劉愛武 唐大卿 郭麗彬 文 輝 唐文旭 鄒 帥

(①中石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院，湖北武漢430223；②中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢430074)

0 引言

潛江凹陷位于江漢盆地中部，沉積、構(gòu)造演化受控于西北緣的潛北斷裂帶。潛北斷裂帶對該區(qū)油氣的生成、運(yùn)聚及差異富集具有關(guān)鍵作用[1-2]。自20世紀(jì)50年代以來，眾多學(xué)者[3-4]在斷裂帶的性質(zhì)、空間展布特征、分段差異活動及其“控沉、控圈、控藏”作用等方面取得了一系列研究成果，但受早期地震資料品質(zhì)的制約和鹽構(gòu)造、巖漿構(gòu)造及多期反轉(zhuǎn)構(gòu)造等復(fù)雜地質(zhì)因素的影響，對潛北斷裂帶的地質(zhì)認(rèn)識及構(gòu)造樣式解剖精度已不能滿足當(dāng)前精細(xì)化油氣勘探的需求。此外，潛北斷裂帶分段差異活動及控藏機(jī)制[3]，“荊沙紅墻”(荊沙組的紅色地層呈塊狀殘留于潛北斷裂帶主斷面的中上部而成)歸屬及其對沉積構(gòu)造的影響[4-5]，斷層上盤與下盤結(jié)構(gòu)、構(gòu)造差異性[6]，斷裂分期差異演化特征等問題，長期制約了人們對該斷裂帶的深入、系統(tǒng)地認(rèn)識。因此，本文利用新采集的三維地震資料，通過精細(xì)構(gòu)造解釋、相干體分析及三維可視化雕刻技術(shù)，在對斷裂帶宏觀特征解析和不同段構(gòu)造樣式分析基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域動力背景，對潛北斷裂帶的分段差異性及其成因演化進(jìn)行解析和探討，以期為潛北地區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識和精細(xì)化油氣勘探提供理論參考。

1 分段及差異特征

1.1 地質(zhì)概況

江漢盆地是發(fā)育于中揚(yáng)子地臺之上的中新生代陸內(nèi)斷拗盆地，內(nèi)部可細(xì)分為潛江凹陷、樂鄉(xiāng)關(guān)凸起、荊門凹陷等16個次級構(gòu)造單元[7](圖1)。其中潛江凹陷面積為2500km2。潛北斷裂帶位于潛江凹陷西北緣，是一條整體呈近NE向展布的大型復(fù)雜斷裂帶，總長超過50km，研究區(qū)內(nèi)長約35km，最寬達(dá)6km。

圖1 江漢盆地潛北斷裂帶構(gòu)造位置及T2界面(潛江組/荊河鎮(zhèn)組)斷裂平面展布特征

潛江凹陷為江漢盆地主要的沉積凹陷，自下而上依次發(fā)育了前震旦系變質(zhì)巖、古生界及中、新生界沉積巖(圖2)，部分區(qū)域發(fā)育有來自地幔的巖漿侵入形成的火山巖系[7-8]，前震旦系變質(zhì)巖系與古—中生界沉積巖系共同構(gòu)成了潛江凹陷的雙重基底[9]。

圖2 江漢盆地中新生界地層綜合柱狀圖

1.2 分段依據(jù)

通常情況下，大型斷裂帶的活動特征及其成因演化都具有明顯的分段差異性，各段對沉積充填和油氣成藏的控制作用也顯著不同[10-11]。

潛北斷裂帶平面、剖面特征復(fù)雜多變且分段性明顯。其中，平面差異性主要體現(xiàn)在兩個方面：一是斷裂展布寬度變化大，潭口地區(qū)寬度達(dá)6km，而在三合場地區(qū)不到1km；二是不同位置斷裂平面組合樣式不同，由南向北分別表現(xiàn)為帚狀、網(wǎng)狀、平行式、發(fā)散狀等(圖1)。剖面差異性主要體現(xiàn)在三個方面：一是主斷面形態(tài)起伏多變，分別有鏟式、坡坪式、座椅式、躺椅式、平緩“S”型等(圖3)；二是不同位置發(fā)育不同類型的構(gòu)造樣式；三是不同位置地層厚度和斷距差異明顯。

對于潛北斷裂帶的分段差異性，前人也開展過相關(guān)研究并普遍將其劃分為三段，即西段、中段和東段[3,6](圖4)。龔曉星等[3]依據(jù)潛北斷裂帶的上、下盤結(jié)構(gòu)和不同位置斷裂的發(fā)育類型、展布、產(chǎn)狀、斷距等參數(shù)，分別將其劃分為西段(新農(nóng)西側(cè))、中段(新農(nóng)—潭口凸起西側(cè))和東段(潭口凸起及其以東)，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)一步將中段細(xì)分為中西段和中東段，東段細(xì)分為東段西部和東段東部(也有方案劃分為東一段和東二段)。上述“三分法”或“多級劃分法”在一定程度上揭示了潛北斷裂帶的分段差異活動特征并對油氣勘探提供指導(dǎo)作用，但該劃分依據(jù)側(cè)重于斷裂帶的類型及宏觀形態(tài)特征，忽視了斷裂帶構(gòu)造樣式的差異性及其成因機(jī)制，且上述“三分法”過于籠統(tǒng)，“多級劃分法”比較混亂。

因此，本文劃分依據(jù)除了上述斷裂類型和幾何學(xué)特征外，還特別強(qiáng)調(diào)了斷裂帶構(gòu)造樣式的差異性及其成因演化，并運(yùn)用各段對應(yīng)的地名加以命名，使該方案清晰直觀，進(jìn)而將研究區(qū)潛北斷裂帶自西向東依次劃分為6段，即新農(nóng)段、鐘市段、蚌湖段、潭口南段、潭口北段和三合場段(圖4)。

1.3 分段差異特征

1.3.1 新農(nóng)段

位于研究區(qū)西南端，由潛北主斷裂和一系列次級斷層組成。平面上向SW發(fā)散、向NE收斂，總體上呈帚狀展布，長約9km，最寬處約2km(圖1)。在剖面上可見張扭特征，發(fā)育花狀或似花狀構(gòu)造樣式(圖5)。潛北主斷裂呈坡、坪交替特征，在下降盤一側(cè)，一系列規(guī)模不等的同向或反向斷層向上發(fā)散且絕大多數(shù)終止于廣華寺組底，向下收斂于潛北主斷裂，形成一系列斷夾塊或地塹、地壘構(gòu)造；在上升盤一側(cè)，張扭斷裂廣泛發(fā)育且規(guī)模大，走滑/扭動特征明顯，形成一系列地塹、地壘構(gòu)造。

圖5 新農(nóng)段AA′測線地震地質(zhì)解釋剖面

潛四下段沉積期的強(qiáng)烈拉張和荊河鎮(zhèn)沉積末期的斜向擠壓拱張為該段伸展或張扭斷裂的主要活動期，在荊河鎮(zhèn)沉積末期的擠壓反轉(zhuǎn)、抬升剝蝕之后，構(gòu)造相對穩(wěn)定，僅有少量規(guī)模較大的斷裂發(fā)生弱繼承性活動并斷穿廣華寺組或平原組。

1.3.2 鐘市段

位于鐘市地區(qū)，由一系列NE、NNE、NEE向張性或張扭性斷裂及少量NW向調(diào)節(jié)斷裂組成，斷裂數(shù)量眾多、規(guī)模不等。該斷裂段長約8km，與“荊沙紅墻”展布范圍基本一致，平面上總體呈中部寬、兩端窄的“橄欖球”狀，最寬處約3.2km(圖1、圖4)。

該段主斷裂相對簡單，斷面形態(tài)呈上陡下緩的鏟形(圖6)，在盆地強(qiáng)烈伸展期(潛四下段沉積期)，潛北斷裂帶的局部發(fā)育有小型的同向或反向調(diào)節(jié)斷層，少數(shù)地區(qū)因后期反轉(zhuǎn)擠壓或巖漿活動而發(fā)生上拱或被小型逆斷層錯斷。

由圖6可見，該段斷裂帶的結(jié)構(gòu)特征比較特殊和復(fù)雜。特殊性在于該段存在一個獨(dú)特的沉積構(gòu)造單元——“荊沙紅墻”，其呈長條狀懸掛于潛北斷裂帶的中上部并對后期沉積、構(gòu)造產(chǎn)生重要影響。巖性主要為荊沙組棕紅色泥巖和粉砂巖，成因與潛四下段沉積期的快速拉張和荊沙組下滑過程中尾部正牽引作用有關(guān)。在潛四下段沉積期，“荊沙紅墻”下部外斜坡面或斷階與潛北主斷裂一起成為同沉積“控邊斷裂”。潛四上段—荊河鎮(zhèn)組沉積期區(qū)域構(gòu)造相對穩(wěn)定，地層沿“荊沙紅墻”外斜坡面依次上超。荊河鎮(zhèn)組沉積末期強(qiáng)烈擠壓、反轉(zhuǎn)，“荊沙紅墻”上部遭受掀斜剝蝕和外斜坡鈍化，沿?cái)嗔褞Оl(fā)生強(qiáng)烈的壓扭拱張作用，形成了眾多大小不一、走向各異、斷距上大下小的張性或張扭性斷層，剖面組合形態(tài)呈花狀、似花狀或樹枝狀，具明顯的扭動特征，部分?jǐn)嗔押笃诎l(fā)生繼承性活動并斷穿廣華寺組或平原組。

圖6 鐘市段BB′測線地震地質(zhì)解釋剖面

1.3.3 蚌湖段

位于蚌湖西北部的“荊沙紅墻”東端與潭口凸起西南緣之間，由潛北主斷裂和一系列近平行展布的NE向次級斷層組成。斷裂帶長約5km，東北側(cè)最寬處達(dá)4.5km(圖1、圖4)。該段構(gòu)造相對簡單，潛北主斷裂呈鏟形，次級斷層具有明顯的分層差異活動特征(圖7)。深洼區(qū)發(fā)育少量與主斷裂傾向相反的調(diào)節(jié)斷層；中部地層斷裂不太發(fā)育；淺層潛二段—平原組發(fā)育了多組地塹或復(fù)合地塹，呈NE向近平行展布，表現(xiàn)出明顯的走滑或扭動特征。淺部經(jīng)歷兩次斷裂活動：第一期是在主斷裂中上部因遭受荊河鎮(zhèn)組沉積末期的擠壓反轉(zhuǎn)而使主斷裂面向凹陷內(nèi)部突出，導(dǎo)致靠近潛北主斷裂的潛江組和荊河鎮(zhèn)組地層發(fā)生翹傾掀斜，并使得主斷裂中上部附近發(fā)生斜向拱張作用而形成少量張扭性斷層，部分?jǐn)鄬咏K止于廣華寺組底；第二期為平原組沉積末期，因受喜山晚期區(qū)域擠壓應(yīng)力作用而使?jié)撍纳隙巍皆M地層發(fā)生斜向拱張或掀斜，從而形成斷穿廣華寺組或平原組、呈NE走向且展布范圍較寬的張扭性斷裂帶。

圖7 蚌湖段CC′測線地震地質(zhì)解釋剖面

1.3.4 潭口南段

位于潭口凸起西南側(cè)，西端主斷裂剖面形態(tài)為“座椅式”，往東向“躺椅式”逐漸過渡。斷裂帶長約3km，寬度約5km(圖1、圖3～圖4)。

該段結(jié)構(gòu)、構(gòu)造比較復(fù)雜(圖3、圖8)，典型特征有四點(diǎn)：①潛北主斷裂剖面形態(tài)為一典型的“座椅狀”，向上終止于廣華寺組底。②主斷裂的下降盤地層呈弧形上拱，變形幅度、范圍與潛北主斷裂弧形上拱段一致?；⌒紊瞎暗貙觾?nèi)發(fā)育了數(shù)條同向或反向派生斷層，派生斷層根部基本上都交于“座椅狀”主斷裂面，向外呈發(fā)散狀。其中，發(fā)育于淺層部位的派生斷層斷距上大下小、拱張?zhí)卣髅黠@；而發(fā)育于深層部位的反向派生斷層則可能是強(qiáng)烈斷陷階段(潛四下段沉積期)發(fā)育的反向調(diào)節(jié)斷層，之后在荊河鎮(zhèn)組沉積末期的擠壓反轉(zhuǎn)與潛北主斷裂中上段強(qiáng)烈上拱聯(lián)合作用下，發(fā)生擠壓掀斜和改造變形而形成現(xiàn)今構(gòu)造面貌，該類斷層對圈閉形成及油氣成藏比較有利。③由于潛江組發(fā)育多套膏鹽巖塑性層，導(dǎo)致該區(qū)呈現(xiàn)不協(xié)調(diào)構(gòu)造變形特征，既有地層厚度的不協(xié)調(diào)，也有派生斷裂的分層差異變形。④在主斷裂附近，次級斷裂基本終止于廣華寺組底，但在弧形上拱地層的邊緣和東南部王場地區(qū)，在平原組沉積之后的喜山晚期還發(fā)育一系列張扭性斷裂，其中王場地區(qū)表現(xiàn)出明顯的擠壓拱張和扭動特征。

圖8 潭口南段DD′測線地震地質(zhì)解釋剖面

1.3.5 潭口北段

發(fā)育于潭口凸起中東部，由潛北主斷裂和少數(shù)次級斷裂組成。該段斷裂帶長約8km、寬度為5～6km(圖1、圖4)。構(gòu)造變形強(qiáng)烈，斷裂帶內(nèi)幕結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜而特殊(圖3、圖9)，主要表現(xiàn)在以下三方面：①主斷面表現(xiàn)為“躺椅狀”，自上而下表現(xiàn)出“陡—平—陡—緩”的特征。②主斷裂右側(cè)的下降盤構(gòu)造變形異常強(qiáng)烈，可見明顯的斷裂及褶皺構(gòu)造。其中斷裂構(gòu)造包括兩類，一類可能為潛四段沉積期發(fā)育、與主斷裂面中部相交的反向調(diào)節(jié)斷層，該類斷層規(guī)模較小且后期遭受強(qiáng)烈的擠壓改造，對構(gòu)造圈閉的形成及油氣成藏具有積極意義；另一類為沿潛江組不同深度鹽巖層開始發(fā)育并向上斷穿平原組的負(fù)反轉(zhuǎn)斷層，該類斷層在荊河鎮(zhèn)組沉積末期逆沖滑脫，而到了平原組沉積末期反向伸展滑脫并形成現(xiàn)今構(gòu)造面貌(圖9)。在負(fù)反轉(zhuǎn)斷層西北側(cè)，沙市組—荊河鎮(zhèn)組在強(qiáng)烈的擠壓反轉(zhuǎn)與深部巖漿活動導(dǎo)致的隆升作用的聯(lián)合影響下，褶皺變形強(qiáng)度大且頂部遭受強(qiáng)烈剝蝕，與上覆廣華寺組呈明顯的角度不整合接觸，至廣華寺組沉積期該區(qū)構(gòu)造基本定型。由圖9可見，在潛北主斷裂轉(zhuǎn)折部位(直角處)的地層則因強(qiáng)烈的擠壓反轉(zhuǎn)和鹽巖層流變作用而發(fā)生極其強(qiáng)烈的不規(guī)則變形，內(nèi)部地震反射呈雜亂狀。而在Tan53井區(qū)的負(fù)反轉(zhuǎn)斷層?xùn)|南側(cè)，潛三段—荊河鎮(zhèn)組發(fā)生強(qiáng)烈掀斜，斷裂帶附近地層因鹽巖層流變等作用而明顯減薄。③在潛北斷裂帶上升盤發(fā)育了多條斷裂，其中中生代發(fā)育的NW向漢水?dāng)鄬赢a(chǎn)狀平緩，新生代被NE向潛北主斷裂切割。

圖9 潭口北段EE′測線地震地質(zhì)解釋剖面

1.3.6 三合場段

發(fā)育于潭口凸起東北部的三合場次洼以北地區(qū)，由潛北主斷裂及次級調(diào)節(jié)斷層組成。該段斷裂帶長約4km，寬度為2～8km(圖4)。斷裂帶結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相對簡單，主斷裂呈平緩的犁式，構(gòu)造變形具有明顯的分層差異性(圖10)。上部因荊河鎮(zhèn)組沉積末期的擠壓反轉(zhuǎn)作用及上升盤一側(cè)發(fā)生巖漿活動(地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射、上拱以及同相軸破裂等)而上拱，導(dǎo)致上升盤發(fā)生側(cè)向擠壓、楔入而向凹陷內(nèi)部突出。主斷裂附近的下降盤地層遭受擠壓掀斜，使位于主斷裂附近的潛四上段—荊河鎮(zhèn)組發(fā)生擠壓撓曲而形成三合場次洼。之后該區(qū)在平原組沉積末期發(fā)育了少量淺層正斷層，部分正斷層在剖面上呈高角度或直立狀。潛北主斷裂中部較平直，次級斷裂不發(fā)育。下部斷裂活動較強(qiáng)烈，一方面表現(xiàn)為潛北主斷裂發(fā)生破裂而形成多個同向或反向斷階；另一方面是在潛北主斷裂附近發(fā)育了一系列斷階及地塹—地壘構(gòu)造，其斷穿層位為沙市組—潛四下段底部。這揭示了在此階段伸展作用強(qiáng)烈，形成的一系列斷階或斷塊對油氣成藏具有積極意義。

圖10 三合場段FF′測線地震地質(zhì)解釋剖面

2 斷裂差異活動成因及演化

2.1 中生代斷裂活動特征概述

潛北斷裂帶的形成、演化與江漢盆地的區(qū)域應(yīng)力背景、盆地演化過程密切相關(guān)。江漢盆地自前震旦系變質(zhì)基底形成之后，先后經(jīng)歷了加里東期、海西期—早印支期、晚印支期—早燕山期和晚燕山期—喜馬拉雅期4期構(gòu)造旋回[12-14]。中生代三疊紀(jì)，華南板塊與華北板塊碰撞造山，秦嶺—大別造山帶逐漸形成[15-16]。中晚侏羅世，古中國大陸內(nèi)陸匯聚構(gòu)造體系形成，在這種背景下，秦嶺—大別造山帶先存逆沖構(gòu)造帶再次活化[17]。晚侏羅世—早白堊世早期，隨著秦嶺—大別造山帶往SW方向的逆沖擴(kuò)展，上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)的前陸沉積序列被卷入形成了以薄皮逆沖—褶皺為主要構(gòu)造樣式的大洪山弧形帶，弧形帶為近NW走向。雪峰山基底拆離造山帶也在該時(shí)期形成[18]，同時(shí)還派生了一系列近NE向呈雁列式展布的走滑斷裂帶，包括間安寺斷裂帶、紀(jì)山寺斷裂帶、潛北斷裂帶、天門河斷裂帶等[19]。該時(shí)期形成的斷裂、褶皺構(gòu)造成為江漢盆地發(fā)育前重要的先存構(gòu)造。早白堊世中晚期，秦嶺—大別造山帶南緣的大巴山弧形帶與大洪山弧形帶的逆沖擴(kuò)展作用逐漸減弱[20-22]，大洪山弧形帶在秦嶺—大別山一側(cè)基本不活動，在靠近江漢盆地一側(cè)，在負(fù)載作用下發(fā)生一定程度的構(gòu)造沉降。晚白堊世，江漢盆地NE、NNE、NW等走向斷裂均發(fā)生伸展，其中NE-NNE向的斷裂屬于優(yōu)勢斷裂，控沉積作用較強(qiáng)，并形成了江漢盆地白堊紀(jì)NW-NNW向的多個呈條帶狀、相對獨(dú)立分割的半地塹。

2.2 新生代潛北斷裂帶差異活動特征

綜合江漢盆地區(qū)域構(gòu)造背景、潛北斷裂帶結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征以及前人研究成果認(rèn)為，潛北斷裂帶是在中生代先存剪切斷裂基礎(chǔ)上經(jīng)歷新生代多期、多方向區(qū)域應(yīng)力作用的結(jié)果，新生代為潛北斷裂帶主要發(fā)育期，斷裂活動具有明顯的分期、分段性，并對沉積充填具有控制作用。結(jié)合潛北斷裂帶結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征、沉積地層發(fā)育情況及典型構(gòu)造演化模式(圖11)，可將潛北地區(qū)新生代構(gòu)造演化劃分為四個階段：①斷陷期(荊沙組—潛四下段沉積期)；②斷拗期(潛四上段—荊河鎮(zhèn)組沉積期)；③構(gòu)造反轉(zhuǎn)期(荊河鎮(zhèn)組沉積后—廣華寺組沉積前)；④拗陷及改造定型期(廣華寺組—平原組沉積期)。

2.2.1 斷陷期(沙市組—潛四下段沉積期)

古新世早期，江漢盆地在NEE-SWW向引張應(yīng)力作用下發(fā)育伸展斷陷，裂陷作用由白堊紀(jì)的多中心、NW向條帶式特征向古新世主要集中于江陵、潛江等凹陷的趨勢轉(zhuǎn)變。研究區(qū)內(nèi)NW向的漢水?dāng)嗔鸦顒幼內(nèi)?，潛北主斷裂活動相對增?qiáng)并不同程度發(fā)育次級調(diào)節(jié)斷層(圖5、圖10)，但由于裂陷作用主要集中在盆地西部，潛北斷裂帶的控沉積作用較弱，沙市組沉積厚度較小。古新世中晚期的新溝咀組沉積早期，潛北主斷裂活動性進(jìn)一步增強(qiáng)，該階段斷裂活動的主要特征仍為單條斷裂活動，幾乎沒有派生斷裂。

始新世早期，江漢盆地裂陷作用自西向東逐漸遷移，NE向的潛北主斷裂活動逐漸增強(qiáng)，先存NW向漢水?dāng)嗔鸦顒有悦黠@減弱。荊沙組沉積中后期，潛北主斷裂活動增強(qiáng)，漢水?dāng)嗔鸦静话l(fā)生活動。這種特征也是對該階段區(qū)域應(yīng)力場的印證，即從第一構(gòu)造旋回的NW-NNW向斷裂強(qiáng)烈活動到活動強(qiáng)度逐漸減弱、NE向潛北主斷裂活動逐漸增強(qiáng)，反映了應(yīng)力場逐漸旋轉(zhuǎn)過渡、轉(zhuǎn)變的過程。

荊沙組沉積期，潛北主斷裂伸展活動強(qiáng)烈且分段差異活動特征明顯。在斷裂帶西端的新農(nóng)段，與潛北主斷裂同期活動的次級斷裂較發(fā)育，斷裂組合樣式主要表現(xiàn)為斷階。受多級階梯的共同調(diào)節(jié)作用，潛北主斷裂在該段控沉積作用相對較弱(圖5)。在斷裂帶中部的鐘市段、蚌湖段、潭口南段及潭口北段，潛北主斷裂活動性較強(qiáng)，局部伴生少量同向或反向斷層，靠近主斷裂區(qū)域?yàn)槌练e、沉降中心，主斷裂與次級伴生斷裂控沉積作用較明顯(圖6～圖9)。在斷裂帶東端的三合場段，切割主斷裂的次級斷裂較發(fā)育，形成斷階、地塹及地壘構(gòu)造(圖10)。

潛四下段沉積期為潛北主斷裂強(qiáng)烈活動階段，該階段潛北主斷裂分段差異活動明顯，新農(nóng)段潛北斷裂活動性較弱，沉積地層較薄；鐘市段—蚌湖段的潛北斷裂活動強(qiáng)度最大且發(fā)育多條反向斷裂，使得靠近主斷裂的區(qū)域成為該區(qū)主要的沉積、沉降中心和生烴中心。在鐘市段，因強(qiáng)烈伸展作用和牽引效應(yīng)，潛北主斷裂面附近的荊沙組頂部發(fā)育斷裂，與下滑的荊沙組分離、隔絕而形成獨(dú)特的“荊沙紅墻”(圖6)，成為夾持于潛北主斷裂面和后生沉積物之間的特殊沉積構(gòu)造單元。由于物性差異等因素，它對斷裂帶的后期沉積、構(gòu)造產(chǎn)生重要影響(圖11)。在潭口南段和北段，該時(shí)期主斷裂呈坡坪式，且伴生發(fā)育了少量同向或反向調(diào)節(jié)斷層。在三合場段，潛北主斷裂活動性減弱，靠近主斷裂帶發(fā)育了一系列調(diào)節(jié)性的同向次級斷裂并形成多級斷階構(gòu)造(圖10)。

2.2.2 斷拗期(潛四上段—荊河鎮(zhèn)組沉積期)

潛四上段沉積期為潛江凹陷斷拗轉(zhuǎn)換期，潛北主斷裂活動強(qiáng)度顯著減弱，次級斷裂不太發(fā)育，僅在鐘市段和潭口北段有少量先存次級斷裂發(fā)生弱繼承性活動，坡折帶斷裂活動強(qiáng)度較大并控沉積作用明顯(圖6、圖11)。潛三段—潛一段沉積期，潛江凹陷為典型的拗陷發(fā)育階段，潛北主斷裂活動極弱，各段地層厚度變化不大，向潛北斷裂帶上超、減薄。潛一段沉積末期，因區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生轉(zhuǎn)變，盆地發(fā)生反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致部分地區(qū)潛一段高部位地層遭受抬升、剝蝕，局部與上覆地層形成不整合接觸關(guān)系。之后，盆地再次沉降，進(jìn)入典型的坳陷沉積期，沉積了較厚的荊河鎮(zhèn)組。

圖11 潛北斷裂帶鐘市段(左)和潭口北段(右)構(gòu)造演化模式圖(右圖據(jù)文獻(xiàn)[2]修改)

2.2.3 構(gòu)造反轉(zhuǎn)期(荊河鎮(zhèn)組沉積末期—廣華寺組沉積前)

荊河鎮(zhèn)組沉積末期，受西太平洋邊緣海盆向西擴(kuò)張、印支板塊的強(qiáng)烈擠壓作用，中揚(yáng)子地區(qū)的區(qū)域應(yīng)力場發(fā)生反轉(zhuǎn)，構(gòu)造體制由NEE-SWW向引張作用轉(zhuǎn)變?yōu)榻麰-W向擠壓作用[21]，江漢盆地控制斷陷的邊界斷裂普遍發(fā)生逆沖活動，盆地大范圍抬升并遭受廣泛剝蝕[23]，形成了較為明顯的T1不整合面(圖11)。潛北斷裂帶對本次擠壓反轉(zhuǎn)作用具有顯著的分段差異性響應(yīng)。

西部新農(nóng)段地層沉積較為平穩(wěn)，荊河鎮(zhèn)組與上覆廣華寺組為平行不整合接觸關(guān)系，局部呈現(xiàn)低角度不整合特征(圖5)，反映了該段在遭受反轉(zhuǎn)擠壓作用、隆升剝蝕時(shí)整體較為穩(wěn)定，潛北斷裂帶活動性較弱。

鐘市段構(gòu)造變形強(qiáng)烈，潛北主斷裂逆沖特征明顯，下降盤發(fā)生逆沖掀斜，頂部地層遭受較強(qiáng)烈剝蝕。此外，由于西北側(cè)上升盤的隆升及斜向擠壓作用，使得“荊沙紅墻”上拱并導(dǎo)致上超其上的潛四上段—荊河鎮(zhèn)組發(fā)生拱張破裂，形成極其復(fù)雜的斷裂破碎帶(圖6)。

蚌湖段構(gòu)造變形相對較弱(圖7)，主要表現(xiàn)為潛北主斷裂發(fā)生一定程度的逆沖反轉(zhuǎn)和側(cè)向擠壓，使得斷裂帶附近的地層發(fā)生逆沖掀斜或撓曲變形，頂部地層遭受剝蝕而形成角度不整合面，剝蝕強(qiáng)度由西南向東北逐漸增強(qiáng)。此外，斷裂帶下降盤因拱張作用發(fā)育了一系列同向、反向及不對稱的復(fù)合地塹式斷層組合。

潭口南段構(gòu)造變形強(qiáng)烈，潛北主斷裂因中部地層發(fā)生強(qiáng)烈上拱而成座椅狀，上部地層也隨之相應(yīng)發(fā)生上拱和褶皺變形，頂部地層遭受強(qiáng)烈剝蝕而形成明顯的角度不整合面，并在上拱地層頂部發(fā)育一系列大小不等的拱張性斷層，與先前同沉積期在主斷裂中下部發(fā)育的反向調(diào)節(jié)斷層一起形成放射狀斷裂組合(圖8)。

潭口北段構(gòu)造變形特別強(qiáng)烈(圖9、圖11)，形成三大顯著特征：其一為潛北主斷裂因擠壓反轉(zhuǎn)、基底隆升及深部巖漿上涌而發(fā)生強(qiáng)烈變形，導(dǎo)致斷面中部地層整體隆升而形成寬緩平臺，剖面呈“躺椅狀”；其二為地層強(qiáng)烈褶皺變形、逆沖，頂部遭受強(qiáng)烈剝蝕；其三為次級斷裂比較發(fā)育且活動特征復(fù)雜多樣，包括同沉積期發(fā)育的反向調(diào)節(jié)斷層、反轉(zhuǎn)期新生的逆沖斷層及沿鹽巖層發(fā)育的逆沖滑脫斷層。其中沿鹽巖層發(fā)育的逆沖滑脫斷層在第四紀(jì)發(fā)生反向回滑，形成先逆沖滑脫后伸展滑脫的負(fù)反轉(zhuǎn)斷層。

三合場段構(gòu)造變形較弱，潛北主斷裂發(fā)生較弱的擠壓逆沖作用，下降盤地層發(fā)生逆沖反轉(zhuǎn)、掀斜及褶皺變形，掀斜地層或上拱背斜頂部明顯遭受剝蝕而形成高角度不整合，局部發(fā)育少量小型滑脫逆斷層(圖10)。

2.2.4 坳陷及改造定型期(廣華寺組—平原組沉積期)

廣華寺組沉積早期，江漢盆地進(jìn)入相對穩(wěn)定的坳陷沉積階段，在遭受反轉(zhuǎn)期的抬升剝蝕和準(zhǔn)平原化之后，開始接受較為廣泛的河湖相及三角洲相的沉積，潛北斷裂帶上升盤區(qū)域也開始接受沉積。在廣華寺組沉積初期，區(qū)域上處于弱伸展的應(yīng)力環(huán)境，發(fā)生差異沉積、沉降，潛北斷裂帶的斷裂活動分段差異性比較明顯。

西部新農(nóng)段只有潛北主斷裂和幾條較大的斷裂發(fā)生微弱的活動；中部鐘市段和蚌湖段潛北主斷裂活動較強(qiáng)，且有部分次級斷裂發(fā)生弱繼承性活動；潭口南段表現(xiàn)為穩(wěn)定沉積，斷裂基本不活動；潭口北段先前逆沖滑脫斷裂發(fā)生回滑、反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致下降盤廣華寺組厚度明顯大于上升盤，同時(shí)在上、下盤之間發(fā)育了一些規(guī)模較小的同向或反向調(diào)節(jié)斷裂；東端三合場段廣華市組—平原組地層厚度變化不大，構(gòu)造相對穩(wěn)定，僅在潛北主斷裂附近發(fā)育了少量規(guī)模較小的同向或反向調(diào)節(jié)斷裂。

值得注意的是，有研究表明江漢盆地第四系與中新統(tǒng)廣華寺組為區(qū)域性角度不整合接觸關(guān)系[24]。該不整合面指示新近紀(jì)末期江漢盆地遭受了一期較強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓事件。田蜜等[9]根據(jù)斷層切割及擦痕線理疊加關(guān)系分析，認(rèn)為在荊河鎮(zhèn)組沉積末期的E-W擠壓反轉(zhuǎn)事件之后，盆地先后分別受NE-SW向引張作用、NW-SE向引張作用而發(fā)生相對較弱的伸展變形。兩期引張作用很可能發(fā)生于新近紀(jì)期間，而在兩期引張作用之后，存在一期NNE-SSW向構(gòu)造擠壓作用，且這期構(gòu)造擠壓作用應(yīng)該發(fā)生于中新世末期—第四紀(jì)。上述事件在潛北地區(qū)也有明顯的構(gòu)造響應(yīng)，即在該期NNE-SSW向擠壓應(yīng)力場作用下，潛北斷裂帶發(fā)生左旋弱走滑活動，同時(shí)斷裂帶西北側(cè)的樂鄉(xiāng)關(guān)隆起等向南蠕動并導(dǎo)致漢水?dāng)嗔寻l(fā)生較弱的逆沖反轉(zhuǎn)[7]。此外，該期壓扭作用直接導(dǎo)致工區(qū)中南部王場背斜的形成，地震剖面上表現(xiàn)為地層強(qiáng)烈褶皺、隆升，且在背斜頂部因壓扭拱張作用而產(chǎn)生一系列張扭性斷裂(圖8)。該類拱張性斷裂在潭口凸起西南側(cè)也發(fā)育(圖7)，但其數(shù)量和活動強(qiáng)度明顯弱于王場背斜。在該期壓扭反轉(zhuǎn)事件之后，潛北地區(qū)構(gòu)造活動基本停止并最終形成現(xiàn)今構(gòu)造面貌。

3 結(jié)論

(1)潛北斷裂帶結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征復(fù)雜多變，具有明顯的分段差異性。根據(jù)斷裂類型、幾何學(xué)特征及其成因、演化，研究區(qū)潛北斷裂帶自西向東可依次劃分為6段，即新農(nóng)段、鐘市段、蚌湖段、潭口南段、潭口北段和三合場段。

(2)潛北斷裂帶不同段構(gòu)造特征差異明顯：新農(nóng)段主斷裂呈高陡的坡—坪式，斷階構(gòu)造比較發(fā)育，平面呈帚狀向西南方向發(fā)散；鐘市段主斷裂呈鏟式，因受“荊沙紅墻”的影響，次級斷裂發(fā)育數(shù)量多、規(guī)模大小不等，平面上呈網(wǎng)狀或近平行狀密集分布；蚌湖段構(gòu)造變形相對較弱，主斷裂呈犁式，次級斷裂發(fā)育較少，平面上呈近平行分布；潭口南段構(gòu)造變形強(qiáng)烈，主斷裂呈“座椅”狀，次級斷裂較發(fā)育且呈放射狀收斂于主斷裂；潭口北段構(gòu)造變形特別強(qiáng)烈，主斷裂呈“躺椅”狀，地層強(qiáng)烈褶皺變形和隆升、剝蝕，變形帶內(nèi)部及邊緣逆沖/滑脫斷裂發(fā)育且在晚期發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)作用；三合場段構(gòu)造變形較弱，主斷裂呈犁式，次級斷裂主要發(fā)育于主斷裂附近的深部沙市組—潛四下段并形成一系列斷階、地塹、地壘等構(gòu)造，此外在主斷裂附近的淺層廣華寺組—平原組發(fā)育少量小型的中高角度正斷層。

(3)潛北斷裂帶主要活動期為新生代，斷裂分段差異活動受潛北地區(qū)多期、多方向不同性質(zhì)區(qū)域應(yīng)力所控制。此外，“荊沙紅墻”、鹽巖層、深部巖漿活動及先存構(gòu)造等對斷裂分段差異活動也具有重要影響。潛北地區(qū)構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了四個階段，即斷陷期(沙市組—潛四下段沉積期)、斷拗期(潛四上段—荊河鎮(zhèn)組沉積期)、構(gòu)造反轉(zhuǎn)期(荊河鎮(zhèn)組沉積末期—廣華寺組沉積前)和拗陷及改造定型期(廣華寺組—平原組沉積期)。潛北斷裂帶現(xiàn)今構(gòu)造面貌即是上述特殊構(gòu)造地質(zhì)背景和四個演化階段綜合作用的結(jié)果。