Question

中新生代盆地演化阶段

Answer 1

进入中生代以来，由于亚洲大陆板块进一步聚合形成及其与太平洋板块的聚敛和毕鸟夫带的形成，松辽地块地幔上拱、地壳张裂、地幔枕形成，促进了上地壳的张裂，形成了松辽地块地壳NNE向与NWW向两组近正交的断开地壳及岩石圈的深大断裂网。这时松辽盆地成为在引张伸展作用下岩石圈断开并裂陷的裂谷盆地。地幔对流、重要火山和断裂活动带的出现与大陆的运动有着密切的关系，决定了地壳不同部位的演化过程。据盆地赋存地层及地壳张裂活动产物——火山岩性质为标志。将松辽盆地的演化历程划分为裂谷、裂陷、塌陷和回返4个阶段（图3.4）。

图3.4 松辽盆地演化参数图

3.2.1 断陷阶段(J₃—K₁)

在新华夏系NNE向断裂带控制下区内形成多个断陷盆地，沉积了火山岩、沉积岩兼有的二元地层建造，具高热流值（2.0×41.6mW/m²），高沉积速率（200～300m/Ma），并在低水位和干燥气候条件下形成了以陆生生物为主的生物群。沉积受深大断裂控制，零星分布。

3.2.2 断坳阶段

早白垩世登娄库组时期（前125Ma）开始沿网状深大断裂发生较大面积的沉陷，沉积物为单一的沉积建造，沉积层由补偿型粗碎屑岩向欠补偿型细碎屑岩过渡。这时湖面相对增宽，气候由干旱向潮湿转化.水生生物逐渐增加，至泉头组晚期演化为以水生生物为主的生物群。沉积建造有较大范围的连片分布，但仍受深大断裂控制。

3.2.3 坳陷阶段（K₂—N）

在新华夏构造体系作用下晚白垩世开始，松辽地区又开始了更大范围的热张裂，引起了地壳大面积的塌陷。塌陷一词在国内最早为朱夏教授提出并用于盆地类型的命名上。甘克文教授（1992）在《世界含油气盆地说明书》中将底板层序或基底曾经历了一次强烈的块断或（和）火山活动，后来可能因热力调整使地表弯曲沉降形成的盆地命名为坳陷盆地。沉积盆地的大面积扩展是岩石圈坳陷的响应。岩石圈的坳陷又是上地幔或地球深部流体外溢，岩石圈下部流体减少的结果。

松辽盆地在青山口组时期及嫩江组时期都具有上述特点，青山口组时期（100～88.5Ma）和嫩江组时期（84～73Ma），形成了150～250m/Ma沉积速率沉积的暗色泥质岩为主的细碎屑沉积物，伴有碱性玄武岩（于金6井、英80井、乾124井青山口组下部夹层出现）和橄榄玄武岩（金65井青山口组下部出现）喷发及火山灰沉积（嫩江组下部），形成了沉积岩、火山岩兼有的二元地层建造，出现热流值大于2.0HFU的高峰。盆地范围在青山口组时期超越现今盆地的东西边界；嫩江组时期盆地范围更大，向北已达嘉荫盆地，向东抵达牡丹江地区。据黑龙江省小岭区测队1988年区调报告，在牡丹江团山子地区海浪组紫红色泥岩中采到了叶肢介化石Estheritesmitsuishii，E.liushinensis，Halysestheria yui 等，皆与松辽盆地嫩江组化石一致。据此认为牡丹江深大断裂应为嫩江组沉积的东缘，嫩江组沉积期为松辽湖盆面积最大、相对水位最高的时期。

3.2.4 坳陷回返阶段

四方台组至第三纪末时期（73.0～2.0Ma）随着亚洲大陆板块东缘毕鸟夫带的发展，松辽盆地东部逐渐抬升。晚白垩世末期四方台组、明水组沉积时期松辽盆地的沉积中心逐渐西移。喜马拉雅运动时期抬升加剧，沉积中心移至北安-通辽深大断裂以西的依安—大安一带，沉积了依安组、大安组等第三系地层。整个回返阶段形成一套以粗碎屑为主的沉积建造（图3.5）。

图3.5 松辽盆地演化模式图

该阶段的构造运动是被动升降，以升为主。日本海进一步扩张，并伴随有轻微的褶皱运动。经过古近纪、新近纪之间的构造运动之后，使得已具雏型或基本定型的背斜构造带、凹陷带和局部构造进一步发育完整，盆地西部形成一批浅层构造，从此大型坳陷基本上停止发育，形成与现代构造面貌相似的景观。

3.2.5 构造运动特征

松辽盆地形成于印支运动末期—燕山运动早期，发育于燕山运动中晚期—喜马拉雅运动早期，萎缩于喜马拉雅运动晚期，从形成到结束，经历了多期构造运动。

印支运动在松辽盆地形成前主要表现为断裂活动、变质作用、岩浆侵入活动和中基性火山喷发作用。印支运动的断裂活动和地貌状态控制了松辽盆地侏罗纪的断陷轮廓，对松辽盆地的形成起到重要的作用。

燕山运动对松辽盆地的作用可划分为5期。晚侏罗世晚期表现为较强烈的褶皱、断裂、岩浆活动和变质作用；早白垩世表现为一定程度的区域变质作用；古圈闭构造的显著发育期是中白垩世中期和晚期，古龙和三肇沉降区的负向构造幅度亦同期发生显著增长；中白垩世和晚白垩世之间的构造运动，形成了嫩江组和四方台组间的区域性不整合；晚白垩世末期的构造运动，形成了白垩系与第三系的区域不整合。

喜马拉雅运动是松辽盆地发育过程中的重要构造作用。白垩纪与第三纪间的构造运动，促使盆地内绝大多数正向构造隆起和定型；古近纪、新近纪间的构造运动，形成了古近系、新近系之间的区域不整合。

总的看来，松辽盆地的盖层构造主要形成于中白垩世末期、白垩纪末期和古近纪末期，这3个重要的构造形成期也是3个重要的油气运移和聚集期，并且后两个构造运动显得更为重要。

3.2.6 松辽盆地外围主要断陷形成与分布

3.2.6.1 东带盆地群形成与分布

东带盆地群指松辽盆地以东地区的盆地，包括中生代的三江、勃利、鸡西、虎林等盆地以及新生代的依兰-伊通地堑等。它们主要分布在黑龙江省和吉林省东部，是东北地区中、新生代以来第一成盆期形成的盆地（图3.6）。

上述盆地主要在佳木斯构造区和兴凯构造区的基础上发展起来的。基底结构及物质组成：三江盆地主要由3个陆壳体拼接而成，双鸭山—富锦—街津口以西为佳木斯地块西北部前古生代变质岩系，以东至完达山西缘的基底则是晚古生代构造层序，抚远地区主要为完达山地块北延部分。

勃利盆地中部断陷西区及西部坳陷区基底由元古生界麻山群、黑龙江群深度变质岩、混合岩及元古代混合花岗岩所构成，中部断陷东部的基底是古生界及印支期花岗岩组成，东部坳陷区基底主要由上古生界—二叠系浅变质岩及加里东期、海西期和印支期花岗岩所构成。

鸡西盆地东端或东南端主要由前古生代变质岩系及同构造期岩浆岩、混合岩所组成。北部坳陷区基底是下元古生界麻山群深变质结晶岩系，南部坳陷区基底是下元古界黑龙江群深变质结晶岩系和γ₂混合花岗岩，而敦化-密山断裂带早期断陷槽的基底为前古生界和晚古生界浅变质岩系和大量海西期γ₄花岗岩。

虎林盆地基底为拼贴型基底，以敦化-密山断裂带南、北分界，其南部主要由元古界变质岩系及相应构造期花岗岩组成；北部主要由宝清过渡带岩石成分所组成。

依兰-伊通地堑基底物质组成，依兰以北汤原断陷基底主要为麻山群、黑龙江群深度变质岩系，缺失古生界；依兰以南的方正断陷基底只有黑龙江群深变质岩系，且在断陷深处存在古生界，其周边可见志留系、泥盆系和石炭系（表3.1）。

图3.6 东带中、新生代沉积盆地示意图

综观区域构造演化史，中、晚三叠世至中侏罗世，东北区基本上处于隆起背景。由于SN向挤压作用松弛和反扭作用开始加强，导致了陆壳构造薄弱带的活化。此时期，在宝清过渡带上沉积了晚三叠世南双鸭山组碎屑岩建造[（233.9±15.39）Ma]与早二叠世二龙山组呈假整合接触。至于此时期形成的完达山建造，认为是外来岩片，是俄罗斯滨海边州锡特阿林造山带的组分，早白垩世或其后经推覆作用而移置到这里的，主要依据如下：①完达山杂岩中含有珊瑚的灰岩外来岩块形成于中石炭世，在宝清过渡带上未见出露，不是宝清过渡带的产物；②不整合覆盖在完达山杂岩之上的岩层为中性火山岩及其凝灰岩中夹正常碎屑岩沉积层，其同位素年龄为137.5Ma，相当于早白垩世，为残留海相建造。这一层位在龙爪沟断陷建造中未见到，说明完达山构造带上的下白垩统不是在现位形成的；③完达山构造带与相邻宝清坳陷和龙爪沟断陷为断层接触，完达山构造带的变形构造特征与邻区截然不同；④重力均衡结果，反映完达山构造带为无根构造；⑤完达山构造带的构造组合及建造特征与锡霍特阿林造山带和日本美浓地体相同，而锡霍特阿林构造带的形成期为晚侏罗世—早白垩世和土仑—早赛诺亚世时期。这与太平洋北缘海岭与东亚大陆碰撞发生于100Ma等地质事件是相吻合的。

东北地区形成了晚侏罗世至白垩纪的断陷或坳陷构造，其范围不仅包括了宝清过渡带并且也波及了老爷岭隆起带。东部以沉积龙爪沟群为主，西部以沉积鸡西群为主。鹤岗盆地、双鸭山盆地、勃利盆地、鸡西盆地和虎林盆地北部以及三江盆地的早期建造是受热拱裂陷和剪切扩张等成盆作用所控制，属陆缘断陷盆地类型。早白垩世晚期（100Ma）太平洋板块北缘海岭与东北亚大陆碰撞，导致东北地区南北反扭构造应力场的增强，不仅使晚侏罗世至早白垩世沉积发生构造变形和断裂，同时有可能是敦化-密山断裂和依兰-伊通断裂的主要形成时期。之所以提出敦化-密山断裂带形成于早白垩世晚期，除了此时是东北地区遭受南北反扭作用最强以外，在鸡西盆地的鸡西群与龙爪沟断陷的龙爪沟群的分布均被敦化-密山断裂所限，同时在那里均不是边缘相，说明敦化密山断裂不是它们的沉积边界。在晚燕山运动时期，东部出现走向EW的逆冲断层，其上盘上升剥蚀、下降盘部分被保留下来，成为断陷型残留盆地。

表3.1 依兰-伊通地堑基底特征

晚侏罗世—早白垩世之前，佳木斯地体、宝清地体、那丹哈达地体、兴凯地体相对独立。佳木斯地体处于大陆边缘。那丹哈达褶皱区处于拉张阶段，并出现初始洋壳的产物——蛇绿岩套。宝清地体处于陆缘发展阶段，接受巨厚的海陆交互地层。至晚侏罗世，前述地体开始拼贴，在勃利南部沉积了裴德组和七虎林组地层。前者为陆相沉积，后者为海相地层。在晚侏罗世—早白垩世，整个三江—穆棱河地区形成一个陆缘盆地，并于东荣组时期有大面积的海侵。于早白垩世末完达山褶皱带彻底将海水阻断，演化为一大型陆相盆地，且于东山组地层中形成了大量火山岩地层。以后地壳进一步抬升，盆地逐渐萎缩、剥蚀，开始分隔成一系列小型盆地。新生代时期，特别是古近纪时期，东北地区进入了全区地壳伸展时期，一些大型断裂开始拉张下陷，形成了一系列的盆地，如汤原、方正、鸡西、梨树和虎林凹陷。古近纪末全区经历了一次强烈的构造运动，出现了麻山隆起、恒山隆起向北、那丹哈达褶皱向西、宝清地体向西逆冲的现象，致使盆地形成一系列“半盆地”，难以找到边缘相。

通过上述分析可以看出，该区中生代盆地群经历了初期陆缘断陷沉积时期（裴德组—七虎林组沉积期）、早期陆缘断陷-坳陷盆地（城子河组—穆棱组沉积时期）和中期陆内坳陷萎缩阶段。

在新生代的早期即始新世至中新世时期，由于SN向反扭地壳应力场作用的相对减弱，并且在65Ma时发生了太平洋板块南缘海岭与东南亚大陆碰撞，在45Ma发生了印度板块与亚洲大陆的碰撞，在40Ma时太平洋板块以NNW向向亚洲大陆下俯冲而转变为向NWW向俯冲。上述地质事件导致地壳应力场发生重大改变，由SN向反扭作用演变为SN向顺扭作用，形成了依兰-伊通地堑和敦化密山地堑，虎林盆地也是在这一构造背景下形成的。渐新世末（25Ma）弧后扩张加强，使东北地区内盆地均受到了构造扰动。中新世时期（15～5Ma），由于太平洋板块转为向西俯冲，日本海强烈扩张并形成了新的洋壳，导致东北地区因受强烈挤压作用而形成推覆构造，前期盆地发生构造反转致使构造最后定位，东北地区全面抬升，使原来的断陷-坳陷盆地进一步剥蚀，形成一个个分割的断陷盆地。

古近纪盆地的形成是在敦化-密山断裂带和依兰-伊通断裂带走滑、伸展机制作用下形成和发展的。由于所处的构造位置不同，所以盆地的动力学过程也不同，使其特征具有明显的差异。大体上分为两类，一类为发育于断裂带之中的盆地；另一类为发育于断裂带之外，为一些壳断裂控制的或原有坳陷继承性发育的盆地。其中第一类按其在断裂带中的位置又分为拉分区和剪切区两种。东带的勃利盆地、虎林盆地、兴凯坳陷、云山凹陷都属于第二类盆地。而七虎林河坳陷则为第一类中拉分区坳陷。正如前述，由于40Ma太平洋板块由NNW向俯冲转变为向NWW向俯冲，致使敦化密山、依兰-伊通断裂带SN向顺扭，故在断裂带中断裂走向转变区形成拉分区。七虎林河坳陷早期就是这样的产物。其后由于裂陷作用加强，沿大断裂带及基底大断裂部位发生差异沉降，构成现今构造面貌。后期断裂的反扭走滑促使盖层发生断裂、褶皱变形，七虎林河坳陷中央断裂带就是在此背景下形成的。

3.2.6.2 西带盆地群形成与分布

西带的中、新生代盆地属于在海西褶皱基底上的断陷盆地，主要形成于晚侏罗世和白垩纪，主要盆地有二连盆地和海拉尔盆地。

晚侏罗世—早白垩世向亚洲大陆东缘斜向俯冲，引起强烈的火山活动，火山的活动中心位于大兴安岭，并发育一系列NE—NNE走向的火山岩盆地，如根河、拉布达林、大杨树等。早白垩世开始，俯冲速率加快，并呈后退式发展，造成拉张伸展环境并导致一系列断陷盆地的形成，如海拉尔盆地、二连盆地等。而在断陷盆地内，一些深大断裂进一步控制了构造单元分区，使得盆地内出现坳隆相间、条块分布的构造格局。

晚白垩世，在太平洋板块的斜向俯冲作用下，走滑作用更为明显，地壳垂直运动更为显著，断陷盆地发育停止。海拉尔盆地、二连盆地的下白垩统地层遭受不同程度的剥蚀。

进入古近纪，太平洋板块NW向稳定俯冲，再次造成伸展环境，沿着先存的深大断裂薄弱带发育了呈线性分布的断陷盆地，海拉尔盆地、二连盆地等进入坳陷发育阶段。

控制西带海拉尔盆地发育的断裂有：德尔布干（扎赉诺尔）断裂和兴华-塔源（巴彦山）断裂，前一断裂控制形成了扎赉诺尔坳陷和磋岗隆起；后一断裂控制形成了贝尔湖坳陷和呼和湖坳陷。

控制二连盆地发育的断裂则有：贺根山断裂、西拉木伦断裂、楚鲁图断裂、赤峰-开原断裂及大兴安岭断裂。二连盆地由于古断裂呈弧形走向，在统一的NW-SE向拉张力的作用下，贺根山断裂南段控制着马尼特坳陷中断陷的发育，如一系列南断北超的凹陷。位于西拉木伦断裂与楚鲁图断裂之间的白音查干、桑根达来、额尔登苏木、扎格斯台、何日斯太等断陷，走向近EW向分布。

西带构造发育特征可概括为如下几方面：

1）海拉尔盆地、二连盆地为同一时期（二连盆地称巴彦花群属K₁；海拉尔盆地称扎赉诺尔群属K₁）发育在海西褶皱基底上的断陷盆地。

2）各断陷盆地以近EW向展布为主。

3）早白垩世大陆裂谷盆地广泛发育，并具有如下特点：①盆地走向受深大断裂控制，盆地内构造单元的分布亦受断裂控制；②构造样式以伸展构造为主；③高大地热流值，今热流值一般为70～105mW/m²。

4）晚白垩世断陷盆地萎缩并消亡，发生大规模隆升剥蚀作用，二连、海拉尔、辽西等盆地上白垩统地层大量缺失。

5）海拉尔盆地与二连盆地演化过程相近，均缺失三叠系。以兴安岭群火山岩为基底，沉积岩均可分下粗、中细、上粗3段的沉积旋回。

6）各断陷盆地的构造活动强弱不同。因二连盆地主要发育在西拉木伦河碰撞带上，海拉尔盆地发育在俯冲褶皱带上，故二连盆地构造活动强，中生代以来至少存在7个不整合面，沉积期有大量玄武岩喷发。海拉尔盆地活动性较弱，虽也存在6个间断面，但多为假整合，沉积期仅有少量酸性岩体侵入坳陷中。