姚 歡 （長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢430100中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北 任丘062552）孫朝輝，劉喜恒，朱 敏，余小林王 鑫，屈偉玉，李宏為 （ 中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院，河北任丘 062552）

內(nèi)蒙古中部地區(qū)位于華北板塊和西伯利亞板塊夾持的中亞造山帶東端，是經(jīng)多期次構(gòu)造作用形成的復(fù)合造山帶。中亞造山帶東端稱 “興蒙造山帶”，在中生代以前受古亞洲構(gòu)造域影響，經(jīng)歷了古亞洲洋的消減、2大陸板塊陸緣相向增生而最終拼貼的演化過程［1-2］。傳統(tǒng)的槽臺理論認(rèn)為，內(nèi)蒙古中部地區(qū)作為地槽褶皺系是較為活動的構(gòu)造單元，巖漿活動強(qiáng)烈，區(qū)域變質(zhì)明顯，構(gòu)造變形復(fù)雜；晚古生代地層普遍遭受綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用。然而，近年研究認(rèn)為該區(qū)晚古生代地層僅處于晚期成巖和低級近變質(zhì)階段，油氣資源潛力十分巨大［3-4］。文獻(xiàn) ［5］通過對地層分布規(guī)律的研究，提出包括本區(qū)在內(nèi)的東北及鄰區(qū)晚古生代為一巨大的穩(wěn)定地塊 （佳-蒙地塊），該地塊以西拉木倫河斷裂為南緣邊界，賀根山斷裂做為板塊縫合線的觀點(diǎn)在地球物理資料方面得不到足夠的證據(jù)支撐。筆者也認(rèn)為，本區(qū)晚古生代處于一個相對穩(wěn)定的地塊上，故得以沉積和保存完整厚度較大的地層。

下面，筆者通過地球物理資料處理、解釋，分析內(nèi)蒙古中部地區(qū)主要斷裂的構(gòu)造特征，進(jìn)而探討其對晚古生代地層的控制作用。

1 主要斷裂的地球物理特征

興蒙造山帶是華北板塊與西伯利亞板塊之間的古生代大洋關(guān)閉、微陸塊聚合、板塊增生拼合的產(chǎn)物。晚古生代的主要斷裂多沿板塊間的構(gòu)造對接帶分布，且在板塊邊界趨近于平行邊界延伸［6］：如西拉木倫斷裂呈東西向展布，平行于華北板塊的北界；鄰近于西伯利亞板塊南側(cè)的賀根山-黑河斷裂則呈弧形彎曲狀，由近東西向轉(zhuǎn)為北東向延伸。從斷裂發(fā)育特點(diǎn)看，總體具有由南向北、由西向東逐漸變強(qiáng)、變新的活動趨勢。

1．1 重磁特征

重磁資料解釋是區(qū)域大地構(gòu)造分區(qū)和斷裂識別的重要方法之一。在重力異常圖上，如斷距較大且斷裂帶與圍巖的密度差較大，則斷裂兩盤將顯示不同的接觸關(guān)系［7-8］；在磁力異常圖上，沿深大斷裂多發(fā)火山巖而呈現(xiàn)串珠狀異常。

內(nèi)蒙古中部地區(qū)的區(qū)域布格重力場呈東北高西南低，差值大于50mGal，重力梯度為1mGal／20km。區(qū)域重力場揭示的深部線性異常反映本區(qū)發(fā)育2條大型重力異常帶，呈北東或近東西向展布。

磁異常帶主要呈東西、北東向展布。沿二連浩特-錫林浩特-索倫延伸的磁異常帶，異常值最大達(dá)700nT。該帶與賀根山斷裂的延伸基本一致；但在東段，磁異常帶缺乏清晰的連續(xù)顯示。沿白云鄂博-正藍(lán)旗-克什克騰旗發(fā)育的磁異常帶的最大異常值為650nT；該帶與重力深部線性異常帶揭示的西拉木倫斷裂符合 （見圖1）。

1．2 反射地震剖面特征

1）賀根山斷裂 賀根山斷裂位于內(nèi)蒙古中部地區(qū)中北部，經(jīng)蘇尼特左旗、賀根山、東烏珠穆沁旗延伸到大興安嶺附近，呈北東向，長度大于750km。在地震剖面上，該斷裂北傾，受后期改造而可能具有走滑分量［9］（見圖2 （a））。

沿?cái)嗔殉雎洞罅康暮Ｎ髌凇⒂≈诨◢弾r和超基性巖體及古陸核殘片［10-11］。其中，超基性巖體 （蛇綠巖套）在賀根山地區(qū)最為發(fā)育，同位素測年為346～380Ma。賀根山斷裂是沉積地層和生物種群劃分的重要界線，斷裂北側(cè)上古生界較全；南側(cè)則缺失泥盆系。

2）西拉木倫斷裂 西拉木倫斷裂位于內(nèi)蒙古中部地區(qū)南部。西起達(dá)茂旗，向東經(jīng)溫都爾廟沿西拉木倫河展布，延伸長度大于1100km，寬度大于10km，最寬達(dá)30～40km。在地震剖面上，沿?cái)嗔褍杀P發(fā)育褶皺和逆沖推覆構(gòu)造，斷裂面南傾，在深部滑脫面歸并 （見圖2（b））。從殘留地層推測，斷裂南側(cè)為加里東褶皺帶，北側(cè)為晚海西褶皺帶。西拉木倫斷裂具有一定的負(fù)反轉(zhuǎn)性質(zhì)，晚古生代至中生代為逆沖斷裂，新生代為張性。

圖1 內(nèi)蒙古中部地區(qū)主要斷裂深部線性異常特征

圖2 內(nèi)蒙古中部主要斷裂反射地震剖面特征

在地面上，蘇尼特右旗武藝臺、烏蘭敖包及圖林凱一帶斷續(xù)發(fā)育蛇綠巖套及藍(lán)閃石片巖帶［12］。在嘎少廟至溫都爾廟地區(qū)，磨擦鏡面、擦痕及膝折構(gòu)造清晰，巖石普遍具柔皺片理化、碎裂巖化及糜棱巖化，具有韌性剪切帶特征。

2 晚古生代地層及其分布規(guī)律

內(nèi)蒙古中部地區(qū)晚古生代發(fā)育泥盆系、石炭-二疊系。本次研究拼接處理、解釋6條貫穿全區(qū)的地震剖面，其中走向剖面4條，傾向剖面2條。結(jié)合區(qū)調(diào)資料和野外露頭調(diào)查，分析賀根山斷裂、西拉木倫斷裂活動對同期地層厚度與分布的控制作用。

2．1 晚古生代地層解釋

1）泥盆系 大致以賀根山斷裂為界，北側(cè)的東烏珠穆沁旗一帶泥盆系發(fā)育齊全，出露良好，化石豐富。巖性以陸源碎屑巖為主，局部夾灰?guī)r層；在賀根山一帶發(fā)育火山熔巖。斷裂南側(cè)的泥盆系分布零星，僅見下泥盆統(tǒng)淺海相碎屑巖夾灰?guī)r和上泥盆統(tǒng) （下石炭統(tǒng)）色日巴彥敖包組淺海、濱海相碎屑巖夾火山碎屑巖露頭。

2）石炭-二疊系 在露頭、鉆井地層劃分約束下，從傾向剖面上，晚古生代地層厚度自南向北逐漸增加。以賀根山斷裂為界，南側(cè)缺乏泥盆系沉積，但石炭-二疊系沉積較為穩(wěn)定。在后期整體抬升剝蝕過程中，一些凸起部位的石炭-二疊系剝蝕殆盡，出露元古宇。剖面西段的扎格斯臺、額爾登蘇木、都日木地區(qū)的晚古生代地層剝蝕嚴(yán)重。由于該段地表多被沙漠覆蓋，缺乏露頭資料；而且該區(qū)鉆井均未揭示晚古生代地層，因此針對西部同期地層的分布多為推測，埋深在0～3500m之間。

通過走向地震剖面解釋、追蹤發(fā)現(xiàn)，剖面西段 （大廟-都日木段）的石炭-二疊系受基底構(gòu)造活動影響，發(fā)育海陸交互相沉積地層。中生代，基底抬升，石炭-二疊系出露剝蝕；其中二疊系僅在局部地區(qū)殘存。在剖面南側(cè)的二疊系露頭長約200km，推測該段以南的覆蓋區(qū)可能有大面積的二疊系存在。剖面東段 （布朗沙爾-迪彥廟段）吉爾嘎朗圖及其以東地區(qū)廣泛發(fā)育泥盆系、石炭-二疊系。從地層厚度趨勢上，晚古生代地層從包爾果吉向東逐漸增厚，推測埋深約在0～6000m。

2．2 晚古生代地層分布規(guī)律

1）早石炭世 推測內(nèi)蒙古中部地區(qū)大部處于剝蝕狀態(tài)。色日巴彥敖包組的分布西起蘇尼特右旗賽林烏勒，東至蘇尼特左旗阿拉塔特；在阿巴嘎旗溝呼都格、四子王旗包爾好來地區(qū)零星分布。西部碎屑巖夾層較多；在烏蘭呼都格，巖性由下而上由凝灰?guī)r向角礫凝灰?guī)r變化，并夾長石砂巖和礫巖；至阿拉塔特，巖性變?yōu)橐孕鋷r和安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r為主 （見圖3（a））。

2）晚石炭世 賀根山斷裂以南以海相本巴圖組碎屑巖和阿木山組碳酸鹽巖為主，部分地區(qū)發(fā)育火山碎屑巖，并逐漸過渡為砂泥巖。該期地層總體表現(xiàn)為由東向西由海相逐漸過渡為海陸交互相、地層厚度逐漸變厚的特點(diǎn)。北部地區(qū)缺乏地層沉積，推測可能為古陸；晚石炭世表現(xiàn)為南海北陸的沉積特征（見圖3（b））。其中本巴圖組主要出露在阿魯科爾沁旗、西烏珠穆沁旗、蘇尼特左旗、蘇尼特右旗、四子王旗、達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗和烏拉特中旗；阿木山組出露在阿魯科爾沁旗南部、西烏珠穆沁旗南部。賀根山斷裂以北的寶力高廟組為陸相火山巖及碎屑巖沉積，下伏安格爾音烏拉組。

3）二疊紀(jì) 二疊系發(fā)育大石寨組、哲斯組、林西組［13-14］。①大石寨組分布較廣，但巖性變化大，泛指內(nèi)蒙古中東部位于哲斯組和壽山溝組之間的基性、中基性及酸性熔巖和碳酸鹽巖組合，局部夾正常碎屑巖沉積。早二疊世，南部地區(qū)主要為海相地層，火山巖十分發(fā)育；北部地區(qū)主要為陸相火山巖的寶力高廟組。大石寨組火山巖可以分為2個火山巖帶，南帶為島弧拉斑系列；北帶為鈣堿性系列，其成分極性顯示形成于活動大陸邊緣弧環(huán)境。其中的玄武巖具有島弧型微量元素地球化學(xué)特征，可能形成于板塊俯沖的構(gòu)造背景。中二疊世，內(nèi)蒙古中部地區(qū)為海相及海陸交互相的沉積環(huán)境，發(fā)育海相碳酸鹽巖及碎屑巖，缺乏火山巖，海相化石豐富，說明沉積環(huán)境較穩(wěn)定 （見圖3（c））。②哲斯組是我國北方典型的二疊紀(jì)海相地層。晚二疊世主要為陸相，局部地區(qū)為海陸交互相。全區(qū)缺乏碳酸鹽巖沉積，火山活動少。③林西組為一套海陸交互相細(xì)碎屑巖沉積，主要分布在克什克騰旗、林西、索倫等地。林西組與下伏地層不整合接觸，與上覆中生代地層接觸不明。

內(nèi)蒙古中部地區(qū)晚古生代地層分區(qū)反映至少經(jīng)歷2個成盆構(gòu)造演化旋回：一是泥盆紀(jì)華北板塊與西伯利亞板塊的南北拉伸-擠壓-拉伸旋回，內(nèi)蒙古中部地區(qū)受賀根山斷裂的影響，形成傾向北西的北低南高的古地理面貌。賀根山斷裂以北地區(qū)沉降，發(fā)育泥盆紀(jì)的巨厚海相沉積，而以南地區(qū)抬升剝蝕，缺失泥盆系 （見圖3（d））。二是石炭-二疊紀(jì)板塊的擠壓-拉伸-擠壓旋回，內(nèi)蒙古中部地區(qū)再次經(jīng)歷抬升-沉降-抬升過程。早石炭世繼承晚泥盆世的抬升態(tài)勢，基本處于剝蝕狀態(tài) （見圖3（a））；晚石炭世，賀根山斷裂閉合 （賀根山蛇綠巖測年295Ma），內(nèi)蒙古中部地區(qū)整體沉降 （見圖3（b））。二疊紀(jì)，形成傾斜南東的北高南低古地理形態(tài)。大致以賀根山一線為界，南部地區(qū)接受一套穩(wěn)定的濱淺海-半深海沉積；北部地區(qū)則為一套海陸交互相或陸相沉積 （見圖3（c））。

圖3 內(nèi)蒙古中部晚古生代構(gòu)造古地理略圖

3 結(jié) 論

（1）地球物理與區(qū)域地質(zhì)調(diào)查表明，內(nèi)蒙古中部地區(qū)發(fā)育賀根山斷裂、西拉木倫斷裂等2條重要的區(qū)域性斷裂。斷裂走向?yàn)闁|西向或北東東至北東向，延伸長度達(dá)600～1200km；發(fā)育規(guī)模大，活動時間長。沿賀根山斷裂出露大量的海西期、印支期花崗巖和超基性巖體、古陸核殘片，具有縫合線特征；在地震剖面上，斷裂北傾，且受后期改造而可能具有走滑性質(zhì)。西拉木倫斷裂同樣具有縫合線性質(zhì)；但在地震剖面上表現(xiàn)為逆沖推覆構(gòu)造。推測該斷裂晚古生代-中生代為逆沖斷裂；新生代為張性斷裂，因此具有負(fù)反轉(zhuǎn)特征。

（2）內(nèi)蒙古中部地區(qū)晚古生代地層普遍分布。受后期改造影響，西部剝蝕嚴(yán)重；東部殘留厚度較大。泥盆系主要分布在賀根山斷裂以北地區(qū)，南部大多缺失；石炭-二疊系全區(qū)廣泛，東部和北部厚度大，其他地區(qū)殘留，且殘留厚度差異較大。

（3）內(nèi)蒙古中部主要斷裂對晚古生代地層具有重要的控制作用。其中賀根山斷裂控制泥盆系和石炭系分布；西拉木倫斷裂控制石炭-二疊系分布。從地震剖面解釋看，石炭-二疊系殘留受2個因素影響，其一在現(xiàn)今的凸起區(qū)基本剝蝕殆盡，而主要?dú)埩粼诎枷輩^(qū)；其二在具有反轉(zhuǎn)性質(zhì)的控凹邊界斷裂處剝蝕殆盡，主要?dú)埩粼诎枷葜胁炕蛐逼聟^(qū)。

致謝：對華北油田公司趙賢正教授、金鳳鳴教授，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心喬德武教授、任收麥研究員，長江大學(xué)易遠(yuǎn)元教授，中國石油大學(xué)楊明慧教授等在研究中的大力指導(dǎo)與幫助表示衷心感謝！

［1］唐克東，王瑩，何國琦，等 ．中國東北及鄰區(qū)大陸邊緣構(gòu)造 ［J］．地質(zhì)學(xué)報(bào)，1995，69（1）：16-30．

［2］李雙林，歐陽自遠(yuǎn) ．興蒙造山帶及鄰區(qū)的構(gòu)造格局與構(gòu)造演化 ［J］．海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1998，18（3）：45-54．

［3］張興洲，周建波，遲效國，等 ．東北地區(qū)晚古生代構(gòu)造-沉積特征與油氣資源 ［J］．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，38（5）：719-725．

［4］李海華，丘岐，張彥霞，等．二連盆地石炭系-二疊系烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征及生烴潛力 ［J］．海相油氣地質(zhì)，2010，15（4）：23-29．

［5］王成文，金巍，張興洲，等 ．東北及鄰區(qū)晚古生代大地構(gòu)造屬性新認(rèn)識 ［J］．地層學(xué)雜志，2008，32（2）：119-136．

［6］汪新文，劉友元 ．東北地區(qū)前中生代構(gòu)造演化及其與晚中生代盆地發(fā)育的關(guān)系 ［J］．現(xiàn)代地質(zhì)，1997，11（4）：434-443．

［7］張季生，洪大衛(wèi)，王濤 ．內(nèi)蒙古中部重、磁場特征與地殼密度結(jié)構(gòu) ［J］．地質(zhì)通報(bào)，2005，24（2）：118-123．

［8］王光身，滕吉文，王光杰，等 ．內(nèi)蒙古陰山地區(qū)特異區(qū)域重磁場域與深部構(gòu)造 ［J］．地球物理學(xué)報(bào)，2005，48（2）：314-320．

［9］崔永謙，劉喜恒，孫朝輝，等 ．內(nèi)蒙古二連盆地深層地球物理特征和上古生界的地質(zhì)結(jié)構(gòu) ［J］．地質(zhì)通報(bào)，2011，30（2／3）：235-242．

［10］梁日暄 ．內(nèi)蒙古中段蛇綠巖特征及地質(zhì)意義 ［J］．中國區(qū)域地質(zhì)，1994，1：37-45．

［11］王樹慶，許繼峰，劉希軍，等 ．內(nèi)蒙朝克山蛇綠巖地球化學(xué)：洋內(nèi)弧后盆地的產(chǎn)物 ［J］．巖石學(xué)報(bào)，2008，24（12）：2869-2879．

［12］王玉凈，樊志勇 ．內(nèi)蒙古西拉木倫河北部蛇綠巖帶中二疊紀(jì)放射蟲的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義 ［J］．古生物學(xué)報(bào)，1997，36（01）：58-69．

［13］鮑慶中，張長捷，吳之理，等 ．內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗地區(qū)石炭二疊紀(jì)巖石地層 ［J］．地層學(xué)雜志，2005，29（S1）：512-519．

［14］Lin Y D，Yuan X Q．New discovery of the lower Carboniferous heterocorals in Laevo-Alxa Banner（Inner Mongolia） ［J］ ．Chinese Science Bulletin，1994，11：54-56