黑龍江東部虎林盆地構(gòu)造格局演化

黑龍江東部虎林盆地構(gòu)造格局演化

0虎林盆地地質(zhì)問題虎林盆地位于黑龍江省東部，北部與萬達山相連。西部與大河市斷裂相連，以大河市斷裂為邊界，與華南次海拔相鄰。這是一個重疊在離思凱盆地中的新生代沉降盆地，占地約6000公里?；⒘峙璧氐难芯砍潭容^低。1958—1980年,煤田、地礦、石油等部門相繼在該盆地開展了部分基礎(chǔ)地質(zhì)和勘探工作;1981—1993年,大慶油田勘探開發(fā)研究院在虎林盆地開展了野外石油勘探工作,先后投入了重磁勘探和部分鉆探工作;1994年開始大慶油田勘探開發(fā)研究院在虎林盆地部署了二維地震勘探工作,對盆地的構(gòu)造單元劃分、構(gòu)造特征有了初步認識。在七虎林河坳陷鉆探了虎參1井,發(fā)現(xiàn)了較好的烴源巖,但后續(xù)的油氣勘探工作和基礎(chǔ)地質(zhì)工作基本處于停滯狀態(tài)。關(guān)于虎林盆地關(guān)鍵地質(zhì)問題的認識,長期以來一直存在很大爭議。楊丙中等前人研究虎林盆地主要采用精度較低的重力、航磁、大地電磁測深等地球物理方法,地球物理資料的品質(zhì)較差,存在多解性。本次研究是在對大慶油田2005年重新處理的二維地震剖面進行精細地質(zhì)解釋的基礎(chǔ)上,結(jié)合大慶油田近年來的工作和前人研究成果,針對研究區(qū)存在的科學(xué)問題,對虎林盆地的構(gòu)造特征、構(gòu)造對沉積作用的控制、變形期次和成盆機制等進行論述,同時探討了敦—密斷裂北東段(穿切虎林盆地的部分)的性質(zhì)和形成時代。1構(gòu)造-沉積演化虎林盆地內(nèi)部次級構(gòu)造單元總體上呈NEE向隆、坳相間的條帶狀分布,并以中央隆起為界劃分為北部坳陷和南部坳陷3個一級構(gòu)造單元。其中,北部坳陷由云山凸起、迎春凸起和七虎林河凹陷3個二級構(gòu)造單元組成,南部坳陷由穆棱凹陷、金銀庫凸起、興凱凹陷和興凱南凸起4個二級構(gòu)造單元組成(圖1)。中央隆起位于盆地的中部,主要由麻山群變質(zhì)巖系組成,其中發(fā)育韌性剪切帶和與逆沖推覆作用相伴產(chǎn)出的逆掩斷層和緊閉褶皺虎林盆地主要發(fā)育下白堊統(tǒng)裴德組(K系統(tǒng)的地震剖面的解釋結(jié)果表明:虎林盆地的下白堊統(tǒng)裴德組—東山組主要發(fā)育在相互獨立的箕狀斷陷中,其沉積作用明顯受犁式正斷層控制,斷陷中靠近控陷斷層部位地層的沉積厚度最大,遠離斷層地層的沉積厚度逐漸變薄;上白堊統(tǒng)松木河組的沉積厚度自斷陷中心向靠近控陷斷層的部位逐漸變薄,有的部位由于控陷斷層反轉(zhuǎn)量較大而使下白堊統(tǒng)的部分地層被剝蝕;古近系—第四系主要發(fā)育在擠壓坳陷之中,七虎林河凹陷是虎林盆地中最大的擠壓坳陷,凹陷兩側(cè)由于逆沖作用而隆升,盆地的規(guī)模逐漸萎縮,地層的沉積厚度在凹陷中心部位最大,向兩側(cè)隆升區(qū)域逐漸減小。根據(jù)上述特征并參考區(qū)域研究成果1.1地震剖面地質(zhì)特征在下白堊統(tǒng)裴德組—東山組沉積時期,虎林盆地主要受伸展構(gòu)造體制控制,形成一系列由NE向犁式正斷層控制的各自獨立的NE向伸展斷陷。從地震剖面(圖2)看,控陷斷層上盤、靠近斷層一側(cè),地層的沉積厚度較大,遠離斷層地層的厚度逐漸減小,地層的沉積作用明顯受控陷正斷層控制,具有同構(gòu)造生長地層的特征。圖2a中的下白堊統(tǒng)分別由犁式正斷層F1.2構(gòu)造控制期控陷正斷層在上白堊統(tǒng)松木河組沉積時期,虎林盆地主要受擠壓構(gòu)造控制,由早白堊世多個NE向各自獨立的伸展斷陷轉(zhuǎn)化為具有多個沉降中心的NE向擠壓坳陷盆地(圖2),早期控陷正斷層的表現(xiàn)出現(xiàn)分化,斷層F1.3盆地地質(zhì)特征在古近系—第四系沉積時期,雖然虎林盆地依然表現(xiàn)為擠壓坳陷型盆地的特征,但其構(gòu)造格局發(fā)生了重大變化,由晚白堊世具有多個沉降中心的NE向擠壓坳陷盆地轉(zhuǎn)化為具有1個中央隆起和南、北2個坳陷的NEE向擠壓坳陷型盆地(圖1、圖2)。盆地中主要沉積了一套碎屑巖建造夾煤系地層。在古近系始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)虎林組、新近系中新統(tǒng)富錦組和第四系沉積過程中,早期的NE向控陷正斷層F七虎林河凹陷的南部以斷層F由上述研究可知:在古近系—第四系沉積過程中,由于受到NNW—SSE向擠壓作用,七虎林河凹陷的北部和南部邊界分別受到下伏逆沖作用的影響,始終處于旋轉(zhuǎn)式隆升狀態(tài);盆地的中間部位處于構(gòu)造低部位,沉積厚度最大,向盆地的北部和南部邊界地層的沉積厚度逐漸減小;從盆地的沉降中心分別向北部邊界和南部邊界、自下而上出現(xiàn)大量超覆不整合現(xiàn)象,有的部位還出現(xiàn)削截現(xiàn)象(圖2),在新生代七虎林河凹陷呈現(xiàn)“碟形”坳陷型盆地的特征。此外,在古近系—新近系沉積過程中還發(fā)育小型斷層轉(zhuǎn)折褶皺(如在斷層F2近ew—成盆機制東北地區(qū)甚至整個東北亞地區(qū)在早白堊世都處于伸展的構(gòu)造背景晚白堊世東北地區(qū)普遍受到NNW—SSE向擠壓作用,在東北東部包括虎林盆地在內(nèi)的盆地群中發(fā)育呈NE—NNE向展布的反轉(zhuǎn)構(gòu)造或大型逆沖推覆構(gòu)造,所形成的盆地具有擠壓坳陷型盆地的特征,早白堊世形成的伸展斷陷由于反轉(zhuǎn)作用或逆沖推覆作用被強烈破壞或改造自古近紀開始,東北東部主要受到近NS向擠壓作用,不僅使早期形成的NE—NNE向構(gòu)造受到疊加改造,同時也在研究區(qū)形成了疊加于白堊紀盆地之上、與NS向擠壓作用相伴產(chǎn)生的擠壓坳陷型盆地,構(gòu)成了廣泛發(fā)育的近EW向展布的隆起和被破壞的早期盆地并存的盆山耦合系統(tǒng)3北延分區(qū)概況敦—密斷裂帶是我國東北地區(qū)東部的大型斷裂帶,貫穿遼、吉、黑三省,在黑龍江省東部穿切虎林盆地延伸至俄羅斯境內(nèi)(圖1),整體呈NE—NEE向延伸,很多學(xué)者認為該斷裂帶是郯—廬斷裂帶的重要組成部分,與佳—伊斷裂共同構(gòu)成了郯—廬斷裂帶的北延分支敦—密斷裂帶在吉林省和黑龍江省斷續(xù)分布,在絕大部分地區(qū)被第三紀和第四紀玄武巖所覆蓋。某些學(xué)者關(guān)于敦—密斷裂帶形成時間,前人主要依據(jù)斷裂帶與相鄰地層或火山巖之間的關(guān)系進行推斷4構(gòu)造-構(gòu)造背景1)虎林盆地是疊置在佳木斯—興凱地塊之上的中、新生代斷陷-坳陷盆地,其構(gòu)造變形可以劃分為3個構(gòu)造演化階段,每一構(gòu)造演化階段的構(gòu)造特征、形成機制明顯不同:早白堊世為NW—SE向伸展作用階段,主要形成一系列各自獨立的NE向箕狀斷陷群;晚白堊世為NW—SE向擠壓作用階段,使部分早期控陷正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)作用,形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造,虎林盆地由各自獨立的NE向箕狀斷陷群轉(zhuǎn)化為具有多個沉降中心的NE向擠壓坳陷盆地群,但擠壓凹陷的數(shù)量明顯少于早期的伸展斷陷;古近紀—第四紀為NNW—SSE向擠壓作用階段,虎林盆地的構(gòu)造格局發(fā)生了重大變化,不僅使部分早期控陷正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)作用形成大型反轉(zhuǎn)構(gòu)造,而且在七虎林河凹陷與中央隆起之間形成NEE向大型逆沖斷層(敦—密斷裂)和斷層傳播褶皺,它們共同控制了盆地的形成和沉積作用,虎林盆地由早期各自獨立的NE向小型伸展斷陷群、擠壓凹陷群構(gòu)成的具有多個沉降中心的盆地轉(zhuǎn)化為具有1個中央隆起和南、北2個坳陷的NEE向擠壓坳陷型盆地。2)東北中部(現(xiàn)今松遼盆地所在的位置)處于弧后盆地的構(gòu)造背景,包括虎林盆地在內(nèi)的東北東部盆地群處于島弧的構(gòu)造背景,其形成機制可能與隸屬于古太平洋構(gòu)造域的伊澤納奇板塊由SE向NW方向持續(xù)的低角度俯沖導(dǎo)致的弧后盆地—島弧區(qū)域的大面積伸展作用有關(guān)。東北中東部晚白堊世NE—NNE向逆沖推覆構(gòu)造與擠壓坳陷型盆地并存的構(gòu)造格局可能受控于伊澤納奇板塊的高角度俯沖、消亡和太平洋板塊俯沖開始等過程,是對古太平洋構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域過渡的響應(yīng)?；⒘中律晗菪团璧氐男纬膳c敦—密斷裂帶NE向左行走滑作用在NEE向的轉(zhuǎn)換擠壓有關(guān)。東北東部的近NS向擠壓作用和敦—密斷裂帶的左行走滑作用可能與太平洋板塊在新生代近NS—NNW向的快速俯沖導(dǎo)致的活動大陸邊緣近NS向擠壓作用