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潛北斷裂帶構(gòu)造特征研究

2013-12-01 05:32龔曉星焦立波
關(guān)鍵詞:潛江荊門樣式

龔曉星,呂 鵬,董 政,焦立波

邱 瑩,唐婷婷,馮美娜

(油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 (長江大學(xué)))

(長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北武漢430100)

潛北斷裂帶及其周緣位于中揚子?xùn)|緣,處于秦嶺-大別弧形造山帶南緣、江南-雪峰弧形構(gòu)造帶北緣,在印支末期-燕山早期,受大洪山逆沖推覆體西南方向和江南雪峰逆沖推覆體北東方向擠壓,形成了大洪山弧形北西向展布的疊瓦沖斷凸起,在漁洋-新溝嘴組沉積時期,受漢水?dāng)鄬雍颓G門斷層拉張回滑的影響,在潛北斷裂帶上升盤形成了北西-北北西走向展布的漢水?dāng)嘞莺颓G門斷陷;燕山中期,受剪切-壓扭作用影響形成了一系列的北東向左行擠壓走滑斷層;荊沙組沉積時期反轉(zhuǎn)松弛,為北東向潛北斷層的孕育創(chuàng)造了良好的地質(zhì)條件[1-5];喜馬拉雅早期,在北西-南東伸展-引張作用下,導(dǎo)致在南側(cè)坡折帶基礎(chǔ)上逐漸過渡轉(zhuǎn)換形成了北東向潛北斷層的產(chǎn)生,進而形成了受潛北斷裂帶控制的潛江組、荊河鎮(zhèn)組北東向凹陷。斷裂帶兩盤構(gòu)造特征表現(xiàn)顯著不同,以及各段構(gòu)造樣式表現(xiàn)明顯差異。下面,筆者通過對比潛北斷層上下盤特征及斷裂各段構(gòu)造樣式來解析潛北斷裂帶構(gòu)造特征。

1 潛北斷裂帶兩盤構(gòu)造特征解析

1.1 潛北斷裂上升盤構(gòu)造特征

潛北斷裂上升盤為燕山早、中期大洪山推覆體鋒帶與中帶疊瓦逆沖帶,強烈的南北擠壓褶皺逆沖推覆,使研究區(qū)主體發(fā)育有3組北西向弧形疊瓦逆沖帶和一組北東向左行壓扭剪切帶,形成了研究區(qū)北部山-谷古地貌。燕山晚期地質(zhì)應(yīng)力反轉(zhuǎn),伸展回滑隨即產(chǎn)生漢水和荊門2大控盆斷裂帶,次級斷層主要以順向斷層為主。燕山晚期-喜馬拉雅早期巖漿活動和斷裂回滑雙重作用下,導(dǎo)致荊門、漢水?dāng)嘞萁?jīng)歷了左旋掀斜,后經(jīng)剝蝕改造,斷裂于漁洋組上段產(chǎn)生,沙市組強烈活動,荊沙組下段基本結(jié)束,形成了漢水、荊門后緣斷坳,并具有 “箕”狀斷陷結(jié)構(gòu)的基本特征,總體形成 “兩突兩凹”的構(gòu)造格局 (見圖1)。

1.2 潛北斷裂下降盤構(gòu)造特征

在潛北斷裂下降盤發(fā)育有上、下第三系有2種類型的角度不整合面,一類為凹陷邊緣低角度不整合面 (∠5~10°),為喜馬拉雅中期抬升運動形成的區(qū)域不整合面[5];另外一類為潭口凸起高角度不整合面 (∠20~45°),由鹽構(gòu)造生長拱升后使上覆地層遭受剝蝕而形成的局部不整合??v向上多條鹽脊、鹽墻、鹽丘、鹽滾和鹽泥復(fù)合構(gòu)造:以潭口凸起及其2翼為例,由北向南出現(xiàn)王場、潭口、潭口西3組北西走向的鹽墻,鹽、泥及混合構(gòu)造分布于漁洋組-潛江組各個層系中 (見圖2)??梢娪甥}泥上拱隆升產(chǎn)生的發(fā)散狀斷裂構(gòu)造樣式以及潛北斷層附近馬尾狀、Y式、多字型、漏斗狀等各種斷裂構(gòu)造樣式。此外由于鹽泥塑性流動所致的鹽間、鹽邊向斜,以及鹽上背斜、低幅背向斜區(qū)較為多見。

圖1 松安 (部分)地震地質(zhì)解釋剖面 (NE)

圖2 xplp380-qblp640-dplp1760測線地震解釋剖面 (NE)

2 潛北斷裂帶各段構(gòu)造特征解析

潛北斷裂帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分支斷層多、斷面形態(tài)復(fù)雜,各段斷層傾角變化懸殊,斷距不一,斷裂構(gòu)造樣式復(fù)雜多變。根據(jù)潛北斷裂上、下盤結(jié)構(gòu)和各段斷裂類型、展布、產(chǎn)狀、斷距等參數(shù),總體分為3段,與丫角低凸起、荊門凹陷、樂鄉(xiāng)關(guān)凸起、漢水凹陷、永隆河隆起古構(gòu)造具有相對應(yīng)關(guān)系,北西向正、負(fù)古構(gòu)造單元導(dǎo)致其間各段形成與演化產(chǎn)生差別,加之鹽泥塑性作用改造,造成斷裂構(gòu)造樣式存在差別,并且其間形成了各個級次不同時期形成的斷裂轉(zhuǎn)換帶。斷面幾何形態(tài)主要有平直狀、鏟狀、座椅狀等。斷層剖面組合類型以順向斷階、反向斷階、地塹、地壘、Y式、馬尾式、多字式、花狀等較為常見。斷層平面組合類型主要為側(cè)列式、放射狀、帚狀-品型、網(wǎng)格式、斜列式等 (見圖3)。

圖3 潛北斷裂帶斷裂分布圖

2.1 潛北斷裂帶東段構(gòu)造特征

平面上以數(shù)條分枝斷層對向側(cè)列、斜列、網(wǎng)格狀、發(fā)散狀或是三角形斷塊群展布,斷裂構(gòu)造體系復(fù)雜。剖面上斷面形態(tài)多變,次級斷層發(fā)育,特別是在潭口地區(qū),下伏侵入鹽泥加劇了斷裂構(gòu)造的復(fù)雜程度。

1)東段東部 東段東部主要為潭口以東地區(qū),潛北斷裂體系也較復(fù)雜,類似西段的 “馬尾式”斷裂構(gòu)造,不同點在于平面上分枝地層為北東方向延展,并與潛北主斷層呈小角度相交,與潛北斷層組成掃帚狀斷裂樣式。潛北主斷面傾角較緩,座椅狀已不是很明顯 (見圖3)。主干斷層高角度犁式結(jié)構(gòu),上、下段傾角稍有不同,斷裂構(gòu)造特征為:下段漁洋組至潛四段,斷層呈平緩弧形,傾角45~75°之間,次生斷層主要分部在漁陽-荊沙組,呈 “Y”型和復(fù) “Y”型結(jié)構(gòu)。潛四段地層45°,牽引下凹,塑性性質(zhì)明顯。上段潛三段-荊河鎮(zhèn)組,主干斷層呈弧形,傾角在45~50°之間,具有逆牽引背斜特征,后次生斷層切割,上部地層剝蝕,形成掃帚狀斷裂構(gòu)造,淺層由于喜馬拉雅早期伸展作用產(chǎn)生次生共軛斷層。

縱向上,燕山中期壓扭可見走滑斷裂系統(tǒng)。荊沙組下段沉積后,潛北斷裂隨之產(chǎn)生,早期斷層陡,潛北主控斷層與次級斷層組成Y式與復(fù)Y式斷裂構(gòu)造樣式,潛江組至荊河鎮(zhèn)組沉積時早期產(chǎn)生的逆牽引隨即被產(chǎn)生的次級斷層所切割形成馬尾式構(gòu)造樣式,主要可見Y式、復(fù)Y式、帚狀、花狀構(gòu)造樣式。

2)東段西部 東段西部主要在潭口地區(qū),中構(gòu)造層下段沉積時期為斷裂坡折帶轉(zhuǎn)變帶。荊沙組沉積時,潛北斷裂下降盤產(chǎn)生負(fù)荷差異,潛江組沉積時鹽泥產(chǎn)生,至荊河鎮(zhèn)組沉積鹽泥侵入上拱。地震剖面顯示潛北主控斷層有一個由緩到陡的轉(zhuǎn)折,縱向上形成 “座椅狀”,為先期樂鄉(xiāng)關(guān)隆起古殘丘與后期鹽巖塑性流動上拱共同作用的結(jié)果。主斷層附近可見馬尾構(gòu)造、天窗構(gòu)造和后期鹽泥塑性流動變形變位形成的各種斷裂構(gòu)造樣式及鹽泥構(gòu)造樣式。

2.2 潛北斷裂帶中段構(gòu)造特征

中段在平面上以數(shù)條分枝斷層同向側(cè)列、斜列、對向側(cè)列或是網(wǎng)格狀,向西南方向延展,主斷層走向類似 “S”狀延展,以其拐彎處為界再細(xì)分為中西段和中東段。剖面顯示,西、中段的過渡帶由深至淺由老到新產(chǎn)生同向調(diào)節(jié)斷層,收斂于主干斷層,剖面上形成 “馬尾式”結(jié)構(gòu)也較為常見 (見圖7)。由單一潛北主斷層所控制而形成的高陡構(gòu)造帶,剖面上斷面形態(tài)上陡下緩,具有單條犁型深大斷裂的特點。

1)中東段 中東段斷裂體系相對復(fù)雜一些,地震剖面顯示潛北斷裂帶上盤顯現(xiàn)走滑斷裂系統(tǒng),潛江組沉積時期,在伸展-裂陷作用下,緊鄰潛北斷裂帶下降盤受樂鄉(xiāng)關(guān)地壘近物源供給的影響,潛江組表現(xiàn)為相對脆性性質(zhì),因此下滑牽引作用導(dǎo)致次生斷裂發(fā)育。鐘市鏟式主斷層,縱向上由深至淺、由老至新,產(chǎn)生了同向調(diào)節(jié)斷層,并向主干斷層收斂,進一步產(chǎn)生次級斷層,形成了復(fù)雜的馬尾及Y式組合樣式。蚌湖地區(qū),地震剖面顯示在凹陷沉降中心,潛北斷層高角度滑動的同時附近各個順向斷塊產(chǎn)生相對滑動,在深部形成由反向斷層轉(zhuǎn)換共同作用的高角度斷裂夾持的斷塊構(gòu)成 “漏斗”狀結(jié)構(gòu),次生斷層少,在主干斷層強烈沉陷與沉降中心牽引作用下,縱向上形成了 “漏斗”狀、Y狀和燕山中期花狀構(gòu)造樣式。

此外,在蚌湖以東地區(qū)潛北主干斷層附近的順向次級斷層常常消減于深部的塑性層中,潛三段-荊河鎮(zhèn)組地層可見 “多”字型斷裂構(gòu)造樣式。上部多字型斷裂變形樣式發(fā)育,說明緊鄰斷裂為受下降盤強烈正牽引和地層脆性增強作用的結(jié)果,而遠(yuǎn)離潛北主干斷層的下降盤地層塑性較強,斷裂不甚發(fā)育。

2)中西段 中西段斷裂體系相對比較簡單,在中段下降盤前緣,中西段潛四下段地層表現(xiàn)為明顯的 “楔狀”外形,而中西段其余潛江組地層向斷層處均抬升,層厚沒有十分明顯的變化,這表明潛北斷層在潛四下段沉積時明顯的控制了地層的沉積,出現(xiàn)了斷陷沉積的特點,顯現(xiàn)出了同沉積斷層的作用。荊沙組早期及之前,北部荊門凹陷與南部潛江凹陷在坡折過度的基礎(chǔ)上形成了潛北斷裂,剖面上可見以其為主的順向斷階和馬尾狀斷層,進而形成次級斷層構(gòu)成Y型構(gòu)造樣式。其中,遠(yuǎn)離潛北主干斷層下降盤塑性增強,斷裂較少發(fā)育。

2.3 潛北斷裂帶西段構(gòu)造特征

斷裂體系較為復(fù)雜,平面上以數(shù)條分枝斷層同向側(cè)列或是斜列,向西南方向延展,帚狀-品型亦較多見。剖面上伸展裂陷作用下,斷塊旋轉(zhuǎn)下掉并形成與主斷層同向或反向斷階,各斷層間斷面近于平行。潛北斷層上升盤地層強烈的正牽引作用下下傾拉伸。剖面顯示,荊河鎮(zhèn)組沉積時期,潛北斷層向西逐漸消失,向西表現(xiàn)為由南傾順向斷階轉(zhuǎn)變?yōu)槟?、北傾的壘塹式結(jié)構(gòu)。總體表現(xiàn)為以北西傾反向Y型斷裂組成,也是主控斷層,南部為順向斷階,潛北斷層已弱化為K2-Exgz層系脊式斷裂樣式,斷裂帶傾向已完全由北西傾向斷層占主導(dǎo)。

3 結(jié) 語

潛北斷裂帶上升盤為燕山早、中期大洪山推覆體鋒帶與中帶疊瓦逆沖帶,后期在燕山晚期-喜馬拉雅早期巖漿活動和斷裂回滑雙重作用下,導(dǎo)致荊門、漢水?dāng)嘞萁?jīng)歷了左旋掀斜,形成 “兩突兩凹”的構(gòu)造格局。潛北斷裂下降盤上、下第三系凹陷邊緣低角度不整合面為喜馬拉雅中期抬升運動形成的區(qū)域不整合面,潭口凸起高角度不整合面為由鹽構(gòu)造生長拱升后使上覆地層遭受剝蝕而形成的局部不整合。潛北斷裂帶具有明顯的分段性,具有中段相對簡單,西段較復(fù)雜,東段復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點。該斷層中部控盆最為強烈,西、東部稍弱,具有斷層落差巨大、切割地層層系多、斷面形態(tài)多變、傾角變化大、平面延伸距離遠(yuǎn)等特點。

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