大兴安岭西盆地群域构造与地球物理场综述

中国东北地区大兴安岭西侧盆地群包括漠河盆地、根河盆地、拉布达林盆地、海拉尔盆地和二连盆地等,蕴藏着丰富的中、新生代油气资源.为研究该盆地群域古生代、中新生代构造演化,综合建立盆地群域地球动力学模型,补充东北亚构造演化理论,本文综述该盆地群域受控的区域构造与深部构造背景、盆地群构造特征与性质、主要控盆断裂特征、盆地群油气条件比较以及盆地群域已完成并取得重要结果的地球物理工作.归纳已有主要认识和研究结果:(1)对大兴安岭西侧的盆地群起构造控制作用的构造带包括蒙古—鄂霍茨克洋缝合带、西拉木伦河缝合带、黑河—贺根山缝合带、塔原—喜桂图缝合带、西太平洋板块俯冲带,以及额尔古纳—呼伦断裂和得尔布干断裂.(2)二连盆地、海拉尔盆地和漠河盆地的盆地构造轴向与蒙古—鄂霍茨克洋缝合带走向相关;而且三个盆地内的一级构造单元走向(隆起、坳陷和推覆带)也具有这类特点.(3)几个地学断面的综合地球物理研究表明,大兴安岭西侧盆地群岩石圈地幔厚度自北向南变厚,南部盆地基底与华北地台基底表现类似;盆地群基底电性结构因受到软流圈热物质作用可能在继续演化.(4)在盆地沉积地层方面,漠河盆地的下部是侏罗系陆相煤系地层,上部是白垩系火山岩地层;海拉尔盆地由下侏罗统的铜钵庙组、南屯组,上侏罗统的大磨拐河组和下白垩统的伊敏组共同组成扎赉诺尔群,厚约3000m;二连盆地中生代地层中,中下侏罗统主要为含煤建造,上侏罗统为火山岩建造,下白垩统主要为含油建造和含煤建造,上白垩统为砂砾岩建造.(5)盆地群整体勘探程度较低.基于上述研究结果,需要进一步研究的科学问题包括:由本研究区的地球物理、构造地质、石油地质等多学科的综合研究,解决研究区受控的区域构造应力场所包括的因素及其作用,以及在岩石圈尺度上三维空间的地球物理场表征;深部构造对盆地群域构造的作用;从晚古生代到中新生代研究区构造演化特点及其依据;从北至南约1650km长的盆地群域构造差异与依据;盆地群(域)油气条件与毗邻的松辽盆地在构造成因上的差异.     

东北地区构造分区与深断裂研究——基于重力场小波多尺度分解

基于东北地区的布格重力异常资料,通过小波多尺度分解,将重力异常分解为四阶.提取主要反映深断裂的重力异常2、3阶小波细节,利用不同方向的水平梯度,计算并强化深断裂的线性特征,解译出12条深断裂,同时,结合功率谱法、东北地区地震分布、震源机制解和地质信息推断断裂的下切深度和性质,结果表明:12条深断裂分别对应拼贴地块的缝合带和对东北地区盆地群的分布与演化有着明显控制作用的岩石圈断裂两类;深断裂体系主要方向为北东、北北东向且大多为走滑断层;提取主要反映深层块体异常的3、4阶小波细节并结合深断裂体系将研究区划分为五个重力场一级分区,并首次将额尔古纳块体和兴安块体分开.五个大区分别为额尔古纳块体、兴安块体、松嫩块体、佳木斯块体和华北板块;其中兴安块体又分为二连盆地、大兴安岭两个二级分区;松嫩块体又分为小兴安岭、松辽盆地、张广才岭三个二级分区;佳木斯块体又分为那丹哈达地体、三江盆地、桦南—穆棱三个二级分区,华北板块又分为辽东半岛、华北板块、北部断裂带三个二级分区,结果表明了研究区的基本构造格局.     

地球物理剖面揭示大兴安岭域壳幔结构及其地质意义

大兴安岭域,包括大兴安岭及其两侧盆地,穿过额尔古纳地块、兴安地块、松嫩地块和辽源地体.本文在东北地区已有的近东西向的全球地学断面（GGT）资料基础上,在大兴安岭两侧补充了2条近南北向的地球物理剖面,组构了综合地球物理栅状图;又结合区域内其他7条经综合解译的地球物理剖面,分析讨论了研究区壳幔结构特征及其地质意义.论文得到如下初步结果：（1）研究区莫霍界面以大兴安岭重力梯级带为分界,西部和东部深度有明显差异;以索伦山-西拉木伦河缝合带为界的南北岩石圈-软流圈界面（LAB）深度、软流圈有明显差异.呈现出地壳东西分带、岩石圈地幔南北分块的特征.（2）额尔古纳-兴安微板块具有较稳定的岩石圈地幔组构,与南部的中朝板块的岩石圈地幔具有较大差别;额尔古纳地块与西伯利亚板块的岩石圈特征更为接近.（3）获得古缝合带位置线索.林西以南的翁牛特下方存在明显的LAB南北向抬升,这是古亚洲洋闭合在岩石圈尺度上留下的遗迹;索伦山缝合带东延至西拉木伦河,是古亚洲洋闭合的场所.（4）大兴安岭域跨过两条板块缝合带,该区域北部与中部岩石圈组构特征相近,但它们的岩石圈地幔基底并不相同,这是在塔源-喜桂图缝合带于早古生代的拼合之后由数亿年的长期壳幔物质横向均衡作用所致.     

利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征

莺-琼盆地(即莺歌海盆地和琼东南盆地)位于印支地块与华南大陆交汇处,该区域地质构造复杂,为南海西北走滑型和伸展型陆缘的交汇区,也是印澳-欧亚板块碰撞“挤出-逃逸构造区”和“古南海俯冲-拖曳构造区”.莺-琼盆地的北部以红河断裂带中1号断裂为界,前人对其认识比较统一,但莺-琼盆地南部由于地质和地球物理资料较少、研究程度低,以致其构造格局及分界位置不明确.通过对重、磁资料的处理,认为在莺-琼盆地分界的北段存在明显的重力异常和磁力异常梯级带,该梯级带与1号断裂位置相对应;在其南段存在明显的重力异常和磁力异常高值带,推断该高值带为一“中建凸起”,结合重、磁对应分析技术确定了该“中建凸起”的分布范围.采用重、磁异常归一化总水平导数垂向导数技术识别出控制莺-琼盆地分界两侧的断裂构造,在分界以西断裂走向主要为北北西向,分界以东主要为北东向.通过地质和地球物理综合研究认为莺-琼盆地的北段以1号断裂为界,南段以“中建凸起”为界.     

大兴安岭西侧盆地群推覆构造的地震学证据

推覆构造是一种和油气有关的重要构造形式,主要产出于造山带前陆,是挤压或压缩作用的结果,对油气的生成、储集、运移、圈闭和保存条件都有着重要的影响.研究区从漠河盆地、海拉尔盆地到二连盆地内的中生代推覆构造,组构了大兴安岭西盆地群推覆构造.本文通过对三个盆地五种推覆构造的地震学研究,将其推覆方向归结为两类:第一类由北西向南东推覆,在三个盆地中表现明显;第二类由南东向北西推覆,在海拉尔盆地和二连盆地内有显示.认为第一类推覆作用来源于蒙古—鄂霍茨克洋自西向东的闭合;第二类推覆作用来源于太平洋板块俯冲的远程应力作用.     

中国满洲里──绥芬河地学断面地球物理综合研究

叙述满洲里－绥芬河地学断面的地球物理成果．断面全长１３００ｋｍ，穿越了中国东北的大兴安岭岩浆岩带和张广才岭岩浆岩带，松辽盆地和海拉尔盆地，以及郯庐断裂北延部分的敦化－密山断裂、佳木斯－伊通断裂．结合地质资料，解释了断面多种地球物理方法的资料，包括重力、磁力、大地电磁（ＭＴ）、地震（广角地震测深、垂直反射地震与天然地震）、地热、古地磁以及综合解释，给出了断面岩石层构造的地球物理解释模型．讨论了松辽盆地基底的性质、莫霍界面的性质、大兴安岭重力梯级带的特征与成因，以及断面域地块拼合过程．研究结果认为，东北亚大地是一个拼合的增生大陆，是世界上一种新型的小地块碰撞拼合时受大洋板块俯冲的应力场作用形成的盆、山相间结构．     

秦岭-大别造山带南缘勉略构造带与勉略缝合带

秦岭-大别造山带南缘的勉略构造带是中国大陆构造中划分南北、连接东西的重要构造带. 同时还是秦岭-大别造山带中除商丹缝合带外另一条古板块缝合带. 多学科综合研究, 确定勉略构造带现今构造几何学结构与运动学特征和恢复重建原秦岭-大别造山带等中央造山系这一板块俯冲碰撞带的形成演化, 不仅对中央造山系, 而且对探讨中国大陆于印支期完成其主体拼合都具有重要意义, 也是探索中国大陆板块构造与大陆动力学的良好天然实验室与研究基地.     

黑龙江省东部地区新构造运动及地震危险性研究

中国岩石圈动力学图籍(马杏垣)称东北为黑龙江亚板块,依次划分两个地块,东部为长白块体,西部为松辽-大兴安岭块体.松辽-大兴安岭块体受嫩江断裂带控制形成不同的地震地质构造单元.长白块体新构造动表现最活跃的有两条断裂构造,依-舒地堑和敦-密断裂带.     

燕山构造带西段千家店盆地生长构造与生长地层

Izanagi板块在晚中生代向NW前进式俯冲于欧亚板块东部之下,诱发形成了燕山构造带一系列挤压构造,然而构造的具体形成时间以及弥散分布于燕山构造带的山间盆地的控盆构造属性、构造活动与沉积作用之间的相互关系依然存在着较大的争议.本文基于对北京北部千家店盆地上侏罗统-下白垩统土城子组的沉积作用、物源及盆缘、盆内构造的精细研究,认为:千家店盆地西缘发育断展褶皱型生长构造与生长地层,土城子组第二段顶部和第三段地层在盆地西缘生长,它们受控于翼部旋转模式的断展褶皱作用;千家店盆地内发育的两条小型逆冲断层,均表现为盆地基底下马岭组逆冲于土城子组地层之上,可能控制了断弯褶皱型生长地层的发育;盆地"源-汇"过程分析表明,尚义-平泉断裂上盘基底地层为千家店盆地晚侏罗世-早白垩世早期地层的主要物源区;断展褶皱型生长地层底界面处火山岩获得的最年轻的一组锆石206Pb/238U加权平均年龄为(140.8±2.4)Ma,它可能代表了断展褶皱型生长构造活动的起始时间.千家店盆地断展褶皱型生长构造和生长地层的发现,证明了千家店盆地早白垩世早期是受控于褶皱-逆冲作用的山间挠曲盆地.近E-W向的尚义-平泉断裂与NE向的千家店逆冲断层和盆内的两条逆冲断层可能构成一个统一的右行走滑式逆冲构造系统,共同控制了千家店盆地土城子组的沉积,其构造作用可能与侏罗纪至早白垩世初Izanagi板块向NW的前进式平板俯冲有关.     

川滇南北向构造带早中生代构造变形研究

贺兰-川滇南北向构造带是划分中国大陆东西的地幔陡变带,其南段川滇南北向构造带是由几个性质不同的构造系统叠加组成的复杂构造带.研究发现,位于扬子地块西缘的川滇南北向构造带发育由雁行状左行走滑断裂为骨架的走滑构造带.走滑构造带经历了两期构造叠加,早期变形为北东-南西挤压应力场形成的一系列北西-南东走向的逆冲断裂,晚期北西-南东挤压应力场环境下沿先前的逆冲断层形成一系列左行走滑断裂.在这些左行走滑断裂之间,发育一些中生代盆地,盆地沉积相和古流向研究显示,这些盆地的形成受走滑断裂控制.因此,依据盆地内最老地层限定,扬子西缘走滑构造带形成于早中生代.作者认为,这个走滑构造带的形成,很可能与晚三叠世-侏罗纪时期扬子地块顺时针旋转并持续向北俯冲-碰撞有关,川滇南北向构造带在早中生代中国大陆的主体碰撞拼贴过程中就已经开始形成.     

大兴安岭与两侧盆地结合地带深部电性结构与岩石圈尺度构造关系

横跨大兴安岭与海拉尔盆地和松辽盆地结合地带的大地电磁测深剖面揭示了盆山构造的深部电性结构.剖面西起海拉尔盆地东缘,向东延伸穿过大兴安岭中部,一直到达松辽盆地西缘.本文对剖面测点的二维偏离度、构造走向等进行了计算和分析,采用非线性共轭梯度(NLCG)二维反演方法对TM模式的数据进行了反演,获得了该剖面的地壳、上地幔电性结构模型,划分出三个典型构造单元:海拉尔盆地、大兴安岭和松辽盆地.研究结果表明,海拉尔盆地东缘和松辽盆地西缘浅部都呈低阻特征,但松辽盆地西缘深部电性结构比较复杂,而大兴安岭整体呈高阻特征.海拉尔盆地东缘可能属于兴安块体,松辽盆地西缘与大兴安岭接触关系复杂.海拉尔盆地东缘岩石圈厚度约为110km,大兴安岭岩石圈厚度约为110~150km.大兴安岭上地壳基本呈高阻特征,可能为多次叠置的岩浆岩,代表大兴安岭经历了多期次岩浆作用;中下地壳横向存在较大范围低阻体,可能反映了大兴安岭地壳内部非刚性的特点;残存在岩石圈地幔的高阻异常,说明其下地壳可能发生过拆沉作用.大兴安岭与松辽盆地结合带存在一个岩石圈尺度的西倾低阻带,向下延伸到岩石圈底部,可能是早期松嫩地块向兴安地块俯冲并以软碰撞形式拼合的构造遗迹.     

松辽盆地岩石圈减薄的深部动力学过程

松辽盆地作为东亚裂谷系的一部分,与华北克拉通一起经历了中生代岩石圈减薄的重大地质事件.对大陆岩石圈-软流圈状态和构造的整体认识,是研究大陆岩石圈减薄深部动力学过程的关键.在获得过松辽盆地的106个宽频和30个长周期大地电磁测深数据的基础上,完成测点数据二维偏离度、构造走向等计算与分析,进一步采用非线性共轭梯度算法,对TE和TM模式数据进行二维联合反演,获得了沿剖面的壳-幔电性结构,并依此构建了松辽盆地壳-幔结构模型.研究结果表明：（1）大兴安岭地区岩石圈厚度约为160 km,松辽盆地岩石圈厚度约为45 km,张广才岭岩石圈厚度在70~100 km之间,莫霍面与岩石圈底界面不呈镜像关系.软流圈整体表现为中、低阻异常,电阻率值在30 Ωm左右,其形态呈西倾约30°的蘑菇状异常,指示了软流圈物质上涌的形式,有别于软流圈垂直上涌的传统认识.（2）松辽盆地深部存在双层高导异常（电阻率小于5 Ωm）,上层为壳内高导层,呈"蛇"状分布,推断为岩浆底侵区,下层为幔内高导层,呈"哑铃"状,为软流圈上涌区.软流圈内存在两个"哑铃"状中、高阻异常,推断为拆沉的岩石圈地幔.具有冷的、高密度的下降物质流的堆积以及拆沉块体下插到两侧山岭是促使大兴安岭与张广才岭在中生代伸展环境中快速隆升重要原因;（3）松辽盆地经历了岩石圈减薄事件,与大兴安岭岩石圈厚度相比,松辽盆地岩石圈厚度减薄了近100 km,与东侧张广才岭相比减薄了70 km,而与中生代华北地台100 km的岩石圈厚度相比,减薄了近50 km,其经历了岩石圈伸展期、裂解期、拆沉期和增长期的动力学过程.     

松辽盆地西边界带深部构造:地电学证据

满洲里-绥芬河地学断面综合研究了松辽盆地西、东边界的构造特征.在由广角地震波速分布所得到的认识基础上,本文利用松辽盆地西边界带附近新实施的大地电磁测深(MT)(约470 km 42个测点)剖面,经过数据处理的二维电性分布,更为详细地表达了西边界带深部构造特征.与满-绥断面研究相近的结果是西边界带的断裂构造表现为作为盆地...     

大兴安岭两侧控盆断裂域地球物理场基本特征与地质意义

大兴安岭重力梯度带两侧控盆断裂域的地球物理场基本特征与构造属性存在巨大差异,本文通过研究大兴安岭西坡德尔布干断裂以及松辽盆地中央孙吴—双辽断裂附近的重力、大地电磁测深资料,并结合满洲里—绥芬河地学断面(GGT)资料,对德尔布干断裂和孙吴—双辽断裂的控盆作用以及地质意义进行论述.研究结果表明:德尔布干断裂控制了海拉尔—根河盆地的演化,并在区域动力作用下被改造;使断裂深部倾向北西,浅部倾向南东.孙吴—双辽断裂控制着松辽盆地的形成演化,断裂深部倾向近垂直,浅部主要受太平洋西向俯冲和蒙古—鄂霍茨克洋闭合的影响,在浅部产生双向逆冲推覆构造.德尔布干断裂位于盆地的附近,由于岩浆沿断裂的侵入与喷发,因此有利于生烃也有利于形成重要的金属成矿带;孙吴—双辽断裂位于盆地中央,含油气层附近的双向逆冲推覆构造可能更有利于油气的聚集,使松辽盆地成为最重要的产油盆地之一.     

松辽盆地北部浅部基底推覆伸展作用的地震学证据与地质意义

已经利用近垂直反射地震叠偏剖面得到太平洋板块西向俯冲远程应力场形成上部地壳滑脱断裂的证据,在此基础上,利用油气地震叠偏剖面发现中远程的蒙古—鄂霍茨克缝合带、远程的太平洋板块西向俯冲带在松辽盆地滨北地区浅部基底共同作用形成的逆冲推覆断裂系统.该断裂系统基本呈双向形式,纵向与横向上表现出不均匀的强度,向西逆冲推覆的断裂系统厚度范围可达到约3~4 km,向东的断裂系统厚度范围可达到约1~2 km,断裂系统组构比较复杂.经过对控盆断裂孙吴—双辽断裂两侧地球物理场分布特征的分析,认为松辽盆地浅部基底的逆冲推覆断裂系统是叠加在孙吴—双辽断裂之上的新的断裂系统.考虑到蒙古—鄂霍茨克缝合带在远离1000多公里之外所产生的内蒙古阴山—燕山大型逆冲推覆断裂带以及松辽盆地的区域构造位置,认为在松辽盆地南部和滨北地区孙吴—双辽断裂构造线之外也应该存在浅部基底内的逆冲推覆断裂.     

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地电结构及对深部缝合边界的讨论

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞导致古亚洲洋闭合,形成了幅员辽阔的中亚造山带,该带内记录了丰富的板块碰撞信息,揭示深部缝合边界对于研究洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的深部动力学过程具有重要的科学意义.本文对查干敖包—化德410km大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得二维电性结构,为研究西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带深部构造形迹、碰撞边界问题提供地电结构的依据.结合人工反射地震及地质资料获得以下认识:(1)西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地壳存在多组"U"型低阻异常,多对应弧型、倾斜或"鳄鱼嘴"状反射界面.莫霍面存在两处错断现象,并与深部电性梯度带对应.岩石圈地幔除白乃庙岛弧呈低阻块体外,均为高阻块体,这些电性结构特征反映了南北汇聚所形成的构造形迹.(2)碰撞带可分为二连—贺根山和索伦—西拉木伦河两个不同时期的汇聚体系,晚泥盆世—晚石炭世早期形成的二连—贺根山汇聚体系由二连—贺根山增生杂岩带、宝力岛弧地体及断裂带组成,深部缝合边界位于二连浩特.而晚二叠—早三叠的索伦—西拉木伦河汇聚体系由二道井子增生杂岩带和温都尔庙增生杂岩带及断裂带组成,深部缝合边界位于苏尼特右旗.(3)在锡林浩特地区软流圈内部存在高阻异常,可能为俯冲消失的洋壳或碰撞造山后拆离的岩石圈残片.     

辽宁义县—内蒙古东乌珠穆沁旗剖面深部电性研究

本文给出了沿辽宁义县—内蒙古东乌珠穆沁旗大地电磁测深剖面的电性结构。研究结果表明,沿该剖面壳内和上地幔高导层的埋藏深度与温度场有着良好的对应关系,即壳内、上地幔高导层埋深愈浅,其热流值愈高,反之就越低。大地电磁测深结果还表明,辽西隆起区继承了辽南地区上地幔高导层起伏形态。本文还从电性结构特征探讨了西拉木伦河断裂带可能是西伯利亚板块和中国板块的缝合线