松遼盆地伏龍泉斷陷構(gòu)造特征及演化

劉志宏，孫理難，王 超，高 翔，宋 健，黃超義，梅 梅

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

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松遼盆地伏龍泉斷陷構(gòu)造特征及演化

劉志宏，孫理難，王 超，高 翔，宋 健，黃超義，梅 梅

吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

伏龍泉斷陷是松遼盆地一級(jí)構(gòu)造單元東南部隆起之上的二級(jí)構(gòu)造單元，構(gòu)造特征比較復(fù)雜。地震剖面解釋表明，伏龍泉斷陷自白堊紀(jì)以來(lái)主要經(jīng)歷了4個(gè)構(gòu)造演化階段：在火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期為近EW向伸展作用階段，形成以大型犁式正斷層為控陷斷層的近NS向箕狀半地塹和滾動(dòng)背斜；在營(yíng)城組上部--泉頭組中段沉積時(shí)期為近EW向擠壓作用階段，使早期控陷正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)作用而轉(zhuǎn)化為逆斷層，靠近控陷斷層的西部邊界由于斷層上盤的逆沖而隆升，在凹陷中部形成NS向斷層傳播褶皺，在控陷斷層下盤形成雙重構(gòu)造；在泉頭組上段--嫩江組沉積時(shí)期為近NS向離散型走滑作用階段，形成具有傾向滑移分量的走滑斷層組合和負(fù)花狀構(gòu)造；在四方臺(tái)組--新生界下部沉積時(shí)期為近EW向擠壓作用階段，使在早期控陷斷層再次表現(xiàn)為上盤逆沖的特征，在斷層上盤形成一大型反轉(zhuǎn)背斜。松遼盆地伸展、擠壓、走滑應(yīng)力場(chǎng)的變化可能與太平洋板塊的俯沖角度、方向和速率的變化有關(guān)。

伸展構(gòu)造；擠壓構(gòu)造；反轉(zhuǎn)構(gòu)造；走滑構(gòu)造；生長(zhǎng)地層；構(gòu)造演化；伏龍泉斷陷；松遼盆地

0 引言

關(guān)于松遼盆地的構(gòu)造特征和構(gòu)造演化一直存在著爭(zhēng)論。以高瑞琪等[1]為代表的多數(shù)學(xué)者[1-5]都認(rèn)為，松遼盆地自白堊紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷了斷陷、坳陷和反轉(zhuǎn)3個(gè)構(gòu)造演化階段，相應(yīng)地沉積了3套地層層序:下部斷陷層序,包括下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組；中部斷陷后層序(亦稱坳陷層序),包括下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組--嫩江組；上部反轉(zhuǎn)層序,包括上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組、明水組--新生界。斷陷期為多個(gè)小型斷陷組成的分割斷陷盆地群，坳陷期和反轉(zhuǎn)期為統(tǒng)一的松遼盆地。李娟等[6]認(rèn)為松遼盆地自斷陷期以來(lái)發(fā)生了兩次明顯區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)換:第一期發(fā)生在印支期碰撞造山之后，由古生代地層中變形構(gòu)造顯示的NS向主壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換為斷陷期以來(lái)NW--SE向區(qū)域引張應(yīng)力背景；第二次發(fā)生在早晚白堊世之交，從嫩江期末開始到明水期末結(jié)束，是一次從區(qū)域伸展向擠壓推覆的應(yīng)力轉(zhuǎn)換。舒良樹等[7]認(rèn)為松遼盆地的形成和演化大致經(jīng)歷了熱隆張裂、裂陷、塌陷和萎縮4個(gè)階段。陳發(fā)景等[8]認(rèn)為松遼盆地經(jīng)歷了初始斷陷期、強(qiáng)烈斷陷期和斷坳轉(zhuǎn)化期(或斷陷萎縮期)3個(gè)不同演化時(shí)期。胡望水等[9]認(rèn)為松遼盆地自斷陷期以來(lái)構(gòu)造演化經(jīng)歷了10個(gè)階段，形成了“下斷中坳上隆頂平”的盆地結(jié)構(gòu)。史雙雙等[10]認(rèn)為松遼盆地白堊紀(jì)經(jīng)歷了2個(gè)構(gòu)造演化階段：火石嶺組--登婁庫(kù)組沉積期為引張裂陷構(gòu)造階段，形成斷陷盆地群；泉頭組--明水組沉積期為裂陷后熱沉降階段，形成了統(tǒng)一的大型坳陷型盆地。筆者結(jié)合二維和三維地震剖面及區(qū)域地質(zhì)特征，在對(duì)伏龍泉斷陷構(gòu)造變形的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及變形時(shí)間研究的基礎(chǔ)上，闡述了松遼盆地伏龍泉斷陷的構(gòu)造演化。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地是疊置于華北板塊和西伯利亞板塊之間的晚古生代碰撞造山帶之上的中、新生代大型陸相沉積盆地，前人[11]對(duì)其形成的動(dòng)力學(xué)背景做了許多卓有建樹的論證，觀點(diǎn)不盡相同, 但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為松遼盆地的形成與演化主要與太平洋板塊向歐亞大陸的俯沖作用有關(guān)。伏龍泉斷陷位于松遼盆地的一級(jí)構(gòu)造單元東南隆起之上，與中央坳陷區(qū)相接(圖1)。斷陷面積約1 000 km2，最大埋深5 000 m，與社里斷陷、哈拉海斷陷、榆樹斷陷、德惠斷陷、柳條斷陷、十屋斷陷共同構(gòu)成了東南部隆起之上的二級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元[12]。伏龍泉斷陷呈北東向展布，自白堊紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷了多個(gè)構(gòu)造演化階段，具有斷、坳雙重結(jié)構(gòu)。伏龍泉地區(qū)和與之相鄰的中央坳陷區(qū)，自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組，上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組、明水組及新生界。斷陷型構(gòu)造層形成于早白堊世火石嶺組--營(yíng)城組沉積期早期，在這一時(shí)期暗色泥巖發(fā)育，夾少量煤、煤線及火山巖，近源粗碎屑沉積豐富，與早白堊世中后期形成的坳陷型構(gòu)造層內(nèi)的儲(chǔ)層、蓋層組合匹配良好。從地震剖面分析，斷陷期地層最厚可達(dá)4 600 m，一般為1 500～2 000 m。自營(yíng)城組沉積期晚期，盆地開始向坳陷型盆地轉(zhuǎn)化，在晚白堊世為坳陷型盆地的鼎盛時(shí)期，受松遼大湖盆兩次湖侵影響，泥巖顏色自下而上表現(xiàn)出兩次紅--黑變化，沉積物呈下粗上細(xì)的正旋回特征。晚白堊世末期--古近紀(jì)構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用[3-4, 6]使松遼盆地東南隆起區(qū)大幅度隆升，并且在明水組沉積末期反轉(zhuǎn)抬升之后長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài)，導(dǎo)致伏龍泉斷陷的坳陷構(gòu)造層部分受到剝蝕[13-14]，在伏龍泉背斜頂部的青山口組已經(jīng)出露地表，這次變形作用對(duì)油氣的運(yùn)移、聚集和分布具有重要影響。

圖1 松遼盆地南部構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Structural unit map of southern Songliao basin

2 構(gòu)造特征

伏龍泉斷陷與松遼盆地其他斷陷具有類似的特征，不僅發(fā)育伸展構(gòu)造，而且發(fā)育擠壓構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造和走滑構(gòu)造。通過(guò)大量二維、三維地震剖面解釋與分析發(fā)現(xiàn)，伏龍泉斷陷及鄰區(qū)的構(gòu)造樣式比較復(fù)雜，在火石嶺組--營(yíng)城組下部中主要發(fā)育一系列由犁式正斷層控制的近NS向展布的半地塹組合構(gòu)成的伸展構(gòu)造樣式(圖2a)，在營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組中主要發(fā)育呈近NS向展布的擠壓構(gòu)造樣式和反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式(圖2b)；在泉頭組上段及其以上的地層中既發(fā)育擠壓構(gòu)造樣式、反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式，也發(fā)育伸展構(gòu)造樣式、走滑構(gòu)造樣式。上述構(gòu)造與早期構(gòu)造具有一定的繼承性，在空間上也主要呈近NS向或NNE向展布。

2.1 火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期

在火石嶺組--營(yíng)城組下部(T5--T4c)沉積時(shí)期，研究區(qū)主要受到伸展作用，在研究區(qū)形成了走向近NS的控陷正斷層組合及由其控制的單斷型箕狀斷陷群[15-16]。在平面上，控陷斷層主要呈近NS向分布(圖2a)，反映了伏龍泉地區(qū)在這一時(shí)期主要受近EW向伸展作用;但大型控陷正斷層的某些地段具有NNW或NNE向展布的特點(diǎn)，反映了這些地段的斷層是沿著早期近EW向伸展體制下形成的剪切面發(fā)生破裂的，隨著遞進(jìn)變形，最初的剪切破裂面由剪切性質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為張剪性特征，NNW向控陷正斷層具有右行剪切分量，NNE向控陷正斷層具有左行剪切的分量。

伏龍泉斷陷主要由斷層F1和F2等一系列控陷斷層及其與之伴生的箕狀斷陷群構(gòu)成，控陷斷層總體上呈近NS向延伸。斷層F1和F2是研究區(qū)規(guī)模最大的2個(gè)控陷斷層，其中斷層F1的主體部分呈近NS向或NNE向展布，斷層F2呈近NS向或NW向展布(圖2a)。

T2. 泉頭組頂界；. 泉頭組中段頂界；. 泉頭組下段頂界；T3. 登婁庫(kù)組頂界；T4. 營(yíng)城組頂界；T4c. 營(yíng)城組火山巖段頂界；. 沙河子組頂界；. 火石嶺組頂界；T5. 基底頂界；t0.雙程地震波走時(shí)。剖面位置見圖2。圖3 松遼盆地伏龍泉斷陷In-line2330(a)和In-line2650(b)地震剖面解釋圖Fig.3 Geological interpretation of seismic profile In-line2330 (a) and In-line2650 (b) of Fulongquan sag in Songliao basin

在地震剖面In-line2330、In-line2650中，伏龍泉斷陷由斷層F1和F2或F1控制的2個(gè)或1個(gè)單斷型箕狀斷陷(圖3a、圖3b)組成，斷層主要傾向西，斷層面上部?jī)A角較大，下部?jī)A角較小，二者都具有典型犁式正斷層的幾何學(xué)特征，是長(zhǎng)期活動(dòng)的生長(zhǎng)斷層。在火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期，控陷正斷層F1下盤沉積厚度較小且穩(wěn)定或沒有沉積；斷層上盤沉積厚度較大，在靠近斷層附近沉積物的厚度最大，沉積物的粒度也較大，遠(yuǎn)離斷層沉積物的厚度逐漸減小，粒度也相應(yīng)減小，為伸展作用過(guò)程中形成的同構(gòu)造生長(zhǎng)地層[17-18]，反映了研究區(qū)在火石嶺期--營(yíng)城期早期處于伸展作用狀態(tài)。

2.2 營(yíng)城組上部--泉頭組中段沉積時(shí)期

在營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組(T4c--T3)沉積時(shí)期，研究區(qū)主要受到擠壓作用，不僅使研究區(qū)早期形成的控陷正斷層F1、F2發(fā)生反轉(zhuǎn)作用在其上盤形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造，而且在研究區(qū)形成軸向近NS的斷層傳播褶皺和雙重構(gòu)造，反映了伏龍泉地區(qū)在這一時(shí)期主要受近EW向擠壓作用。

在地震剖面In-line2330、In-line2650中，營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組在斷層F1上盤遠(yuǎn)離斷層的部位沉積厚度較大，向靠近斷層F1方向沉積物的厚度逐漸減小，顯示地層逐漸上超的特征(圖3)，說(shuō)明在上述地層沉積過(guò)程中斷層F1出現(xiàn)逆沖作用使其上盤處于隆升狀態(tài)，此時(shí)該斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)作用[19]。在這次變形過(guò)程中，由于擠壓作用較弱，斷層F1上盤的隆升速率始終小于沉積速率，一直接受沉積，營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組為一套生長(zhǎng)地層，由斷陷內(nèi)部向邊部逐漸超覆于斷層F1之上，沉積厚度逐漸減小。斷層F1下盤、靠近斷層F1的部位地層的沉積厚度最大，遠(yuǎn)離斷層地層的沉積厚度逐漸減小，這主要由斷層F1下盤新形成的一系列走向近NS、與斷層F1逆沖方向相反的斷層F01、F02、F03的逆沖作用有關(guān)，這些逆沖斷層在空間上構(gòu)成了雙重構(gòu)造[20](圖3b)；上述斷層的逆沖作用導(dǎo)致斷層F1下盤的整體隆升，但隆升速率小于沉積速率，營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組在超覆于斷層F1之后，仍然向其下盤的斷隆區(qū)超覆(圖3)，根據(jù)雙重構(gòu)造上覆生長(zhǎng)地層可以確定其形成于營(yíng)城組上部--登婁組沉積過(guò)程中，此時(shí)可以把伏龍泉凹陷看做雙重構(gòu)造的前翼向斜。另外，在剖面中還發(fā)育一由斷層F3控制的呈NS向展布的斷層傳播褶皺[21-22]，下伏臺(tái)階狀逆斷層F3發(fā)育于沙河子組--營(yíng)城組中，下盤斷坡傾角較小，終止于沙河子組滑脫層中。在斷層傳播褶皺頂部營(yíng)城組上部--登婁庫(kù)組的沉積厚度最小，向背斜兩翼地層的厚度逐漸增大，在背斜前、后翼向斜部位地層的沉積厚度最大(圖3a)，這套地層是與該背斜形成伴生的生長(zhǎng)地層[23]，反映了該斷層傳播褶皺形成于營(yíng)城期晚期----登婁庫(kù)期，擠壓應(yīng)力的方向?yàn)榻麰W向。

2.3 泉頭上段--嫩江組沉積時(shí)期

在地震剖面In-line2330、In-line2650和CL520中，泉頭組上段--嫩江組中發(fā)育一系列走向近NS的陡傾正斷層組合(圖3、圖4)，有的斷層組合在地震剖面中顯示典型負(fù)花狀構(gòu)造的特征(圖4)，反映了研究區(qū)經(jīng)歷了離散型走滑作用，所形成走向近NS的陡傾正斷層為具有傾向正滑移分量的走滑斷層組合；走滑斷層在泉頭組上段--嫩江組沉積過(guò)程中每一時(shí)期都有發(fā)育，表現(xiàn)在同沉積生長(zhǎng)斷層上盤地層的厚度略大于下盤(圖3、圖4)，但由于離散型走滑位移量不大，地層厚度在空間上的總體變化不大。上述特征說(shuō)明在泉頭組上段--嫩江組沉積時(shí)期研究區(qū)受到走向近NS的離散型走滑作用，但走滑斷層的規(guī)模和走滑位移量都十分有限。

2.4 四方臺(tái)組--新生界下部地層沉積時(shí)期

在四方臺(tái)組--新生界下部地層沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)形成軸向近NS大型斷層傳播褶皺----伏龍泉背斜(圖2)，反映了伏龍泉地區(qū)在這一時(shí)期受到近EW向擠壓作用。

在地震剖面In-line2330、In-line2650和CL520(圖3、圖4)中，研究區(qū)發(fā)育一軸向近NS的大型背斜構(gòu)造，即伏龍泉背斜，該背斜是在近EW向擠壓作用形成的。由地震剖面可知，早期伸展期形成的箕狀斷陷在晚期擠壓過(guò)程中發(fā)生強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)，不僅使早期控陷正斷層F1在深部顯示逆斷層的特征，而且在淺部形成了研究區(qū)規(guī)模最大的背斜構(gòu)造。由于早期控陷正斷層F1上部的傾角較大，在后期擠壓作用過(guò)程中不利于斷層上盤的逆沖運(yùn)動(dòng)而受阻，控陷斷層F1在淺部的逆沖量十分有限，伏龍泉背斜前翼的突破斷層[24]并不發(fā)育，所以伏龍泉背斜的形態(tài)比較完整，呈現(xiàn)斷層傳播褶皺的特征[21-22]。

在伏龍泉背斜頂部，青山口組下部已出露地表，青山口組上部、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組、明水組已經(jīng)被剝蝕殆盡，僅在伏龍泉背斜西翼平頂部位和西部?jī)A斜區(qū)保留了部分地層(圖4)。從地層厚度看，在遠(yuǎn)離伏龍泉背斜的西部區(qū)域，四方臺(tái)組--明水組(T03--T02)厚度較大，向背斜方向地層的厚度逐漸減小，反映了伏龍泉背斜自四方臺(tái)組沉積開始發(fā)生隆升，但最初隆升的速度和高度都十分有限。由背斜西翼四方臺(tái)組厚度的變化趨勢(shì)和產(chǎn)狀推測(cè)，伏龍泉背斜頂部曾經(jīng)有四方臺(tái)組沉積，但沉積厚度較小，在之后的隆升過(guò)程中被風(fēng)化剝蝕。由伏龍泉背斜的西翼向斜至翼部，明水組的厚度減小很快，反映了在明水期伏龍泉背斜發(fā)生快速隆升，背斜上部的隆升速率明顯大于沉積速率，青山口組上部及其以上地層遭受風(fēng)化剝蝕，使青山口組下部地層出露地表。這說(shuō)明伏龍泉地區(qū)在四方臺(tái)期--明水期受到了近EW向強(qiáng)烈擠壓作用。在新生界下部沉積時(shí)期，伏龍泉背斜的隆升速率明顯降低，其西翼大部分地區(qū)的隆升速率都小于沉積速率而接受沉積，在研究區(qū)形成了規(guī)模最大的角度不整合，但背斜頂部的隆升速率仍大于沉積速率而沒有接受沉積。在遠(yuǎn)離伏龍泉背斜的西部區(qū)域地層的沉積厚度較大，向背斜方向地層的沉積厚度逐漸減小，并且出現(xiàn)了地層的上超現(xiàn)象(圖4)，反映了受斷層F1控制的軸向NS的伏龍泉背斜在新生代初期還處于緩慢隆升狀態(tài)，說(shuō)明伏龍泉地區(qū)自上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組沉積早期開始直至新生代早期持續(xù)受到近EW向擠壓作用，但晚白堊世晚期變形強(qiáng)度較大，在新生代早期變形強(qiáng)度較小。

3 構(gòu)造演化

在伏龍泉斷陷二維和三維地震剖面精細(xì)地質(zhì)解釋基礎(chǔ)上，對(duì)伏龍泉斷陷及鄰區(qū)的構(gòu)造變形的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及變形時(shí)間等方面進(jìn)行深入研究，確定伏龍泉斷陷自白堊紀(jì)以來(lái)主要經(jīng)歷了4個(gè)構(gòu)造演化階段：

1)近EW向伸展作用階段

在火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期(圖5a)，研究區(qū)主要受近EW向的伸展作用，形成一系列走向近NS的犁式正斷層組合，在上述正斷層上盤發(fā)育箕狀斷陷、滾動(dòng)背斜(rollover)及與之伴生的生長(zhǎng)地層，共同構(gòu)成了本區(qū)特有的伸展構(gòu)造樣式，伏龍泉凹陷具有伸展斷陷盆地的特征。由于早白堊世控陷斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，斷陷快速沉降，斷陷初期火山活動(dòng)強(qiáng)烈，火石嶺組以火山巖、火山碎屑巖為主，夾碎屑巖建造，以角度不整合于基底之上。

a.火石嶺期--沙河子期；b.營(yíng)城期；c.登婁庫(kù)期；d.泉頭期早期--中期；e.泉頭期晚期；f.青山口期--嫩江期；g.現(xiàn)在。其他圖例同圖3。圖5 松遼盆地伏龍泉斷陷地震剖面In-line2650構(gòu)造發(fā)育史剖面圖Fig.5 Seismic profile In-line2650 of the structural development of Fulongquan sag in Songliao basin

2)近EW向擠壓作用階段

在營(yíng)城組上部--泉頭組中段沉積時(shí)期(圖5b--d)，研究區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)逐漸由早期的近EW向伸展作用轉(zhuǎn)化為近EW向擠壓作用，使伏龍泉斷陷的早期控陷正斷層F1發(fā)生反轉(zhuǎn)作用，在斷層上盤形成反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造，在研究區(qū)中部還形成一由斷層F3控制的呈NS向展布的斷層傳播褶皺背斜，在斷層F1下盤形成由逆斷層F01、F02、F03構(gòu)成的雙重構(gòu)造。但由于擠壓作用相對(duì)較弱，構(gòu)造的隆升速率明顯小于沉積速率，構(gòu)造隆升區(qū)域始終接受沉積，在研究區(qū)保留了與擠壓作用相伴沉積的生長(zhǎng)地層。盡管伏龍泉凹陷在營(yíng)城組下部--泉頭組中段沉積時(shí)期的構(gòu)造格局、變形強(qiáng)度及由其控制的沉積作用在空間上、時(shí)間上都有一定的變化，但凹陷始終受到擠壓構(gòu)造體控制，具有擠壓坳陷盆地的特征。

3)近NS向離散型走滑作用階段

泉頭組上段--嫩江組沉積時(shí)期(圖5e、f)，研究區(qū)受到近NS向離散型走滑作用，形成一系列走向近NS的具有傾向正滑移分量的走滑斷層組合及負(fù)花狀構(gòu)造，但走滑斷層的規(guī)模和走滑位移量都不大。在研究區(qū)主要形成一些規(guī)模較小的走滑斷陷，對(duì)早期構(gòu)造格局的改造作用十分有限，同構(gòu)造生長(zhǎng)地層的厚度在斷層上盤靠近斷層的部位略大于下盤，但泉頭組上段--嫩江組厚度在空間上變化不大，整體上呈現(xiàn)出坳陷型盆地的特征。由于這一時(shí)期研究區(qū)小型走滑斷陷的廣泛存在，此時(shí)的盆地性質(zhì)應(yīng)屬于走滑斷陷盆地。

4)近EW向強(qiáng)烈擠壓作用階段

在四方臺(tái)組--新生界下部沉積時(shí)期(圖5g)，研究區(qū)再次受到近EW向擠壓作用。在四方臺(tái)組沉積時(shí)期控陷斷層F1的逆沖量較小，伏龍泉背斜的隆升幅度很??；在明水組沉積時(shí)期，研究區(qū)受到強(qiáng)烈擠壓作用，由早期控陷斷層F1控制的箕狀斷陷發(fā)生強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)作用，在淺部形成研究區(qū)規(guī)模最大的斷層傳播褶皺及與之伴生的生長(zhǎng)地層，在背斜頂部由于背斜的隆升速率明顯大于沉積速率，使青山口組及其以上的地層受到風(fēng)化剝蝕；在新生界下部沉積時(shí)期，伏龍泉背斜的隆升速率明顯降低。研究區(qū)自上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組沉積早期開始直至新生代早期持續(xù)受到近EW向擠壓作用，具有擠壓坳陷型盆地的特征。

4 形成機(jī)制探討

關(guān)于松遼盆地的形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)期以來(lái)一直存在爭(zhēng)論，先后有眾多學(xué)者提出了多種成因模式[1-2, 4-9, 11, 25-26]。近年來(lái)研究表明，環(huán)太平洋活動(dòng)大陸邊緣至少于晚侏羅世已經(jīng)形成[27]，太平洋板塊的俯沖帶并不是現(xiàn)今板塊俯沖的位置，當(dāng)時(shí)的日本海還沒有形成，俯沖帶很可能位于中國(guó)大陸附近，松遼盆地的伸展、擠壓、走滑應(yīng)力場(chǎng)的變化可能與板塊俯沖的角度變化有關(guān)，伸展、擠壓、走滑方向的變化主要受太平洋板塊俯沖方向、速率的變化影響。下白堊統(tǒng)火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期的近EW向伸展可能與太平洋板塊向歐亞大陸低角度俯沖[28]導(dǎo)致的弧后伸展作用有關(guān)；下白堊統(tǒng)營(yíng)城組下部--泉頭組中段沉積時(shí)期的近EW向擠壓可能與太平洋板塊的快速高角度俯沖導(dǎo)致的擠壓作用有關(guān)[29-30]；下白堊統(tǒng)泉頭上段--上白堊統(tǒng)嫩江組沉積時(shí)期的近NS的離散型走滑可能與太平洋板塊向歐亞大陸斜向俯沖導(dǎo)致的大陸邊緣走滑作用有關(guān)；上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組--新生界下部沉積時(shí)期的近EW向擠壓作用可能與太平洋板塊的快速擴(kuò)張和日本海張開導(dǎo)致的大陸邊緣擠壓作用有關(guān)。

5 結(jié)論

1)伏龍泉斷陷自白堊紀(jì)以來(lái)主要經(jīng)歷了4個(gè)構(gòu)造演化階段：①火石嶺組--營(yíng)城組下部沉積時(shí)期為近EW向伸展作用階段；②營(yíng)城組上部--泉頭組中段沉積時(shí)期為近EW向擠壓作用階段；③泉頭上段--嫩江組沉積時(shí)期為近NS的離散型走滑作用階段；④四方臺(tái)組--新生界下部沉積時(shí)期為近EW向擠壓作用階段。

2)伏龍泉斷陷的4期構(gòu)造變形作用使其構(gòu)造特征復(fù)雜化。第一期伸展作用主要形成以大型犁式正斷層為控陷斷層的近NS向箕狀半地塹和滾動(dòng)背斜；第二期擠壓作用使早期控陷正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)作用而轉(zhuǎn)化為逆斷層，靠近控陷斷層的西部邊界由于斷層上盤的逆沖而隆升，在斷陷的中部形成NS向斷層傳播褶皺，在控陷斷層下盤形成雙重構(gòu)造；第三期離散型走滑作用形成具有傾向滑移分量的走滑斷層組合和負(fù)花狀構(gòu)造；第四期擠壓作用使早期控陷斷層再次表現(xiàn)為上盤逆沖的特征，在斷層上盤形成一大型反轉(zhuǎn)背斜。

3)松遼盆地的伸展、擠壓、走滑應(yīng)力場(chǎng)的變化可能與太平洋板塊的俯沖角度、方向和速率的變化有關(guān)。

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Structural Features and Evolution of the Fulongquan Sag in Songliao Basin

Liu Zhihong, Sun Linan, Wang Chao, Gao Xiang, Song Jian, Huang Chaoyi, Mei Mei

CollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China

Fulongquan sag is of complex structural features and belongs to the second-order structural unit of the southeast uplift in Songliao basin, the first-order structural unit. Geological interpretation of seismic profile indicates that Fulongquan sag has undergone four stages since the Cretaceous: near EW extension begins from the deposition of Huoshiling Formation to the deposition of Yingcheng Formation, which forms NS trending half-garben and rollover structures controlled by a large scale dustpan-like, depression-controlling normal fault; near EW compression begins from the deposition of the Upper Member of Yingcheng Formation to the deposition of the Middle Member of Quantou Formation, leading to the thrust faults through the inversion of the early normal faults, further to the uplift of the west boundary of the sag, near the depression-controlling fault caused by the thrust of the hanging walls, and to the NS trending fault-propagation fold in the center of the sag and to the formation of the duplex in the foot wall of the depression-controlling fault; near NS trending divergent strike-slip extension starts from the deposition of the Upper Member of Quantou Formation to Nenjiang Formation, forming the NS trending strike-slip faults with dip-slip component and negative flower structures; stage of near EW compression starts from the deposition of Sifangtai Formation to the deposition of the lower strata of Cenozoic, leading to the early depression-controlling fault with hanging wall thrust again and a large scale anticline in the hanging wall. The stress field changes of extension, compression, and strike-slip in Songliao basin may be related to the changes in the dip angle, direction and speed of the Pacific plate subduction.

extensional structure; compressional structure; inversion structure; strike-slip structure; growth strata; structural evolution; Fulongquan sag; Songliao basin

10.13278/j.cnki.jjuese.201503101.

2014-10-01

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011085484)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41072150)

劉志宏(1962--)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事造山帶演化與盆地構(gòu)造研究，E-mail:liuzhih@jlu.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201503101

P542

A

劉志宏，孫理難，王超，等.松遼盆地伏龍泉斷陷構(gòu)造特征及演化.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(3):663-673.

Liu Zhihong, Sun Linan, Wang Chao, et al. Structural Features and Evolution of the Fulongquan Sag in Songliao Basin.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(3):663-673.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201503101.