吉林中部断裂构造带的基本特征及其形成演化的研究

张寿德，邵学君

1.吉林省第二地质调查所， 吉林 吉林市 132013 ； 2.吉林省地质调查院，吉林 长春 130061

梨树断陷是早白垩世东北亚裂陷系的组成部分，为一西断东超的早白垩世“箕”状断陷。而吉林中部断裂构造带为梨树断陷西界控盆断裂,而吉林中部断裂构造带为梨树断陷西界控盆断裂，控制着梨树断陷的形成演化、后期改造及油气成藏。由于梨树断陷处于多个性质不同大地构造单元的复合和转换部位，特殊的构造位置，使吉林中部断裂构造带自形成以来便经受了多期次构造变动和迭加改造，构造变形特征十分复杂（解习农等，2003）。

至今对吉林中部断裂构造带的平面断裂组合、不同时期的结构构造特征、断裂活动期次及成因演化,因构造特征复杂，以及受静态特征和现今构造面貌影响较大的缘故而缺乏细致研究（杨立英等，2005）。这在一定程度上影响了对梨树断陷、郯庐断裂带乃至东北亚裂陷系中新生代形成演化、后期改造过程及其动力学背景的认识。

探讨吉林中部构造带的形成演化—后期改造的时限、期次和性质，了解其在发育和改造不同阶段的结构、构造平剖面组合及分段性特征，不仅为认识梨树断陷、乃至东北亚裂陷盆地系形成演化及油气勘探提供科学依据和基础素材, 还将会对认识梨树断陷形成演化的过程及其动力学机制提供重要约束和参考意义。

1 分段性构造带的主要特征

通过精细断裂构造带构造解析，发现吉林中部断裂构造带由5 条左阶错列首尾侧接的断裂组成，其中位于中段的吉林中部断裂规模最大，其控制着梨树断陷主体十屋洼陷；位于南北两端的苏家屯洼陷和金山洼陷规模相对较小，其中苏家屯洼陷被苏家屯断裂控制、金山洼陷则被南金山断裂与北金山断裂共同控制。根据断裂构造带内断裂展布及其侧接带特征，将吉林中部断裂构造带划分为5 段，分别是苏家屯断裂段（A）、西丁家侧接断裂段（B）、吉林中部大断裂段（C）、老公林子侧接断裂段（D）、金山断裂段（E）。

（1）苏家屯断裂段构造特征∶吉林中部断裂构造带最北段苏家屯断裂段（A）位于梨树断陷苏家屯洼陷区西侧，该处苏家屯断裂为一条向东倾斜的铲式断层，断层切割火石岭组—泉头组下部，该断裂虽对火石岭组厚度无明显控制作用，但却明显控制着沙河子组、营城组和登娄库组厚度。

（2）西丁家侧接断裂段构造特征：此段位于苏家屯断裂与吉林中部断裂之间侧接部位，该段这2条断裂带均为向东倾斜的铲式断层，其间发育侧接断裂。其中，东侧吉林中部断裂控制着火石岭组—泉头组厚度，断层断距规模大，为梨树断陷主控断层；西侧苏家屯断层规模较小，仅明显控制营城组和登娄库组厚度；侧接断层对沙河子组厚度控制明显，沿着侧接带往南沙河子组逐渐变薄、甚至尖灭。

（3）吉林中部断裂段构造特征：此段吉林中部大断裂是吉林中部断裂带的主要组成部分，为一条东倾铲式断层，其控制着梨树断陷主体十屋深洼陷的发育。断层两盘落差达5 000 m，东侧下降盘为梨树断陷沉降最深、厚度最大的地区。吉林中部断裂与小宽断裂间发育一条东倾铲式正断层，其顶部发育西倾次级铲式正断层。吉林中部断裂对火石岭组—泉头组下部厚度有明显的控制作用，显示该断裂在火石岭期—泉头早期有明显的活动；青山口期—姚家期—嫩江期，该断裂停止活动；至嫩江期末期，该断裂又开始活动，向上切割地表，致使断裂两侧地层明显褶皱。

（4）老公林子侧接断裂段构造特征：此段位于吉林中部断裂和北金山断裂之间的侧接断裂。地震剖面显示，该处吉林中部断裂明显控制营城组—泉头组沉积，相邻地震剖面显示该断裂对火石岭组和沙河子组也有明显的控制作用；北金山断裂对火石岭组厚度控制明显，对沙河子组和泉头组厚度控制则不明显，而对营城组、登娄库组和嫩江组厚度则无控制。以上特征，表明北金山断裂在火石岭期活动较强烈，随后活动减弱。

（5）金山断裂段构造特征：金山断裂段（E）位于吉林中部断裂构造带最南端。在该段，西侧吉林中部断裂的垂直断距逐渐减小，对断陷期沉积的控制作用明显减弱，再向南其断陷边界断层的地位渐被南金山断裂所替代。在本段，吉林中部断裂切割泉头组上部及上覆青山口组—嫩江组，直达地表；南金山断裂对火石岭组和沙河子组厚度有明显控制。营城期，本段区域处于隆起状态，营城组在本区缺失；厚度不大的登娄库组的分布限在金山断裂下降盘一侧；该断裂对泉头组下部的厚度有明显控制，但未切穿泉头组上部。

2 各期沉积-构造特征与区域构造环境

根据吉林中部断裂构造带对不同时期地层厚度的控制规律研究认为，吉林中部断裂构造带自火石岭期开始断裂活动，至泉头晚期断裂活动基本停止，随后区域被巨厚的泉头组上部及青山口组—嫩江组覆盖。嫩江期末期，区域遭受挤压，吉林中部断裂构造带南端断裂再次强烈活动、上覆坳陷遭受撕裂改造。

（1）火石岭期：本期断裂带南部吉林中部断裂和南—北金山断裂伸展活动强烈，其分别控制着南北向展布的十屋和金山箕状断陷发育，其内发育巨厚的火石岭组火山岩沉积。断裂带北部苏家屯断裂对火石岭组沉积厚度无明显控制，表明该断裂带北部断裂在火石岭期活动较弱。吉林中部断裂、北金山断裂和南金山断裂左列式的展布特征，表明火石岭期吉林中部断裂带及邻区可能处于北西—南东向伸展、兼右旋的构造环境下。

（2）沙河子期：本期断裂带南部吉林中部断裂和南—北金山断裂活动强烈，其间的老公林子侧接断裂开始形成。上述断裂共同控制着十屋深洼陷的发育及其内巨厚的沙河子组泥页岩沉积。与此同时，断裂带北部苏家屯断裂活动增强，并由南向北扩展，南部断距明显大于北部。在西丁家侧接断裂部位，吉林中部断裂东侧沙河子组增厚明显，显示西丁家侧接断裂和苏家屯断裂应是吉林中部断裂强烈活动时形成的次级断裂。本期吉林中部断裂构造带南强北弱的特征，显示断裂带及邻区应处于左旋走滑导致的伸展环境下。

（3）营城期：苏家屯断裂和吉林中部断裂伸展活动较强烈，吉林中部断裂断面北宽南窄，北部伸展活动强烈，营城组厚度较大。吉林中部断裂南部伸展活动较弱，在老公林子侧接断裂、北金山断裂和南金山断裂地段，因遭受挤压隆升，大部分地段缺失营城组沉积。由吉林中部断裂带断裂展布特征、断裂活动强度特征及营城组厚度分布特征可知，营城期吉林中部断裂带及邻区处于右旋走滑伸展环境下；与此同时，西丁家侧接断裂、老公林子侧接断裂、北金山断裂和南金山断裂地区则在右旋走滑挤压环境下，遭受挤压隆升，而缺失营城组沉积。

（4）登娄库期—泉头期早期：本期，金山断裂、老公林子侧接断裂、吉林中部断裂和西丁家侧接断裂活动较强烈，且断层活动具有由南向北扩展的特征（图1）。其中，登娄库期，苏家屯断裂活动较营城期明显减弱，至泉头期早期期断裂活动基本停止；西丁家侧接断裂、吉林中部断裂、老公林子侧接断裂、北金山断裂和南金山断裂则活动强烈，断裂活动可持续至泉头期早期末。随后，断裂带区域被巨厚的泉头组上部—嫩江组覆盖。由吉林中部断裂带内断裂展布格局和断裂从南向北扩展的特征，表明吉林中部断裂带应处于左旋走滑构造环境下。

（5）嫩江期末期—明水期：嫩江期末期，吉林中部断裂构造带东侧嫩江组遭受挤压褶皱隆升、剥蚀强烈，断裂带内断层活动由南至北强度减弱。吉林中部断裂带南端吉林中部断裂、老公林子侧接断裂、北金山断裂和南金山断裂走滑强烈，断裂多向上多切割至地表；而断裂带北段苏家屯断裂和西丁家侧接带断裂无断裂活动。吉林中部断裂构造带内断裂活动南强北弱特征表明本期区域处于南东—北西向的走滑挤压构造环境下。梨树断陷嫩江期后—明水期构造运动造成的构造面貌未遭受明显改造，保留至今。

3 构造带形成演化分析

吉林中部断裂构造带构造带形成演化分析结果显示，其形成演化过程如下阶段：

（1）火石岭期：梨树断陷与周邻更广阔东北亚地区构造环境可能大致相同，区域发生裂陷，研究区内吉林中部断裂和南—北金山断裂伸展活动强烈，其控制两列箕状断陷发育，断陷内沉积较厚的火石岭组火山碎屑岩。与此同时，吉林中部断裂、北金山断裂和南金山断裂间侧接带、苏家屯断裂均无明显活动。

（2）沙河子期：在左行走滑环境下，吉林中部断裂、北金山断裂和南金山断裂活动强烈，其间的老公林子侧接带开始形成，走滑拉张形成的箕状断陷内巨厚沙河子组泥页岩沉积。与此同时，因吉林中部断裂强烈走滑伸展、断裂自南向北扩展，致使位于吉林中部断裂北端的苏家屯断裂开始走滑活动，但该段断裂活动整体较弱。

图1 登娄库期—泉头早期桑树台断裂带断裂结构构造图Fig.1 Fracture structure diagram of Sangshutai fault zone in Denglouku stage- Quantou early stage

（3）营城期：在右旋走滑环境下，苏家屯洼陷西侧苏家屯走滑断层强烈伸展；吉林中部断裂也自北向南扩展，断面北宽南窄、地层北厚南薄，并使洼陷东侧发育倾向相反正断层；南金山断裂段和老公林子侧接带以南区域走滑挤压隆升、缺失营城组。

（4）登娄库期—泉头早期：左行走滑构造环境下，吉林中部断裂、北金山断裂和南金山断裂及其间侧接断裂继续伸展活动，吉林中部断裂因向西突出，受断层拐弯影响，而走滑伸展强烈，断距较大，至泉头期晚期断裂活动基本停止。与此同时，随着走滑作用增强，苏家屯洼陷东西两侧断裂走滑伸展，导致苏家屯洼陷快速沉降，但断裂活动较营城期明显减弱，至泉头早期断裂活动基本停止。至泉头期早期末，除北金山断裂、南金山断裂和吉林中部断裂略有活动外，其它地段吉林中部断裂构造带内断层基本停止活动。随后受地幔强烈上隆影响，梨树断陷与松辽盆地区一起沉降，区域被巨厚的泉头组上部—嫩江组覆盖。

（5）嫩江期末期—明水期：吉林中部断裂构造带处于东南—北西向的挤压构造环境下，十屋洼陷内地层遭受强烈挤压，形成北东向的强烈剥蚀带，吉林中部断裂构造带南段因断层走向与最大主应力近乎平行，而走滑强烈，断层向上多切割至地表；断裂带其它地段以挤压为主，断裂活动较弱，如苏家屯断裂。梨树断陷松南18 井泉头组（69.6±3.68）Ma 磷灰石裂变径迹年龄（何生等，1995），记录了这次构造抬升改造的时间。随后，吉林中部断裂构造带进入静止期，至今无明显构造活动。

4 结论

通过解析吉林中部断裂构造带得知其由北金山断裂、南金山断裂、吉林中部断裂、苏家屯断裂组成，断裂左行排列，分别被老公林子断裂及西丁家断裂侧接相连。控制着梨树断陷深洼陷的主体的吉林中部断裂带中部的吉林中部断裂规模最大，南、北两端的苏家屯断裂、北金山断裂、南金山断裂的断距和延展规模相对较小，分别控制着次级的苏家屯次洼和金山洼陷。吉林中部断裂构造带构造活动大致分为火石岭期构造伸展、沙河子期左行走滑、营城期右旋走滑、登娄库期—泉头期早期左行走滑和嫩江期末期—明水期挤压改造等5 个阶段。新生代，吉林中部断裂构造带活动极弱，无明显构造活动。

[1] 何 生，陶一川，姜 鹏.利用多种古地温计研究松辽盆地东南隆起区的地热史[J].1995,地球科学，2（03）：3-13.

[2] 陈孔全，徐言岗，唐黎明,等.松辽盆地十屋断陷油气成藏条件[J].石油与天然气地质，1995（,4）：337-342.

[3] 龙胜祥.松辽盆地十屋—德惠地区断裂特征及其与油气的关系[J].现代地质，1997.1（14）：501-509.

[4] 解国爱，张庆龙，王良书,等.松辽盆地南缘十屋断陷构造物理模拟研究[J].地质通报， 2009,2（84）：420-430.

[5] 吴冲龙，张善文，毛小平,等.胶莱盆地原型与盆地动力学分析[M].武汉：中国地质大学出版社.2009.1-193.

[6] Ren J Y,Tamaki K,Li S T et al. Late Mesozoica nd Cenozoic riftinga ndi ts dynamics ettingin easternC hina anda djacent areas[J]. Tectonophysics , 2002,344（3-4）175-205.

[7] 解习农，焦赳赳，熊海河.松辽盆地十屋断陷异常低压体系及其成因机制[J].地球科学，2003.2（81）：61-66.

[8] 杨立英，李瑞磊，张江涛,等.松辽盆地南部十屋断陷构造特征研究[J].地球物理学进展，2005.2（03）：775-779.