中亚造山带南部—鄂尔多斯盆地北部的壳幔结构特征及其构造意义

鄂尔多斯盆地北部至中亚造山带的广大地区,经历了早前寒武纪华北克拉通的形成、古生代古亚洲洋闭合、中生代陆内造山、新生代裂陷等系列重大地质事件,且该区赋存大规模能源和矿产资源、发育河套地震带,因此该区壳幔结构特征对其地质演化过程、资源富集机制、地震孕育机理均具有重要指示意义.本文基于内蒙古满都拉—陕北延川宽频带线性地震台阵资料,开展同剖面人工源地震测深结果约束下的多频接收函数和面波频散联合反演、接收函数共转换点叠加成像研究,构建了纵跨中亚造山带南部—阴山造山带—河套地堑—鄂尔多斯盆地北部一线的地壳上地幔精细结构.研究结果显示:沿剖面Moho面存在较大起伏,深度变化范围为35~48 km,整体上呈现以河套地堑为中心,相向汇聚、分段加深的近似对称图案;河套地堑地段,Moho面以穹窿形上隆的方式完成过渡,Moho面上隆、上地幔低速区的分布范围与孔兹岩带分布之间具有较好的一致性;大青山、乌拉山、色尔腾山交汇部位的地震活动分布,在空间上呈现速度结构迥异、相对独立的花状构造特征.以上特征指示研究区地壳在古元古代鄂尔多斯—阴山地块碰撞拼合、古生代中亚造山带造山的构造格架基础上,主要记录了中生代燕山运动B幕的强烈南北向挤压变形,并叠加了新生代以来,特别是新近纪至今鄂尔多斯北缘的强烈伸展断陷作用;渐新世河套地堑的初始发育是基于古元古代鄂尔多斯—阴山地块的碰撞拼合带启动的,意味着克拉通陆核的早期结合带在后期演化中依然保持着构造薄弱带的属性;大青山山前断裂、色尔腾山山前断裂是交汇区的主干断裂,它们均具备正断和走滑性质,而乌拉山山前断裂、北缘断裂分别在两者之间起到调节作用,推测1996年包头6.4级地震的发震断层对应北部色尔腾山山前断裂东段沿南倾方向在地壳深部的延伸.

河套盆地临河坳陷石油地质特征

通过分析认为临河坳陷具备有利的石油地质条件,该坳陷内生烃中心主要位于北部深凹陷,资源规模较大,以高成熟和过成熟生气为主,而中央断隆区烃源岩条件较差;下白垩统和渐新统储层砂体厚度大,深部储层次生孔隙发育,储集性能有明显改善;目的层之上发育多套厚层泥岩,存在有利的封闭层。油源对比分析表明中央断隆区油源以本地生油、短距离运移为主,油源条件差是制约中央断隆区油气富集的主要因素。临河坳陷下一步勘探方向要向生烃条件相对有利的北部深凹陷方向转移,勘探思路以找油为主转为以找气为主,兼顾找油,而临近北部生烃中心的杭后断阶带成藏条件最有利,值得重点关注。

内蒙古1979年五原6.0级和1996年包头6.4级地震的震源区构造

在内蒙古河套断陷带中—西段,1979年8月和1996年5月分别发生了五原6.0级地震和包头6.4级地震。针对这2次地震的发震构造,在前人研究工作的基础上,进一步集成活动构造、石油物探、重新定位的地震分布、烈度分布以及震源机制解等信息进行分析,构建通过这2次地震震源区的地震构造剖面,并重新确定了相应的发震断层。结果表明:1979年五原6.0级地震更可能是走向近EW、倾向S的色尔腾山山前主断层发生正断层作用的结果;而1996年包头6.4级地震更可能是乌拉山凸起之下的一条走向NWW、倾向SSW的无名隐伏断层发生斜滑正断层作用的结果。对这2次地震发震构造的新认识,能够最大程度符合并解释各自震源区的地表活动构造、余震分布、主震的烈度分布与震源机制解以及主震时的地面宏观破坏等现象。惟一不能完全解释的是包头地震的极震区(Ⅷ度区)面积约有2/5位于所判定的发震断层北侧(下盘)。另外,包头地震发震构造的例子显示出在大型活动断陷带内部的相对凸起区之下,也可能存在具有发生强震能力的活动性正断层或斜滑正断层。

鄂尔多斯地块深部岩石圈电性结构研究

近年来新的研究成果反应出鄂尔多斯地块岩石圈并不是一个具有深根的完整的刚性块体,尤其在鄂尔多斯北部以及河套地堑发现有大范围的下地壳-上地幔低速低阻物质,如果这一情况属实,那么人们对鄂尔多斯地块的认识将发生大的变化.为此,我们在华北克拉通西部布设了一条穿过鄂尔多斯地块、河套地堑和阴山造山带的南北向大地电磁剖面,试图通过深部电性结构的探测提供更多信息.该剖面全长约850 km,共布设54个宽频测点和17个长周期测点.二维和三维反演结果均表明:鄂尔多斯地块内部以38°N为界,南部和北部电性结构存在明显差异.鄂尔多斯地块南部地壳至上地幔150 km深度范围内整体表现为高阻,具有刚性克拉通的特征;鄂尔多斯地块北部到河套地堑之间下地壳出现低阻层,特别是鄂尔多斯北端与河套地堑接壤地段,深部存在一个规模较大的下地壳-上地幔低阻异常体,该异常体从河套地堑开始,横向上向南延伸到鄂尔多斯地块内部约200 km,纵向上从下地壳向下延伸到上地幔(约100 km深度).根据该异常体的空间特征,参考该区地震波低速异常体的分布,我们认为鄂尔多斯北部及河套地堑中下地壳到上地幔存在热物质,其原因与深部的构造活动有关(软流圈热物质上涌、侧向流动等),这一情况可能反映出鄂尔多斯地块北部岩石圈深部正处于被改造(或者破坏)阶段,这对进一步认识青藏高原东北缘与华北克拉通之间的深部关系具有一定的启示作用.