第一章 大同-天镇地区构造特征

大同盆地地质特征及含油气性

承担单位：石家庄经济学院

2009-09-24

第一章大同盆地区构造特征

在地质研究中，大同盆地实际上有两层含义，其一是指口泉断裂以西、以云岗-平鲁块坳为主体的古生代、中生代含煤盆地；另一层则是指位于口泉断裂以东，雁门关隆起以西之间的新生代裂陷盆地(又称之为桑干河断陷)。大同盆地位于北北东向展布的汾渭裂谷系的北端，其构造特征及演化过程与整个裂谷系关系密切。由于整个汾渭裂谷系活动主要在新生代，因此中生代及以前时期其基本作为华北地台的中央部位而与之整体演化。

本次研究是受中石油集团华北油田委托，通过分析区域内的地质特征来研究其可能的含油气性；研究范围以盆地内这两个区域为主，两个区域均是北东走向，西部的煤盆地由于煤田的勘探，浅部地质资料较多；东部的新生代裂陷则基本上没有勘探资料。鉴于此，我们以东部地质分析为主，兼顾西部，从构造、地层等方面进行分析和对比，以此论证本区的含油气性及有利的油气聚集区带。

第一节区域地质特征

一、区域构造特征

纵贯山西南北的汾渭裂谷系介于秦岭构造带和阴山构造带两个巨型构造带之间，是华北地台(陆台、断块)的重要组成部分，主体构造线方向为北北东向，而南北两端呈北东向，故使其总体构造呈一个拉长的“S”形；构造格架形成于中生代，自新生代以来在中部地区由于构造活动，形成了纵贯全省的断陷带；主体部分隆起的特征明显，构造形迹发育。

汾渭裂谷带为一系列北北东向展布、北东向斜列的新生代盆地。两侧为新生代以来隆升的高原山地，西侧为吕梁山、云中山、芦芽山、管涔山、洪涛山山脉和以西至黄河谷地的高原低山区；东侧为中条山、太岳山、太行山、五台山、恒山山脉。盆地区以大同、忻定、晋中、临汾—运城、芮城盆地为主体，向北东包括河北省境内的延怀、蔚县盆地，南西以临汾--运城盆地隔黄河与陕西的渭河盆地相连。

上世纪60年代以来，地质学家在这一地区进行了较为全面的分析，应用地质力学的观点圈出了一系列典型的“山”字型构造及“多”字型构造(如祁吕—贺兰山字型构造体系，山西中部汾渭地堑的多字型构造等)。

本区域目前已认识到的构造体系和构造型式(图5—1)主要有：

(1)纬向构造体系：东西向构造带有右玉-天镇构造带、阳曲-盂县构造带和绛县—驾岭构造带等三条，分别横亘于本省的北部、中部和南部，具有近似等间距分布的特征。它们都是在漫长的地质时期中经过多次构造运动所生成的，于燕山期定型，晚近地质时期仍有活动。

图1-1 山西省构造体系略图

1-挽近盆地；2-纬向构造体系；3-经向构造体系；4-新华夏构造体系；5-华夏构造体系；6-祁吕-贺兰山字型构造东翼；7-山字型构造体系；8-弧形构造；9-古北东向构造；10-其它旋扭构造

(2)经向构造体系：主要有黄河东侧构造带、太岳山构造带和太行山构造带，分别断续纵贯于本省的西部、中部和东部。其发育程度南强北弱，对燕山期岩浆岩具有明显的控制作用。

(3)新华夏构造体系：在东经111°20’以东的广大区域展布。构造型式主要有山西中部较大规模的多字型构造、棋盘格式构造及北北东向折断带(汾渭地堑)。其生成的构

造应力场都是西部向南、东部向北的直线扣动方式。

二、区域构造演化及形成机制

依据张文佑先生的断块学说，山西地壳的构造演化可划分为四个构造旋回：前五台期构造旋回、五台—吕梁期构造旋回、晋宁-燕山期构造旋回，喜马拉雅期构造旋回。每个构造旋回中拉张和挤压拼合事件中运动的方向和方式、形成的构造形迹都有明显的不同。

1．前五台期构造旋回

据中下太古界出露较少地层结合后期改造、形变特征，经桑园口变动、铁堡运动所形成的构造形迹，均表现为以褶皱为主的旋卷构造，其旋扭方向完全相同：都是内旋层呈反时针扭动，外旋层呈顺时针扭动；构成椭园形或穹形，其上很少有上太古代、下元古代的沉积层，显示了古陆核的特征。此时当处于地壳形成的早期，稳定坚硬的地块尚未出现，还没有特定的边界条们。因此，在地球自转引起的各种应力作用于厚度薄而温度高的地壳时，最容易形成的构造除东西向(纬向)构造外就是旋卷构造(图1-2) 2．五台—吕梁期构造旋回

1) 五台亚构造旋回

从五台超群三个群的沉积建造和构造特征分析，五台亚构造旋回经历了三个拉张挤压发展阶段。五台期构造应力分析如图1-3。早期拉张阶段形成总方向呈北东方向裂陷海槽，沉积了石咀群为代表的火山—沉积建造；挤压期经过甘泉变动形成了走向为北北西，倾向东北的平卧褶皱。其褶皱轴向呈北北西向，表现了对前五台期构造的继承作用。中阶段的拉张期形成了东北方向的海槽，沉积了台怀群火山—沉积建造，挤压期经探马石两次变动，形成了走向北东东、倾向西北，经受重褶的平卧褶皱和推覆断层。在晚期拉张阶段形成了东北向的裂陷海槽，沉积了高凡群沉积—火山建造；挤压期经金洞梁变动形成了走向为东北，倾向西北的平卧褶皱。

由应力图分析，这一时期在逆时针力偶力扭支动作用下几次褶皱作用均已经影响到大同地区，但还不是主要的变形区。

2) 吕梁亚构造旋回

其构造形迹主要表现在豆村—东冶、岚河、篦子沟—泗交、甘陶河四个坳褶带内。早期拉张阶段沉积了砾岩—砂岩—页岩—碳酸盐岩的旋回性明显的浅海相沉积，拉张阶段后期，主要沉积了碳酸盐岩为主的浅海沉积，伴有玄武岩喷发。晚期挤压阶段，在坳

陷的基础上褶皱隆起，相应地形成四个平行斜列坳褶带，表现为两翼次级褶皱向槽部倒转(轴面向外倾斜)的巨型复向斜，此时主压应力方向为西北—东南向。

图1-2 前五台期旋卷构造应力分析图图1-3 五台期断褶带构造应力分析图

1-前五台期褶皱轴；2-东西向构造带边界； 1-前五台期构造形迹；2-五台期断褶带展布范围；

3-次级东西向构造带；4-再次级东西向构造带； 3-五台早期褶皱轴；4-五台中期褶皱轴；

5-应力作用方向。 5-五台晚期褶皱轴；6-地应力作用方向3．晋宁期—燕山期构造旋回

吕梁运动后至印支运动，本省的地壳由活动阶段转入相对稳定阶段，虽然也经历了多次地壳运动，但均显示为不均衡的升降。

图1-4 白草坪组厚度等值线图图1-5 上、下常州沟组厚度等值线图图1-6 长城纪初构造纲要图