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松辽盆地位于中国东北部,涉及黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古自治区四个省区,是一个呈北北东向展布的大型菱形沉积盆地。为山脉和丘陵所环绕,北以小兴安岭为界、南接康平-法库丘陵地带,西部为大兴安岭、东部为张广才岭。本文研究区域为第二松花江以南地区,通常称为松辽盆地南部,面积为14×104k㎡。
本论文以松辽盆地南部的断陷构造特征为主要研究内容,在运用地球动力学、裂谷盆地、走滑和反转构造、石油地质学等理论基础上,详细论述了松辽盆地的成盆背景、盆地性质,在此基础上分析了松辽南部断陷的基本构造特征、演化阶段,并对典型断陷进行构造解剖。通过对松辽盆地南部构造地质特征综合分析,取得了以下主要认识。
根据板块构造理论东北地区经微板块拼合、板块碰撞(西伯利亚板块和中朝板块)及古亚洲洋消亡进入滨太平洋构造域演化阶段。在太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用下形成了松辽盆地断陷群。松辽盆地属中、新生代断、坳叠合型盆地,后期经历了构造反转,盆地演化具有挤压、伸展两机制的更叠,经历了晚侏罗世-早白垩世的早期断陷,早白垩世晚期-晚白垩世的中期拗陷和晚白垩世-新近纪的晚期构造反转三个主要演化阶段。
根据盆地形成的地球动力学环境、盆地的沉积、构造、岩浆活动特征及盆地所处的板块构造位置等,松辽盆地断陷期位于欧亚板块内部,具有裂谷的基本特征,裂谷形成的主要动力是深部的热地幔上涌,得出松辽盆地的性质为陆内主动裂谷盆地。
松辽盆地发育了一系列NNE-NE向、NNW-NW向和近SN向的壳断裂和基底断裂。它们将松辽盆地分割成东西分带、南北成块的构造格局。根据盆地基底断裂的地质、地球物理特征、相互切割关系、断裂形成机制和区域应力场分析,其中盆地深层主要受NNE向断层的控制,形成东西条带状构造;沉降期则主要由NW向断裂控制,形成南北差异特征:而后期变形期则又主要与NE向断裂有关。近东西向和近南北断裂形成最早,与早期的板块碰撞有关;其次是北北东向和北东向断裂,与太平洋板块俯冲引起的左旋走滑有关;北北西和北西向断裂是在北北东和北东向左旋走滑背景应力场的作用下派生的次一级断裂系统。
根据盆地内地层沉积范围是否受同沉积断层的控制,可将松辽盆地整个沉积盖层分为断陷层、坳陷层和反转构造层三大构造层。松辽盆地南部以西拉木伦断裂带为界,断裂带北部盆地腹部地区和断裂带南部盆缘地区应用两套断陷期地层系统。松辽盆地南部腹部断陷层系包括:火石岭组((J3-K1)h)、沙河子组(K1sh)、营城组(K1yc)和登楼库组(K1d),其中登楼库组沉积期间断陷向坳陷过度;对应的南部盆缘断陷期地层有下白垩统义县组(K1y)、九佛堂组(K1jf)、沙海组(K1sh)、阜新组(K1f);盆腹部发育两个Ⅰ级火山岩旋回,火山岩为基性-中性的火石岭期((J3-K1)h)旋回和火山岩为中酸性的营城期(K1y)旋回;南部盆缘发育义县期旋回,一般认为与火石岭期旋回对应,但其不仅存在由基性-中性-酸性的演变,而且喷发时间较晚。
根据下白垩统断陷期的断陷组合形式及地层发育特征,将松辽盆地南部划分为东部断陷区、东部隆起区、中部断陷区、西部隆起区和西部断陷区五个构造单元。
松辽盆地南部断陷层断裂具有继承性,发育NNE-NE向、NNW-NW向和近SN向断裂,按其形成的时期可划分为裂陷初形成的早期断裂、断陷晚期形成的中期断裂和反转期形成的晚期断裂共三期。断陷边界控陷断裂多为早期同沉积断层,受其影响断陷走向为NNE向、NNW向和近SN向。松辽盆地南部断陷样式分为三种:单断式(箕状)断陷、双断式(地堑)断陷和复式断陷。东部断陷区以单断式(箕状)断陷为主、双断式断陷为辅,中部断陷区发育复合式、双断式断陷,西部断陷区以双断式断陷为主,单断式断陷为辅。
根据地震剖面上地层的接触关系,松辽盆地南部断陷断陷期经历了多期构造运动:初始裂陷构造运动、火石岭组末期构造运动、营城组末期构造运动、登娄库组末期构造运动。其中营城期末和登楼库期末构造运动表现压扭性,在局部地区生成压缩构造样式。受构造运动影响松辽盆地南部断陷断陷期划分为初始裂陷期、快速伸展期和断陷萎缩期三期。
梨树断陷位于松辽盆地南部的东部断陷区,为-西断东超的单断箕状断陷,控陷断裂为桑树台断裂,平面与剖面均呈现弧形。受营城期末和登楼库期末构造运动影响较为明显,在小宽断裂带表现显著,发育断陷末期和构造反转期两期反转构造及花状构造。