Question

构造变形特征

Answer 1

经野外研究认为，鄂尔多斯盆地内变形较弱，边缘地区构造变形强烈。盆地内主要以宽缓褶皱为主，并伴生有断层，盆缘地区由于构造体系强烈作用，变形复杂。

鄂尔多斯盆地南北夹持于秦岭、阴山纬向构造体系之中，北侧为白云鄂博中元古代裂陷槽，南侧为秦岭纬向构造带，其对早古生代鄂尔多斯盆地的影响较大。该区由中元古代晚期闭合以后一直处于较稳定的状态，以古陆的形式存在。鄂尔多斯盆地在加里东运动后，秦岭纬向构造带的开合中心向南迁移，对鄂尔多斯盆地的直接影响变弱，到新生代后期才在渭河盆地的形成过程中隆升起来（邓乃恭等，1996）。鄂尔多斯盆地东侧为吕梁隆起南北向构造带，该构造带是影响鄂尔多斯盆地东侧被动抬升的直接诱因（樊太亮等，1998），西侧为六盘山、贺兰山南北向构造带，构造变形明显强于东部。

鄂尔多斯盆地位于祁吕贺兰“山”字型前弧内侧，为脊柱和东侧盾地构造部位，同时又与华夏系的一个拗褶型盆地重叠，再被新华夏系席卷，新华夏系分布于盆地西缘，以NNE向断裂为主，并控制银川断陷发育，它是一种上叠构造。新华夏系在盆内呈稳定的NNE向构造地块分布，发育着两组棋盘格式断裂。鄂尔多斯盆地是一个多体系联合控制的复合型盆地。

2011年野外地质构造变形调查路线为7 条（图2-13），即：①白云鄂博—包头—鄂尔多斯；②四子王旗—呼和浩特—山阴；③介休—离石—绥德—榆林；④城固—佛坪—周至；⑤天水—清水—安口；⑥西吉—固原；⑦石炭井—石嘴山—陶乐路线。构造变形观测点70个，野外收集了观测剖面上的褶皱变形样式、断层擦痕滑移矢量、脉体交切关系和共轭节理等构造要素，通过野外实际测量和室内初步数据处理和构造应力场反演，结合区域构造演化，得到如下认识：

1）鄂尔多斯盆地西北缘石炭井—石嘴山—陶乐路线上，出露晚古生代及中生代地层（图2-13），露头揭示存在纬向构造带与NE向华夏系构造带的联合复合叠加，早期形成近EW向的系列褶皱（图2-14）被晚期NE向褶皱叠加（图2-15），构造应力场表现为近SN向挤压构造应力场和NW—SE向挤压构造应力场；NW—SE向挤压之后还可识别出NE—SW向挤压的构造应力场。

图2-14a为EP001观测点，坐标位置：N39°05′26″，E106°25′28″，出露中石炭统靖远组石英砂岩夹灰黑色页岩夹紫红色泥岩，由于岩性能干性差异，页岩及泥岩构成构造滑脱层，石英砂岩与泥页岩之间形成系列不协调褶皱，褶皱枢纽走向近EW，图2-14a为断层擦痕滑移矢量反演得到的构造应力场状态，3个应力轴为：σ₁18°/40°，σ₂274°/16°，σ₃167°/45°，指示近SN向挤压。图2-14b为EP007观测点，坐标位置：N39°16′14″，E106°18′59″，出露中石炭统靖远组厚层石英砂岩夹黑色炭质页岩及煤层，发育系列枢纽走向近EW的褶皱，指示近SN向挤压。

观测点 EP002、EP004、EP008、EP010、EP011 露头上的共轭节理反演该期古构造应力场为NW—SE（或NWW—SSE）向挤压（图2-16），卷入该期褶皱变形的最新地层为中侏罗统砂岩，该期构造应力场应为中侏罗世之后。

观测点EP010，坐标位置：N39°03′14″，E106°05′21″，出露下侏罗统砂岩，位于汝箕沟煤矿区中侏罗统向斜的南东翼，断层擦痕滑移矢量反演3个应力轴为：σ₁206°/8°，σ₂15°/81°，σ₃115°/1°，指示古构造应力场为 NE—SW 向挤压（图2-17），其晚于 NW—SE 向挤压构造应力场。观测点EP001、EP004、EP008和EP010露头上该期应力场构造响应明显（图2-16）。

图2-13 鄂尔多斯盆地野外地质路线及观测点位图

2）鄂尔多斯盆地北侧白云鄂博—包头—鄂尔多斯和四子王旗—呼和浩特—山阴路线上，主要为阴山纬向构造带与盆地北缘构造变形。其中北部毗邻造山带内以前震旦系、寒武系—下志留统、侏罗系地层及海西期侵入岩为主，向南靠近包头及呼和浩特发育燕山期侵入岩。盆地北缘出露侏罗系、白垩系地层（图2-13）。观测路线上总体特征为早期北部以强烈的NE—SW向韧性剪切变形为主（图2-18），片理及片麻理倾向NW，倾角50°～80°。进入盆地内部褶皱变形不强烈。观测点EP015点出露古元古代渣尔泰群片岩，地层发生强烈的剪切变形，长英质脉体被强烈剪切拉伸，形成枢纽走向NE—SW的揉皱，片理面上发育向 NW 倾的黑云母拉伸线理，侧伏向南西，侧伏角10°左右，与EP012，坐标位置：N41°46′24″，E109°58′57″，白云鄂博矿区黑云母片麻岩中的黑云母拉伸线理产状一致。

图2-14 陶乐-石嘴山-石炭井路线上纬向构造形成近EW向褶皱

图2-15 陶乐-石嘴山-石炭井路线上NNE 向褶皱变形

路线上由擦痕反演可识别出4期构造应力场（图2-19）。观测点EP023出露上侏罗统大青山组砂岩及泥岩，坐标位置：N41°11′39″，E111°42′44″，发育两期叠加擦痕，早期为NNE—SSW向挤压，晚期为NW—SE向伸展，反映晚侏罗世之后的挤压及后期的伸展作用；观测点EP018，坐标位置：N40°52′22″，E110°05′10″，出露太古代地层，擦痕反演构造应力场为早期NEE—SWW向挤压，晚期为NE—SW向伸展；观测点EP031，坐标位置：N39°37′59″，E112°38′18″，位于鄂尔多斯盆地北东侧，出露上石炭统灰岩，构造应力场表现为NW—SE向挤压；3点上的构造应力场差异为周缘不同地区对盆地构造作用的结果，是纬向构造带、南北向构造带及华夏系构造复合叠加的结果。

此路线鄂尔多斯盆地内EP021，坐标位置：N39°47′01″，E110°10′37″，中侏罗统直罗组顶部地层中发育典型的烧变岩，白垩系泥质粉砂岩平行不整合于侏罗系地层之上。其中侏罗系的粉砂岩风化呈白色，层间发育煤线，在走向SN的冲沟中出露侏罗系的古油藏（图2-20），砂岩层间产大量的黑色沥青，沥青在层间沿裂隙发生运移，沿一组共轭节理控制的断裂系统向上运移，共轭节理产状：174°/54°、10°/78°，计算得到点上构造应力场为SEE—NWW向伸展（图2-20中EP021-1点应力场）。而上覆白垩系砂泥岩共轭节理产状：180°/88°、98°/82°，计算得到构造应力场为近SN向挤压（图2-20中EP021-2点应力场）。由此说明，该古油藏经历了由近SN向挤压构造应力场的驱动向下，油气在东西方向上发生运移，并由通道向上挥发逃逸的过程。

鄂尔多斯盆地构造体系控油作用研究

图2-17 中侏罗统砂岩中NE—SW向挤压应力场

3）鄂尔多斯盆地东部褶皱构造变形较北部减弱，以近EW向挤压形成的SN向构造带为主，多以宽缓褶皱为特征，包括：①南部背斜带，即大宁-吉县背斜带和石楼-大宁背斜带，褶皱轴向NE10°～40°，卷入地层为三叠系砂岩；②北部单斜构造，以保德—海则庙一带最为发育，构造走向为NE5°～30°，卷入三叠纪地层以几度至十几度的倾角向西或北西方向延伸倾斜。盆地东缘从南向北褶皱变形强度逐渐减弱，规模也随之变小，但构造形迹的保持走向NE10°～30°（王锡勇等，2010）。

图2-18 鄂尔多斯盆地北部渣尔泰群片麻岩中的剪切褶皱

图2-19 鄂尔多斯盆地北缘及北东缘部分擦痕反演构造应力场数据

充填黑色箭头表示挤压应力；无充填箭头表示伸展应力

4）盆地东缘主断裂为离石断裂带，该带位于鄂尔多斯盆地与山西隆起之间，走向近SN 向和NNE向，分段特征明显，由北向南依次发育：雁行排列断裂段（Ⅰ）；追踪断裂段（Ⅱ）；隐伏断裂带（Ⅲ）；密集逆冲断裂段（Ⅳ）；挤压破碎断裂段（Ⅴ）。其中北段活动始于晚太古代末，具有硅镁层断裂特征，南段活动始于中三叠世，为硅铝层断裂，晚三叠世南、北连成一体，此一断裂并非岩石圈断裂，应属壳断裂性质（白玉宝等，1996；图2-21）。

图2-20 中上侏罗统直罗组砂岩中的烧变岩、古油藏及油气运移

图2-21 离石断裂分布简图

（据白玉宝等，1996）

在介休—离石—榆林路线 EP047 点上，坐标位置：N37°26′40″，E110°43′09″，下三叠统刘家沟组砂岩与页岩互层中发育EW向挤压的宽缓褶皱，指示近EW向挤压应力场，但共轭节理反演构造应力场为 NE—SW 向挤压（图2-22）；EP044 点，坐标位置：N37°14′59″，E111°12′12″，中寒武统张夏组薄层灰岩及页岩互层中发育系列膝折构造及“B”型褶皱，是由SE—NW向逆冲形成的，而晚期发生了伸展滑塌。EP033-EP042观测点处于盆地外围东缘吕梁山古生代—中生代的地层，共轭节理及断层擦痕反演该路线上主要发育近EW向挤压构造应力场，而晚期发育近EW向伸展作用（图2-23），可能为中生代末期的构造伸展的产物。

王锡勇等（2010）提出盆地东缘印支运动对东缘构造影响相对微弱，受扬子板块和华北板块碰撞的影响，区内形成近NS向挤压应力应力场；受古太平洋板块与亚洲大陆俯冲产生的远程构造效应的影响，燕山期构造应力场以NW—SE或近EW（廖昌珍等，2007）向挤压为特征。喜马拉雅运动期间，盆地东缘的挤压方向转变为NE—SW向，其动力主要来自印度板块向欧亚板块的碰撞及碰撞期后陆内俯冲所产生的远程效应，廖昌珍等（2007）得到了NW—SE向伸展的构造应力场。

5）鄂尔多斯盆地中部新生代构造变形，由靖边—定边路线EP058点上，下白垩统环河组-华池组砂泥岩中发育EW向的褶皱（图2-24），下部的膏岩层构成了砂泥岩褶皱的滑脱层，褶皱枢纽走向95°，侧伏向 E，侧伏角小于10°。其与观测点 EP049、EP050、EP052、EP054、EP056和EP059共轭节理指示近SN向挤压（图2-25），为盆地内北纬38°纬向构造带喜马拉雅期的构造复活变形的产物。

图2-22 鄂尔多斯东部宽缓褶皱变形及膝折构造

图2-23 介休—离石—榆林部分构造应力场数据

6）西吉—固原剖面上，鄂尔多斯盆地西缘下白垩统砂岩与古近系泥岩呈角度不整合接触（图2-26），古近系—下白垩统地层主要发育两期构造应力场，早期为NW—SE 向挤压，晚期为NE—SW向挤压（图2-27），卷入该期最新地层为古近系砂岩。说明西缘喜马拉雅期以来构造活动强烈明显，挤压活动持续到古近纪之后，是六盘山-贺兰山SN向构造带与NE—NNE向新华夏系构造变形的产物，总体以大规模西倾东冲逆断层发育为特点，构造成排成带展布（图2-28；李振宏，2006）。

图2-24 下白垩统砂泥岩中EW向褶皱图解

鄂尔多斯盆地构造体系控油作用研究

7）鄂尔多斯盆地南缘构造变形为祁吕贺兰“山”字型构造与秦岭纬向构造带复合控制的，靠近盆地一侧出露下古生界牛头河群片麻岩逆冲剪切断裂发育，片理、片麻理及压剪切褶皱的枢纽走向为NW（W）—SE（E）（图2-29）；观测点EP067，坐标位置：N34°41′06″，E105°58′36″，出露震旦系千枚岩及片岩，沿片理面方向发育“B”型褶皱、右旋剪切形成的长英质布丁构造及拉伸线理，拉伸线理走向100°～120°；后期发生构造反转，剖面上发育轴面NEE倾，枢纽走向135°～150°的系列膝折，即为区域伸展构造的产物。

8）西缘褶皱冲断带北起内蒙古磴口，经桌子山、贺兰山北-中段、银川平原、横山堡-马家滩地区、青龙山、平凉，南达陕西千阳一带，西以贺兰山西麓断裂和青铜峡-固原断裂为界，东以桌子山东麓断裂及马家滩-柳条井、惠安堡-沙井子、青龙山-平凉等3条断裂的南侧终点连线为界。南北长约640km，东西宽约50～120km。跨越内蒙古、宁夏、甘肃和陕西4省（区）。著名的乌海煤田、贺兰山煤田、汝箕沟煤田、横城煤田、灵盐煤田、韦州煤田和炭山、王洼两个煤产地及陇东煤田和黄陇煤田各一部分，均位于此构造带之中。

图2-26 鄂尔多斯固原-西吉路线古近系-下白垩统地层构造变形

鄂尔多斯盆地构造体系控油作用研究

图2-28 鄂尔多斯盆地西缘构造横剖面

（据李振宏，2006）

①—巴音敖包断裂；②—五虎山断裂；③—岗德尔山东麓断裂；④—桌子山东麓断裂

图2-29 鄂尔多斯盆地南缘早古生代构造变形特征

该带结晶基底与华北地台基本一致，为太古宙和早元古代中深变质岩系。中元古代以后长期处于坳陷状态，其地层序列与鄂尔多斯盆地本部大体雷同，但沉积建造类型和沉降幅度却有一定差异。构造活动和构造变形十分强烈，多处见有岩浆侵入活动。堪称中国北方东西部地层、构造和地貌的分界，也是地球物理场和地壳厚度的突变带。构造运动多期，形变样式复杂多样，燕山运动塑造了该区以挤压和压扭为特征的基本构造型式；喜马拉雅运动时受银川断陷和六盘山弧形构造带的强烈改造并叠加其上，使该区构造形象更加复杂。

该带由10余条近SN向延伸的西倾南冲大型逆冲断裂，数条同向大型正断层及一些近EW走向的大型平移断层组成构造骨架（图2-30）。其中局部构造亦相当发育，主要为背斜、向斜、挠曲、断块和各类断层等。

该带所在的位置、展布范围与总体方向主要受控于贺兰山坳拉槽和被动大陆边缘。其主体基本上位于早古生代向W倾斜的陡坡区域或坳拉槽的东翼。构造带形成的总力源来自印度板块向NE方向的推挤，但具体施加于该带的力南北不相同。青铜峡以北地区是在总力源的作用下，由于祁连褶皱与内蒙古-兴安褶皱的对压，使楔形的阿拉善地块产生东移，从而对该带进行推挤而发生形变；青铜峡以南地区则是在总力源的作用下，由祁连山褶皱带直接作用于该带。该带不同部位的形变程度及特征，除了取决于作用力的大小和作用方式以外，还与产生应变地层的多样性、复合性及其展布范围的大小有较大关系。

图2-30 西缘逆冲推覆构造带模式图

（据郭忠铭等，1990）

该带主干逆冲断裂虽然数量不少，但无一条纵贯全区的断裂。它们主要三五成束，相互平行，大致以等距离出现在同一地段。各段之间常被走向EW的大型平移断层所隔，这些断层一般均具有向S逆冲和右行滑动性质，致使各段东移速度的差异得到调整。据地表勘查和地震勘探资料，主干断裂的断面往往上陡下缓，地下多沿石炭-二叠纪煤系地层作长距离水平滑动，滑移距离一般为2～5km，最大可达15 km 左右。据此，近年来许多研究者（郭忠铭等，1986；杨俊杰等，1987；陈发景等，1987；汤锡元等，1988）将其确定为逆冲推覆构造或冲断构造等。其构造模式如图2-30，图2-31，图2-32。根据其展布范围之广和推覆体之多，可以认为它不仅是一个逆冲推覆带或褶皱冲断带，而且也是一个巨型带。该带的出现，使鄂尔多斯盆地西缘广大地区石炭-二叠纪和侏罗纪两套煤系遭受强烈改造的程度，在全盆地绝无仅有。首先，它破坏了含煤岩系的整体性，使广大范围内煤系地层风化剥蚀殆尽，把完好的含煤盆地支解成许多互不连续的孤立体；其次它改变了含煤岩系及煤层原始赋存状态，使其产状和埋藏深度发生了显著变化；其三，因为该区断裂异常发育，将煤层切割成许多大小不等，形状各异的块体，不利于煤层开采。虽然由于褶皱和断裂的抬升，使得局部煤层由单边出露变成了多边出露以致埋藏变浅，增加了开发利用范围，但与其给煤田造成的破坏相比，是微不足道的。根据构造发育特征及其对煤田的影响，该构造带可分成5段。

图2-31 巴音敖包-桌子山构造横剖面图

（据汤锡元等，1992）