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[摘 要]勃利盆地位于三江-穆棱河坳陷中部,构造运动复杂多变,且对盆地形成及赋煤起着至关重要的作用。本文通过构造形变的发展和形成机制、构造岩的结构和构造特征等分析研究了区内显微构造特征;通过沉积岩层的物质成分组成分析了区内滑脱变形特征;采用大、小构造分析相结合方式解释了其运动学特征;借助运动学一般分析方法,推断出逆冲推覆构造形成于燕山早期,而盆地内复向背斜内的断裂与次级褶皱同时形成于印支期。
[关键词]勃利盆地;构造运动;逆冲推覆;燕山早期
中图分类号:G711 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0356-01
1 地质概况
勃利盆地地处东北古板块东段,三江-穆棱河坳陷中部。印支期开始板块向西俯冲形成了该区北东向构造,产生勃利断陷、桦南坳陷、宝密坳陷三个二级构造单元,构造运动复杂多变,主要含煤地层为早白垩世鸡西群与龙爪沟群,构造运动对于盆地的形成演化起着至关重要的作用。
2 显微构造特征
(1)区内岩石中矿物压扁、拉长、定向性明显,形成明显的优选方位,显微构造如单剪裂隙、剪切形成的压力影等、以及岩组图型都反映了作用力是压剪性特征,因此区内构造形变应属于压剪性地应力的产物,当然它代表了最强一次构造形变的产物。
(2)在前方水平挤压机制下形成了向东倾状的、东宽西窄的北东向褶皱以及与它相伴生的走向逆冲断层、X剪切断裂,在水平运动过程中,在后方则形成拉伸构造以及与其半生的平移断层。在后期拉伸机制下或继承前期构造,形成了近南北向和北东向断陷盆地,发生了早白垩世的堆积、火山喷发、岩浆侵入等。
(3)北东向构造形成于北西—南东向水平挤压构造应力场,南东方向来的水平挤压力大于北西向来的地应力,造成了东南翼地层的向、背斜推覆构造,即形成褶皱推覆构造,并有大量的断层面向东南倾斜的逆冲—逆冲推覆构造,本区两侧受边界条件所限,形成了少量断层面向北西倾斜的逆冲断层。
(4)缓倾角断裂构造形成机制的初步认识
本区广泛发育的缓倾角断裂、断裂推覆构造、褶皱推覆构造等形成时期,应属燕山早期或晚印支期,这期是全区最强的一次构造运动,因而改造了前期构造形迹,故显微构造也反映了后期构造形变特征。
3 滑脱带变形特征
沉积岩区最有利的界面是软弱岩层为界面或发生层間滑动的层理面。在粘土岩、页岩里一般含有大量蒙脱石、高岭石等粘土矿物,亲水性强、水理性差、被水浸润后容易膨胀和分解,使岩层间的粘结力和摩擦系数大大降低,因而,滑动流变易于发生,实见证明含煤岩系中出现的滑脱构造多数是以厚煤层为滑动面。也有沿断层穿层现象,使煤层间距变小或煤层重复或煤层流变而增厚的可能。更有利的润滑层条件是一大套巨厚的很强硬的岩层之上或之中发育了屈服软弱层。研究区内推覆构造的润滑层多为白垩系的细粒碎屑岩、页岩、煤层。其中沿煤层的滑脱使煤层流变,表现为煤层原生结构被破坏,形成了各类构造煤,煤层因逆冲推覆强烈变形、厚度急剧变化。
4 运动学特征
4.1断裂构造的运移方向
勃利地区确定逆冲推覆方向是采用大、小构造分析相结合方式,其运移方向是由南偏东或南东向北或北西的。其判断依据如下:
(1)从断层线的总体弯曲形态来判断逆冲运移方向,在侵蚀切割不太强烈的地区可以从断层线的总体弯曲形态来判断逆冲运移方向。也可以分段测量并分析统计各段平均走向,再求出总的走向。如果断层出露区地形起伏很大,其测量的断层产状点最好位于同一标高上或标高相近的区段中。总体趋势成弧形,弧顶在东保附近,它的指向为南突出的弧形,弧顶指向南则代表了逆冲方向也是变形最强烈部位。
(2)根据岩石破裂和变形理论及节理统计,老秃顶子岩体以320°—350°∠55°—70°的扭节理最为发育,则主应力方向为南东向北西。在勃利盆地内利用节理资料求解的主应力轴方位为南东—北西或近南北。
(3)与断层伴生的小型褶皱也是确定逆冲方向的良好标志。勃利地区白垩系中大量的地质剖面及野外实测,褶皱中向、背斜北西翼长而平缓,南东翼短而陡峻,甚至倒转。
(4)层间推覆构造的运动图像,简单者是单斜的滑片,滑片中有时没有或很少褶皱弯曲或断裂切割,有时也可伴生一系列倾向相同、倾角较陡。方向逆推的分枝断裂。由这些分枝断裂的运动方向可推知层间推覆的总体运动方向也是由南东向北西。
4.2断层构造运移距离
编制出平衡剖面。然后将选定的标志层展平,使错断重叠或拉开的标志层依次联结,恢复长度,不过这种长度平衡只是恢复了逆冲和褶皱造成的变形,还必须要消除塑性变形的影响,为此要与未交形地区的地层进行厚度比较或进行应变测量,确定岩层的原始厚度,再测算位移的距离和缩短量。对于区域的推覆构造还必须恢复变形时的古地理和岩相使原岩就位,以便较精确地测算出运移距离。
5 运动时代
勃利盆地的向斜等地区,早白垩世的地层分别角度不整合在侏罗世的地层之上,早白垩罗世所形成的构造形态也不影响上覆地层的构造形态。总结以上各地区的客观地质资料,逆冲推覆构造形成于早白垩世以前,相当于燕山运动早期。上覆白垩系下统仍为正断层接触,该断裂在五万分之一的航磁图上出现负异常,向东南延伸超越了该断裂位置,故向东南倾的逆冲断层掩伏在推覆体之上,以上说明,早白垩世所形成的断层,在一些地段仍存在继承性的活动。勃利盆地复向背斜内的断裂与次级褶皱同时生成,褶皱轴与断裂面均一致倾向南东,并被燕山早期发生的逆冲断裂覆盖,因而断裂应在印支期生成。
6 结论
(1)区内构造形变应属于压剪性地应力的产物,经历了长期而多次的构造运动,最强烈期发生在印支或燕山早期,挤压构造应力场造成了区内逆冲-褶皱推覆构造的形成,并广泛发育缓倾角断裂、断裂推覆构造等。
(2)区内推覆构造的润滑层多为白垩系的细粒碎屑岩、页岩、煤层。其中沿煤层的滑脱使煤层流变,表现为煤层原生结构被破坏,形成了各类构造煤,煤层因逆冲推覆强烈变形、厚度急剧变化。
(3)区内断裂运移由南偏东或南东向北或北西。盆地总体趋势成弧形,弧顶在东保附近,它的指向为南突出的弧形,弧顶指向南则代表了逆冲方向也是变形最强烈部位。
(4)区内逆冲推覆构造形成于早白垩世以前,即燕山运动早期,在此期间形成的断层,在局部地段仍存在继承性的活动,区内复向背斜内的断裂与次级褶皱均形成于印支期。
参考文献
[1]许文良,王枫,裴福萍,孟恩,唐杰,徐美君,王伟.中国东北中生代构造体制与区域成矿背景:来自中生代火山岩组合时空变化的制约.[J].岩石学报.2013 (02).
[2]周建波,曾维顺,曹嘉麟,韩杰,郭晓丹.中国东北地区的构造格局与演化:从500Ma到180Ma.[J].吉林大学学报(地球科学版).2012 (05).
[3]曹代勇,谭节庆,陈利敏,郭爱军,李焕同,刘亢.我国煤炭资源潜力评价与赋煤构造特征.[J].煤炭科学技术.2013 (07).
作者简介
高博,女,1984年1月5日,本科,地质中级工程师。
[关键词]勃利盆地;构造运动;逆冲推覆;燕山早期
中图分类号:G711 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)08-0356-01
1 地质概况
勃利盆地地处东北古板块东段,三江-穆棱河坳陷中部。印支期开始板块向西俯冲形成了该区北东向构造,产生勃利断陷、桦南坳陷、宝密坳陷三个二级构造单元,构造运动复杂多变,主要含煤地层为早白垩世鸡西群与龙爪沟群,构造运动对于盆地的形成演化起着至关重要的作用。
2 显微构造特征
(1)区内岩石中矿物压扁、拉长、定向性明显,形成明显的优选方位,显微构造如单剪裂隙、剪切形成的压力影等、以及岩组图型都反映了作用力是压剪性特征,因此区内构造形变应属于压剪性地应力的产物,当然它代表了最强一次构造形变的产物。
(2)在前方水平挤压机制下形成了向东倾状的、东宽西窄的北东向褶皱以及与它相伴生的走向逆冲断层、X剪切断裂,在水平运动过程中,在后方则形成拉伸构造以及与其半生的平移断层。在后期拉伸机制下或继承前期构造,形成了近南北向和北东向断陷盆地,发生了早白垩世的堆积、火山喷发、岩浆侵入等。
(3)北东向构造形成于北西—南东向水平挤压构造应力场,南东方向来的水平挤压力大于北西向来的地应力,造成了东南翼地层的向、背斜推覆构造,即形成褶皱推覆构造,并有大量的断层面向东南倾斜的逆冲—逆冲推覆构造,本区两侧受边界条件所限,形成了少量断层面向北西倾斜的逆冲断层。
(4)缓倾角断裂构造形成机制的初步认识
本区广泛发育的缓倾角断裂、断裂推覆构造、褶皱推覆构造等形成时期,应属燕山早期或晚印支期,这期是全区最强的一次构造运动,因而改造了前期构造形迹,故显微构造也反映了后期构造形变特征。
3 滑脱带变形特征
沉积岩区最有利的界面是软弱岩层为界面或发生层間滑动的层理面。在粘土岩、页岩里一般含有大量蒙脱石、高岭石等粘土矿物,亲水性强、水理性差、被水浸润后容易膨胀和分解,使岩层间的粘结力和摩擦系数大大降低,因而,滑动流变易于发生,实见证明含煤岩系中出现的滑脱构造多数是以厚煤层为滑动面。也有沿断层穿层现象,使煤层间距变小或煤层重复或煤层流变而增厚的可能。更有利的润滑层条件是一大套巨厚的很强硬的岩层之上或之中发育了屈服软弱层。研究区内推覆构造的润滑层多为白垩系的细粒碎屑岩、页岩、煤层。其中沿煤层的滑脱使煤层流变,表现为煤层原生结构被破坏,形成了各类构造煤,煤层因逆冲推覆强烈变形、厚度急剧变化。
4 运动学特征
4.1断裂构造的运移方向
勃利地区确定逆冲推覆方向是采用大、小构造分析相结合方式,其运移方向是由南偏东或南东向北或北西的。其判断依据如下:
(1)从断层线的总体弯曲形态来判断逆冲运移方向,在侵蚀切割不太强烈的地区可以从断层线的总体弯曲形态来判断逆冲运移方向。也可以分段测量并分析统计各段平均走向,再求出总的走向。如果断层出露区地形起伏很大,其测量的断层产状点最好位于同一标高上或标高相近的区段中。总体趋势成弧形,弧顶在东保附近,它的指向为南突出的弧形,弧顶指向南则代表了逆冲方向也是变形最强烈部位。
(2)根据岩石破裂和变形理论及节理统计,老秃顶子岩体以320°—350°∠55°—70°的扭节理最为发育,则主应力方向为南东向北西。在勃利盆地内利用节理资料求解的主应力轴方位为南东—北西或近南北。
(3)与断层伴生的小型褶皱也是确定逆冲方向的良好标志。勃利地区白垩系中大量的地质剖面及野外实测,褶皱中向、背斜北西翼长而平缓,南东翼短而陡峻,甚至倒转。
(4)层间推覆构造的运动图像,简单者是单斜的滑片,滑片中有时没有或很少褶皱弯曲或断裂切割,有时也可伴生一系列倾向相同、倾角较陡。方向逆推的分枝断裂。由这些分枝断裂的运动方向可推知层间推覆的总体运动方向也是由南东向北西。
4.2断层构造运移距离
编制出平衡剖面。然后将选定的标志层展平,使错断重叠或拉开的标志层依次联结,恢复长度,不过这种长度平衡只是恢复了逆冲和褶皱造成的变形,还必须要消除塑性变形的影响,为此要与未交形地区的地层进行厚度比较或进行应变测量,确定岩层的原始厚度,再测算位移的距离和缩短量。对于区域的推覆构造还必须恢复变形时的古地理和岩相使原岩就位,以便较精确地测算出运移距离。
5 运动时代
勃利盆地的向斜等地区,早白垩世的地层分别角度不整合在侏罗世的地层之上,早白垩罗世所形成的构造形态也不影响上覆地层的构造形态。总结以上各地区的客观地质资料,逆冲推覆构造形成于早白垩世以前,相当于燕山运动早期。上覆白垩系下统仍为正断层接触,该断裂在五万分之一的航磁图上出现负异常,向东南延伸超越了该断裂位置,故向东南倾的逆冲断层掩伏在推覆体之上,以上说明,早白垩世所形成的断层,在一些地段仍存在继承性的活动。勃利盆地复向背斜内的断裂与次级褶皱同时生成,褶皱轴与断裂面均一致倾向南东,并被燕山早期发生的逆冲断裂覆盖,因而断裂应在印支期生成。
6 结论
(1)区内构造形变应属于压剪性地应力的产物,经历了长期而多次的构造运动,最强烈期发生在印支或燕山早期,挤压构造应力场造成了区内逆冲-褶皱推覆构造的形成,并广泛发育缓倾角断裂、断裂推覆构造等。
(2)区内推覆构造的润滑层多为白垩系的细粒碎屑岩、页岩、煤层。其中沿煤层的滑脱使煤层流变,表现为煤层原生结构被破坏,形成了各类构造煤,煤层因逆冲推覆强烈变形、厚度急剧变化。
(3)区内断裂运移由南偏东或南东向北或北西。盆地总体趋势成弧形,弧顶在东保附近,它的指向为南突出的弧形,弧顶指向南则代表了逆冲方向也是变形最强烈部位。
(4)区内逆冲推覆构造形成于早白垩世以前,即燕山运动早期,在此期间形成的断层,在局部地段仍存在继承性的活动,区内复向背斜内的断裂与次级褶皱均形成于印支期。
参考文献
[1]许文良,王枫,裴福萍,孟恩,唐杰,徐美君,王伟.中国东北中生代构造体制与区域成矿背景:来自中生代火山岩组合时空变化的制约.[J].岩石学报.2013 (02).
[2]周建波,曾维顺,曹嘉麟,韩杰,郭晓丹.中国东北地区的构造格局与演化:从500Ma到180Ma.[J].吉林大学学报(地球科学版).2012 (05).
[3]曹代勇,谭节庆,陈利敏,郭爱军,李焕同,刘亢.我国煤炭资源潜力评价与赋煤构造特征.[J].煤炭科学技术.2013 (07).
作者简介
高博,女,1984年1月5日,本科,地质中级工程师。