江汉盆地位于扬子地块中部,是一个陆内裂陷盆地,断裂、凸起和凹陷带在盆地内十分发育。诸多学者对江汉盆地进行研究,胡炳煊等[1]研究了盆地断裂发育,谢泰俊等[2]对盆地盐构造类型进行划分,李占奎[3]提出江汉盆地存在南北向和东西向的构造,王必金等[4]和杨攀新等[5]对盆地的演化序列进行研究。
二级构造带是由一系列位置相邻、有相同成因联系、具有共同发展历史的三级构造(包括与三级构造相伴生的其他类型构造)组成的综合体[6]。江汉盆地发育有丰富的断裂、古潜山、盐构造、火山活动,但由于技术条件和手段的缺乏,尤其是地震资料覆盖面积和精细程度的限制,对于盆地二级构造带的研究还有待深入。
基于此,本次研究以二级构造带变形特征及其主控因素为主线,根据三维地震、地质及前人研究成果,对盆地二级构造带进行分类和梳理,明确典型二级构造带的空间展布与走向、剖面形态与主要成因类型等。
1 区域地质概况江汉盆地西起宜昌、枝江,东到沔阳、应城,南到监利、洪湖,北到潜江、天门以北,面积为36 360 km2,是一个上叠在中扬子地块上的白垩纪-第四纪盆地(图 1)。盆地北部为东秦岭-大别造山带,南部为江南-雪峰隆起,西部是黄陵背斜。盆地在中生界和古生界海相碳酸盐岩、碎屑岩和陆相含煤碎屑岩的基础上,经燕山运动、喜山运动发展而来。
中三叠世后,江汉盆地处于不断隆升的过程中,形成了北西向隆、凹相间排列的构造格局。早侏罗世末期,华夏、扬子和华北板块陆陆碰撞活动剧烈,此时期构造活动以南、北对冲挤压活动为主[7]。中生代早期形成的凹陷带和隆起带,此时期受到强烈改造,南部的挤压影响达到潜北、纪山寺断裂一带,形成江陵-新沟地区的区域性隆起。侏罗纪末期以后,研究区南部和北部逆冲断层普遍发育,全区进入逆冲推覆构造形成期。区域构造作用和先存构造的影响形成3个分别位于南部、北部、中部的构造带。
2 二级构造带类型与分布特征 2.1 划分依据二级构造带的划分对盆地中各个构造的成因认识和归属有重要意义。由于各种盆地的地质条件不尽相同,所以发育的二级构造带类型相对较多,划分二级构造带的原则也随之不同。本次研究主要依据如下3个划分原则:1)构造形态特征,组成二级构造带的三级构造形态是不同的,因此在划分二级构造带时常常从三级构造入手进行研究;2)构造形成原因,仅依靠构造形态来区分二级构造带是不够的,相似的构造形态可能具有不同的构造成因,例如同样是背斜构造,其形成原因可能是盐构造的底辟作用,也可能是挤压形成的;3)构造发展史,划分的二级构造带还需要对其发展史进行研究,只有发展史相同的三级构造才能划分到相同的二级构造带,特别是当各三级构造定型后的发展史要基本保持一致[6]。
二级构造带的边界并没有详细的定义,本文尝试结合不同时期的地震反射层构造图,将各二级构造带所影响的范围划入构造带内。
2.2 类型与特征考虑到江汉盆地二级构造带的多样性与复杂性,对划分出的二级构造带按照其主要的构造成因和现今表现出的构造形态进行分析。对江汉盆地内5个主要凹陷(江陵凹陷、潜江凹陷、沔阳凹陷、陈沱口凹陷、小板凹陷)以及凹陷间3个低凸起带(丫角-新沟低凸起带、通海口低凸起带、岳口低凸起带)进行解剖与总结,将江汉盆地二级构造带分为与盐构造相关的二级构造带、与断裂相关的二级构造带和与古潜山相关的二级构造带共3种类型、25个二级构造带(图 2和表 1)。
江汉盆地经历了多阶段、不同地球动力学背景的构造运动,形成了不同走向、纵横交错的断裂,其现今分布极其复杂。
潜北断裂带是江汉盆地内潜江凹陷北缘规模最大的断裂之一,断裂整体呈北东东走向(图 3),但具有分段性,且各段走向不同[8-9]。两端的断裂分别于东北的岳口古潜山和西南的丫角新沟古潜山呈斜坡过渡,长132 km,宽8~10 km,面积约540 km2,整个断裂带由潜北断层上升盘和部分下降盘两大部分构成。根据潜北断裂带的构造样式及断层活动性(图 4),以潭口为界将其划分为东西两段,东西段又可进一步分为两个次一级的构造带,如图 5所示。沿走向,潜北断层的活动速率差异很大,西二段的活动速率最大,形成蚌湖向斜;西一段为潜北断裂逐渐尖灭的过渡段。二段位于张港地区,活动速率较小,构造变形相对单一。
潜北断层西一段发育羽状断裂组合。西一段断层在地震剖面上呈板状,潜江组的沉积没有受到影响,断裂上下盘都有沉积,潜北断层的主体与伴生的断层呈羽状排列,该段整体断层活动性较弱。借助于三维地震资料,潜北断层与周缘的伴生断裂在地震剖面上为平行式组合样式(图 5A)。西二段主体部分位于钟市地区,潜北断层主体为上陡下缓的铲式。西二段紧邻蚌湖向斜,富含盐层。盐岩在潜北断层中侵入并向上运移,使次级断裂组合表现为似花状。
东一段对应为潭口凸起段(图 5C、5D),从东一段的位置开始,潜北断层断面不再是板式或铲式,其在平面和剖面上的构造形态更加复杂。因为膏盐的发育和滑脱作用,东一段的主体断裂在剖面特征上呈现出座椅式,上下部分陡峭,中部平缓。在图 5D中,沿断面滑脱的地层对潜北凹陷的地层具有一定的挤压作用。地层沿断面大位移滑动,使断层强烈褶皱掀斜形成背斜,并在断拗转换期遭受剥蚀。
东二段的次级断裂几乎不发育,因为该地区裂陷作用相对西段要弱得多。几乎没有盐的分布,但是在潜北断裂顶部残留一个去顶的盐背斜,类似于东一段潭口地区的盐构造,说明现今的潜北断裂上升盘还有大量的沉积地层。
综上所述,潜北断裂带是一个分段、多因素影响的二级构造带。膏盐沿断面侵入或者聚集形成盐背斜,但是这些构造大多遭受较为强烈的改造。
3.2 与盐构造有关的二级构造带盐构造是江汉盆地发育极为广泛的构造样式,它的形成与盆地内部沉积的大量、多层系盐岩地层密切相关,王场盐背斜就是潜江凹陷内蚌湖向斜中发育的一个典型盐构造。该构造走向为北西向的一个长轴背斜,从474测线地震剖面图可以看出王场构造有如下特点:1)王场盐背斜的底部潜四下段地层明显增厚,且厚度在横向上不稳定,由于潜四下段盐岩发育,反映出盐发生了塑性流动;2)从地层产状来看,下部产状陡,浅层逐渐变缓;3)从影响范围来看,底部的范围较小,但幅度较大,而浅层的范围较大,但幅度较小,反映底部盐层的流动是构造变形的局部主控因素;4)地层厚度的变化主要表现在潜四下段,而其上部地层厚度基本无变化;5)自下而上构造的高点一致,基本没有横向迁移。图 6A为王场盐背斜横截面图。王场盐背斜是由潜四下盐在潜二段沉积时期聚集、上拱形成的对称褶皱。由于底辟作用强烈,上覆地层变形强度很大,但是仍未发生刺穿。图 6B为王场盐背斜纵截面图,车档断层为同沉积断层,与周矶断层形成一个地堑式洼陷。
江汉盆地内目前发现的潜山带有新沟潜山构造带、通海口南潜山构造带、通海口北潜山构造带、岳口潜山构造带和通海口东潜山构造带。新沟古潜山构造带是盆地内分隔其他主要凹陷的潜山带,且具有较大的规模,所以作为古潜山影响因素的典型二级构造带进行解析。
新沟古潜山带南段为周老嘴断层与东荆河断层所控制的地垒(图 7),盆地不整合界面之前为志留系地层,为古潜山构造,其形成演化过程与盆地幕式裂陷息息相关。在白垩纪早期该构造带是一个明显的沉降带,汉水、后港-龙湾、周老嘴断裂十分活跃,且以北西向展布的后港-龙湾、汉水断层最为发育,夹持该构造带的断层断距大、延伸长度大,最大沉积厚度与断裂走向一致并分布于下降盘一侧。此时期活动剧烈的断裂控制了构造带的边界。沙市组和新沟嘴组时期,该构造带上北西向断裂均停止活动,主要活动的断裂为北北东向,显示为一个沉积厚度相对较薄的低凸起带。整个古近纪丫角-新沟构造带基本是一个相对沉积变薄的低凸起带,并且在不同的沉积期相对隆起部位有明显变化。在新近系的广华寺组合平原组时期,流相沉积近水平状覆盖其上,最终形成了现今的构造格局。
1) 江汉盆地内的断裂、盐构造和古潜山结构样式多样,根据其构造特征,结合构造的成因和发育过程,将江汉盆地的二级构造带归纳为三大类,分别是与断裂相关(13个)、与盐构造相关(7个)和与古潜山相关(5个)。
2) 江汉盆地内的二级构造带大多数在形成和发育过程中受到多因素的影响,所以在命名和研究过程中,明确不同因素对构造带影响的大小和时间十分重要。在对构造带的研究中,多因素影响的构造带已有人研究过,但是如何定义、命名和划分类型并没有十分明确的规范,所以希望有研究者能完善相关的工作。
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