东北东部虎林盆地的构造特征、成盆机制及敦-密断裂带北东段的形成时代

刘志宏，梅 梅，高军义，吴相梅，黄超义，林东成，孙理难

1.吉林大学地球科学学院，长春 130061 2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712

东北东部虎林盆地的构造特征、成盆机制及敦-密断裂带北东段的形成时代

刘志宏1，梅 梅1，高军义2，吴相梅2，黄超义1，林东成2，孙理难1

1.吉林大学地球科学学院，长春 130061 2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712

虎林盆地位于黑龙江省东部，是叠置在佳木斯地块之上的中、新生代断陷-坳陷盆地，其构造变形可以划分为3个构造演化阶段：早白垩世为NW-SE向伸展作用阶段，主要形成一系列各自独立的NE向箕状断陷群；晚白垩世为NW-SE向挤压作用阶段，使部分早期控陷正断层发生反转，形成反转构造，虎林盆地转化为具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地群；古近纪-第四纪为NNW-SSE向挤压作用阶段，虎林盆地的构造格局发生了重大变化，不仅使部分早期控陷正断层发生反转作用形成大型反转构造，而且在七虎林河凹陷与中央隆起之间形成NEE向大型逆冲断层(敦-密断裂)和断层传播褶皱，它们共同控制了盆地的形成和沉积作用，虎林盆地转化为具有1个中央隆起和南、北2个坳陷的NEE向挤压坳陷型盆地。东北地区自白垩纪以来始终处于活动大陆边缘的大地构造背景，包括虎林盆地在内的东北东部盆地群的形成与伊泽纳奇板块、太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用有关。敦-密断裂带总体上呈NE向展布，具有左行走滑的性质，在靠近虎林盆地的北东段转变为NEE向展布，断层的性质也转变为逆冲断层，敦-密断裂带北东段的逆冲作用很可能与该断裂带的NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关。敦-密断裂带自古近纪始新世-渐新世虎林期开始活动，一直持续活动到第四纪。

构造特征；变形期次；变形时间；成盆机制；逆冲推覆构造；虎林盆地；敦-密断裂北东段

0 引言

虎林盆地位于黑龙江省东部，北部与完达山地体相接，西部以大河镇断裂为界与桦南次隆起相邻，是叠置在佳木斯-兴凯地块之上的中-新生代断陷-坳陷盆地，面积约6 500 km2(图1)。近年来，部分学者认为虎林盆地、三江盆地、勃利盆地、双鸭山盆地、鸡西盆地等在早白垩世曾经是一个统一的大陆边缘近海坳陷型盆地[1-2]，称其为“大三江盆地”，具有前陆盆地的性质[3-4]。在早白垩世晚期-晚白垩世，佳-依断裂和敦-密断裂之间的区域发育一系列近EW向逆冲构造，使大三江盆地受到强烈破坏和改造[1-4]。但大多数学者认为上述盆地在早白垩世为一系列相互独立的伸展断陷盆地群[5-9]，尽管部分相邻的伸展断陷或断陷盆地在伸展作用晚期(早白垩世晚期)可能存在相连的现象，但各个断陷盆地基本上是各自独立的，始终没有形成所谓的“大三江盆地”[10]。

虎林盆地的研究程度较低。1958-1980年，煤田、地矿、石油等部门相继在该盆地开展了部分基础地质和勘探工作；1981-1993年，大庆油田勘探开发研究院在虎林盆地开展了野外石油勘探工作，先后投入了重磁勘探和部分钻探工作；1994年开始大庆油田勘探开发研究院在虎林盆地部署了二维地震勘探工作，对盆地的构造单元划分、构造特征有了初步认识。在七虎林河坳陷钻探了虎参1井，发现了较好的烃源岩，但后续的油气勘探工作和基础地质工作基本处于停滞状态。

1. 第四系；2. 虎林盆地中的坳陷；3. 虎林盆地中的隆起；4. 完达山地体；5. 桦南次隆；6. 地质界线；7. 盆地中构造单元界线；8. 断层及编号；9. 推测断层；10. 国界；11. 钻井位置及编号；12.地震剖面位置。图1 虎林盆地地质略图Fig. 1 Sketched geological map of the Hulin basin

关于虎林盆地关键地质问题的认识，长期以来一直存在很大争议。杨丙中等[11]根据重力、航磁、大地电磁测深和地面石油地质调查等工作成果，将虎林盆地划分了7个二级构造单元，认为虎林盆地存在一个大型推覆构造，经历了拉张、推覆、第三纪盆地形成3个阶段；曹成润等[12]通过对前人解释的地震反射剖面和地质资料分析，认为虎林盆地的构造格局为3个断隆与3个断陷相间排列成垒堑式组合样式，经历了两次沉降、成盆与两次反转、改造过程，影响和控制沉积盖层的形成与变形、变位的断裂主要是不同期次的张扭性高角度正断层或走滑-正断层；张凤旭等[13]根据重力资料、大地电磁测深和地层对比，认为虎林盆地的南、北两部分的地质和地球物理性质完全不同，将虎林盆地以敦-密断裂为界划分为南部和北部2个独立的盆地。上述关于虎林盆地地质结构、构造特征和变形期次等方面认识，不同学者的观点大相径庭，说明目前有关虎林盆地的构造格局、构造演化、成盆机制及其与敦-密断裂的关系等科学问题仍然没有解决。

前人研究虎林盆地主要采用精度较低的重力、航磁、大地电磁测深等地球物理方法，地球物理资料的品质较差，存在多解性。本次研究是在对大庆油田2005年重新处理的二维地震剖面进行精细地质解释的基础上，结合大庆油田近年来的工作和前人研究成果，针对研究区存在的科学问题，对虎林盆地的构造特征、构造对沉积作用的控制、变形期次和成盆机制等进行论述，同时探讨了敦-密断裂北东段(穿切虎林盆地的部分)的性质和形成时代。

1 构造特征

虎林盆地内部次级构造单元总体上呈NEE向隆、坳相间的条带状分布，并以中央隆起为界划分为北部坳陷和南部坳陷3个一级构造单元。其中，北部坳陷由云山凸起、迎春凸起和七虎林河凹陷3个二级构造单元组成，南部坳陷由穆棱凹陷、金银库凸起、兴凯凹陷和兴凯南凸起4个二级构造单元组成(图1)。中央隆起位于盆地的中部，主要由麻山群变质岩系组成，其中发育韧性剪切带和与逆冲推覆作用相伴产出的逆掩断层和紧闭褶皱[11]，上部几乎没有中、新生代地层分布。由于中央隆起边部的隆升高度有限，其边部的部分白垩系得以保留，新生代地层则以超覆不整合覆盖在中央隆起的南、北边界之上。中央隆起的北部边界断层为敦-密断裂带，该断裂带控制了虎林盆地新生代的构造格局和构造演化。

虎林盆地主要发育下白垩统裴德组(K1p)、七虎林组(K1q)、云山组(K1y)、珠山组(K1z)、东山组(K1d)，上白垩统松木河组(K2s)，古近系始新统-渐新统虎林组(E2-3h)，新近系中新统富锦组(N1f)和第四系。下白垩统主要为一套碎屑岩建造夹中酸性火山角砾岩、凝灰岩和煤系，下部含有大量海相化石(菊石及海相双壳等)，上部植物化石增多。上白垩统和新生界主要为一套碎屑岩建造夹煤系[10]。

系统的地震剖面的解释结果表明:虎林盆地的下白垩统裴德组-东山组主要发育在相互独立的箕状断陷中，其沉积作用明显受犁式正断层控制，断陷中靠近控陷断层部位地层的沉积厚度最大，远离断层地层的沉积厚度逐渐变薄；上白垩统松木河组的沉积厚度自断陷中心向靠近控陷断层的部位逐渐变薄，有的部位由于控陷断层反转量较大而使下白垩统的部分地层被剥蚀；古近系-第四系主要发育在挤压坳陷之中，七虎林河凹陷是虎林盆地中最大的挤压坳陷，凹陷两侧由于逆冲作用而隆升，盆地的规模逐渐萎缩，地层的沉积厚度在凹陷中心部位最大，向两侧隆升区域逐渐减小。根据上述特征并参考区域研究成果[10]，将虎林盆地的构造变形可以划分为3个构造演化阶段，早白垩世为伸展断陷形成阶段，晚白垩世和古近纪-第四纪均为挤压坳陷形成阶段，每一构造演化阶段的构造特征、变形机制明显不同。

1.1 早白垩世

在下白垩统裴德组-东山组沉积时期，虎林盆地主要受伸展构造体制控制，形成一系列由NE向犁式正断层控制的各自独立的NE向伸展断陷。从地震剖面(图2)看，控陷断层上盘、靠近断层一侧，地层的沉积厚度较大，远离断层地层的厚度逐渐减小，地层的沉积作用明显受控陷正断层控制，具有同构造生长地层的特征。图2a中的下白垩统分别由犁式正断层F1、F2、F3、F6控制,构成4个箕状断陷，其中由断层F6控制的断陷规模较小，位于中央隆起之上；图2b中的下白垩统则由犁式正断层F1、F2、F3、F4、F5、F7、F8控制,构成7个箕状断陷，其中由断层F4、F5、F7、F8控制的4个断陷规模较小，由F7、F8控制的断陷位于中央隆起之上。如果将上述地质解释成果投影在平面图上就会发现，控陷断层和由其控制的伸展断陷都呈NE向展布，与地震剖面线的方向并不垂直，现在布置的地震剖面线的方向与新生代挤压坳陷盆地的边界相垂直。在下白垩统裴德组-东山组沉积时期，虎林盆地处于强烈伸展时期，在各自独立的箕状断陷中主要发育一套碎屑岩建造和火山岩建造，在断陷形成早期以粗碎屑岩建造和火山岩建造为主，中晚期细碎屑岩建造逐渐增加、火山岩建造逐渐减少。根据伸展断陷盆地的几何学模型[14-15]，可以确定虎林盆地在早白垩世具有伸展断陷盆地的特征，主要受到NW-SE向持续的伸展作用，一系列NE向犁式正断层控制了各自独立的NE向箕状断陷的形成和沉积作用。

1.2 晚白垩世

在上白垩统松木河组沉积时期，虎林盆地主要受挤压构造控制，由早白垩世多个NE向各自独立的伸展断陷转化为具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地(图2)，早期控陷正断层的表现出现分化，断层F1、F2、F4、F6、F7、F8基本都处于不活动状态，断层F3和F5发生反转作用[16]转变为逆断层，使断层上盘靠近断层的部位均发生隆升，沉积物的厚度从盆地的中心部位向靠近控陷断层F3和F5方向逐渐变薄。由于断层F3在早白垩世早期的反转量比较大，导致断层上盘下白垩统的部分地层被剥蚀，形成明显削截(图2b)，出现上白垩统松木河组与下白垩统在某些区域为角度不整合接触。虎林盆地上白垩统沉积时期受到挤压作用的影响，出现类似于海拉尔盆地红旗凹陷的反转构造特征[17]。由图2可知，早期由断层F3和F5控制的伸展断陷在后期反转作用过程中，断陷的NW、SE两侧都发生隆升，在早期伸展断陷的中部形成一个构造低部位，与这期构造变形同时形成的沉积地层为上白垩统松木河组的碎屑岩建造。在构造低部位沉积厚度最大，向两侧厚度逐渐减小，并且出现上超现象，在空间上形成了呈NE向展布的2个挤压凹陷。虎林盆地在晚白垩世主要沉积了一套碎屑岩建造，在盆地边部主要沉积了一套粗碎屑岩建造，向盆地沉降中心，沉积物的粒度逐渐变细。根据虎林盆地晚白垩世形成的多个挤压凹陷在空间上呈NE向展布的特征，结合区域构造成果[10]，认为虎林盆地在晚白垩世受到NNW-SSE向挤压作用。

a. 地震剖面HL95-114；b. 地震剖面HL95-126。剖面位置见图1。T1. 新近系富锦组顶界；T2. 古近系虎林组顶界；T21. 古近系虎林组二段顶界；T22. 古近系虎林组一段顶界；T23. 古近系虎林组一段下部顶界；T24. 上白垩统松木河组顶界；T3. 下白垩统东山组顶界；T4. 下白垩统裴德组顶界；T5. 基岩顶界；ON. 上超；TR. 削截。F1-F9. 断层编号；F9. 敦-密断裂。t0.双程地震波走时。图2 虎林盆地地震剖面解释图Fig.2 Geological interpretation of seismic profiles in the Hulin basin

1.3 古近纪-第四纪

在古近系-第四系沉积时期，虽然虎林盆地依然表现为挤压坳陷型盆地的特征，但其构造格局发生了重大变化，由晚白垩世具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地转化为具有1个中央隆起和南、北2个坳陷的NEE向挤压坳陷型盆地(图1、图2)。盆地中主要沉积了一套碎屑岩建造夹煤系地层。在古近系始新统-渐新统虎林组、新近系中新统富锦组和第四系沉积过程中，早期的NE向控陷正断层F1、F2、F3、F5的逆冲作用比较明显，断层F6、F8的逆冲量很小，断层F4、F7基本上处于不活动状态(图2)。在挤压作用中，断层F1、F2的前端基本上没有滑动，但断层深部都存在一定量的逆冲滑动，其表现类似于断层传播褶皱的特征[18]，断层深部的逆冲量通过断层上盘地层的褶皱作用得以消化，在断层上盘形成了比较宽缓的背斜构造；断层F3前端的逆冲量也比较小，在虎林组一段下部地层沉积时期表现为逆断层的特征，地层厚度在断层上盘、向靠近断层F3的方向逐渐变薄。自虎林组一段上部沉积时期开始，断层F3前端的逆冲滑动就已停止，但断层F3的深部逆冲滑动量非常显著。把七虎林河凹陷的NW斜坡作为由断层F3控制的大型断层传播褶皱的背斜前翼，由于断层F3前端逆冲滑动受阻，使这个背斜前翼在古近系-第四系沉积过程中发生整体旋转式隆升[7]，表现为上述地层自沉降中心向凹陷NW斜坡方向的上超现象。断层F5在虎林组一段沉积时期表现为逆断层的特征，虎林组一段在断层上盘、向靠近断层F5的方向，地层的厚度逐渐变薄，自虎林组二段沉积时期开始，断层F5也停止活动，但在断层F5的上盘又形成一个小型逆冲断层，由于其逆冲活动，在上盘形成了一个小型断层传播褶皱。在虎林组二段、富锦组下部地层沉积过程中处于隆升状态，出现上述地层向背斜高部位的上超现象。

七虎林河凹陷的南部以断层F9为界与中央隆起相隔，前人称之为敦-密断裂(图1)。由地震剖面(图2)可知，断层F9为一个由SSE向NNW方向逆冲的大型逆冲断层，并没有出露地表，而是终止于盆地深部的古近系-新近系之中，其上部发育一个大型断层传播褶皱，七虎林河凹陷的南部斜坡实际上是这个大型断层传播褶皱的前翼。由盆地中地层的沉积特征可以发现，断层F9并不控制白垩系的沉积，但古近系始新统-渐新统虎林组、新近系中新统富锦组和第四系都由盆地中心向背斜前翼(盆地的南部边界)上超。根据同构造生长地层特征可以确定,由断层F9控制的大型断层传播褶皱背斜的前翼在上述地层沉积过程中一直处于旋转式隆升状态，所以可以确定断层F9在新生代为虎林盆地的控陷断层，开始形成于古近纪始新世，此后该断层和由其控制的大型传播褶皱始终处于逆冲活动之中，虎林盆地在整个新生代长期处于挤压状态。根据虎林盆地的展布方向和断层F9的产状和逆冲方向，可以确定虎林盆地在古近纪-第四纪受到NNW-SSE向的挤压作用。

由上述研究可知:在古近系-第四系沉积过程中，由于受到NNW-SSE向挤压作用，七虎林河凹陷的北部和南部边界分别受到下伏逆冲作用的影响,始终处于旋转式隆升状态;盆地的中间部位处于构造低部位，沉积厚度最大，向盆地的北部和南部边界地层的沉积厚度逐渐减小;从盆地的沉降中心分别向北部边界和南部边界、自下而上出现大量超覆不整合现象，有的部位还出现削截现象(图2)，在新生代七虎林河凹陷呈现“碟形”坳陷型盆地的特征。此外，在古近系-新近系沉积过程中还发育小型断层转折褶皱(如在断层F1、F2的上盘和断层F9的上盘)，在盆地内部形成局部的隆升与沉降，控制了沉积作用在空间上的变化，但对整个盆地的形成与演化影响很小。由于断层F9由SSE向NNW方向的逆冲推覆和其上盘断层传播褶皱的隆升作用，在盆地的中部形成了呈NEE向展布的中央隆起，虎林盆地由具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地转化为具有1个中央隆起和南、北2个坳陷的NEE向挤压坳陷型盆地(图1)。

2 成盆机制

东北地区甚至整个东北亚地区在早白垩世都处于伸展的构造背景[5-6]，形成一系列NE向箕状断陷，包括虎林盆地、三江盆地、勃利盆地、双鸭山盆地、鸡西盆地等在内的东北东部盆地群当时也并没有连通，基本上是各自独立的，没有形成一个所谓的“大三江盆地”[10]，每一个盆地也是由若干个箕状断陷构成，随着伸展量的增加，某些箕状断陷出现不同程度的连通现象。在断陷盆地中主要发育一套碎屑岩建造和火山岩、火山碎屑岩建造，在断层上盘、靠近控陷断层一侧主要为粗碎屑岩建造和火山岩、火山碎屑岩建造，地层的沉积厚度较大，远离控陷断层碎屑岩的粒度逐渐变细，地层的沉积厚度也逐渐减小。早白垩世火山岩、火山碎屑岩具有钙碱性系列岩石的特征。东北中部的松辽盆地在早白垩世形成一系列NE-NNE向箕状断陷，当时并没有形成一个完整的大型伸展盆地，而是形成了许多各自独立的箕状断陷盆地群，盆地的构造特征、沉积特征与东北东部盆地群基本相同，但盆地中的火山岩、火山碎屑岩建造的成分存在差异，主要为一套双峰式火山岩。由盆地群的构造特征和火山岩、火山岩的地球化学特征可以判断，早白垩世处于活动大陆边缘的拉张背景，在东北地区形成广泛分布的NE-NNE向伸展断陷盆地群和盆地间的断垒构造，构成NE向伸展盆山耦合系统。东北中部(现今松辽盆地所在的位置)处于弧后盆地的构造背景，包括虎林盆地在内的东北东部盆地群处于岛弧的构造背景，其形成机制可能与隶属于古太平洋构造域的伊泽纳奇板块由SE向NW方向持续的低角度俯冲[19]导致的弧后盆地-岛弧区域的大面积伸展作用有关。

晚白垩世东北地区普遍受到NNW-SSE向挤压作用，在东北东部包括虎林盆地在内的盆地群中发育呈NE-NNE向展布的反转构造或大型逆冲推覆构造，所形成的盆地具有挤压坳陷型盆地的特征，早白垩世形成的伸展断陷由于反转作用或逆冲推覆作用被强烈破坏或改造[10]。上白垩统为粗粒碎屑岩建造，是与逆冲推覆作用相伴沉积的磨拉石建造。东北中部的松辽盆地自早白垩世末期(即营城组四段沉积时期)开始，也进入了挤压作用阶段*刘志宏, 韩淑霞, 张春芬,等. 松辽盆地南部伏龙泉断陷构造解释与构造分析. 长春: 中国石油化工股份有限公司东北油气分公司，2008.，盆地也由早期的伸展断陷盆地转化为挤压坳陷型盆地，其中的火山活动逐渐减弱，主要为一套陆相碎屑岩建造。东北地区在晚白垩世处于挤压构造背景，形成了NE-NNE向展布的逆冲推覆构造与挤压坳陷型盆地并存的盆山耦合系统。东北中东部地区晚白垩世逆冲推覆构造与挤压坳陷型盆地并存的构造格局可能受控于伊泽纳奇板块的高角度俯冲、消亡和太平洋板块俯冲开始这一过程中的洋脊俯冲、地体拼贴和俯冲带受阻后退等过程，是对古太平洋构造域向太平洋构造域过渡的响应[20]。

自古近纪开始，东北东部主要受到近NS向挤压作用，不仅使早期形成的NE-NNE向构造受到叠加改造，同时也在研究区形成了叠加于白垩纪盆地之上、与NS向挤压作用相伴产生的挤压坳陷型盆地，构成了广泛发育的近EW向展布的隆起和被破坏的早期盆地并存的盆山耦合系统[10]。虎林盆地新生界的沉积作用直接受敦-密断裂带北东段分支断裂的逆冲作用所控制，虎林新生代坳陷型盆地的形成与敦-密断裂带NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关。东北东部的近NS向挤压作用和敦-密断裂带的左行走滑作用可能与太平洋板块在新生代近NS-NNW向的快速俯冲导致的活动大陆边缘近NS向挤压有关[19]。

3 敦-密断裂北东段的性质、形成时代

敦-密断裂带是我国东北地区东部的大型断裂带，贯穿辽、吉、黑三省, 在黑龙江省东部穿切虎林盆地延伸至俄罗斯境内(图1)，整体呈NE-NEE向延伸，很多学者认为该断裂带是郯-庐断裂带的重要组成部分，与佳-伊断裂共同构成了郯-庐断裂带的北延分支[21-22]。关于敦-密断裂带的性质和形成时间前人已经做了很多研究工作:张宏[23]认为敦-密断裂带具有走滑的特征，主要左行走滑的时间为晚侏罗世晚期-早白垩世;李碧乐等[22]认为敦-密断裂带长期活动，南段形成很早，北段形成晚，断层的活动时间可能从前寒武纪一直持续到新生代，断层的性质在不同时代也表现为不同的特征，但规模左行走滑的时间从早侏罗世开始，延续到晚侏罗世；孙晓猛等[24]对采自敦-密断裂带中的糜棱岩黑云母进行测试，获得40Ar/39Ar等时线年龄为(161±3) Ma，认为敦-密断裂带在中侏罗世末期发生强烈的左旋走滑运动。目前有关敦-密断裂的性质和形成时间的认识仍然存在很大分歧。

敦-密断裂带在吉林省和黑龙江省断续分布，在绝大部分地区被第三纪和第四纪玄武岩所覆盖。某些学者[12-13, 25]主要依据重、磁和大地电磁测深(MT)剖面资料认为敦-密断裂带穿切虎林盆地。张凤旭等[13]认为敦-密断裂带在虎林盆地有南、北2个分支，其中南支断裂(即中央隆起与北部七虎林河凹陷的边界断裂)是主干断裂, 控制着其南部和北部断块的走滑及盆地的形成和演化过程，具有左行走滑的性质；根据下白垩统的地层对比认为，虎林盆地的七虎林河凹陷与俄罗斯阿尔昌盆地的兹梅茵-斯托尔博夫坳陷曾经同属一个盆地，敦-密断裂带导致二者在平面上的左行错移，据此将现在的虎林盆地划分为南部和北部2个独立盆地。本次地震剖面解释发现，七虎林河凹陷与中央隆起的分界断裂F9为一条逆冲断层，该断层的断层端线终止于大型断层传播褶皱前翼向斜，并没有出露地表，根据其产状和上盘断层传播褶皱的几何学特征判断，断裂F9的逆冲推覆距离有限，最大也不会超过10 km，并不具有走滑构造的特征，有关敦-密断裂带北东段具有走滑性质的认识显然是不合适的。杨丙中等[11]在虎林盆地中央隆起上出露的基底岩石中发现了逆掩断层和大量与逆冲推覆作用的有关证据，说明在虎林盆地的中央隆起上也发育与逆冲断裂F9控制的断层传播褶皱伴生的逆冲推覆构造，它们共同导致了中央隆起的隆升。尽管目前对敦-密断裂带的性质存在争论，但大多数学者的研究认为该断裂带具有左行走滑的特征，由于第四系覆盖原因，研究工作主要集中于断裂的中、南段。敦-密断裂带总体上呈NE向展布，在靠近虎林盆地的北东段断层走向发生转变，在虎林盆地内部形成NEE向分支断裂(七虎林河凹陷与中央隆起的分界逆冲断裂F9规模较大，此外在中央隆起上还发育一些规模较小的逆掩断层[11])(图1)。根据敦-密断裂带中、南段的性质和走滑断层次级破裂面在空间上的展布特征，推断敦-密断裂带北东段分支断裂的逆冲作用很可能与该断裂带的NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关，就是说敦-密断裂带中、南段的左行走滑位移量在北东段主要以逆冲推覆的方式予以调解和消耗。

关于敦-密断裂带形成时间，前人主要依据断裂带与相邻地层或火山岩之间的关系进行推断[22-23]，缺乏断裂带形成时间的直接证据。孙晓猛等[24]采自出露在密山市知一镇敦-密地堑东部边界上的糜棱岩样品40Ar/39Ar年龄能否代表敦-密断裂带的形成时间值得商榷。由地震剖面的地质解释(图2)发现，虎林盆地中发育于七虎林河凹陷与中央隆起之间的敦-密断裂(断层F9)在古近纪之前并不存在，自古近系虎林组沉积时期才开始活动，控制了虎林盆地的古近系始新统-渐新统虎林组、新近系中新统富锦组和第四系的沉积作用，上述地层从盆地沉降中心逐渐向断层F9上盘的断层传播褶皱前翼(盆地的南部边界)上超和生长，由此可以确定敦-密断裂带的形成时间为自古近纪始新世-渐新世虎林期开始活动，一直持续活动到第四纪。

4 结论

1)虎林盆地是叠置在佳木斯-兴凯地块之上的中、新生代断陷-坳陷盆地，其构造变形可以划分为3个构造演化阶段，每一构造演化阶段的构造特征、形成机制明显不同:早白垩世为NW-SE向伸展作用阶段，主要形成一系列各自独立的NE向箕状断陷群；晚白垩世为NW-SE向挤压作用阶段，使部分早期控陷正断层发生反转作用，形成反转构造，虎林盆地由各自独立的NE向箕状断陷群转化为具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地群，但挤压凹陷的数量明显少于早期的伸展断陷；古近纪-第四纪为NNW-SSE向挤压作用阶段，虎林盆地的构造格局发生了重大变化，不仅使部分早期控陷正断层发生反转作用形成大型反转构造，而且在七虎林河凹陷与中央隆起之间形成NEE向大型逆冲断层(敦-密断裂)和断层传播褶皱，它们共同控制了盆地的形成和沉积作用，虎林盆地由早期各自独立的NE向小型伸展断陷群、挤压凹陷群构成的具有多个沉降中心的盆地转化为具有1个中央隆起和南、北2个坳陷的NEE向挤压坳陷型盆地。

2)东北中部(现今松辽盆地所在的位置)处于弧后盆地的构造背景，包括虎林盆地在内的东北东部盆地群处于岛弧的构造背景，其形成机制可能与隶属于古太平洋构造域的伊泽纳奇板块由SE向NW方向持续的低角度俯冲导致的弧后盆地-岛弧区域的大面积伸展作用有关。东北中东部晚白垩世NE-NNE向逆冲推覆构造与挤压坳陷型盆地并存的构造格局可能受控于伊泽纳奇板块的高角度俯冲、消亡和太平洋板块俯冲开始等过程，是对古太平洋构造域向太平洋构造域过渡的响应。虎林新生代坳陷型盆地的形成与敦-密断裂带NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关。东北东部的近NS向挤压作用和敦-密断裂带的左行走滑作用可能与太平洋板块在新生代近NS-NNW向的快速俯冲导致的活动大陆边缘近NS向挤压作用有关。

3)敦-密断裂带总体上呈NE向展布，具有左行走滑的性质，在靠近虎林盆地的北东段转变为NEE向展布，断层的性质也转变为逆冲断层，敦-密断裂带北东段的逆冲作用很可能与该断裂带的NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关。敦-密断裂在古近纪之前并不存在，自古近纪始新世-渐新世虎林期开始活动，一直持续活动到第四纪。

在论文成文过程中刘永江教授与作者就有关地质问题进行了探讨，在此表示感谢！

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Structural Features, Formation Mechanism of Hulin Basin and Deformation Time of Northeastern Segment of Dunhua-Mishan Fault Zone in Northeast China

Liu Zhihong1,Mei Mei1,Gao Junyi2,Wu Xiangmei2,Huang Chaoyi1,Lin Dongcheng2,Sun Linan1

1.CollageofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China2.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,DaqingOilFieldCompany,Ltd.,PetroChina,Daqing163712,Heilongjiang,China

The Hulin basin is a Meso-Cenozoic, down-warped, faulted basin located in the eastern part of Heilongjiang Province, which superimposed on the Jiamusi uplift. The structural evolution can be divided into 3 stages, and the structural characteristics and deformation mechanism for each stage are significantly different. 1)A series of separate NE trending half-graben fault depressions developed at the NW-SE-directed extensional stage in the Early Cretaceous. 2)Some of the early depression-controlling normal faults reversed and formed inversion structures during NW-SE compressional stage in Late Cretaceous, the Hulin basin switched into a depression basin with multi-depocenters under the NW-SE-directed compression depression. 3)The tectonic framework changed significantly at the NNW-SSE-directed compression stage in the Paleogene-Quaternary, not only some of the early depression-controlling normal faults reversed, resulting in large-scale inversion structures, but also the NEE trending large-scale thrust faults (Dunhua-Mishan fault zone) and fault-propagation-related folds between the Qihulinhe depression and the central uplift formed, which together controlled the formation and sedimentation of the basin, and the Hulin basin transformed into a NNE trending, down-warped compressional basin which are composed of the central uplift, the south and the north depressions. The Northeast China has been always in an active continental margin tectonic setting since the Cretaceous. The formation mechanism of Hulin basin, which is included in the eastern basin groups of the Northeast China, is related to the subduction of Izawa Naqi plate, the Pacific plate to the Eurasian plate. The Dunhua-Mishan fault zone are NE trending sinistral strike-slip faults, and the NE segment near the the Hulin basin transform into the NEE trending thrust fault, the thrusting of the NE segment of the Dunhua-Mishan fault zone may be related to the NEE trending transformed compression of the NE trending sinistral strike-slip of the fault. The Dunhua-Mishan fault zone developed at the Hulin period of Eocene-Oligocene, and showed continuously activities from the Hulin period to Quaternary.

structural feature; deformation stage; deformation time; basin formation mechanism; overthrusting structure; Hulin basin; northeastern segment of Dunhua-Mishan fault zone

10.13278/j.cnki.jjuese.201402107.

2013-07-10

中国地质调查局工作项目(1212011085484)；国家自然科学基金项目(41072150)

刘志宏(1962-)，男，教授，博士生导师，主要从事造山带演化与盆地构造研究，E-mail:liuzhih@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201402107

P618.13;P542

A

刘志宏，梅梅，高军义,等.东北东部虎林盆地的构造特征、成盆机制及敦-密断裂带北东段的形成时代.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(2):480-489.

Liu Zhihong,Mei Mei,Gao Junyi,et al.Structural Features,Formation Mechanism of Hulin Basin and Deformation Time of Northeastern Segment of Dunhua-Mishan Fault Zone in Northeast China.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(2):480-489.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201402107.