南黃海北部地區(qū)逆沖推覆構(gòu)造特征

姚 蓉，羅開平，楊長清

(1.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640； 2.湖南師范大學(xué)，長沙 410081； 3.中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151； 4.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071)

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

南黃海地區(qū)在大地構(gòu)造上位于揚子板塊東段，亦即郯廬斷裂帶以東，蘇魯造山帶以南，江山—紹興斷裂帶和舟山—濟(jì)洲隆起以北，其東與朝鮮半島毗鄰；是下?lián)P子地塊向海域的延伸部分(圖1)。根據(jù)蔡乾忠等人[1-3]的研究，認(rèn)為蘇魯造山帶屬揚子地臺，其上發(fā)現(xiàn)南方型石炭紀(jì)—二疊紀(jì)古生物化石組合；并提出“華北與下?lián)P子地臺的分界在膠東地塊的北部”。蘇魯造山帶的基底由荊山群、膠東巖群、東海群組成；根據(jù)航磁資料，這些變質(zhì)巖也是南黃海基底的組成部分(陳建文、李慧君等，2009)。在蘇魯造山帶南部五蓮—榮城斷裂與嘉山—響水?dāng)嗔阎g，由北而南分布一套超高壓和高壓變質(zhì)巖帶。許志琴等[4]根據(jù)蘇魯高壓—超高壓變質(zhì)體形成的構(gòu)造環(huán)境、變質(zhì)作用時期等，提出蘇魯高壓—超高壓變質(zhì)體的陸—陸碰撞俯沖剝蝕新模式。湯加富等[5]在研究大別—蘇魯造山帶變質(zhì)作用成因后指出，“超高壓變質(zhì)帶的形成與折返與板塊碰撞、深俯沖作用無關(guān)”；任紀(jì)舜、牛寶貴等[6]亦認(rèn)為，“蘇膠造山帶的高壓—超高壓變質(zhì)作用是大陸殼疊覆造山作用的結(jié)果，而不是碰撞造山的標(biāo)志”。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of study region

南黃海的北部以嘉山—響水?dāng)嗔褞c蘇魯造山帶相鄰，造就了南黃海北部地區(qū)的構(gòu)造特征及構(gòu)造變動與蘇魯造山帶密切相關(guān)。

南黃海地區(qū)海相中、古生界斷裂十分發(fā)育，方向上總體以NE、NEE—近EW向為主，構(gòu)成了南黃海地區(qū)海相中、古生界的斷裂系統(tǒng)；性質(zhì)上主體為逆掩推覆斷層、逆沖斷層、反轉(zhuǎn)斷層，其中以逆沖或逆掩推覆斷層規(guī)模最大，基本控制了南黃海地區(qū)中、古生界海相層的主體構(gòu)造輪廓。根據(jù)近年來南黃海地區(qū)的地震資料研究，可以確認(rèn)南黃海北部地區(qū)發(fā)育一系列逆沖或逆掩推覆斷裂，其中最主要的一條逆掩推覆斷層——膠南逆掩推覆斷層發(fā)育在盆地北部，相當(dāng)于嘉山—響水?dāng)嗔褞蚰宵S海延伸的部分，形成于印支期—早燕山期，表現(xiàn)為前震旦系變質(zhì)巖逆掩推覆于古生界之上，為南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造的一條主體斷裂。

2 逆沖(掩)推覆構(gòu)造特征

南黃海北部地區(qū)的逆沖(掩)推覆斷裂總體上呈北東向或北東東方向分布于千里巖隆起及其以南地區(qū)，波及到嶗山隆起南部，主要表現(xiàn)為蘇魯造山帶由北向南的逆沖推覆作用形成一系列由北向南的逆沖推覆帶。組成推覆構(gòu)造的斷裂帶是以寒武系底面(幕府山組頁巖)、志留系底面(高家邊組泥頁巖)及上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M煤系地層作為主要滑脫面而總體由北向南推覆，各斷裂帶斷面傾向北或北西，斷裂傾角變化較大，一般傾角為20°～45°，最小傾角為13°，甚至近水平(圖2)。從地震剖面上看，逆沖(掩)推覆斷裂推覆距離一般3.5～6.5 km，最大可達(dá)12～50 km；推覆作用由北向南逐漸減弱，層位越來越新，在平面上組合成一個完整的逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)。根據(jù)逆沖推覆規(guī)模和基底卷入程度，將南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造自北而南劃分出根帶、中帶和鋒帶(圖3)。

圖2 南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造特征Fig.2 Features of thrust nappe structure in northern South Yellow Sea

圖3 南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)分帶示意Fig.3 Division of thrust nappe structure in northern South Yellow Sea

根帶位于逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的北部，又稱為千里巖推覆構(gòu)造帶，其南東界為膠南斷裂。該帶表現(xiàn)為前震旦系變質(zhì)巖逆掩推覆于寒武系[7]至下二疊統(tǒng)之上(圖2)；以前震旦系變質(zhì)巖作為推覆體，以膠南斷裂為主干斷裂，推覆范圍巨大，推測其面積在8 000 km2以上，最大推覆距離大于50 km，推覆體底界埋深在3 500～7 500 m，最大埋深達(dá)10 000余m；并形成一系列由北西向南東的逆沖推覆帶。從區(qū)域位置看，千里巖推覆構(gòu)造帶是蘇魯造山帶的一部分，相當(dāng)于灌云—千里巖高壓變質(zhì)帶。

中帶位于膠南斷裂以南、煙臺坳陷至嶗山隆起北部一帶，稱為煙臺疊瓦逆沖帶。逆沖推覆作用發(fā)生在寒武系至下二疊統(tǒng)(-C—S,D—P1)(圖4)，以隔擋式褶皺和疊瓦逆沖推覆構(gòu)造變形為特征，斷裂類型表現(xiàn)為北部斷面傾角較小，以逆掩斷裂為主，向南斷裂傾角逐漸變大，演變?yōu)槟鏇_斷裂。

鋒帶大致為分布于嶗山隆起南部，稱為嶗南滑覆構(gòu)造帶，以緊密線形褶皺和廣泛發(fā)育的疊瓦狀逆沖構(gòu)造變形為主要特征，并且疊瓦逆沖和逆掩作用以龍?zhí)督M煤系地層或下志留統(tǒng)高家邊組為滑脫層[8]，主要發(fā)生在龍?zhí)督M和青龍組內(nèi)部(圖5)，表現(xiàn)為一種蓋層滑脫變形。

圖4 南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造中帶出現(xiàn)在古生界內(nèi)部Fig.4 Middle zone of thrust nappe structure in Paleozoic, northern South Yellow Sea

圖5 嶗山隆起南部發(fā)生在龍?zhí)督M和青龍組中的逆沖推覆構(gòu)造Fig.5 Thrust nappe structure in Longtan and Qinglong Formations, south of Laoshan Uplift

3 逆沖推覆構(gòu)造形成時期分析

地震剖面特征顯示，南黃海地區(qū)北部逆沖推覆構(gòu)造切割的最新地層是下三疊統(tǒng)青龍組，表現(xiàn)為下三疊統(tǒng)青龍組及其以下的各海相構(gòu)造層均已卷入推覆構(gòu)造，并以下寒武統(tǒng)幕府山組、下志留統(tǒng)高家邊組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M煤系作為主要滑脫層；其上被白堊系構(gòu)造不整合覆蓋；逆沖推覆構(gòu)造沒有進(jìn)入到陸相中、新生界地層中(圖5)。由此推斷，南黃海北部地區(qū)的逆沖推覆構(gòu)造帶的活動時期主要為早、中三疊世以后至白堊紀(jì)之前，也即是印支早期至燕山早期。

4 逆沖推覆構(gòu)造的地質(zhì)意義

4.1 逆沖推覆構(gòu)造控制侏羅紀(jì)的沉積格局

地震剖面顯示，煙臺坳陷至嶗山隆起北部一帶，在逆沖推覆構(gòu)造的前緣往往出現(xiàn)一套位于白堊系之下且有別于白堊系的坳陷性沉積，該套地層暫定為侏羅系。煙臺坳陷萊西凸起是一個被改造了的發(fā)生在古生界內(nèi)部的逆沖推覆構(gòu)造，表現(xiàn)為震旦系—下古生界逆掩推覆在下古生界和上古生界之上(圖6)。地震剖面顯示，侏羅系的地震反射呈由南向北的發(fā)散狀，同時侏羅系底部同相軸具有由北向南的下超現(xiàn)象；白堊系是由南向北超覆于侏羅系之上，而古近系則逐層超覆于白堊系、侏羅系并一直超覆到萊西凸起頂部的古生界之上。這顯示出侏羅系沉積時，由推覆作用所形成的萊西凸起已經(jīng)形成；侏羅系作為前陸沉積而出現(xiàn)。侏羅系沉積以后，侏羅紀(jì)盆地以及控制侏羅紀(jì)盆地沉積的逆沖推覆構(gòu)造——萊西凸起被白堊紀(jì)—古近紀(jì)盆地所覆蓋。

圖6 南黃海北部逆沖推覆構(gòu)造控制侏羅紀(jì)沉積Fig.6 Thrust nappe structure controlling Jurassic, northern South Yellow Sea

4.2 逆沖推覆構(gòu)造控制中、古生界海相變形特征與油氣聚集

推覆構(gòu)造由北向南推進(jìn)，隨著應(yīng)力的釋放而規(guī)模越來越小，由基底卷入式向蓋層滑脫式遞變；特別是廣泛沿下志留統(tǒng)高家邊組泥巖和上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M煤系等滑脫面產(chǎn)生滑脫，形成斷裂滑脫構(gòu)造，造成南黃海地區(qū)海相上、下構(gòu)造層之間形變特征差異顯著。從多條地震解釋剖面(圖5)可以看出，發(fā)育于龍?zhí)督M—青龍組中的疊瓦式逆沖推覆斷裂構(gòu)造，并沒有向下或很少向下切割志留系滑脫面(或加里東構(gòu)造面)而進(jìn)入海相下構(gòu)造層。組成這些滑脫和推覆構(gòu)造的主干斷裂及其派生斷裂大都消失或收斂在龍?zhí)督M煤系地層中或志留系滑脫面(或加里東構(gòu)造面)上。滑脫面之下的震旦系—下古生界受后期構(gòu)造運動改造程度明顯減弱，滑脫面上、下構(gòu)造層形變特征具顯著差異。從而造成上覆上古生界構(gòu)造層的構(gòu)造較復(fù)雜，而下伏下古生界構(gòu)造層的構(gòu)造相對穩(wěn)定、簡單。

晚白堊世至古近紀(jì)，中國東部地區(qū)處于拉張環(huán)境之中，南黃海地區(qū)沿早期逆沖推覆斷裂產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，形成斷陷沉積。煙臺坳陷中的一些凹陷，如青州凹陷、諸城凹陷等正是這一動力學(xué)機制下所形成的。而煙臺坳陷中的一些凸起，如乳山凸起、萊西凸起等，它們早期應(yīng)是推覆體的一部分，在晚中生代—早新生代由于拉張斷陷的出現(xiàn)而演變?yōu)檑晗葜械臐撋交蛲蛊穑刂屏酥小⑿律某练e[9]和油氣的運移、富集。

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