内蒙古根河盆地断裂构造特征及演化

2020-03-09唐大卿

复杂油气藏 2020年4期

范超，邹帅，唐大卿，2，谢强，杨敏

（1.中国地质大学（武汉）资源学院石油地质系，湖北武汉430074；2.构造与油气资源教育部重点实验室，湖北武汉430074）

根河盆地位于内蒙古-大兴安岭褶皱系海拉尔-根河复向斜的北部, 是中新生代形成的断坳型盆地［1］。盆地断坳样式有利于油气带的聚集［2］，与其构造背景相似的漠河盆地、拉布达林盆地都有较好油气、天然气水合物勘探前景［3-8］，相邻较近的海拉尔盆地则有工业油流出［9-10］。但根河盆地勘探程度极低，除进行区域地质调查外，仅进行了大地电磁等基础工作。

1993～1994年大庆石油管理局在盆地内完成35个点的大地电磁测深勘探工作。 1997年长春市二道地质物探技术服务处对根河盆地南部进行了重磁普查工作，测点2 236个物理点。 1999年盆地完成迄今为止唯一的油气地质浅井—GD1井。本文通过野外考察，对根河盆地断裂构造进行分析研究，归纳盆地演化规律，以期为根河盆地的基础地质研究及石油勘探提供基础资料。

1 地质概况

在大地构造位置上，根河盆地位于蒙古-兴安岭系大兴安岭中生代盆地群中部，额尔古纳-兴安地块之上［11］。盆地东侧为大兴安岭西部深大断裂，西侧为德尔布干断裂［12］，南邻拉布达林盆地，北部与漠河盆地相望（图1）。

图1 根河盆地野外地质调查线路及观测点分布

根河盆地性质为发育在兴安岭褶皱上的中生代断坳盆地，盆地呈北东向展布，面积约为26 630 km2［1］。根据重、磁、电勘探成果［13］可初步确定盆地的隆坳格局，中间隆起，南北坳陷。

盆地基底主要为元古界及海西期、燕山期花岗岩。基底之上覆盖的沉积地层主要是中侏罗统与上侏罗统的南平组、下白垩统的塔木兰沟组、吉祥峰组、光华组、木瑞组、上库力组、依列克得组和甘河组以及零星分布的新近系、第四系（表1）［14-16］。根河盆地充填火山岩与碎屑岩呈不等厚间互的地层，以火山岩为主。盆地基底埋深在0.2～5.8 km［1］，南平组沉积厚度最大为1 500 m左右。

表1 根河盆地地层简表［14-16］

续表1 根河盆地地层简表［14-16］

2 断裂构造类型

2.1 正断层

地壳受到拉张应力的作用形成伸展构造样式。伸展构造是断坳盆地中最常见的构造类型，也是判断断坳盆地的依据。在沉积盆地中，张性应力下形成非旋转平面状正断层、旋转平面状正断层、犁状正断层及“地堑-地垒”构造样式、断裂坡折带及断阶构造等组合样式［17］。

伸展构造为根河盆地主要的构造样式组合，在野外出露的剖面上主要显示有犁状正断层、半地堑结构、断阶构造及低角度正断层等构造组合（图2）。根河盆地中，发育一些较小的犁状正断层组合。通过对根河盆地正断层分析，认为根河盆地具有张性断陷盆地的特征，主要伸展构造组合类型为犁状正断层及反向调节正断层。

图2 根河盆地伸展构造样式

2.2 逆断层

压性构造是由于水平挤压作用使地壳发生变形所引起的。早白垩世，加蒙板块向西伯利亚板块俯冲，使东北地区处于挤压状态，形成以逆断层为主要表现形式的反转挤压构造。

在根河盆地中压性构造十分少见，仅在盆地西北侧阿龙山附近及金河镇、根萨线发现。阿龙山附近光华组逆断层较为发育，在金河镇南平组地层出露逆冲断裂带，根萨线光华组地层有少量逆断层发育（图3）。

图3 根河盆地挤压构造样式

2.3 反转断层

正反转构造是伸展构造后期受到挤压产生反方向运动而产生的［18-19］。在根河盆地金河镇东侧根萨线光华组地层发育正反转构造，地层前期受拉张作用发育正断层，后期由于挤压作用发生反转表现为逆断层。以根萨线金河东20 km处悬崖旁露头为例（图4），前期地层受到伸展作用，发育断阶状正断层组合样式，后期地层受到挤压作用，地层收缩，呈反方向运动。断层①上盘地层弯曲形成典型的断层褶皱，下盘破碎严重，说明原先形成的伸展构造后期经历过较强挤压作用，发生反转。

图4 金河镇东约20 km山崖公路旁反转构造

3 断裂发育特征

根河盆地断裂构造极其发育，断裂构造走向主要为北东向、北西向，倾向主要为北东向、南东向、南西向（图5、图6、表2）。其中北东向构造为控盆构造，断裂规模较大，形成时期较早，在晚侏罗世南平组中可见。北西向断裂构造形成较晚，切割北东向构造，形成现今断坳盆地。

根河盆地正断层分布较广，白垩系塔木兰沟组、光华组、上库力组地层中均有发育；逆断层数量较少，仅在盆地西北侧的阿龙山镇附近光华组及金河镇附近南平组地层中有发现（图5、表2）。通过对根河盆地的野外考察，发现了包括正断层、逆断层、反转断层在内的三种构造形式。其中正断层在盆地中发育最为广布，逆断层少有发育，断层主要分布于盆地的西侧及西北侧，而东侧未发现断层。

4 断裂演化及其成因分析

根河盆地的形成、演化与蒙古-鄂霍茨克洋关闭密切相关［20-21］。在早石炭世［22］，额尔古纳-兴安地块与松嫩地块焊合，形成黑龙江中小地块群；在晚二叠世—早三叠世［23］，黑龙江中小地块群拼贴、增生于华北板块上，形成古亚洲大陆，此时在古亚洲大陆与西伯利亚板块间还残存着蒙古-鄂霍茨克洋；晚三叠世开始，蒙古-鄂霍茨克洋由西向东逐渐关闭，洋壳向西伯利亚板块下俯冲，根河盆地基底形成。

由于晚古生代华力西运动和中生代早期的燕山运动，两个时期大面积的花岗岩侵入体充填了整个盆地，使盆地的基底岩性发生了很大变化，由元古界、古生界的变质岩嵌入了华力西期和燕山期的花岗岩体，形成拼合基底。进入中—晚侏罗世以来，蒙古-鄂霍茨克洋逐渐关闭，挤压作用使地壳继续缩短，形成一系列的弧后前陆盆地，根河盆地在此时期形成［24］。

图5 根河盆地实测剖面

图6 根河盆地断层走向和倾向玫瑰花图

表2 根河盆地野外露头断层与不整合面统计表

晚侏罗世至早白垩世，蒙古-鄂霍茨克洋俯冲于亚欧板块下的洋壳发生垮塌，根河盆地处于一种伸展状态［23］。早白垩世早期，蒙古-鄂霍茨克洋伸展状态结束，与此同时燕山运动不断发展，盆地内火山活动逐渐加强，大量岩浆沿断裂带喷出地表，形成了厚度相当大的流纹岩盖层。早白垩世中晚期，火山活动更为剧烈，盆地内堆积了巨厚的火山岩和火山碎屑岩层。早白垩世末期，太平洋板块开始向北西大幅度的俯冲［9］，根河盆地整体抬升，盆地处于剥蚀状态，因此在整个根河盆地中，迄今未发现有晚白垩世的地层。进入新生代新近世，太平洋板块对欧亚板块俯冲结束开始后撤，整个中朝板块处于拉张状态［11］，喜山运动开始，盆地整体下降，于坳陷中部及其他低洼部位，接受了部分新近系的沉积。与此同时，喜山运动产生的大量基性喷发岩形成玄武岩盖层。喜山运动之后盆地萎缩，沉降中止。