河套盆地臨河坳陷及其周邊地區(qū)中-新生代成盆演化特征

張銳鋒，于福生，劉喜恒，劉 靜，陳樹光，吳晨林，王逸群，王盛亮

[1.中國石油 華北油田公司 勘探事業(yè)部，河北 任丘 062550;2.中國石油大學(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249；3.中國石油 華北油田公司 勘探開發(fā)研究院，河北 任丘 062550;4.中國石油 華北油田 巴彥勘探開發(fā)分公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000]

河套盆地在平面上呈狹長的弧形展布于巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶、賀蘭山構(gòu)造帶、陰山褶皺帶與鄂爾多斯盆地之間，面積約4×104km2。前人根據(jù)基底隆升幅度、沉積厚度和主要斷裂分布特征將盆地自西向東劃分為臨河坳陷、烏拉山隆起、烏前坳陷、包頭隆起和呼和坳陷5個(兩隆三坳)一級構(gòu)造單元(圖1)[1]，另有研究者劃分為吉蘭泰坳陷、磴口隆起、臨河坳陷、烏拉山隆起、烏前坳陷、包頭隆起和呼和坳陷7個(三隆四坳)一級構(gòu)造單元[2-6]。其中，臨河坳陷第四系覆蓋區(qū)面積約為2.43×104km2，屬于河套盆地內(nèi)分布面積最廣、沉降深度最大的坳陷。隨著2018年JHZK2井在600 m以下的吉蘭泰潛山(太古界)獲日產(chǎn)21.59 m3高產(chǎn)工業(yè)油流、吉華2X井和松5井先后在古近系獲日產(chǎn)10.26 m3和62.6 m3高產(chǎn)油流后，吉華4X和吉華8X井又先后在白堊系獲日產(chǎn)201.9和301.8 m3高產(chǎn)工業(yè)油流，證明了臨河坳陷是一個富含油氣的中-新生代坳陷。但是，關(guān)于中-新生代河套盆地的性質(zhì)及成因存在認識差異。前人根據(jù)盆地內(nèi)發(fā)育大量的正斷層認為河套盆地是一個中-新生代(拱張)斷陷盆地[3-6,8-10]；另一部分研究者認為中生代是擠壓拗陷盆地，而新生代是伸展斷陷盆地[1-2,7,11]，在擠壓拗陷和伸展斷陷的同時，因局部構(gòu)造走向與構(gòu)造應力場之間交角差異導致局部走滑構(gòu)造發(fā)育[1-2,7]，而少部分研究者則根據(jù)弧形構(gòu)造形態(tài)認為河套盆地是在前寒武系花崗巖、石英巖及變質(zhì)巖基底基礎(chǔ)上發(fā)育的中-新生代弧形走滑拉分盆地[12-13]。

圖1 河套盆地構(gòu)造單元劃分(a)及臨河坳陷構(gòu)造綱要圖(b)Fig.1 Tectonic units of the Hetao Basin (a) and sketch map of the Linhe Depression (b)

產(chǎn)生上述分歧的主要原因是沒有采用露頭資料與地震剖面解釋成果相結(jié)合的方法來分析盆地的構(gòu)造演化特征。本文在野外大量露頭剖面測量基礎(chǔ)上，結(jié)合二維、三維地震測線解釋，識別出擠壓、伸展、走滑、反轉(zhuǎn)等多種構(gòu)造變形樣式，劃分了臨河坳陷中生代以來的構(gòu)造演化階段，闡明了盆地性質(zhì)，建立了早白堊世差異擠壓、始新世—上新世差異伸展疊加盆地成因模型，為臨河坳陷有利目標勘探優(yōu)選提供了理論依據(jù)。

1 區(qū)域地層發(fā)育特征

河套盆地是在華北克拉通結(jié)晶基底之上發(fā)育的中-新生代盆地，其弧形展布形態(tài)與周緣造山帶的走向基本一致。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層劃分方案，河套盆地及周邊地區(qū)劃歸華北地層大區(qū)，其西北部的巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶和北部的陰山褶皺帶屬于華北地層大區(qū)內(nèi)的陰山地層分區(qū)，而其東南部的鄂爾多斯盆地和賀蘭山構(gòu)造帶則屬于鄂爾多斯地層分區(qū)[14]。根據(jù)研究區(qū)1 ∶200 000區(qū)域地質(zhì)圖信息和本次野外調(diào)研、巖心分析測試結(jié)果認為，河套盆地及周邊地區(qū)廣泛發(fā)育太古界、元古界、古生界、中生界及新生界等多個構(gòu)造-沉積旋回，構(gòu)成太古界-古元古界、中-新元古界、下古生界、上古生界、中生界侏羅系、白堊系、新生界古近系-新近系和第四系8個構(gòu)造層，每個構(gòu)造層之間以角度不整合或平行不整合相分界，其間缺失上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)、上二疊統(tǒng)、三疊系、上白堊統(tǒng)和古新統(tǒng)。太古界-古元古界構(gòu)造層巖性主要為斜長角閃片麻巖、夕線石石榴石片麻巖、綠泥石陽起石片巖及石英巖、大理巖和變粒巖，它們構(gòu)成盆地的結(jié)晶基底。中-新元古界構(gòu)造層巖性主要為板巖、千枚巖、片巖、結(jié)晶灰?guī)r及長城系下部發(fā)育的斜長角閃片麻巖，角度不整合在太古界-古元古界構(gòu)造層之上，原巖主要為海相碎屑巖和碳酸鹽巖，并發(fā)育海相火山巖，體現(xiàn)了由拗拉谷轉(zhuǎn)化為拗拉槽的“開合”演化旋回[15-17]。中-新元古界構(gòu)造層的變質(zhì)巖系在河套盆地內(nèi)部構(gòu)成中-新生代盆地的變質(zhì)基底，而在盆地的邊緣則逆沖在侏羅系或白堊系之上。古生代的寒武系-中奧陶統(tǒng)為邊緣海環(huán)境下沉積的碳酸鹽巖建造夾碎屑巖；上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng)為海陸交互相建造[18]，這兩套地層表現(xiàn)為平行不整合接觸，它們構(gòu)成了中-新生代盆地的褶皺基底。

中生代以來，河套盆地及周邊地區(qū)完全進入了陸相沉積發(fā)育時期，沉積地層主要為侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系。中-下侏羅統(tǒng)石拐群在狼山前緣零星分布，巖性為灰綠色砂礫巖、砂巖和砂質(zhì)頁巖，逆沖在下白堊統(tǒng)李三溝組之上；而在狼山鎮(zhèn)北部的呼勒斯泰以北的山區(qū)發(fā)育的北東走向的中-下侏羅統(tǒng)石拐群主要為雜色碎屑巖建造，夾有灰?guī)r透鏡體。此次經(jīng)過野外調(diào)研對比，認為狼山前緣發(fā)育的紅色礫巖、砂巖夾泥巖相當于李三溝組下部巖性組合；狼山北部繁榮鄉(xiāng)烏蓋溝內(nèi)廣泛發(fā)育的灰綠色砂巖、暗色泥巖夾薄層粉砂巖相當于李三溝組上部巖性組合，且具有類似的化石組合特點。慶格勒圖大水溝地區(qū)發(fā)育的下白堊統(tǒng)巖性為紫色砂巖夾紫色泥巖、灰黑色泥巖及白云巖，在泥巖中發(fā)現(xiàn)的化石與固陽盆地的李三溝組化石組合相似，所以應該劃歸為下白堊統(tǒng)李三溝組。

綜上所述，在臨河坳陷的西北緣露頭區(qū)廣泛發(fā)育李三溝組，所以，推測臨河坳陷內(nèi)部也應該發(fā)育李三溝組。在過吉參1井的地震剖面上也證實有李三溝組的存在。通過野外露頭取樣和巖心取樣分析，下白堊統(tǒng)李三溝組、固陽組和古近系臨河組的暗色泥巖有機碳平均含量在1.0左右，可以作為烴源巖。由此說明臨河坳陷內(nèi)至少發(fā)育李三溝組、固陽組和臨河組3套烴源巖，具有充足的油源條件。

2 構(gòu)造特征

2.1 構(gòu)造格架特征

河套盆地在平面上呈NE-SEE向弧形展布于巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶、賀蘭山構(gòu)造帶、陰山褶皺帶與鄂爾多斯盆地之間，現(xiàn)今的盆地與造山帶之間均表現(xiàn)為斷層接觸關(guān)系(圖1)，斷層性質(zhì)多為高角度正斷層或張扭性斷層(圖2)。NE走向邊界斷層與近EW走向邊界斷層相互聯(lián)結(jié)在一起與盆地內(nèi)部的次級控帶斷層構(gòu)成醒目的向NW方向凸出的弧形構(gòu)造體系[1-2]，它們是多期次、多體制構(gòu)造運動疊加的結(jié)果?，F(xiàn)今在盆地邊緣露頭區(qū)展布的不同尺度和不同性質(zhì)的斷層之間相互組合關(guān)系反應了不同時期古構(gòu)造格架特征。臨河坳陷西部北段邊界斷層為狼山前緣斷裂(F1)、南段邊界斷層為巴彥烏拉山前緣斷裂(F2)，這兩條斷裂在走向上表現(xiàn)為右階疊接關(guān)系(圖1)，并被慶格勒圖右行走滑斷層(F8)連接在一起。狼山構(gòu)造帶內(nèi)部發(fā)育的NE走向逆斷層與狼山前緣斷裂(F1)大致平行或小角度相交，并伴生有大量NE走向的背斜褶皺構(gòu)造[11]。巴彥烏拉山構(gòu)造帶內(nèi)部發(fā)育的NW，NNE，NEE向3組次級斷裂與巴彥烏拉山前緣斷裂(F2)構(gòu)成簡單剪切成因的走滑構(gòu)造組合，它們是第四紀走滑變形的產(chǎn)物。臨河坳陷北緣斷裂(F5)自西向東延伸長約200 km，走向由近EW向轉(zhuǎn)為NW向，然后再轉(zhuǎn)為近EW向后與烏拉山隆起相交，該斷裂的走向斜切陰山褶皺帶內(nèi)的NE向構(gòu)造行跡，表現(xiàn)出張扭活動的特點。河套盆地東南緣分界斷裂為弧形的黃河斷裂(F4)，其西南部的NE向段形成臨河坳陷與賀蘭山構(gòu)造帶的分界斷裂，東部的近EW向段形成河套盆地與鄂爾多斯盆地的分界斷裂。位于黃河斷裂(F4)東南地區(qū)的鄂爾多斯盆地內(nèi)發(fā)育二疊系、三疊系、侏羅系和白堊系[18]，而在河套盆地內(nèi)部卻只發(fā)育白堊系以上的地層，其直接下伏在元古界變質(zhì)基底之上，該條斷層在地震剖面上表現(xiàn)為先逆后正的負反轉(zhuǎn)構(gòu)造特點(圖2b)。賀蘭山構(gòu)造帶發(fā)育NNE向逆沖斷層和近EW向變換斷層(圖1b)，一起控制鄂爾多斯盆地西緣的構(gòu)造變形特征，并對南部的銀川盆地具有控制作用。

圖2 河套盆地臨河坳陷及其周邊地區(qū)構(gòu)造格架大剖面(剖面位置見圖1)Fig.2 Interpretation of seismic section across the Linhe Depression and its surrounding areas in the Hetao Basin(see Fig.1 for the section location)Pt.元古宇;P.二疊系;T.三疊系;J.侏羅系;K1.下白堊統(tǒng);K1l.下白堊統(tǒng)李三溝組;K1g.下白堊統(tǒng)固陽組;E2-3.始新統(tǒng)-漸新統(tǒng);N-Q.新近系-第四系；F1.斷層編號

臨河坳陷內(nèi)部發(fā)育NE向的正斷層和NW向的變換構(gòu)造，根據(jù)控凹、控帶斷層展布特點與沉積充填差異，本文將臨河坳陷劃分為吉蘭泰凹陷和巴彥淖爾凹陷兩個二級構(gòu)造單元，其間被吉北變換構(gòu)造帶分隔；將吉蘭泰凹陷劃分為吉西次凸起、吉西洼陷、吉中洼陷和吉東斜坡等4個三級構(gòu)造單元；將巴彥淖爾凹陷劃分為淖西、巴彥斷裂構(gòu)造帶、黃河洼陷和五原洼陷等4個三級構(gòu)造單元(圖1b)。各構(gòu)造單元空間展布特征表明臨河坳陷具有東西分帶、南北分段的構(gòu)造格局。

2.2 構(gòu)造變形樣式

臨河坳陷及周邊地區(qū)經(jīng)歷了太古宙、元古宙、古生代、中生代和新生代等多期構(gòu)造演化旋回，自中生代以后進入板內(nèi)變形階段。由于臨河坳陷內(nèi)的油氣勘探目的層主要是中生界白堊系固陽組和新生界古近系臨河組，所以本文描述的構(gòu)造行跡主要集中在中生代以來發(fā)育的構(gòu)造變形樣式。通過野外露頭區(qū)調(diào)查、地震剖面解釋，在臨河坳陷及周邊地區(qū)識別出擠壓、伸展、走滑、反轉(zhuǎn)等中生代以來發(fā)生的構(gòu)造變形樣式，它們是不同構(gòu)造演化階段變形的結(jié)果，現(xiàn)今表現(xiàn)的構(gòu)造狀態(tài)是疊加殘留的構(gòu)造行跡，為恢復不同時期構(gòu)造應力狀態(tài)提供了依據(jù)。

2.2.1 擠壓構(gòu)造

擠壓構(gòu)造主要發(fā)育在狼山構(gòu)造帶、賀蘭山構(gòu)造帶和陰山構(gòu)造帶等露頭分布區(qū)，以及臨河坳陷內(nèi)部的吉蘭泰凹陷，主要表現(xiàn)為逆沖斷層和褶皺構(gòu)造。根據(jù)逆沖斷層的組合樣式可劃分為單沖式、疊瓦式、背沖式、對沖式和背坨式等斷層組合樣式(圖3)。其中，單沖式構(gòu)造樣式分布在狼山構(gòu)造帶白堊系李三溝組沉積盆地的邊界，表現(xiàn)在前中生代不同時期的地層或變質(zhì)巖體逆沖在下白堊統(tǒng)李三溝組之上，斷層面傾向北西，傾角大約在30°左右(圖3a)，局部斷層面因受后期走滑作用改造，產(chǎn)狀變陡達60°以上。斷層下盤的李三溝組巖性為塊狀巨礫巖，礫石成分主要為斷層上盤的巖石碎塊，最大的碎塊直徑達到1m以上，大小混雜，大多數(shù)呈棱角狀，表現(xiàn)為盆地邊緣就近堆積的特點，而遠離盆緣斷裂，沉積物粒度逐漸減小，且發(fā)育交錯層理等沉積構(gòu)造。在狼山構(gòu)造帶前緣分布的李三溝組西部邊界為北東走向的逆沖斷層(F12)控制，東部邊界被狼山前緣正斷層切割，盆地自北西向南東逐漸超覆在中元古界變質(zhì)巖系之上，變質(zhì)巖系又逆沖在李三溝組砂礫巖之上，整體構(gòu)成背坨式盆地組合，具有前陸盆地沉積特點(圖3e)。在吉蘭泰凹陷二維地震測線剖面上可以看到兩條以上的逆沖斷層組成疊瓦式組合(圖3b)和背沖式組合(圖3c)，表現(xiàn)為盆地基底巖石逆沖在下白堊統(tǒng)或侏羅系之上,部分斷層在剖面上現(xiàn)今表現(xiàn)為下逆上正的負反轉(zhuǎn)構(gòu)造特點，因晚期發(fā)生伸展作用而使斷層面上部產(chǎn)狀變陡。對沖式構(gòu)造變形在巴彥淖爾凹陷北部的地震測線剖面上偶爾見到，表現(xiàn)為基底地層逆沖在下白堊統(tǒng)之上(圖3d),類似的構(gòu)造在臨河坳陷南部的巴彥浩特盆地內(nèi)廣泛發(fā)育[19-21]。

圖3 河套盆地臨河坳陷及其周邊地區(qū)中生代擠壓構(gòu)造樣式Fig.3 Compressional patterns of the Mesozoic Linhe Depression and its surrounding areas in the Hetao BasinPt.元古宇;J.侏羅系;K1l.下白堊統(tǒng)李三溝組;K1g.下白堊統(tǒng)固陽組;E2-3.始新統(tǒng)-漸新統(tǒng);N-Q.新近系-第四系;δ43.海西期閃長巖

與逆沖斷層伴生的褶皺構(gòu)造在狼山前緣構(gòu)造帶內(nèi)廣泛發(fā)育，褶皺的軸向與白堊紀盆地邊界斷裂(F12)走向一致，褶皺的類型有斜歪褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺、沖起背斜和蛇頭背斜等構(gòu)造類型(圖4)，反映出強烈的擠壓構(gòu)造變形特點。

圖4 河套盆地臨河坳陷狼山前緣構(gòu)造帶擠壓褶皺類型(露頭照片)Fig.4 Compressional folds developed in the front of Langshan structural belt in the Linhe Depression,Hetao Basin(outcrop pictures)a.元古宇內(nèi)平臥褶皺；b.白堊系內(nèi)沖起背斜；c.白堊系內(nèi)斜歪褶皺

2.2.2 伸展構(gòu)造

伸展構(gòu)造形成的正斷層是臨河坳陷內(nèi)部發(fā)育最廣的一類斷層樣式，在地震剖面上表現(xiàn)為階梯式、多米諾式、壘塹式等組合樣式(圖5)，這些正斷層切割了中生代和新生代地層。從斷層上、下盤地層厚度分析，主邊界斷層上盤控制的古近系與新近系厚度向斷層根部逐漸增厚，大量次級斷層切割至第四紀，但斷錯新近紀的斷距最大，所以認為伸展活動最強烈的時期發(fā)生在新近紀。此時期形成的壘塹式斷層組合是形成巴彥構(gòu)造帶的主要原因。地震剖面上發(fā)育的大量“y”型、反“y”型組合樣式(圖5)說明伸展應力與主干斷層走向具有一定交角；而滾動背斜構(gòu)造樣式是在伸展量較大的鏟式邊界正斷層(F1)上盤發(fā)育的逆牽引構(gòu)造，隨著逆牽引程度的增加，在滾動背斜的核部發(fā)生塌陷，形成許多共軛式次級正斷層，這些正斷層對油氣的輸導和圈閉的形成具有雙重作用，有利于油氣聚集成藏。吉華2X井含高產(chǎn)油流井的發(fā)現(xiàn)證實這種類型的圈閉構(gòu)造應該是臨河坳陷內(nèi)重點尋找的勘探目標。

圖5 河套盆地臨河坳陷及其周邊地區(qū)新生代伸展構(gòu)造樣式Fig.5 Extensional structures of the Cenozoic Linhe Depression and its surrounding areas in the Hetao BasinPt.元古宇；K1l.下白堊統(tǒng)李三溝組;K1g.下白堊統(tǒng)固陽組;E2-3.始新統(tǒng)-漸新統(tǒng);N-Q.新近系-第四系

2.2.3 走滑構(gòu)造

由扭應力或剪應力引起地殼或巖石圈沿著某些構(gòu)造邊界或特定的構(gòu)造帶發(fā)生走滑變形的構(gòu)造作用稱為走滑作用，由走滑作用形成的構(gòu)造稱為走滑構(gòu)造。其中的走滑斷層通常包括轉(zhuǎn)換斷層、變換斷層和平移斷層3種類型。變換斷層是板內(nèi)地殼中與正斷層或逆沖斷層在運動學上聯(lián)系在一起的橫向斷層，其活動是由正斷層或逆沖斷層活動誘導產(chǎn)生的，或在統(tǒng)一應力場中共生的斷層，具有與轉(zhuǎn)換斷層類似的運動學性質(zhì)。臨河坳陷內(nèi)部吉蘭泰凹陷與巴彥淖爾凹陷之間發(fā)育的吉北變換構(gòu)造帶在新生代伸展過程中調(diào)解兩側(cè)半地塹的發(fā)育規(guī)模，前人曾認為是磴口隆起[2-6]。而與擠壓構(gòu)造相伴生的變換斷層主要發(fā)育在狼山構(gòu)造帶，多條北北西走向的變換斷層調(diào)節(jié)逆沖斷層向南東方向的逆沖位移，這些北北西走向的斷層與北西西走向的慶格勒圖斷層一起構(gòu)成共軛式剪切斷層，切割的最新地層為下白堊統(tǒng)，指示當時的擠壓應力場方向(最大主應力σ1)為北西向。平移斷層發(fā)生在第四紀時期，地貌上顯示臨河坳陷的西部邊界具有明顯的線性地貌特點，巴彥烏拉山前緣斷層(F2)與狼山前緣斷層(F1)組成右階式疊接組合，兩組剪切破裂與主斷層之間的交接關(guān)系顯示主斷層具有右行走滑特點，因此在兩條主斷層之間疊接區(qū)域形成第四紀拉分盆地(圖1)。

2.3 反轉(zhuǎn)構(gòu)造

反轉(zhuǎn)構(gòu)造是吉蘭泰凹陷內(nèi)普遍殘留的構(gòu)造變形樣式，在地震剖面上表現(xiàn)為下逆上正的負反轉(zhuǎn)構(gòu)造特點(圖6)，下部逆斷層卷入的地層為李三溝組，上部正斷層卷入的最新地層為新近系-第四系，說明發(fā)生反轉(zhuǎn)的主要時期在新近紀。反轉(zhuǎn)斷層下部的逆沖斷層控制下白堊統(tǒng)李三溝組的沉積邊界，而且地層沉積形態(tài)表現(xiàn)為斷超型，斷層上盤的李三溝組厚度很薄或缺失，而斷層下盤的李三溝組向斷層根部增厚，這些特征與露頭上所觀察的斷控沉積特征極為相似，說明逆沖斷層的形成時期主要在李三溝組沉積時期，屬于同沉積控凹的逆沖斷層。這些逆沖斷層在當時可能表現(xiàn)為背坨式構(gòu)造，在古近紀伸展階段形成的正斷層利用了逆斷層的局部斷層面，形成階梯式正斷層組合。當正斷層斷距大于逆沖斷距時形成完全負反轉(zhuǎn)構(gòu)造，如F9號斷層(圖6a，b)，當正斷層斷距小于逆沖斷距時形成局部負反轉(zhuǎn)構(gòu)造，如F10號斷層(圖6)。值得思考的是在橫過臨河坳陷的地震大剖面上可以發(fā)現(xiàn)坳陷邊界斷層也具有下逆上正的特點，而且在斷層的下盤二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系發(fā)育，而缺失新生代地層，但在斷層的上盤(現(xiàn)今的下降盤)反而缺失白堊系以前的地層，這說明臨河坳陷在白堊系沉積之前一直處于隆升剝蝕狀態(tài)，白堊紀以后才開始處于下降狀態(tài)。

圖6 河套盆地臨河坳陷吉蘭泰凹陷負反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式剖面(剖面位置見圖1)Fig.6 Seismic section showing the negative structural inversion in the Jilantai Sag of the Linhe Depression,Hetao Basin(see Fig.1 for the section location)Pt.元古宇；J.侏羅系；K1l.下白堊統(tǒng)李三溝組；K1g3.下白堊統(tǒng)固陽組三段；K1g2.下白堊統(tǒng)固陽組二段；K1g1.下白堊統(tǒng)固陽組一段；E2-3.始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)；N-Q.新近系-第四系

3 構(gòu)造演化階段與性質(zhì)

前述的河套盆地臨河坳陷及周邊山區(qū)地層發(fā)育特點顯示研究區(qū)經(jīng)歷了太古代—古元古代、中-新元古代、古生代3次大的“開合”旋回后進入中生代陸內(nèi)構(gòu)造-沉積演化階段[15-17]。根據(jù)中生代以來殘存地層之間的接觸關(guān)系、構(gòu)造變形樣式可劃分為中生代擠壓拗陷、古近紀—新近紀伸展斷陷和第四紀走滑改造等3大構(gòu)造演化階段，每個大階段內(nèi)包含不同的強弱時期，最終形成現(xiàn)今的構(gòu)造-沉積展布面貌(圖7)。

3.1 中生代擠壓拗陷階段

臨河坳陷內(nèi)部殘存的中-下侏羅統(tǒng)與下白堊統(tǒng)為角度不整合接觸關(guān)系，邊界受逆沖斷層控制(圖7)；臨河坳陷西部狼山前緣殘存的中-下侏羅統(tǒng)也受逆沖斷層控制；臨河坳陷北部的呼勒斯泰盆地內(nèi)發(fā)育的中-下侏羅統(tǒng)也受邊界逆沖斷層控制，而且盆地邊緣發(fā)育的沉積物都是快速堆積的沖積扇相，殘存盆地的走向都為北東向，與盆地邊界斷層的走向一致，這些特征說明中-下侏羅統(tǒng)沉積時期是受擠壓拗陷作用控制的。臨河坳陷周邊地區(qū)缺失上侏羅統(tǒng)，說明在中-下侏羅統(tǒng)石拐群沉積之后研究區(qū)遭受了擠壓隆升剝蝕作用，其后，下白堊統(tǒng)才開始接受沉積，并角度不整合在中-下侏羅統(tǒng)或之前的地層之上。下白堊統(tǒng)李三溝組沉積盆地的邊界斷層均為逆斷層，沉積充填特征也表現(xiàn)為逆斷層控制的沖積扇相堆積特點，而且在地震剖面上顯示地層呈向邊界逆斷層下盤根部楔狀增厚的特點(圖7a)。在狼山構(gòu)造帶野外觀察到李三溝組具有西斷東超的結(jié)構(gòu)特征，而在吉蘭泰凹陷的地震剖面上表現(xiàn)為東斷西超的沉積特點。這些特征說明下白堊統(tǒng)李三溝組沉積時期盆地的性質(zhì)為差異擠壓拗陷型盆地(圖7a),盆地的走向保持北東-南西走向特點。固陽組與李三溝組野外露頭區(qū)具有整合接觸關(guān)系，地震剖面上表現(xiàn)為超覆接觸關(guān)系，固陽組的分布范圍大于李三溝組，同時地層基本等厚分布，除了少數(shù)先期斷層繼承性微弱活動外，基本沒有新生性斷層產(chǎn)生，說明這一時期的構(gòu)造作用比較微弱，處于繼承性沉降的拗陷向斷陷過渡時期(圖7b—d)。

3.2 古近紀—新近紀伸展斷陷階段

在固陽組沉積之后，研究區(qū)進入整體隆升剝蝕階段，使晚白堊世—古新世地層遭受剝蝕，盆地及周邊地區(qū)僅有少量殘留地層。可能由于沒有明顯的水平擠壓作用，始新世臨河組平行不整合在固陽組之上，地震剖面上看到的臨河組與固陽組基本上是連續(xù)的地震反射特點，但在臨河坳陷的北部的興隆構(gòu)造帶可以見到削截接觸關(guān)系。在狼山構(gòu)造帶與巴彥烏拉山構(gòu)造帶交接部位的野外露頭區(qū)可以觀察到始新世臨河組微角度不整合在李三溝組之上，而且臨河組現(xiàn)今處于很高的海拔部位，說明當時在沉積臨河組時期，巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶還處于較低的構(gòu)造部位，還沒有形成現(xiàn)今的高山地貌形態(tài)。從地震反射特征上分析，臨河組沉積厚度具有向坳陷西部邊界斷層(F1)略加增厚的特點，并且地層內(nèi)部發(fā)育少量的正斷層。這些特征說明始新世時期研究區(qū)已經(jīng)進入弱斷陷階段(圖7e)。

圖7 河套盆地臨河坳陷吉蘭泰凹陷E—F測線剖面構(gòu)造演化圖(剖面位置見圖1)Fig.7 Seismic section showing the structural evolution along the seismic line E-F in the Jilantai Sag of the Linhe Depression,Hetao Basin(see Fig.1 for the section location)Pt.元古宇；J.侏羅系；K1l.下白堊統(tǒng)李三溝組；K1g3.下白堊統(tǒng)固陽組三段；K1g2.下白堊統(tǒng)固陽組二段；K1g1.下白堊統(tǒng)固陽組一段；E2-3.始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)；N-Q.新近系-第四系

進入新近紀，斷層強烈活動，新形成的正斷層不但切割了古近系、新近系，還切割了白堊系乃至基底地層，并使早白堊世形成的逆斷層發(fā)生局部或完全反轉(zhuǎn)，形成本區(qū)特色的負反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式(圖7f)。受狼山邊界斷層控制，新近紀地層沉積結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出西斷東超的半地塹結(jié)構(gòu)特征，并在主邊界斷層上盤發(fā)育滾動背斜構(gòu)造。由于強烈的差異升降作用，正斷層上升盤強烈隆升形成現(xiàn)今巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶雛形，在組成構(gòu)造帶的各種時代地層之上都沒有發(fā)現(xiàn)新近系沉積。

3.3 第四紀走滑改造階段

進入第四紀以后，由于印度板塊與歐亞大陸板塊俯沖碰撞產(chǎn)生的遠程效應的影響，使臨河坳陷及周邊地區(qū)遭受近南北向剪切作用，導致先期發(fā)育的臨河坳陷西側(cè)邊界斷層發(fā)生走滑改造，在巴彥烏拉山前緣斷裂帶產(chǎn)生同向里德爾剪切(R)、反向里德爾剪切(R′)、同向剪切破裂(P)與主位移帶(PDZ，即F2)之間的走滑構(gòu)造組合，并在兩條右行右階的邊界斷層疊接部位形成小型拉分盆地。由于第四紀走滑作用，在盆地內(nèi)的斷階帶再次活動，形成花狀組合構(gòu)造樣式(圖7g)。不但地震剖面上可見走滑斷層切割至地表，而且在露頭區(qū)也可以觀察到第四紀松散的堆積物被走滑斷層錯開的現(xiàn)象。巴彥烏拉山-狼山構(gòu)造帶前緣多期沖積扇形成的臺地地貌特征說明晚更新世以來發(fā)生過多次的新構(gòu)造運動，古地震研究成果也證明了狼山山前斷裂(F1)晚更新世以來可能至少發(fā)生了5次地表破裂型強震活動[19]。這些特征說明第四紀發(fā)生的走滑構(gòu)造只是對前期形成的斷裂構(gòu)造進行改造，并受到先存基底斷層走向控制，而對盆地內(nèi)部沉積充填沒有明顯的控制作用。

4 盆地成因模式

區(qū)域應力場研究表明，受燕山運動影響，臨河坳陷在早白堊世總體處于擠壓構(gòu)造應力場[1-2,7-8,11]。在吉蘭泰凹陷受到來自東側(cè)的賀蘭山和西側(cè)的巴彥烏拉山雙向逆沖作用的控制，形成了對沖式擠壓構(gòu)造，應力可能來源于祁連山-秦嶺-大別構(gòu)造帶向NE向逆沖和賀蘭山西緣向NW向逆沖產(chǎn)生的具有限制性邊界的側(cè)向擠出作用[20]。而北部的巴彥淖爾凹陷主要受到來自NW向的天山-興蒙褶皺帶的單向擠壓作用，導致狼山構(gòu)造帶向SE向逆沖，形成單向逆沖疊瓦式構(gòu)造、或背坨式盆地構(gòu)造組合[11]。由于臨河坳陷南部和北部所受的擠壓應力方式不同，導致擠壓拗陷變形樣式具有南北分段的差異，所以認為臨河坳陷早白堊世盆地性質(zhì)屬于差異擠壓拗陷型盆地(圖8)。

始新世以來受太平洋構(gòu)造域和喜馬拉雅構(gòu)造域影響[21-22]，鄂爾多斯地塊向東南方向相對運動，臨河坳陷北部受到SE向的強烈拉張作用而斷陷沉降[1-2]，而臨河坳陷的南部受到巴彥烏拉山和賀蘭山伸展造山作用影響，造成NW-SE向雙向伸展作用，形成的差異伸展斷陷盆地疊加在早白堊世的差異擠壓拗陷型盆地之上。由于吉蘭泰凹陷與巴彥淖爾凹陷基底結(jié)構(gòu)差異、早白堊世構(gòu)造變形差異導致在磴口附近形成近東西走向的吉北變換構(gòu)造帶；以及在松五、扎格和興隆構(gòu)造帶之間發(fā)育次級的變換構(gòu)造帶(圖8),它們構(gòu)成油氣側(cè)向和垂向運移通道[23]。在早白堊世擠壓拗陷時期形成的盆地結(jié)構(gòu)類似于前陸盆地，靠近主邊界斷裂的前淵帶雖然沉降深度較大，但是堆積的充填物主要是粗碎屑，而細碎屑物主要分布在坳陷的緩坡帶，烴源巖可能分布在遠離西側(cè)主邊界斷層，更靠近東側(cè)的巴彥構(gòu)造帶的西側(cè)。在伸展斷陷階段形成的盆地結(jié)構(gòu)具有地塹、半地塹組合特點，凹陷的沉降中心與沉積中心大致處于相同的構(gòu)造部位，泥巖主要發(fā)育在正斷層控制的深陷帶，即臨河坳陷西北部深凹陷區(qū)。

圖8 河套盆地臨河坳陷負反轉(zhuǎn)盆地成因模式Fig.8 Genetic model of the basin under negative structural inversion in the Linhe Depression,Hetao BasinPt.元古宇；J.侏羅系；K1.下白堊統(tǒng)；E-N.古近系-新近系

第四紀以來，由于走滑作用的改造，使得早期形成的逆斷層、正斷層受到破壞，并沿著規(guī)模較大的盆地邊界斷層優(yōu)先發(fā)生走滑活動，對第四系沉積具有控制作用。

綜上所述，臨河坳陷盆地性質(zhì)應該為差異負反轉(zhuǎn)盆地。前中生代發(fā)生的3次大的“開合”旋回造就的基底非均一性是導致臨河坳陷構(gòu)造變形東西分帶的主要原因；中-新生代發(fā)生的差異擠壓和差異伸展疊加是導致臨河坳陷構(gòu)造變形南北分段的主要原因。擠壓構(gòu)造應力場方向與伸展構(gòu)造應力場方向沒有較大的差異，只是應力極性發(fā)生了變化，從而使始新世與下伏的下白堊統(tǒng)之間表現(xiàn)為平行不整合接觸或超覆接觸，造成類似整合接觸的假象。由于擠壓拗陷型盆地與伸展斷陷型盆地對烴源巖的控制作用不同，明確了盆地成因類型對指導烴源巖目標區(qū)的探尋具有指導意義。

5 結(jié)論

1) 河套盆地臨河坳陷及周邊地區(qū)發(fā)育太古界-古元古界、中-新元古界、古生界、中生界、新生界等多個構(gòu)造-沉積旋回，自中生代開始進入陸相沉積充填階段，下白堊統(tǒng)李三溝組、固陽組、始新統(tǒng)臨河組發(fā)育烴源巖。

2) 臨河坳陷及其周邊地區(qū)中-新生代發(fā)育擠壓、伸展、走滑、反轉(zhuǎn)等構(gòu)造變形樣式，經(jīng)歷了早白堊世擠壓拗陷、古近紀-新近紀伸展斷陷、第四紀走滑改造等構(gòu)造演化階段。

3) 臨河坳陷中-新生代盆地屬于負反轉(zhuǎn)盆地，建立了早期差異擠壓、晚期差異伸展疊合盆地成因模型。