吉林中部斷裂構(gòu)造帶的基本特征及其形成演化的研究

張壽德，邵學(xué)君

1.吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所， 吉林 吉林市 132013 ； 2.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春 130061

梨樹斷陷是早白堊世東北亞裂陷系的組成部分，為一西斷東超的早白堊世“箕”狀斷陷。而吉林中部斷裂構(gòu)造帶為梨樹斷陷西界控盆斷裂,而吉林中部斷裂構(gòu)造帶為梨樹斷陷西界控盆斷裂，控制著梨樹斷陷的形成演化、后期改造及油氣成藏。由于梨樹斷陷處于多個性質(zhì)不同大地構(gòu)造單元的復(fù)合和轉(zhuǎn)換部位，特殊的構(gòu)造位置，使吉林中部斷裂構(gòu)造帶自形成以來便經(jīng)受了多期次構(gòu)造變動和迭加改造，構(gòu)造變形特征十分復(fù)雜（解習(xí)農(nóng)等，2003）。

至今對吉林中部斷裂構(gòu)造帶的平面斷裂組合、不同時期的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、斷裂活動期次及成因演化,因構(gòu)造特征復(fù)雜，以及受靜態(tài)特征和現(xiàn)今構(gòu)造面貌影響較大的緣故而缺乏細(xì)致研究（楊立英等，2005）。這在一定程度上影響了對梨樹斷陷、郯廬斷裂帶乃至東北亞裂陷系中新生代形成演化、后期改造過程及其動力學(xué)背景的認(rèn)識。

探討吉林中部構(gòu)造帶的形成演化—后期改造的時限、期次和性質(zhì)，了解其在發(fā)育和改造不同階段的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造平剖面組合及分段性特征，不僅為認(rèn)識梨樹斷陷、乃至東北亞裂陷盆地系形成演化及油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)素材, 還將會對認(rèn)識梨樹斷陷形成演化的過程及其動力學(xué)機(jī)制提供重要約束和參考意義。

1 分段性構(gòu)造帶的主要特征

通過精細(xì)斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造解析，發(fā)現(xiàn)吉林中部斷裂構(gòu)造帶由5 條左階錯列首尾側(cè)接的斷裂組成，其中位于中段的吉林中部斷裂規(guī)模最大，其控制著梨樹斷陷主體十屋洼陷；位于南北兩端的蘇家屯洼陷和金山洼陷規(guī)模相對較小，其中蘇家屯洼陷被蘇家屯斷裂控制、金山洼陷則被南金山斷裂與北金山斷裂共同控制。根據(jù)斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷裂展布及其側(cè)接帶特征，將吉林中部斷裂構(gòu)造帶劃分為5 段，分別是蘇家屯斷裂段（A）、西丁家側(cè)接斷裂段（B）、吉林中部大斷裂段（C）、老公林子側(cè)接斷裂段（D）、金山斷裂段（E）。

（1）蘇家屯斷裂段構(gòu)造特征∶吉林中部斷裂構(gòu)造帶最北段蘇家屯斷裂段（A）位于梨樹斷陷蘇家屯洼陷區(qū)西側(cè)，該處蘇家屯斷裂為一條向東傾斜的鏟式斷層，斷層切割火石嶺組—泉頭組下部，該斷裂雖對火石嶺組厚度無明顯控制作用，但卻明顯控制著沙河子組、營城組和登婁庫組厚度。

（2）西丁家側(cè)接斷裂段構(gòu)造特征：此段位于蘇家屯斷裂與吉林中部斷裂之間側(cè)接部位，該段這2條斷裂帶均為向東傾斜的鏟式斷層，其間發(fā)育側(cè)接斷裂。其中，東側(cè)吉林中部斷裂控制著火石嶺組—泉頭組厚度，斷層斷距規(guī)模大，為梨樹斷陷主控?cái)鄬樱晃鱾?cè)蘇家屯斷層規(guī)模較小，僅明顯控制營城組和登婁庫組厚度；側(cè)接斷層對沙河子組厚度控制明顯，沿著側(cè)接帶往南沙河子組逐漸變薄、甚至尖滅。

（3）吉林中部斷裂段構(gòu)造特征：此段吉林中部大斷裂是吉林中部斷裂帶的主要組成部分，為一條東傾鏟式斷層，其控制著梨樹斷陷主體十屋深洼陷的發(fā)育。斷層兩盤落差達(dá)5 000 m，東側(cè)下降盤為梨樹斷陷沉降最深、厚度最大的地區(qū)。吉林中部斷裂與小寬斷裂間發(fā)育一條東傾鏟式正斷層，其頂部發(fā)育西傾次級鏟式正斷層。吉林中部斷裂對火石嶺組—泉頭組下部厚度有明顯的控制作用，顯示該斷裂在火石嶺期—泉頭早期有明顯的活動；青山口期—姚家期—嫩江期，該斷裂停止活動；至嫩江期末期，該斷裂又開始活動，向上切割地表，致使斷裂兩側(cè)地層明顯褶皺。

（4）老公林子側(cè)接斷裂段構(gòu)造特征：此段位于吉林中部斷裂和北金山斷裂之間的側(cè)接斷裂。地震剖面顯示，該處吉林中部斷裂明顯控制營城組—泉頭組沉積，相鄰地震剖面顯示該斷裂對火石嶺組和沙河子組也有明顯的控制作用；北金山斷裂對火石嶺組厚度控制明顯，對沙河子組和泉頭組厚度控制則不明顯，而對營城組、登婁庫組和嫩江組厚度則無控制。以上特征，表明北金山斷裂在火石嶺期活動較強(qiáng)烈，隨后活動減弱。

（5）金山斷裂段構(gòu)造特征：金山斷裂段（E）位于吉林中部斷裂構(gòu)造帶最南端。在該段，西側(cè)吉林中部斷裂的垂直斷距逐漸減小，對斷陷期沉積的控制作用明顯減弱，再向南其斷陷邊界斷層的地位漸被南金山斷裂所替代。在本段，吉林中部斷裂切割泉頭組上部及上覆青山口組—嫩江組，直達(dá)地表；南金山斷裂對火石嶺組和沙河子組厚度有明顯控制。營城期，本段區(qū)域處于隆起狀態(tài)，營城組在本區(qū)缺失；厚度不大的登婁庫組的分布限在金山斷裂下降盤一側(cè)；該斷裂對泉頭組下部的厚度有明顯控制，但未切穿泉頭組上部。

2 各期沉積-構(gòu)造特征與區(qū)域構(gòu)造環(huán)境

根據(jù)吉林中部斷裂構(gòu)造帶對不同時期地層厚度的控制規(guī)律研究認(rèn)為，吉林中部斷裂構(gòu)造帶自火石嶺期開始斷裂活動，至泉頭晚期斷裂活動基本停止，隨后區(qū)域被巨厚的泉頭組上部及青山口組—嫩江組覆蓋。嫩江期末期，區(qū)域遭受擠壓，吉林中部斷裂構(gòu)造帶南端斷裂再次強(qiáng)烈活動、上覆坳陷遭受撕裂改造。

（1）火石嶺期：本期斷裂帶南部吉林中部斷裂和南—北金山斷裂伸展活動強(qiáng)烈，其分別控制著南北向展布的十屋和金山箕狀斷陷發(fā)育，其內(nèi)發(fā)育巨厚的火石嶺組火山巖沉積。斷裂帶北部蘇家屯斷裂對火石嶺組沉積厚度無明顯控制，表明該斷裂帶北部斷裂在火石嶺期活動較弱。吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂左列式的展布特征，表明火石嶺期吉林中部斷裂帶及鄰區(qū)可能處于北西—南東向伸展、兼右旋的構(gòu)造環(huán)境下。

（2）沙河子期：本期斷裂帶南部吉林中部斷裂和南—北金山斷裂活動強(qiáng)烈，其間的老公林子側(cè)接斷裂開始形成。上述斷裂共同控制著十屋深洼陷的發(fā)育及其內(nèi)巨厚的沙河子組泥頁巖沉積。與此同時，斷裂帶北部蘇家屯斷裂活動增強(qiáng)，并由南向北擴(kuò)展，南部斷距明顯大于北部。在西丁家側(cè)接斷裂部位，吉林中部斷裂東側(cè)沙河子組增厚明顯，顯示西丁家側(cè)接斷裂和蘇家屯斷裂應(yīng)是吉林中部斷裂強(qiáng)烈活動時形成的次級斷裂。本期吉林中部斷裂構(gòu)造帶南強(qiáng)北弱的特征，顯示斷裂帶及鄰區(qū)應(yīng)處于左旋走滑導(dǎo)致的伸展環(huán)境下。

（3）營城期：蘇家屯斷裂和吉林中部斷裂伸展活動較強(qiáng)烈，吉林中部斷裂斷面北寬南窄，北部伸展活動強(qiáng)烈，營城組厚度較大。吉林中部斷裂南部伸展活動較弱，在老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂地段，因遭受擠壓隆升，大部分地段缺失營城組沉積。由吉林中部斷裂帶斷裂展布特征、斷裂活動強(qiáng)度特征及營城組厚度分布特征可知，營城期吉林中部斷裂帶及鄰區(qū)處于右旋走滑伸展環(huán)境下；與此同時，西丁家側(cè)接斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂地區(qū)則在右旋走滑擠壓環(huán)境下，遭受擠壓隆升，而缺失營城組沉積。

（4）登婁庫期—泉頭期早期：本期，金山斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、吉林中部斷裂和西丁家側(cè)接斷裂活動較強(qiáng)烈，且斷層活動具有由南向北擴(kuò)展的特征（圖1）。其中，登婁庫期，蘇家屯斷裂活動較營城期明顯減弱，至泉頭期早期期斷裂活動基本停止；西丁家側(cè)接斷裂、吉林中部斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂則活動強(qiáng)烈，斷裂活動可持續(xù)至泉頭期早期末。隨后，斷裂帶區(qū)域被巨厚的泉頭組上部—嫩江組覆蓋。由吉林中部斷裂帶內(nèi)斷裂展布格局和斷裂從南向北擴(kuò)展的特征，表明吉林中部斷裂帶應(yīng)處于左旋走滑構(gòu)造環(huán)境下。

（5）嫩江期末期—明水期：嫩江期末期，吉林中部斷裂構(gòu)造帶東側(cè)嫩江組遭受擠壓褶皺隆升、剝蝕強(qiáng)烈，斷裂帶內(nèi)斷層活動由南至北強(qiáng)度減弱。吉林中部斷裂帶南端吉林中部斷裂、老公林子側(cè)接斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂走滑強(qiáng)烈，斷裂多向上多切割至地表；而斷裂帶北段蘇家屯斷裂和西丁家側(cè)接帶斷裂無斷裂活動。吉林中部斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷裂活動南強(qiáng)北弱特征表明本期區(qū)域處于南東—北西向的走滑擠壓構(gòu)造環(huán)境下。梨樹斷陷嫩江期后—明水期構(gòu)造運(yùn)動造成的構(gòu)造面貌未遭受明顯改造，保留至今。

3 構(gòu)造帶形成演化分析

吉林中部斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造帶形成演化分析結(jié)果顯示，其形成演化過程如下階段：

（1）火石嶺期：梨樹斷陷與周鄰更廣闊東北亞地區(qū)構(gòu)造環(huán)境可能大致相同，區(qū)域發(fā)生裂陷，研究區(qū)內(nèi)吉林中部斷裂和南—北金山斷裂伸展活動強(qiáng)烈，其控制兩列箕狀斷陷發(fā)育，斷陷內(nèi)沉積較厚的火石嶺組火山碎屑巖。與此同時，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂間側(cè)接帶、蘇家屯斷裂均無明顯活動。

（2）沙河子期：在左行走滑環(huán)境下，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂活動強(qiáng)烈，其間的老公林子側(cè)接帶開始形成，走滑拉張形成的箕狀斷陷內(nèi)巨厚沙河子組泥頁巖沉積。與此同時，因吉林中部斷裂強(qiáng)烈走滑伸展、斷裂自南向北擴(kuò)展，致使位于吉林中部斷裂北端的蘇家屯斷裂開始走滑活動，但該段斷裂活動整體較弱。

圖1 登婁庫期—泉頭早期桑樹臺斷裂帶斷裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖Fig.1 Fracture structure diagram of Sangshutai fault zone in Denglouku stage- Quantou early stage

（3）營城期：在右旋走滑環(huán)境下，蘇家屯洼陷西側(cè)蘇家屯走滑斷層強(qiáng)烈伸展；吉林中部斷裂也自北向南擴(kuò)展，斷面北寬南窄、地層北厚南薄，并使洼陷東側(cè)發(fā)育傾向相反正斷層；南金山斷裂段和老公林子側(cè)接帶以南區(qū)域走滑擠壓隆升、缺失營城組。

（4）登婁庫期—泉頭早期：左行走滑構(gòu)造環(huán)境下，吉林中部斷裂、北金山斷裂和南金山斷裂及其間側(cè)接斷裂繼續(xù)伸展活動，吉林中部斷裂因向西突出，受斷層拐彎影響，而走滑伸展強(qiáng)烈，斷距較大，至泉頭期晚期斷裂活動基本停止。與此同時，隨著走滑作用增強(qiáng)，蘇家屯洼陷東西兩側(cè)斷裂走滑伸展，導(dǎo)致蘇家屯洼陷快速沉降，但斷裂活動較營城期明顯減弱，至泉頭早期斷裂活動基本停止。至泉頭期早期末，除北金山斷裂、南金山斷裂和吉林中部斷裂略有活動外，其它地段吉林中部斷裂構(gòu)造帶內(nèi)斷層基本停止活動。隨后受地幔強(qiáng)烈上隆影響，梨樹斷陷與松遼盆地區(qū)一起沉降，區(qū)域被巨厚的泉頭組上部—嫩江組覆蓋。

（5）嫩江期末期—明水期：吉林中部斷裂構(gòu)造帶處于東南—北西向的擠壓構(gòu)造環(huán)境下，十屋洼陷內(nèi)地層遭受強(qiáng)烈擠壓，形成北東向的強(qiáng)烈剝蝕帶，吉林中部斷裂構(gòu)造帶南段因斷層走向與最大主應(yīng)力近乎平行，而走滑強(qiáng)烈，斷層向上多切割至地表；斷裂帶其它地段以擠壓為主，斷裂活動較弱，如蘇家屯斷裂。梨樹斷陷松南18 井泉頭組（69.6±3.68）Ma 磷灰石裂變徑跡年齡（何生等，1995），記錄了這次構(gòu)造抬升改造的時間。隨后，吉林中部斷裂構(gòu)造帶進(jìn)入靜止期，至今無明顯構(gòu)造活動。

4 結(jié)論

通過解析吉林中部斷裂構(gòu)造帶得知其由北金山斷裂、南金山斷裂、吉林中部斷裂、蘇家屯斷裂組成，斷裂左行排列，分別被老公林子斷裂及西丁家斷裂側(cè)接相連。控制著梨樹斷陷深洼陷的主體的吉林中部斷裂帶中部的吉林中部斷裂規(guī)模最大，南、北兩端的蘇家屯斷裂、北金山斷裂、南金山斷裂的斷距和延展規(guī)模相對較小，分別控制著次級的蘇家屯次洼和金山洼陷。吉林中部斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造活動大致分為火石嶺期構(gòu)造伸展、沙河子期左行走滑、營城期右旋走滑、登婁庫期—泉頭期早期左行走滑和嫩江期末期—明水期擠壓改造等5 個階段。新生代，吉林中部斷裂構(gòu)造帶活動極弱，無明顯構(gòu)造活動。

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