克拉美丽山与大井坳陷的构造关系

根据研究区10余口关键井的测井资料制作合成记录, 对地震剖面进行地质层位标定。通过层位追踪、闭合并结合浅表地质的约束, 解释了3条南北向和1条东西向地震剖面（见图1c）。对地震剖面进行轴面分析, 可以在靠近克拉美丽山一侧的石炭系之下反射中识别出多个等倾角区（见图6）, 表明下伏存在多个逆冲断片, 这也与前人解释的冲断层模型不相符合。上覆地层在靠近山的一侧发生明显翘倾, 其转折部位与下伏地层轴面相对应（见图7— 图9）, 因此在几何学上均比较符合构造楔模型的特征。此外, 研究区前石炭系发育时期处于海相沉积环境, 发育大套海相碎屑岩沉积, 具备发育冲断楔的物质基础。因此本文在解释过程中选取构造楔模型, 并参考前人在克拉美丽山南麓西段的解释方案[21]。

AA’ （宽线）剖面（见图7）经过克拉美丽断裂带南麓和石钱滩凹陷。剖面可见侏罗系底界、三叠系底界、平地泉组底界、二叠系底界等角度不整合。石炭系及以上地层在石钱滩凹陷北部较厚, 向南均减薄。在石钱滩凹陷北部, 石炭系松喀尔苏组内可识别出早石炭世断陷, 边界断层的切层点十分清楚。通过详细追踪断陷内的反射波组, 可识别出两期断陷, 第Ⅰ 幕断陷范围较小, 第Ⅱ 幕断陷范围扩大（见图8）。边界断层F1向北倾, 与多条次级调节断层构成半地堑构造, 一直延伸到克拉美丽冲断带南端。早石炭世断陷边界断层向上终止于双井子组底界。上覆双井子组不整合覆盖在松喀尔苏组断陷之上, 发育范围更广, 显示出拗陷沉积特征（见图8）。通过轴面分析, 在断陷之下的深部区域至少可划分出8个等倾角区, 几何学分析表明至少发育两期构造楔（见图6、图7）。构造楔向南楔入过程中导致上覆地层南倾, 越靠近山一侧翘倾幅度越大。上覆地层转折部位限定了构造楔在盆地内的伸展范围和楔端点的位置（见图7）。根据两期构造楔与断陷的交切关系及地层倾角变化可以看出, 构造楔发育在断陷之后, 早石炭世的断陷也被一定程度的翘倾, 且第2个构造楔晚于第1个构造楔, 表现出后展式构造变形特征。由于地震剖面没有覆盖到北部的克拉美丽山, 本文主要通过浅表地质进行约束。图7显示北部主要出露泥盆系和石炭系, 地层产状陡倾形成紧闭高陡褶皱, 部分甚至发生了倒转, 发育多条突破的冲断层。前人研究也表明克拉美丽断裂（Fk）具有左行走滑-逆冲特征[34], 在其两侧发育多条逆冲断层, 构成向南逆冲的叠瓦状构造。在石钱滩凹陷南部, 石炭系及其上覆地层形成断层传播褶皱背斜带, F2断层向下收敛到前石炭系的基底滑脱层。

BB’ （宽线）剖面（见图9a）平行于AA’ 剖面, 显示出相似的构造变形特征。松喀尔苏组内发育早石炭世断陷, 但F1断层倾角相对AA’ 剖面更陡, 断陷规模更大。F1断层切穿了上覆双井子组, 断层上盘地层微微隆起, 呈“ 蛇头状” 背斜特征, 表明断层后期发生了反转。根据轴面分析, 在盆山过渡带也发育了两个构造楔, 但由于第2个构造楔楔入的较少, 导致大部分山前单斜带的倾斜角度相对于AA’ 剖面更缓, 只从第2个构造楔的楔端点处才开始急剧变陡。由于晚期克拉美丽断裂带（Fk）活动强烈, 构造楔后翼也被一系列逆冲断层突破。在石钱滩凹陷南部, F2断层形成的断层传播褶皱幅度要比AA’ 剖面更大。F2断层与次级F3、F4断层组成断层传播褶皱背斜带。整体上看, BB’ 剖面上的构造挤压活动强于AA’ 剖面。

CC’ 剖面（见图9c）经过克拉美丽断裂带南麓和石树沟凹陷, 显示了克拉美丽山西段的地质结构特点。克拉美丽造山带活动在该剖面上明显更加强烈, 在二叠系之下发育了3个构造楔。构造楔①和②的楔入使下二叠统和上石炭统被剥蚀, 二叠系将军庙组直接与下伏下石炭统不整合接触。在盆山过渡带, 中二叠统至上三叠统被逆向错断, 分析认为该古构造可能为晚三叠世— 早侏罗世发育的一期断层传播褶皱前翼残余。晚期构造楔③的活动使中— 上二叠统及中生界急剧南倾, 晚三叠世的古构造也被改造。构造楔的后翼被克拉美丽断裂带突破, 泥盆系、石炭系被冲断至地表, 形成一系列紧闭、高陡的断层传播褶皱。

DD’ （宽线）剖面（见图9b）为一条东西向联络测线, 经过黑山凸起、石钱滩凹陷、黄草湖凸起、石树沟凹陷和沙帐断褶带。剖面显示石炭系及前石炭系可能受基底断层的影响, 由西向东被抬高, 背斜前、后翼分别位于石树沟凹陷东斜坡和石钱滩凹陷西斜坡, 背斜拓宽部位在黄草湖凸起。由于DD’ 剖面切过南北向剖面的位置不同, 在与BB’ 剖面相交处能观察到第1期构造楔的顶、底板断层, 而在与AA´ 剖面相交处仅能观察到第1期构造楔的底板断层。在东部的黑山凸起和西部的沙帐断褶带东侧, 受三叠纪以来东西向挤压冲断活动影响[15], 发育一系列断层传播褶皱背斜带, 部分冲断层出露地表。

综上所述, 上述4条地震剖面揭示了克拉美丽山与大井坳陷复杂的多期叠加变形特征。早石炭世, 大井坳陷内发育北倾的石炭系断陷, 并呈现出多幕特征, 断陷规模西大东小。其上发育大范围分布的双井子组拗陷沉积, 不整合覆盖在断陷之上。早期的石炭系断-坳结构被多个后期发育在前石炭系向南楔入的构造楔改造, 构造变形程度也呈现出西强东弱的特点。但对于这种构造楔对早期断陷的改造过程和“ 盆” -“ 山” 耦合关系还需要通过构造演化剖面进行详细分析。