河套盆地構(gòu)造特征研究進(jìn)展

石宇昕

（西北大學(xué)，陜西 西安 710069）

河套盆地構(gòu)造特征研究成果主要分為構(gòu)造劃分、斷裂特征和構(gòu)造演化等方面。

1 構(gòu)造劃分

河套盆地位于華北板塊西北緣，東西長(zhǎng)約600km，南北寬30～90km，呈弧形分布[3]。

根據(jù)基底隆升幅度、沉積巖厚度和主要斷裂分布將盆地自西向東劃分為臨河坳陷、烏拉山隆起、烏前坳陷、包頭隆起和呼和坳陷5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。

2 斷裂特征

2.1 斷層主要呈“入”字型構(gòu)造

河套盆地的主要控制斷層有巴音烏拉山的山前斷層、朗山的山前斷層、瑟騰山的山前斷層、烏拉山的山前斷層和大青山的山前斷層。主要控制盆地的斷層是延伸期長(zhǎng)、深度大的正常斷層。這些斷層及相關(guān)的小斷層均呈“入”形結(jié)構(gòu)，次斷層基本形成了“入”形結(jié)構(gòu)。

河套盆地?cái)鄬拥摹叭搿毙蜆?gòu)造表明盆地有兩個(gè)構(gòu)造應(yīng)力階段。目前正斷層的分支結(jié)構(gòu)所指示的主斷層的剪應(yīng)力方向與“入”型組合結(jié)構(gòu)所指示的剪應(yīng)力方向相反。直接證明了河套盆地中的大多數(shù)斷裂是兩期構(gòu)造應(yīng)力作用的結(jié)果。

2.2 斷層多期發(fā)育，具有同生性及繼承性

河套盆地?cái)嗔寻l(fā)育至少經(jīng)歷了兩個(gè)階段的構(gòu)造應(yīng)力作用。第一階段應(yīng)力是盆地形成初期的拱拉應(yīng)力場(chǎng)。在這一階段，形成了主要的盆地裂縫。自形成之初，這些裂縫大多為并發(fā)裂縫。第二階段應(yīng)力為進(jìn)入喜山期期后的拉張斷裂應(yīng)力場(chǎng)。在此期間，許多正斷層和逆斷層相互轉(zhuǎn)換，形成了與盆地?cái)嗔延嘘P(guān)的大部分新斷層。這些斷層屬于派生斷層。厚度差較小。

2.3 最主要斷層是由于剪切拉分作用形成的正斷層

盆地內(nèi)主要斷層都為正斷層，包括盆地內(nèi)主要的控盆斷層，例如狼山大斷裂，色爾騰山前大斷裂等。這是由于剪切拉分應(yīng)力場(chǎng)作用，新生代盆地生成了大量正斷層。據(jù)TaPP0niner和Molnar的衛(wèi)星照片對(duì)本區(qū)斷裂進(jìn)行的解釋表明，本區(qū)新生代斷裂東西走向表示為向左平移拉張，北東走向表示為向右平移拉張，說明河套盆地在新生代時(shí)期處于拉張應(yīng)力場(chǎng)中。在該情況下形成的斷層基本都是正斷層。

2.4 斷層極其發(fā)育、規(guī)模差異大

通過多種資料分析，整個(gè)盆地中存在237余條斷層。尤其是盆地南部黃河斷裂帶上，斷層密布。晚期形成的斷層與早期形成控盆斷裂規(guī)模差異巨大，從斷距來說，晚期形成的小斷裂垂直斷距僅上百米，而控盆大斷裂如狼山大斷裂兩側(cè)巖層落差達(dá)17.5km，晚期小斷層水平斷距最小僅幾米，而狼山斷裂水?dāng)嗑噙_(dá)15km；從平面展布來說，小范圍斷裂有些平面展布只有幾十米，而狼山大斷裂延伸長(zhǎng)度為160km。小范圍斷裂分布密集，多為早期斷裂的派生斷層。

3 構(gòu)造演化

3.1 早白堊世

由于受早白堊世燕山運(yùn)動(dòng)的影響，位于盆地北緣的狼山斷裂、烏拉山斷裂、大青山斷裂導(dǎo)致下盤下降，導(dǎo)致盆地沉降，水體入侵，基底不均，下白堊統(tǒng)逐漸沉積，盆地開始形成和發(fā)展。

晚白堊世盆地開始演化。在此期間，流域呈現(xiàn)出振動(dòng)脈動(dòng)特征，即沉積停止抬升。沉降期長(zhǎng)于停止期和上升期。晚更新世盆地演化過程中，陰山區(qū)存在強(qiáng)烈的斷裂前活動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行了陰山隆起和盆地沉降。“盆山耦合”現(xiàn)象形成了河流圈閉斷裂帶，盆地沉降中心位于臨河坳陷和呼河坳陷，蘇美爾凹陷沉積厚度相對(duì)較小。

3.2 漸新世階段

由于拉張應(yīng)力的作用，銀山山前斷裂迅速滑落，盆地正、逆斷裂經(jīng)歷了相互轉(zhuǎn)換的過程。漸新世末，河套斷裂帶一度消失，出現(xiàn)沉積間斷。盆地仍呈“南北朝潮”的形態(tài)。

3.3 晚第三紀(jì)

晚第三紀(jì)是河套盆地演化的重要階段，盆地形態(tài)具有繼承性。但由于北部沉降迅速，拉應(yīng)力增強(qiáng)，黃河斷裂帶形成于盆地南緣。河套盆地由于強(qiáng)烈的活動(dòng)邊界斷裂，繼續(xù)下沉，出現(xiàn)斷陷。根據(jù)地球物理資料分析，盆地臨河-包頭地區(qū)基底西北部凹陷深度逐漸減小。同時(shí)，盆地內(nèi)區(qū)域性大斷裂具有較強(qiáng)的拉剪作用，局部應(yīng)力方向發(fā)生了變化。盆地內(nèi)出現(xiàn)局部剪應(yīng)力場(chǎng)，形成由西北、東西、東北斷裂控制的斷階、斷鼻、坳陷等次級(jí)構(gòu)造。

始新世期間，河套盆地的狼山前斷裂、杭武斷裂、杭侯斷裂等主要斷裂由于強(qiáng)烈的拉張作用，表現(xiàn)出正反轉(zhuǎn)的特征。這些盆地?cái)嗔训幕顒?dòng)特征導(dǎo)致了臨河凹陷的快速沉降。已成為河套盆地面積最大、沉積最厚的地區(qū)。

晚第三紀(jì)河套盆地繼續(xù)沉降，河湖相沉積厚度增加，盆地主要斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，上下板塊差異增大，部分二、三級(jí)斷裂發(fā)育。促進(jìn)了盆地內(nèi)部構(gòu)造的形成和發(fā)展。北部凹陷、南部斷裂斜坡和東部斜坡的特征更為明顯。

3.4 第四紀(jì)

第四紀(jì)臨河坳陷構(gòu)造繼承，沉降仍不均勻。狼山繼續(xù)上升，盆地繼續(xù)下沉。盆地主要斷裂活動(dòng)，但速度明顯降低。狼山大斷裂的差異沉降增大，盆地北部凹陷的沉降也隨之增大。

4 存在的問題

河套盆地面臨兩個(gè)問題：一是已發(fā)現(xiàn)的生油巖厚度過小，生油規(guī)模不落實(shí)，或者凹陷區(qū)太深，無法鉆探，二是老地震資料質(zhì)量差，圈閉可靠性低。雖然早期進(jìn)行過研究，但勘探研究工作量投入不夠，特別是，現(xiàn)有地震資料多為二十世紀(jì)七八十年代采集，測(cè)線稀，僅652km，品質(zhì)差，分辨率低，滿足不了勘探的需要，生烴、富烴凹陷、儲(chǔ)層分布以及與優(yōu)質(zhì)烴源巖的空間匹配關(guān)系不清，圈閉不落實(shí)，勘探無法取得實(shí)質(zhì)性的突破。那么它們成藏機(jī)理如何?含氣面積有多大?烴源演化過程與生物氣關(guān)系如何?運(yùn)移、儲(chǔ)集分布規(guī)律是巖相控制還是與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及第四系斷裂系統(tǒng)有內(nèi)在聯(lián)系等等需要進(jìn)一步深入研究。盆地構(gòu)造與演化是控制含油氣系統(tǒng)形成、范圍、時(shí)期、演化方式、改造程度的關(guān)鍵。盆地基底屬性、構(gòu)造演化規(guī)律、旋回性控制著含油氣系統(tǒng)成藏方式、效率與聚集部位。盡管前人進(jìn)行了許多研究，但受勘探程度以及資料局限，對(duì)河套盆地整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造演化規(guī)律缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，有關(guān)盆地結(jié)構(gòu)、控盆斷裂以及構(gòu)造演化與油氣成藏規(guī)律之間的關(guān)系需要深入研究。