拉张与挤压变形特征

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中元古代—古生代，华北陆块作为一个较为稳定的克拉通，其演化历史总体受到边缘活动带和陆块边界断裂的控制，表现为较为统一的沉降和隆升过程。

中生代以来，特别是晚侏罗世以后，断裂成为控制渤海湾中、新生代盆地发育、演化及改造的主要构造型式。该时期断裂特征明显，已积累了丰富的研究资料。本书分析了渤海湾盆地主要坳陷的断裂基本特征（图2-2-1），并系统地对这些断裂进行了平衡剖面研究。

图2-2-1 渤海湾中、新生代主要断裂分布图

1.盆内断裂基本特征

由于中、新生代断裂控制形成了现今隆坳相间的构造格局，且断裂主要分布于坳陷区，因此，以下按坳陷区分析断裂的基本特征。

济阳坳陷区断裂的展布主要呈北东向、北北东向、北西向、北西西向、东西向及南北向。其发育的总体特征表现为多延伸方向、多种断层类型、多种组合方式，体现出多期构造阶段的断裂叠加效应。其中，北西向断层为济阳坳陷中生代的主要控盆断层（表2-2-1）。

表2-2-1 济阳坳陷中、新生代主要断裂特征表

下辽河坳陷断层数量多，规模大，以张性断层为主，目前已发现三级以上断裂有300余条，二级以上断裂21条。按断裂展布方向分为北东向（盆地主干断裂走向，控制着盆地的构造格局）、北北东向、北东东向、北西向、近南北向和近东西向等，其中主要断层绝大多数为北东向、北北东向，按断层性质分为伸展、走滑和挤压3大类（表2-2-2）。

表2-2-2 辽河坳陷中、新生代断裂特征表

续表

渤海海域断裂平面展布有4组方向：北东向、北北东向、近东西向和北西向，其中以北东向断裂为主。较大的一、二级断裂有47条（表2-2-3），断裂性质绝大多数为张性且兼具走滑性质。

表2-2-3 渤海海域中、新生代主要断裂特征表

续表

冀中坳陷的形成和发展受到了其西部太行山隆起的影响。坳陷内断裂较为发育，主要以北东向为主，也有少量北西向断裂的存在（表2-2-4）。

表2-2-4 冀中坳陷中、新生代主要断裂特征表

续表

黄骅坳陷中、新生代发育的断裂以北东向和近东西向为主，北部冀东地区发育一些北西向断裂（表2-2-5）。

表2-2-5 黄骅坳陷中、新生代主要断裂特征表

临清坳陷北部断裂发育，剖面形态有平直断式、犁式及基底滑脱式3类。在中生代活动强烈的断层主要为兰聊断裂和马临断裂，其他断层在中生代后期开始有活动，但主要活动时期应在新生代（表2-2-6）。临清坳陷南部东濮凹陷主要断裂构造有北北东向、北西向、近南北向和近东西向等多组，其中北北东向和北西向断裂构造对现今构造格局具有重要影响（表2-2-7）。

表2-2-6 临清坳陷中生代主要断裂要素表

表2-2-7 东濮凹陷中、新生代主要断裂特征表

上述对各坳陷区内断裂特征的分析表明，渤海湾盆地断裂发育，产状多样，并具有多时期发育特征。这些断裂并非杂乱无章地产出，而是具有一定的发展序列和组合规律。冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷及东濮坳陷等区域，中生代以北东向断裂发育为主，在拉张的同时存在走滑运动，新生代依然是以北东向断裂控盆，以拉张断陷为主；济阳坳陷、渤中坳陷及周边的渤海海域西部地区，中生代北西向断裂占主导，新生代则以北东向张性断裂活动占主导；下辽河坳陷中、新生代均以北东向断裂为主。所以，渤海湾盆地主体断裂方向为北东向和北西向，并在中生代就已存在，为不同区域的主导断裂方向。进入新生代，渤海湾地区总体以北东向断裂为主，北西向断裂居次，在新生代强烈伸展的断陷盆地中，前者往往作为被传递断层，而后则作为传递断层存在。这两组断裂的发展序列和组合规律控制了渤海湾盆地不同构造单元的隆坳历史。

2.平衡剖面分析

本书在对渤海湾盆地200余条地震剖面进行详细解剖分析的基础上，选择了其中23条测线进行了平衡剖面分析，并计算了古构造时期的伸展率指数，旨在更好地反映研究区的构造发育、演化过程及区域应力场特征。

平衡剖面要求剖面线平行于构造运动方向，即垂直于构造带的走向。由上述断裂特征的分析可知，渤海湾中、新生代的断裂发育特征具有明显的分区性。因此，在研究过程中，针对各区域断裂发育特征，主要选取了北西—南东向、北东—南西向2组测线进行了分区解剖（图2-2-2～图2-2-5）。

图2-2-2 保定-埕宁-鲁西构造演化剖面图

（1）太行山以东-盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂带以西区域

该区域包括冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷、东濮坳陷等地区，中生代以北东向断裂发育为主，在拉张的同时，存在走滑运动；新生代依然是以北东向控盆，以拉张断陷为主。为此，在该区域主要选取了与控盆断裂垂直的北西—南东向测线进行解剖（表2-2-8）。

分析结果表明：

1）早—中三叠世：该区域处于构造宁静期，在北西—南东向受到的应力作用很弱。

图2-2-3 徐水-沧县-埕宁-沾化构造演化剖面图

2）晚三叠世：各测线伸展率均为负值，表明该区域存在着北西—南东向的挤压应力分量，且强度较大。

3）早—中侏罗世：大部分剖面伸展率表现为轻微正值，少部分表现为轻微负值，表明该区域的应力场正处于由挤压到拉张的过渡阶段。

4）晚侏罗世—早白垩世：伸展率呈现正值且明显增大，盆地受到北西—南东向的强烈拉张，且伸展率较大。

5）中白垩世：除石家庄等局部地区外，其余剖面的伸展率表现为负值，表明盆地在该时期以挤压隆升为主。

6）新生代：各剖面的伸展率均不同程度的表现为正值，表明该区在新生代受到北西—南东向的拉张作用。

图2-2-4 阜城-里坦-大城-武城-宝坻构造演化剖面图

图2-2-5 济阳-秦南凹陷区南北向构造演化剖面图

表2-2-8 太行山以东-盐山-歧口-新港—兰考-聊城断裂带以西区域各平衡剖面不同地质时期伸展率统计表

（2）盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂带以东—郯庐断裂以西区域

该区域包括济阳坳陷、渤中坳陷及周边的渤海海域西部等地区，其中生代北西向断裂占主导，且经历了由逆断层到正断层的构造负反转过程，新生代则以北东向张性断裂活动占主导。为此，选取了垂直于中生代北西向构造和新生代北东向构造的北东和北西向2组连井地震剖面进行了平衡剖面恢复，北东向地震剖面垂直于控制中生代发育的北西向断层，能够更清晰地反映北西向断层对地层沉积与剥蚀的控制作用；而北西向地震剖面则垂直于控制新生代盆地发育的北东向断层，能够较好地反映中生代形成的北西向构造带被新生代构造运动所改造的情况（表2-2-9）。

表2-2-9 盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂带以东—郯庐断裂以西区域平衡剖面不同地质时期伸展率统计表

将北西向、北东向的2组测线平衡剖面分析所得到的伸展率进行对比研究（图2-2-6），可知：

1）早—中三叠世：2组测线的伸展率均表现为零值，这表明该区域在该时期不存在明显的挤压和拉张。

2）晚三叠世：2组测线方向的伸展率均为负值，但北东向的压缩明显强于北西向，这表明该时期该区域处于挤压应力场，且主应力应为北东—南西向的挤压，发育北西（或北西西）向的挤压逆推和褶皱。

图2-2-6 沾化凹陷东北部北东、北西向平均伸展率随时间的变化曲线图

3）早—中侏罗世：伸展率为轻微的负值，表明该区域在当时应处于构造相对宁静期，仅处在较弱的挤压应力场中，可能是继承了T3时期的构造应力。

4）晚侏罗世—早白垩世：伸展率均表现为正值，但北东向的伸展明显强于北西向，这表明该时期的北西向断层处于张性伸展阶段，盆地主要在北东—南西向受到强烈的拉张。

5）中白垩世：2组测线的伸展率均表现为负值，研究区整体处于挤压抬升状态。

6）孔店组—沙一段时期：2组方向的测线的伸展率均表现为正值，但北东—南西向的伸展趋于减弱，而北西—南东向的伸展却逐渐增强，这表明该区域在古近纪整体处于拉张状态，且北西—南东向拉张强于北东—南西向的拉张。

7）新近纪—第四纪沉积时期：伸展率较低，盆地演化趋于稳定。

因此，通过对不同方向的平衡剖面分析，可以为区域应力场的演变提供良好的依据。

（3）张家口-蓬莱走滑断裂以北区域