昆明是我国为数不多的高烈度省会城市,是云南省经济、政治、文化中心。而昆明盆地是位于中国南北构造带南端的一个构造盆地,地质构造复杂(姜朝松等,2003)。昆明基底断裂构造的研究不仅是昆明盆地地震危险性评价的重要工作,也是昆明盆地形成、演化、发展以及矿产资源研究的重要内容。

1962年以来,煤炭、石油、地质、化工等系统在昆明盆地做了大量的地球物理探测、钻探及地表地质调查工作,积累了较丰富的资料,为分析昆明盆地的构造特点、新生代沉积特征及可燃有机矿产的聚积分布规律提供了有利条件。尤其是在1983年滇池北部地区的煤田地震勘探中,从呈贡至南坝的4条近EW向地震反射剖面反映,沿盘龙江有一近SN向的张性断裂存在,断面东倾,落差180～360 m,并向滇池方向增大。断裂带附近,新生界等厚线密集,变化大(王振荣,1986)。这是首次对昆明盆地隐伏断裂的比较肯定的认识。

昆明盆地地热勘探与开发积累的深钻资料以及对深钻的科学研究为昆明盆地地层和隐伏断裂研究提供了宝贵的资料,但总体上昆明盆地基底断裂研究始终是一个薄弱环节。

前人完成的昆明地球物理勘探和钻探资料显示,昆明盆地基底构造为多组NS、EW及NE、NW向断裂构成棋盘格式,形成多个断块,组成复式地堑地垒体系(晏贤富,1982; 姜朝松等,2003 a)。从区域应力场的结果分析,昆明地区新生代以来应力场以NW向压应力活动为主,由普渡河—西山断裂和大春河—一朵云断裂所围限的昆明三角地区,产生NE向张应力活动,导致由普吉—韩家村断裂、黑龙潭断裂和白邑断裂分别控制的4 个次级地块相继向北拉出。各断裂带固结的程度不同,各块拉出的距离亦不相同,形成拉张区的昆明盆地产生普吉、黑龙潭凹陷及蛇山隆起区的“两凹夹一隆”的构造格局(姜朝松等,2003 b; 荆振杰等,2008)。

前人对昆明盆地的周边断裂有较详细的研究(姜朝松等,2003 a,2003 b; 俞维贤等,2004),经野外考察及年代学样品的采集测试,给出了断裂活动的时代。但由于技术手段限制,对盆地内隐伏断裂研究较少,尤其是盘龙江断裂。

为了研究昆明盆地的断裂构造,我们布置了一条EW向、横跨盆地西边的普渡河—西山断裂到盆地东边的白邑—横冲断裂的测线(KM4),对盆地内的基底断裂进行反射地震勘探。地震测线位于盆地北部,西起西山太华寺,往东经官渡镇至果林水库(图1)。深钻结果表明,昆明盆地基底地层类型复杂,从震旦系到上古生代的地层均有分布。地震测线附近钻探的昆6井、昆8井、昆油1井等均证实基底为下寒武系,测线两端为中、下寒武系。测线西段滇池以西基岩出露,地形较陡,其余相对平坦。测线满覆盖长度22.6 km,道距20 m,水平叠加次数20次,爆炸源,经处理获得良好的叠加时间剖面(杨润海等,2008)。本文对所获得叠加时间剖面的解释方法以及所得到的主要结论进行论述。

昆明盆地大地构造上位于扬子准地台康滇古隆起东缘。盆地基底主要由早古生代地层构成,盆地边缘则由元古界昆阳群至第三系始新统路美邑组地层组成。盆地西侧安宁地区大片出露震旦系地层,其上叠置有EW向的晚三叠纪到白垩纪的中生代坳陷,堆积了巨厚层红色含盐地层。盆地北部出露由古生代地层组成的褶皱构造,褶皱轴向近SN,其上还叠置有同方向的中生代坳陷,上部又被晚新生代地层所覆盖。盆地东缘出露NE走向的古生代地层,其上叠置有同方向展布的晚三叠世到侏罗纪坳陷。盆地南缘为晚新生代沉积盖于SN向分布的昆阳群至路美邑组地层之上。盆地内部堆积有数百米厚的晚新生代松散地层(姜朝松等,2003 a)。

F₁:普渡河—西山断裂; F₂:普吉—王家堆断裂; F₃:普吉—韩家村断裂; F₄:长虫山断裂; F₅:盘龙江断裂; F₆:黑龙潭官渡断裂; F₇:白色—横冲断裂; F₈:富民—呈贡断裂; F₉:车家壁—大树营断裂; F₁₀:马街—乌龙断裂

图1 KM4测线位置图

根据地震剖面对比解释,同时参考昆6井、昆8井、昆油1井等钻井深度,采用分层平均速度曲线进行时—深转换,得到各反射层的海拔深度,绘制地质剖面地层界线,然后依据钻井地层岩性,波阻抗反演结果,层速度反演结果,以及瞬时频率、瞬时相位、瞬时振幅、二维相干等特殊处理剖面,综合分析充填地质剖面各层岩性,完成综合地质剖面图的制作。

从图4上可以看到,昆明盆地的范围主要从普渡河—西山断裂(F_1-3)到黑龙潭—官渡断裂(F₆),即西园至官渡之间,到第四纪晚期东界可扩大到F_j-4附近。普渡河—西山断裂(F₁)和盘龙江断裂(F₅)主要控制着盆地的发育发展。

结合KM4地震测线附近的昆6井、昆8井、昆油1井等钻井资料,分析发现盆地基底主要为下寒武统地层,盆地内部下寒武地层较薄,东、西两端较厚,部分地区还有中寒武地层出露。

中新世中晚期在局部拉张应力的作用下,造成F_1-3至F₆之间断陷,形成昆明盆地并接受了上第三系、第四系的沉积地层,而从上第三系、第四系的沉积厚度上看,上第三系沉积早期,盆地沉积以填平补齐为主,之后盆地进入稳定期,盆地沉降速度与沉积速度基本持平,反映为上第三系中后期沉积厚度变化不大,第四系沉积期盘龙江断裂(F₅)断层活动相对明显,使两盘第四系沉积厚度差异较大,达140 m。

在KM4地震测线上昆明盆地总体呈现西断东超的特征,整个沉积地层向东超覆于F₆断层之上。

从昆明盆地KM4测线综合地质图上看,现今活动的断裂有由F_1-1、F_1-2、F_1-3组成的普渡河—西山断裂带,而F₅、F_6-1断层的主要活动时期在第四纪早、中期,普吉—韩家村断裂(F₃)断层活动终止于第三纪末期。