕;南二段沉積時(shí)活動(dòng)的稱第IV幕。每幕拉張(或張扭)活動(dòng)后均繼之以反轉(zhuǎn)擠壓事件,造成不同程度的隆起和地層剝蝕。

第II幕活動(dòng)的正斷層可以圖7中G-G′剖面為例說明。該圖中21-24井以東的3條東傾正斷層和更東的1條西傾正斷層都切穿了T3界面,但上延止于T222界面,反映它們只在南一段早期沉積時(shí)活動(dòng)。圖7中D-D′剖面中(北洼槽)21-49井以東和21-7井鉆及的2條西傾正斷層上延未進(jìn)入T222界面以上的地層,說明它們在南一段上部和南二段沉積時(shí)已不再活動(dòng)。

第III幕同生正斷層活動(dòng),如圖7中G-G′剖面中21-24井鉆及的西傾正斷層 F4,上延止于 T221界面,反映只在南一段沉積時(shí)活動(dòng)。圖7中 F-F′剖面中,21-41井鉆及的F2和21-40井以西的F3和F4斷層,還有21-39井的F5的次級(jí)斷層,上延都止于T221界面。它們之間的區(qū)別是:F5的次級(jí)斷層傾向東(南),而其他三者則傾向西(北)。上述第II幕和第III幕活動(dòng)的這些斷層向下都切入基底中,應(yīng)為第 I幕正斷層的繼承性活動(dòng)。圖7中G-G′剖面中的中央隆起帶南緣(靠近F3斷層處)有一條向東南傾的正斷層(F5),夾持于 T221反射層與 T222反射層之間,說明它在南一段上部地層沉積時(shí)才形成并活動(dòng)。

第 IV幕同沉積活動(dòng)的斷層即南二段沉積期形成的斷層實(shí)例,一是圖7中E-E′剖面中21-17井以東的東傾正(或張扭)斷層 F5,它錯(cuò)開了 T221界面但未進(jìn)入南一段斷層中,說明它在南二段沉積期形成;二是圖7中G-G′剖面中,21-24井以東(F6)、21-51井以西(F7)和21-26井以東(F8)各有一條西傾的正(或張扭)斷層,其下延均止于 T221界面。這四者的共同點(diǎn)是都作為控盆(陷)斷裂(在北洼槽向東傾,在南洼槽向西傾)的次級(jí)反向正(張扭)斷層出現(xiàn)。

綜上所述,南屯組沉積期活動(dòng)的斷層,從形成時(shí)間上可分為兩類:一是繼承銅缽廟組沉積期的斷裂而發(fā)育的,它們可能在南一段下部地層沉積期末、南一段沉積期末和南屯組沉積期末停止活動(dòng),后者的情況尤其多見,故常見斷層上延止于 T22界面(圖7中 D-D′剖面和 G-G′剖面);另一類則是南屯組沉積期才形成的,以南二段沉積期形成的斷裂為多見,它們在大磨拐河組沉積早期常再度活動(dòng)。

早白堊世晚期即大磨拐河組-伊敏組沉積期的斷裂活動(dòng)方式以走滑為主,對(duì)盆地發(fā)育及沉積也有明顯的控制作用。該期剪切活動(dòng)可分為2幕:

第 I幕是在經(jīng)歷了南屯組沉積期末的隆起剝蝕后發(fā)生的。無論是北洼槽還是南洼槽,其邊界(控盆)斷裂和部分控陷斷裂都再次活動(dòng),表現(xiàn)為基底斷裂可向上切入大磨拐河組。該幕剪切活動(dòng)中也有新生斷裂形成,其特點(diǎn)是下延不穿過T22界面,向上不進(jìn)入大磨拐河組上部地層(如圖7中D-D′剖面21-7井兩側(cè)的 F2和 F3斷層),表征斷層活動(dòng)的時(shí)代是大磨拐河組沉積的早-中期。

第 II幕斷裂活動(dòng)發(fā)生在大磨拐河組沉積晚期-伊敏組沉積早期,分 3種情況。一是這個(gè)時(shí)期剛形成的,故只分布于 T2界面(大磨拐河組頂面)上、下兩側(cè)(即發(fā)育于大磨拐河組上部和伊敏組下部地層內(nèi))。如圖7中D-D′剖面所示,北洼槽內(nèi)該時(shí)期的新生斷裂集中于盆地西緣且傾向與控盆斷裂一致。在東部次凹內(nèi)北東走向的剖面上(圖7中 H-H′剖面)可見:除南洼槽和北洼槽內(nèi)見大磨拐河組沉積晚期-伊敏組沉積早期形成的斷層發(fā)育外,東部斷裂構(gòu)造帶也見該時(shí)期形成的斷層,且較為密集,均向北陡傾。二是第I幕走滑斷層的繼承性活動(dòng),它們下延不穿過T22界面,上延則進(jìn)入伊敏組下部地層。這種情況較常見,在圖7中D-D′剖面至圖7中G-G′剖面中都可見到實(shí)例。三是銅缽廟組沉積期斷裂的重新活動(dòng),造成斷裂從基底向上切穿進(jìn)伊敏組的現(xiàn)象,它們常構(gòu)成控盆(陷)斷裂或成為次級(jí)構(gòu)造單元間的分界斷裂。

綜上所述,早白堊世晚期形成的斷裂走向北北東-近南北向,以右行剪切為主(單敬福等,2010;田繼強(qiáng)等,2011)。早期的北東向斷裂在晚期可能重新活動(dòng),表現(xiàn)為走滑或具上盤斜落分量的走滑,且遭受了北北東-近南北向斷裂的改造。

4 斷裂發(fā)育與盆地演化

與早白堊世的斷裂活動(dòng)分為早期和晚期相對(duì)應(yīng),南貝爾凹陷早白堊世的演化可分為兩大階段,分別稱斷陷階段(銅缽廟組-南屯組沉積期)和剪切-坳陷階段(大磨拐河組-伊敏組沉積期),分述如下。

4.1 斷陷期盆地演化

4.1.1 初始斷陷期

蒙古國東端的塔木察格地區(qū)晚侏羅世是火山巖噴發(fā)區(qū)(見上述)。早白堊世初,受區(qū)域伸展作用控制及起伏不平的基底地形影響,銅缽廟組沉積時(shí)出現(xiàn)較為復(fù)雜的構(gòu)造-沉積格局,可總結(jié)為“東西分帶、南北分區(qū)”。所謂“東西分帶”,是受北東向同生正斷層控制形成兩條北東向的沉降帶,即西部次凹和東部次凹,這兩者在最南端通過南部潛山披覆帶連通。所謂“南北分區(qū)”,是因北東東-近東西向剪切轉(zhuǎn)換斷裂(帶)的發(fā)育而使南貝爾凹陷南、北兩部的演化有別。在西部次凹,中-北洼槽及兩側(cè)的斜坡(斷階)帶屬北區(qū);在東部次凹,北洼槽和中央隆起帶屬北區(qū)。

南、北分區(qū)的一大表現(xiàn)是銅缽廟組沉積時(shí)控盆斷裂在南、北兩區(qū)有不同的位置。西部次凹中-北洼槽的東界斷裂是控盆斷裂,該洼槽是東斷西超的箕狀斷陷;東部次凹北洼槽的西界斷裂是控盆斷裂,該洼槽是西斷東超的箕狀斷陷。因此,南貝爾凹陷的北區(qū)是2條相背而傾的同生正斷層各在其上盤控制了一個(gè)半地塹發(fā)育。南區(qū)則不同。西部次凹南洼槽的控盆斷裂是西界斷裂,向東(南)傾;東部次凹南洼槽的控盆斷裂是東界斷裂,向北(西)傾。這2條控盆斷裂相向而傾,位于其上盤的 2個(gè)半地塹實(shí)際上沒有被徹底分隔,而是通過其南端的水道相連;該水道不斷向北東擴(kuò)展而成為南部潛山披覆帶(圖8a)。

簡言之,銅缽廟組沉積期可稱南貝爾凹陷演化的初始斷陷期,北東向同沉積斷裂的伸展活動(dòng)造成了2條北東向的沉降帶,且因北東東-近東西向剪切斷層的變換作用而使南區(qū)與北區(qū)的盆地發(fā)育出現(xiàn)不同的面貌。銅缽廟組沉積期末南貝爾凹陷反轉(zhuǎn)閉合,全區(qū)隆起剝蝕,故它與上覆南屯組間普遍為不整合接觸關(guān)系,在控盆斷裂和控陷斷裂附近明顯為角度不整合接觸關(guān)系。局部地區(qū)因隆起時(shí)間長,可能缺失南一段的下部地層(見圖7中F-F′剖面)。

4.1.2 持續(xù)斷陷期

南屯組一段沉積期可稱南貝爾凹陷的持續(xù)斷陷期。盡管部分銅缽廟組沉積期的同生斷裂此時(shí)已停止活動(dòng),但原控盆(陷)斷裂普遍保持活動(dòng)性,兼之有新生的同沉積正斷層形成,故南貝爾凹陷的東、西 2條沉降帶繼續(xù)發(fā)育,南、北兩區(qū)的分異也有清楚表現(xiàn)。

圖8 南貝爾凹陷早白堊世演化示意圖Fig.8 Sketch map showing the basin evolution of the South Buir Sag during the Early Cretaceous

在西部次凹,中-北洼槽南一段沉積期間盆地向中央收縮,其沉積面積明顯小于銅缽廟組(見圖3);南洼槽此時(shí)的沉積范圍與銅缽廟組相同,兩者均被限在圖4中的F1與F3之間。在東部次凹,南屯組與銅缽廟組的沉積范圍相同,南、北兩區(qū)的差異表現(xiàn)在南洼槽東界控盆斷裂的活動(dòng)更強(qiáng)(圖8b)。如圖7中 F-F′剖面所示,南洼槽可分為西次洼和東次洼,銅缽廟組沉積時(shí)西次洼沉降快,堆積厚度大;南屯組沉積時(shí)沉降和沉積中心遷移到東部次洼東緣近控盆斷裂處,反映了東界控盆斷裂活動(dòng)的加劇。

南一段內(nèi)部和南一段與南二段之間的不整合面表明有短暫的反轉(zhuǎn)擠壓事件發(fā)生,導(dǎo)致南一段沉積區(qū)閉合隆起并局部遭受剝蝕,反映持續(xù)斷陷期內(nèi)經(jīng)歷了多次伸展與擠壓的交替。之后,隨擠壓應(yīng)力場松弛,拉張或張扭應(yīng)力場導(dǎo)致新的同生正斷層或張扭斷層形成,全區(qū)重又沉降,接受南二段沉積。

4.1.3 斷陷-坳陷/剪切轉(zhuǎn)換期

南屯組二段沉積期是南貝爾凹陷早白堊世演化中的一個(gè)重要時(shí)期,因?yàn)槲鞑看伟寂c東部次凹的發(fā)育出現(xiàn)了明顯的不同(圖8c)。前已述及,南二段沉積期有新生斷裂形成,但僅見于東部次凹內(nèi)。西部次凹,如圖5所示,南屯組上部地層內(nèi)罕見斷層發(fā)育(穿過南屯組的斷層都上延入大磨拐河組內(nèi),屬晚期活動(dòng)的斷裂),反映南二段沉積期總體上處于坳陷階段,是斷層活動(dòng)的平息期(斷陷階段與大磨拐河組沉積的剪切階段之間的轉(zhuǎn)換期)。

東部次凹內(nèi)南二段沉積期形成的斷裂(早期斷裂系統(tǒng)的第 IV幕同沉積斷裂),產(chǎn)狀上的特點(diǎn)是作為控盆斷裂或控陷斷裂的次級(jí)反向斷層出現(xiàn),其走向?yàn)楸北睎|-近南北向,與北東向的主干斷裂一起構(gòu)成“入”字形構(gòu)造,活動(dòng)方式則以張扭為主。對(duì)比圖2c與圖6a,可以發(fā)現(xiàn)兩者的最大區(qū)別是北北東-近南北向斷裂構(gòu)造的發(fā)育:西部次凹在南二段沉積期以坳陷為主,北北東-近南北向斷裂甚不發(fā)育,僅在中-北洼槽的東部見少量此方向的斷裂;東部次凹內(nèi)北北東-近南北向斷裂十分常見,且主要分布于東部斷裂構(gòu)造帶南、北兩側(cè)的地區(qū),進(jìn)一步佐證了北北東-近南北向斷裂在南二段沉積期出現(xiàn)雛形。

簡言之,南二段沉積期的同生斷層為北北東-近南北向,以張扭活動(dòng)為主,因而該時(shí)期是南貝爾凹陷東部次凹盆地發(fā)育的斷陷期與剪切期(大磨拐河組-伊敏組下部沉積期)之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換期。南二段沉積期形成的北北東-近南北向斷層常被大磨拐河組沉積期活動(dòng)的走滑(或具上盤斜落分量的走滑)斷層所利用而在后期發(fā)展壯大。

南屯組沉積期末南貝爾凹陷反轉(zhuǎn)閉合,全區(qū)遭受隆起剝蝕,使南屯組與上覆大磨拐河組之間的不整合面成為一個(gè)重要的區(qū)域不整合面。夏世強(qiáng)和劉景彥(2012)研究指出:剝蝕沿北東向的主干斷裂和古隆起最為發(fā)育,在蘇德爾特?cái)嗦|緣(近國境處)剝蝕量最大,可達(dá)900 m,緊鄰斜坡的低洼處剝蝕量最小,約150 m。本文進(jìn)一步作如下解釋:斷陷期主要沿北東向斷裂發(fā)生伸展,盆地的閉合由北東向斷裂的反轉(zhuǎn)引起。由于北西-南東向擠壓應(yīng)力場來自南東側(cè),向北西傳遞時(shí)受到蘇德爾特?cái)嗦〉淖钃?故斷隆東側(cè)的山前地區(qū)褶皺幅度高,隆升強(qiáng)度大,剝蝕掉的地層多;西部次凹及鄰區(qū)因受蘇德爾特?cái)嗦〉淖钃?擠壓隆升事件的反映相對(duì)和緩,因而地層的剝蝕量明顯減小(圖8d)。該期隆升剝蝕結(jié)束了北東向斷裂的伸展史,大磨拐河組底部的不整合面(T22反射層)成為把南貝爾凹陷的演化分為兩大階段的自然界面。

4.2 剪切-坳陷期演化

前已指出:早白堊世晚期形成的斷裂發(fā)生過 2次剪切活動(dòng);在晚期形成的或繼承早期的第IV幕張扭性斷層發(fā)育的剪切斷層走向?yàn)楸北睎|-近南北向。早期的第 I幕北東向正斷層此時(shí)也重新活動(dòng),并主要作為控盆斷裂發(fā)育。如圖2c和圖6a所示,在西部次凹,原北東向斷裂的面貌基本得以保存,東部次凹原北東向斷裂則大部分已被改造成北北東-近南北向。盡管同生剪切斷裂的活動(dòng)對(duì)盆內(nèi)沉積相帶分布的控制不如正斷層那樣明顯,但對(duì)盆地發(fā)育仍有明顯的制約作用,如盆地的分布范圍等。

總體看,大磨拐河組沉積期是南貝爾凹陷的盆地?cái)U(kuò)大期。西部次凹的中-北洼槽大磨拐河組的沉積范圍較南屯組大(與銅缽廟組的面積相同,見圖3)。南洼槽大磨拐河組沉積時(shí)盆地向兩側(cè)擴(kuò)大,即:它既向西擴(kuò)大使西低凸起接受沉積并使南洼槽與中-北洼槽得以連通,也向東(南部潛山斷裂帶)擴(kuò)大。在東部次凹,北洼槽向東擴(kuò)大,使中央隆起帶上接受大磨拐河組沉積;南洼槽則向兩側(cè)擴(kuò)大,既向西擴(kuò)大使現(xiàn)今所見的南部潛山斷裂帶的基本格局出現(xiàn),也向東擴(kuò)大使東部斷階帶上接受大磨拐河組沉積(圖8e)。

可以發(fā)現(xiàn):大磨拐河組沉積期南貝爾凹陷仍以“東西分帶、南北分區(qū)”為特征,但已具有不同于銅缽廟組沉積時(shí)的新內(nèi)涵。北東向的西部次凹和東部次凹繼續(xù)發(fā)育;前者仍以北東向斷裂為主要構(gòu)造,只是活動(dòng)方式由早期的伸展在此時(shí)變?yōu)樽呋?或兼具上盤斜落分量的走滑)。東部次凹中,南二段沉積期出現(xiàn)的北北東-近南北向斷裂在大磨拐河組-伊敏組下部地層沉積期發(fā)展壯大,并改造了原北東向斷裂而成為東部次凹的主要構(gòu)造。除了作為控陷斷裂外,北北東-近南北向斷裂還可成為次級(jí)構(gòu)造單元的邊界(如西部斷鼻帶的東、西邊界)。東部次凹中的北北東-近南北向斷裂主要見于東部斷裂構(gòu)造帶的兩側(cè),反映北東東-近東西向的剪切變換斷裂發(fā)展成一構(gòu)造變換帶,較西部次凹有更大的規(guī)模。

大磨拐河組沉積期的“東西分帶、南北分區(qū)”還有以下證據(jù):東部次凹相對(duì)西部次凹而言有更大的構(gòu)造活動(dòng)性,大磨拐河組沉積時(shí)其北洼槽的盆地范圍明顯向東擴(kuò)大,西部次凹的中-北洼槽大磨拐河組沉積時(shí)僅恢復(fù)到銅缽廟組沉積期的盆地范圍。北東東-近東西向剪切變換帶將南貝爾凹陷分為南、北兩區(qū),北區(qū)的盆地大磨拐河組沉積時(shí)發(fā)生單向的擴(kuò)大(東部次凹的北洼槽向東擴(kuò)大),在南區(qū),無論是西部次凹的南洼槽還是東部次凹的南洼槽,盆地都是雙向擴(kuò)大,即既向東擴(kuò)大也向西擴(kuò)大。

伊敏組沉積的中-晚期,由于原控盆斷裂和控陷斷裂已停止活動(dòng),盆地發(fā)育進(jìn)入坳陷期。該期沉積可能超越原控盆斷裂的范圍而使盆地面積進(jìn)一步擴(kuò)大,如西部次凹的中-北洼槽即向西擴(kuò)大,盆地范圍也在此時(shí)才達(dá)到最大(圖8f)。伊敏組沉積期末南貝爾凹陷反轉(zhuǎn)閉合,之后長期隆起剝蝕,直至晚白堊世坎潘期才接受青元崗組沉積(青元崗組時(shí)代為坎潘期-馬斯特里赫特早期,吳根耀等,2014)。

4.3 與塔南凹陷的對(duì)比

本文作者等已報(bào)道了南貝爾凹陷以南的塔南凹陷的最新研究成果(李強(qiáng)等,2014;孫效東等,2014),與之進(jìn)行對(duì)比研究將有助于更深刻地理解南貝爾凹陷早白堊世斷裂發(fā)育和盆地演化的特征。

銅缽廟組沉積期對(duì)塔南凹陷和南貝爾凹陷而言都是初始斷陷期,因北東向同生正斷層的伸展活動(dòng)而形成北東向的復(fù)式箕狀斷陷,各由 2個(gè)次級(jí)凹陷組成。兩者的不同之處如下:(1)塔南凹陷的西部次凹和中部次凹的控盆斷裂都位于次凹的東邊界且都向西(北)傾,南貝爾凹陷的控盆斷裂,既可能是東界斷裂也可能是西界斷裂,既可能向西(北)傾也可能向東(南)傾;(2)南貝爾凹陷因有北東東-近東西向剪切變換帶的發(fā)育而出現(xiàn)南、北分區(qū)的情況,北區(qū)的兩條控盆斷裂相背而傾,南區(qū)的兩條控盆斷裂相向而傾;(3)塔南凹陷 7個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元的格局是在南屯組沉積期盆地面積達(dá)到最大后才出現(xiàn)的,南貝爾凹陷今日所見的次級(jí)構(gòu)造單元在銅缽廟組沉積期即已出現(xiàn)。換言之,盡管大磨拐河組-伊敏組的沉積范圍大于銅缽廟組,但銅缽廟組沉積期形成的南貝爾凹陷的內(nèi)部構(gòu)造格架基本未變。

南屯組一段沉積期兩者的盆地演化表現(xiàn)出更大的不同。塔南凹陷此時(shí)是盆地發(fā)育的主斷陷期,盆地面積向西擴(kuò)大,在南一段沉積晚期出現(xiàn)最大湖泛面,且在南二段至伊敏組沉積期間幾乎一直保持著這樣的盆地范圍。在南貝爾凹陷,南一段的盆地面積并沒有大于銅缽廟組,西部次凹的中-北洼槽南一段的沉積范圍還明顯小于銅缽廟組。這可能因?yàn)槟弦欢纬练e期間南貝爾凹陷經(jīng)歷過 2次短暫的擠壓反轉(zhuǎn)事件,在地層記錄內(nèi)留下了 2個(gè)不整合面,故本文將南一段沉積期稱為盆地演化的持續(xù)斷陷期,不是主斷陷期。

南二段沉積期對(duì)塔南凹陷和南貝爾凹陷而言都是“轉(zhuǎn)換”期。前者表現(xiàn)在南一段沉積期北東向斷裂的伸展活動(dòng)達(dá)到高潮之后成為張扭斷裂,至大磨拐河組沉積期發(fā)展為剪切斷裂(或兼具上盤斜落分量的剪切斷裂)。南貝爾凹陷的東、西兩個(gè)次凹此時(shí)發(fā)生分異。西部次凹的原北東向斷裂伸展斷層此時(shí)停止活動(dòng),盆地發(fā)育此時(shí)總體上處于坳陷狀態(tài)。東部次凹則在北東向斷裂活動(dòng)時(shí)在其旁側(cè)(上盤)派生出一組北北東-近南北向的張扭斷層,它們在大磨拐河組沉積期發(fā)展為剪切斷裂(或兼具上盤斜落分量的剪切斷裂)。這與塔南凹陷相同,即:在南貝爾凹陷的東部次凹,南二段沉積期也是斷陷階段與剪切階段之間的轉(zhuǎn)換期。

盡管塔南凹陷和南貝爾凹陷南屯組與上覆大磨拐河組之間都可見不整合接觸關(guān)系,南貝爾凹陷在南屯組沉積期末經(jīng)歷了更強(qiáng)烈的擠壓構(gòu)造,隆起時(shí)間長,褶皺幅度高,地層的剝蝕量大,對(duì)盆地演化也有更重要的意義:實(shí)際上該不整合面把南貝爾凹陷早白堊世的演化劃分為兩大階段。

大磨拐河組沉積期對(duì)塔南凹陷和南貝爾凹陷都可稱“斷-坳轉(zhuǎn)換期”,但盆地演化有不同特點(diǎn)。塔南凹陷的盆地面積已在南一段沉積期達(dá)到最大,大磨拐河組沉積早期基本上繼承了南屯組的構(gòu)造-沉積格局。南貝爾凹陷在經(jīng)歷了較長時(shí)間的隆起剝蝕后才接受大磨拐河組沉積,且盆地范圍明顯較銅缽廟組-南屯組沉積期的大。在北東東-近東西向剪切變換帶以北,盆地單向地?cái)U(kuò)大(東部次凹的北洼槽向東擴(kuò)大);在該剪切變換帶之南,西部次凹的南洼槽和東部次凹的南洼槽都向東、西兩側(cè)雙向地?cái)U(kuò)大。

大磨拐河組至伊敏組沉積早期塔南凹陷和南貝爾凹陷都以剪切斷層為控盆(陷)斷層,它們可能是新生的北北東-近南北向斷裂,也可能是早期的北東向斷裂在后期重新活動(dòng)并遭受北北東-近南北向斷裂的改造。這種改造在塔南凹陷和南貝爾凹陷有不同的表現(xiàn)。在塔南凹陷,北北東-近南北向斷裂只對(duì)北東向斷裂進(jìn)行了部分改造,即:北東向斷裂尚能得以保存,但其兩端常偏轉(zhuǎn)為北北東-近南北向。在南貝爾凹陷的西部次凹,北北東-近南北向斷裂不發(fā)育(尤其在南洼槽),北東向斷裂仍是該地的主要構(gòu)造。東部次凹的北北東-近南北向斷裂在南二段沉積期出現(xiàn),在大磨拐河組沉積的早-中期和大磨拐河組沉積晚期至伊敏組沉積早期得到發(fā)展壯大,并強(qiáng)烈改造了原北東向斷裂的面貌。東部次凹盡管還可看到北東向斷裂拐折成北北東-近南北向斷裂的現(xiàn)象,盆內(nèi)斷裂總體上表現(xiàn)為北北東-近南北向,反映了東部次凹曾發(fā)育過的北東向斷裂的原始面貌已遭強(qiáng)烈改造。

5 主要認(rèn)識(shí)

5.1 3組斷裂小結(jié)

塔木察格盆地南貝爾凹陷早白堊世發(fā)育的斷裂,按走向可分為3組:北東向、北東東-近東西向和近南北向,其區(qū)域構(gòu)造和盆地發(fā)育的意義可分別概括如下。

北東向斷裂屬郯廬斷裂系(或稱濱太平洋斷裂系)。早白堊世是中俄蒙交界區(qū)該方向斷裂發(fā)育的鼎盛期,既成為區(qū)域上的構(gòu)架性斷裂,也制約了長條狀的盆地呈北東向延伸,盆內(nèi)的次級(jí)隆起和坳陷為北東走向。對(duì)南貝爾凹陷而言,北東向斷裂控制形成了兩條北東向的沉降帶即西部次凹和東部次凹,在銅缽廟組-南屯組沉積期發(fā)生伸展(或張扭),是控盆斷裂和控陷斷裂,在西部次凹保存較好。

北東東-近東西向斷裂是基底構(gòu)造的活化,早白堊世構(gòu)成北東向伸展斷裂的左行剪切變換構(gòu)造(帶),把南貝爾凹陷分為南、北兩區(qū)且控制盆地發(fā)育有不同的特征。北區(qū)發(fā)育兩條相背而傾的北東向正斷層,其上盤各發(fā)育一個(gè)箕狀斷陷(西部次凹的中-北洼槽東斷西超,東部次凹的北洼槽西斷東超);南區(qū)則是兩條相向而傾的北東向正斷層,其上盤發(fā)育的兩個(gè)盆地(西部次凹的南洼槽和東部次凹的南洼槽)在南端有水道相連,隨沉積繼續(xù)該水道不斷向北東擴(kuò)大范圍,成為南部潛山披覆帶。

區(qū)域上看,北東東-近東西向斷裂的發(fā)育有南弱北強(qiáng)之勢。位于南貝爾凹陷以南的塔南凹陷中未見明顯的北東東-近東西向斷裂。在海拉爾盆地北部則不僅可看到在凹陷內(nèi)有多條該方向的斷裂,而且可見它成為凹陷的邊界斷裂(參閱吳根耀等,2014的圖4)。晚新近紀(jì)北東東-近東西向斷裂再度活動(dòng)且改造了早白堊世盆地的面貌,故現(xiàn)存的的海拉爾盆地的北界在海拉爾至牙克石一線,為北東東-近東西向。換言之,今日所見的海拉爾盆地只是早白堊世原型盆地的南段,原型盆地在海拉爾以北仍有發(fā)育(另文討論)。

近南北向斷裂早白堊世是北東東-近東西向斷裂的共軛組分,也是盆地中的剪切變換構(gòu)造。它在東部次凹發(fā)育較好,出現(xiàn)于南屯組二段沉積期并在后期得到發(fā)展壯大,對(duì)盆地演化也有控制作用,已強(qiáng)烈改造了北東向斷裂。晚新近紀(jì)時(shí),該方向的斷裂隨北東東-近東西向斷裂的活化壯大而進(jìn)一步發(fā)展,故更新世-全新世的線形坳陷帶常呈這兩種方向。

5.2 斷裂活動(dòng)期次

南貝爾凹陷早白堊世的斷裂活動(dòng)時(shí)間上可分為早、晚兩期。早期北東向斷裂活動(dòng)以伸展為主,可細(xì)分為 4幕,分別發(fā)生在銅缽廟組沉積期、南一段下部地層沉積期、南一段上部地層沉積期和南二段沉積期。南二段沉積期(即第IV幕)的斷裂活動(dòng)可能以張扭為主,成為早期斷裂的伸展活動(dòng)與晚期斷裂的剪切活動(dòng)之間的過渡期。晚期北北東-近南北向斷裂活動(dòng)以右行剪切為主,可分為 2幕,分別發(fā)生在大磨拐河組沉積的早-中期和大磨拐河組沉積晚期-伊敏組沉積早期。

與斷裂的兩階段發(fā)育相對(duì)應(yīng),南貝爾凹陷的盆地演化可以大磨拐河組底部的不整合面為界分為兩大階段:銅缽廟組-南屯組沉積期為斷陷階段,盆地面積較小;大磨拐河組-伊敏組沉積期為剪切-坳陷階段,盆地范圍明顯擴(kuò)大。南屯組沉積期末的反轉(zhuǎn)閉合和隆起剝蝕事件有東強(qiáng)西弱之勢(東部的剝蝕量可達(dá) 900 m),反映東部的構(gòu)造活動(dòng)性強(qiáng)于西部,故大磨拐河組-伊敏組沉積期西部次凹北北東-近南北向斷裂的規(guī)模明顯遜于東部次凹,西部次凹北東東-近東西向剪切變換斷裂的發(fā)育也遜于東部次凹。

5.3 斷裂的油氣勘探意義

北東向斷裂對(duì)油氣形成的控制作用十分明顯:強(qiáng)烈伸展作用下出現(xiàn)的深凹槽中堆積的暗色泥巖是優(yōu)質(zhì)烴源巖,沿?cái)嗔褞С嗜惯厾罘植嫉纳热侵藓徒端律鹊纳绑w則成為油氣的良好儲(chǔ)集層。今后的工作重點(diǎn),是在分析生儲(chǔ)蓋組合的基礎(chǔ)上,在儲(chǔ)集層發(fā)育較好而源巖發(fā)育相對(duì)較差的地區(qū)尋找可作為油氣通道為儲(chǔ)集層輸送油氣的斷層。

北東東-近東西向剪切斷裂的變換作用不僅使沉積盆地發(fā)育有不同面貌,也造成其兩側(cè)的成藏特征不同。如西部次凹,其兩側(cè)構(gòu)造圈閉的類型和數(shù)量有較大差別:在南洼槽,無論沿向東(南)傾的控盆斷裂還是沿向西(北)傾的控陷斷裂,斷鼻構(gòu)造和斷鼻油氣藏十分發(fā)育;其東的南部潛山披覆帶也具這一特征。在中-北洼槽,僅在兩條控陷斷裂(圖3中的 F2和 F3)夾持的反向斷塊上發(fā)育個(gè)別斷鼻,其他地區(qū)未發(fā)現(xiàn)。此外,南洼槽因斷裂密度大(南部尤甚),可形成面積不大的斷塊進(jìn)而控制斷塊圈閉發(fā)育;中-北洼槽未見斷塊圈閉。

致謝:感謝北京大學(xué)何國琦教授和另外兩位匿名評(píng)審專家的修改建議抑或批評(píng)性意見,使本稿件的質(zhì)量得以改善和提高！

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