鄂爾多斯西緣構(gòu)造層逆沖推覆體特征與形成機(jī)制

鄂爾多斯西緣構(gòu)造層逆沖推覆體特征與形成機(jī)制

1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景研究,應(yīng)重視在地質(zhì)勘探和地質(zhì)學(xué)位于騰格里沙漠和鄂爾多斯高原之間的鄂爾多斯盆地西緣地區(qū)，連接著內(nèi)蒙古板塊縫合線和秦嶺板塊縫合線。西起伏爾河褶皺帶，西起阿拉森山，東有鄂爾多斯山。晚三疊世以來,該區(qū)一直處于北東、近東西向擠壓應(yīng)力場作用,從而形成了多期、規(guī)模巨大、南北向展布的復(fù)合構(gòu)造帶,是我國東西部重要的南北向構(gòu)造分界線,也是地球物理場和地殼厚度急劇變化帶以及強(qiáng)烈地震活動(dòng)帶。由于獨(dú)特的大地構(gòu)造位置和所經(jīng)歷的新構(gòu)造活動(dòng),該區(qū)歷來為大地構(gòu)造學(xué)家和地質(zhì)、地理、地震、地球物理等學(xué)者重視。長期以來,各大構(gòu)造地質(zhì)學(xué)派從不同的大地構(gòu)造觀點(diǎn)出發(fā)和根據(jù)不同的地質(zhì)基礎(chǔ)資料,對(duì)本帶的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征和構(gòu)造屬性進(jìn)行過多方面、程度不同的研究探討。李四光先生(1954)以地質(zhì)力學(xué)的觀點(diǎn),稱之為“祁呂賀山字形構(gòu)造脊柱的東側(cè)”;黃汲清先生稱之為“鄂爾多斯臺(tái)褶帶”;張伯聲先生據(jù)波浪鑲嵌構(gòu)造理論,稱之為“東亞鏡像反映中軸”,認(rèn)為是中國東部左行扭動(dòng)與中國西部右行扭動(dòng)之間的一個(gè)南北向擠壓帶。近年來,隨著石油勘探的不斷深入,許多學(xué)者對(duì)鄂爾多斯盆地西緣的研究也進(jìn)一步加深。筆者充分利用地質(zhì)露頭資料、重磁電資料(包括最新的CEMP資料)、區(qū)域地震大剖面和鉆探資料,進(jìn)行了兩年的綜合研究,認(rèn)為鄂爾多斯西緣以中寧一中衛(wèi)走滑斷裂帶為界,可分為南北兩大構(gòu)造體系:北部為沖斷體系,南部為逆沖推覆體系。其中南部逆沖推覆體系具有雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu),這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了兩個(gè)不同的勘探領(lǐng)域:①推覆體下盤(滑脫面之下)的原地隆起將是天然氣勘探的新領(lǐng)域;②上構(gòu)造層的斷層相關(guān)褶皺是勘探中生界油藏的重點(diǎn)區(qū)域。正如賈承造所述:“薄皮構(gòu)造對(duì)油氣聚集成藏意義非常重大,而薄皮構(gòu)造帶中滑脫層具有重要的意義。通過滑脫層,可形成上、下層不一致的雙重構(gòu)造。我們通過地震資料發(fā)現(xiàn),深層圈閉的保存條件是非常好的,主滑脫層之下的圈閉很有潛力”。2青銅峽一線地區(qū)體系組成轉(zhuǎn)換鄂爾多斯盆地西緣地區(qū)從地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征來看,具有明顯的南、北分區(qū)性,在中寧一青銅峽一線至馬家灘以北一橫山堡以南地區(qū)存在一個(gè)轉(zhuǎn)換帶,將西緣地區(qū)分為南、北兩大體系:北部沖斷體系和南部逆沖推覆體系。兩大體系的構(gòu)造應(yīng)力機(jī)制、地質(zhì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征均不相同,表現(xiàn)出較大的差異性(圖1)。2.1地質(zhì)構(gòu)造格局差異(1)地表上,黃河的走向在中寧、青銅峽地區(qū)由東西向折向北延伸,展布方向發(fā)生近90°改變。另外地表出露的前白堊系地層在北部沖斷體系呈比較完整的反S形帶狀展布,在南部逆沖推覆體系呈一斷續(xù)的反S形帶狀展布,兩個(gè)S形分布條帶在地質(zhì)圖上錯(cuò)位明顯。(2)從整體構(gòu)造格局而言,鄂爾多斯盆地西緣構(gòu)造帶在南北方向上存在明顯差異,南北部構(gòu)造線展布不同,北部磴口一石嘴山一帶,構(gòu)造線呈南北向,賀蘭山、銀川地塹及橫山堡后沖帶主干斷層的方向以北東和北北東方向?yàn)橹?而走滑轉(zhuǎn)換帶南部的羅山一馬家灘構(gòu)造帶及沙井子一平?jīng)鰳?gòu)造帶的主干斷裂則以北北西向、近南北向?yàn)橹?再往南構(gòu)造線則以北西向?yàn)橹鳌８鱾€(gè)不同部位構(gòu)造線方向的差異充分說明,兩個(gè)構(gòu)造體系之間存在一個(gè)走滑構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶,使兩側(cè)構(gòu)造線方向發(fā)生變化。(3)布格重力異常圖上,西緣逆沖帶整體表現(xiàn)為反“S”形重力高帶,高帶兩側(cè)為線性梯度帶,但南北分界很明顯,南北各有一個(gè)呈反S形展布的局部異常帶。(4)從南北向大地電磁04CEMP10測線上,可以明顯看出在中寧一中衛(wèi)一線存在東西向走滑斷層(圖1中斷層15)。2.2北緣北部沖斷體系北部沖斷體系整體呈現(xiàn)北高南低,地層向北抬升,遭受強(qiáng)烈剝蝕。2004年完鉆的樂1井證實(shí)第三系與下伏二疊系石盒子組呈不整合接觸,其間缺失白堊系、侏羅系、三疊系,主要發(fā)育高角度的上沖斷層和擠壓斷塊,沖斷帶已經(jīng)卷入到基底。北部地區(qū)的地震剖面顯示(圖2)斷面較陡,傾角一般為50°～60°,最大可達(dá)75°,且向深處并未發(fā)現(xiàn)緩傾現(xiàn)象。斷層水平斷距小于垂直斷距,一般為200～500m,最大可達(dá)1300m,向南斷距有變小趨勢(shì)。其斷裂形式以由東向西逆沖為主,逆沖塊體橫切二疊系太原組煤層(TC3地震反射層)。東傾逆沖斷層明顯表現(xiàn)為自東向西斷距逐漸增大,地層逐漸抬高,伴隨的局部構(gòu)造幅度也明顯增加,其東通常以一個(gè)斷距不大的西傾逆沖斷層為界,向東逐漸轉(zhuǎn)為正常層序。從所反映的應(yīng)力機(jī)制來看,在北部沖斷體系陶樂一橫山堡地區(qū)的主壓應(yīng)力方向應(yīng)為北西向,即從鄂爾多斯盆地向外、向西北推擠,其中,陶樂地區(qū)擠壓應(yīng)力最強(qiáng)。向北至石嘴山地區(qū)應(yīng)力逐漸達(dá)到均衡,形成前緣三角帶;再向北至桌子山地區(qū),來自于西部的主壓應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)地位。北部沖斷體系屬于基底卷入型(厚皮型),基底剛性相對(duì)較弱,因此沿基底斷裂再活動(dòng)和反轉(zhuǎn)是其變形的主要形式;水平縮短量相對(duì)較小,而垂向運(yùn)動(dòng)幅度較大,上、下層系疊置程度較高。2.3不對(duì)稱狀結(jié)構(gòu)南部逆沖推覆體系的斷裂為西傾東沖,由西向東分不同斷塊呈臺(tái)階式上升,在馬家灘一惠安堡一帶以石炭系一二疊系軟煤層為滑脫面,分為中生界和古生界兩個(gè)構(gòu)造層。上構(gòu)造層屬于中新生代的表皮褶皺,構(gòu)造變形強(qiáng)烈,斷裂和局部構(gòu)造圈閉發(fā)育,斷層延伸長度大,約為25～47km。背斜呈東翼陡、西翼緩,而向斜均西翼陡、東翼緩;整體呈現(xiàn)東窄西寬、東陡西緩的不對(duì)稱狀,軸部偏東,靠近主逆沖斷層;軸部出露層位向西逐漸變新,依次出現(xiàn)中、晚三疊統(tǒng)、中侏羅統(tǒng)。淺層收縮加劇,反向調(diào)節(jié)斷層與主逆沖斷層形成“y”字型組合為特征,斷層在平面和剖面上均有一定的時(shí)空變化特征,斷層產(chǎn)狀具有上陡下緩的特征。主斷層向深部多具有滑脫現(xiàn)象,剖面上表現(xiàn)為向深部歸并于一滑脫面上,即沿石炭系至二疊系山西組煤層滑脫;在斷距變化上,表現(xiàn)為同一斷層向深部層位垂直斷距減小,淺部斷距可達(dá)上千米,而深部僅有幾百米。由于主斷層的滑脫現(xiàn)象,致使深淺層構(gòu)造間差異明顯:淺層構(gòu)造發(fā)育、斷層多,褶皺變形強(qiáng)烈;而深部變形弱,構(gòu)造簡單,深、淺構(gòu)造軸部在平面上和剖面上往往發(fā)生遷移(圖3)。在時(shí)間序列上,擠壓構(gòu)造的初期變形樣式一般為斷滑褶皺、斷展褶皺和斷彎褶皺。隨著時(shí)間的推移,收縮位移量加大,使其發(fā)生逆沖構(gòu)造、疊瓦構(gòu)造、反沖構(gòu)造和對(duì)沖構(gòu)造,主要特點(diǎn)是形成雙重構(gòu)造。其中,上構(gòu)造層水平推覆距離相對(duì)較大,變形相對(duì)強(qiáng)烈;下構(gòu)造層屬于逆沖推覆體下盤古生界構(gòu)造,斷裂不發(fā)育,褶皺不發(fā)育,一般比較寬緩,是受被動(dòng)擠壓形成的原地隆起。3北部沖斷體系綜上所述,南、北兩大體系的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征、生儲(chǔ)蓋組合、油氣成藏條件存在較大差異。在綜合分析和評(píng)價(jià)兩大構(gòu)造體系的構(gòu)造特征和油藏地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,筆者認(rèn)為,鄂爾多斯盆地西緣南部逆沖推覆體系具有更加有利的油氣成藏地質(zhì)條件,比北部沖斷體系石油地質(zhì)條件優(yōu)越,更有勘探價(jià)值和前景。北部沖斷體系以尋找古生界天然氣藏為主,勘探目標(biāo)以背斜、斷背斜、斷鼻和構(gòu)造斜坡上的巖性圈閉為主。南部的雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了兩個(gè)不同的油氣勘探領(lǐng)域,在上構(gòu)造層中表皮褶皺和局部構(gòu)造發(fā)育,可形成背斜、斷背斜、斷塊、斷鼻等圈閉,另外低幅度背斜和構(gòu)造背景上的構(gòu)造巖性復(fù)合圈閉也是主要的目標(biāo),在該區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的馬家灘、擺宴井等小油田已經(jīng)證實(shí)了多種構(gòu)造類型圈閉的存在,該區(qū)是尋找中生界石油儲(chǔ)量