断陷的形成机制

对于长岭断陷的形成机制,用以往传统的理论都无法全面系统地对其进行解释,这就需要新的理论去弥补这一空缺,而构造地质学新理论——“不协调伸展”理论(童亨茂,2008)则可以解决这一问题。该理论考虑介质的不均匀性,强调基底先存断裂对盆地断裂形成和演化的控制和影响,可以对有基底先存断裂的情况下,分析预测裂陷盆地断裂的形成和演化。

长岭断陷主要存在两个方向的断裂:北北东向和北西向。从地震剖面上看都是控制沉积的正断层,用传统的构造地质学理论—Anderson模式无法进行合理的解释,也无法正确地认识断陷的区域伸展方向。而应用“不协调伸展理论”则可以合理地解释上述构造现象,结合残余厚度分布特征和三维工区精细构造解释得到的断裂系统分布特征,可以确定不同构造演化阶段的应力体制和区域构造作用方向。

和整个松辽盆地一样,长岭断陷在盆地形成(火石岭组开始沉积)之前就存在两组主要的基底断层,其方向为NNE-NE和NW。根据“不协调伸展理论”,在伸展作用下,上述两组断裂可以同时活动,控制沉积而形成凹陷,即边界断层和主干断层主要受基底先存断裂的控制和影响。但远离主干断层的小型断裂则主要受区域伸展方向的控制,同时也受附近主干断裂的一定影响。按照“不协调伸展”理论,确定长岭断陷区域伸展方向及其变化的依据有以下几方面:

从裂陷阶段的厚度分布特征分析,长岭断陷南区的长岭牧场次凹和伏龙泉次凹,第1裂陷期(火石岭组和沙河子组期间)次凹的走向均是NW 走向,表明该期间北西向的断裂活动占主体;而第2裂陷期沉积的营城组的厚度中心的走向为NE向,与长岭断陷北部区域近于一致(张枝焕、童亨茂等,2008)。

三维地震工区不同反射层断裂系统的分布研究表明,区内 反射层小断层的平均走向为350°左右,而 和T4反射层小断层的平均走向约为5°,并且在 反射层上一NNW 向延伸的断层在 和T4反射层上表现为近SN向小型断层雁行排列的特征,表明断裂系统伸展方向的偏转。

综合上述地层的分布特征、小型断层的分布特征以及在不同反射层上的变化,按照不协调伸展理论,确定长岭断陷在第1裂陷期的伸展方向为80°左右,第2裂陷期的伸展方向发生顺时针方向偏转,区域伸展方向为100°左右(图2-3)。

这样,在第1裂陷期,在NEE-SSW(80°)方向的不协调伸展作用下,由于NNE和NW 方向基底先存断裂的存在,且两组基底先存断裂同时活动,控制长岭断陷在裂陷阶段的形成和演化,其中断陷东北区NW 向基底先存断裂不发育,主要受NNE方向基底先存断裂的控制,故该区带一直表现为NNE方向;断陷南部由于两个方向的基底先存断裂同时存在,导致两个方向的断层同时活动,但NW方向的断裂活动相对比较强烈,起主导作用。而在第2裂陷期,由于区域伸展方向的偏转,NW 向基底先存断裂的活动强度相对减弱,而NNE向断裂的活动强度则相对增强,导致NE方向断裂的活动强度超过NW 向,对沉积控制起主导作用。但总的来说,上述两组基底先存断裂在第1和第2裂陷期间都与区域伸展方向存在一定程度的不协调,都应存在一定的走滑位移分量(张枝焕、童亨茂等,2008)。