松遼盆地梨樹斷陷下白堊統(tǒng)斷層特征研究

曲少東，劉池陽，宋立軍，2，李 健，陳思謙，毛光周

(1.大陸動力學(xué)國家重點實驗室 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069;2.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065;3.山東科技大學(xué)，山東 青島 266590)

斷層在地殼中廣泛發(fā)育，是極為重要的地質(zhì)構(gòu)造之一［1］。它是由地殼運動中產(chǎn)生強大的壓力或張力超過巖層本身的強度對巖石產(chǎn)生破壞作用而形成的構(gòu)造。因此，斷層的形成與區(qū)域應(yīng)力場密不可分。國外從上世紀80年代就開始關(guān)注區(qū)域應(yīng)力場與油氣運移間的關(guān)系［2］。隨著需要，國內(nèi)在近些年也開始對區(qū)域應(yīng)力場與油氣運移的關(guān)系進行研究［3］。本文通過對松遼盆地梨樹斷陷主要生烴排烴階段的斷層走向進行統(tǒng)計研究，分析區(qū)域應(yīng)力場，從而為研究該地區(qū)的油氣運移與成藏提供一定理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)東南部，面積近2 300 km2，總體呈北北東向展布，為一受西邊界桑樹臺大斷裂所控制的西斷東超的早白堊世殘留“箕”狀斷陷［4］(圖1)，西部地層沉積厚度大，最厚處超過1萬 m，向東一側(cè)邊界斷層不發(fā)育，地層向上超覆，厚度明顯減薄，甚至尖滅［5，6］。

梨樹斷陷是斷坳疊置型復(fù)合盆地［7，8］，斷陷構(gòu)造層由火石嶺組(K1h)、沙河子組(K1sh)、營城組(K1yc)、登婁庫組(K1d)組成，平均厚度逾5 km;上部坳陷構(gòu)造層較薄，一般為2 km左右，由泉頭組(K1q)、青山口組(K2qn)和嫩江組(K2n)組成(表1)［9］。其油氣勘探探始于上世紀八十年代［10］，自下而上發(fā)現(xiàn)了下白堊統(tǒng)沙河子組(四五家子油氣層)、營城組(五家子油氣層)、登婁庫組(小城子油氣層)、泉頭組(農(nóng)安油氣層、楊大城子油氣層)等5個含油氣層系［11］。本文重點分析各含油氣層系頂?shù)酌鏀鄬幼呦蛱卣鳎丛绨讏资栏鳂?gòu)造層頂面斷層走向特征，進而分析該地區(qū)區(qū)域應(yīng)力場特征。面多;登婁庫組頂面斷層數(shù)量開始減少，但4～8 km和大于8 km的斷層數(shù)量所占比例較營城組頂面增多;泉頭組沉頂面斷層數(shù)量急劇減少，說明區(qū)域應(yīng)力場在泉頭組沉積末急劇減小，該地區(qū)活動較弱。長度最長的斷層分布于火石嶺組頂部為61 km，沙河子組頂最長斷層為56 km，營城組頂最長斷層為30 km，登婁庫組頂最長斷層為25 km，泉頭組頂最長斷層為 11 km(圖 2)。

表1 梨樹斷陷地層表

圖1 梨樹斷陷構(gòu)造位置及斷陷結(jié)構(gòu)圖

圖2 梨樹斷陷T42－T2構(gòu)造面斷層長度特征

2 斷層特征分析

在系統(tǒng)統(tǒng)計梨樹斷陷T42－T2構(gòu)造層斷裂規(guī)模、數(shù)量基礎(chǔ)上，逐一分析各構(gòu)造層內(nèi)斷裂長度和走向規(guī)律，從統(tǒng)計學(xué)角度研究各構(gòu)造層斷裂的構(gòu)造特征、組合以及序次關(guān)系。

2.1 分析方法

本文在斷層統(tǒng)計時主要考慮各構(gòu)造層頂面斷層的走向和長度。梨樹斷陷自1992年開始進行三維地震采集［12］，至今三維地震已覆蓋全區(qū)。本文在Geoframe工作站上對全區(qū)三維地震剖面進行解釋，再將各構(gòu)造層對應(yīng)的斷層投影到平面圖上，從而得出早白堊世火石嶺組－泉頭組各沉積層頂面構(gòu)造圖，即 T42、T41、T4、T3和 T2五個構(gòu)造層的斷層展布圖。

將所做出來的五個構(gòu)造層的斷層展布圖導(dǎo)入Mapjis軟件中進行數(shù)字化處理，對每個斷層進行統(tǒng)計，最后將所得數(shù)據(jù)用自編軟件進行處理，就可得到每條斷層的長度和走向。

2.2 斷層長度特征

通過上述方法對梨樹斷陷 T42、T41、T4、T3和 T2五個主要構(gòu)造層的斷層長度分析見表2。

表2 梨樹斷陷T42－T2構(gòu)造面斷層長度統(tǒng)計 條

由上表可以看出，在火石嶺組頂面，梨樹斷陷總共發(fā)育150余條斷層，長度小于4 km的斷層有一百余條，占斷層總數(shù)的近70%，大于8 km的有15條，占到斷層總數(shù)的將近10%;沙河子組頂面，斷層數(shù)量猛增，說明區(qū)域應(yīng)力場開始增強，主要為小于4 km的斷層，大于8 km的斷層僅占到3%左右;營城組頂面，區(qū)域應(yīng)力場持續(xù)增強，斷層數(shù)量繼續(xù)增多，其中4～8 km和大于8 km的斷層數(shù)量所占比例較沙河子頂

2.3 斷層走向特征

對T42－T2構(gòu)造層的斷層走向進行統(tǒng)計，做出了各構(gòu)造層的走向玫瑰花圖(圖3)。從圖中可以看出，火石嶺組頂面斷層總體走向比較雜亂，以南北向、北北東向為主，有少量北西走向的斷裂，長度大于8 km斷裂走向優(yōu)選方向明顯以北東向為主;沙河子組頂面，斷層走向以南北向和北北東向為主，大于8 km的斷層數(shù)量相比火石嶺組頂面變少，走向優(yōu)選方向明顯，仍以NE向為主，結(jié)合火石嶺組頂面不整合分布及地層褶皺北東向軸向特征，可知沙河子期是北西向斷裂開始強烈活動時期，北東向斷裂繼承利用火石嶺期斷裂結(jié)果;營城組頂面斷層走向性質(zhì)與沙河子相似，也是以南北向和北北東向為主，但是大于8 km以上的斷裂則明顯比沙河子組增多，且以北東向為主，結(jié)合沙河子組頂面不整合分布特征及褶皺西北向軸向特征，表明營城組斷裂是在北東 －南西向擠壓環(huán)境下，在沙河子期斷裂基礎(chǔ)上進一步發(fā)育而成;登婁庫組頂面斷層走向以北西西向、南北向和北北東向為主，這時區(qū)域應(yīng)處于近SSE－NNW向擠壓構(gòu)造應(yīng)系場下，大多數(shù)斷裂是在營城期斷裂基礎(chǔ)上繼續(xù)擴展形成的;泉頭組頂面斷層走向以北西西向和南北向為主，應(yīng)力場應(yīng)為北西 －南東向，但強度明顯降低，多數(shù)斷裂為繼承早期斷裂形成(圖4)。

3 梨樹斷陷斷陷期構(gòu)造演化過程分析

火石嶺期，受蒙古 －鄂霍茨克?？焖俜忾]影響，造成梨樹斷陷處于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西 －南東向伸展環(huán)境下，東北向秦家屯箕狀斷陷發(fā)育，桑樹臺斷裂也開始伸展斷陷，其內(nèi)發(fā)育火石嶺組粗面英安巖火山巖。

沙河子期(129－120Ma)，受蒙古 －鄂霍茨克海進封閉入緩慢期，致使區(qū)域處于伊澤奈吉板塊向北西俯沖占主體的左行擠壓環(huán)境下，造成近南北向桑樹臺大斷裂強烈左行伸展，箕狀斷陷發(fā)育?；顢嘞菘刂粕澈幼咏M地層向東超覆，形成巨厚的泥質(zhì)烴源巖沉積，走滑擠壓還造成梨樹斷陷東南部秦東走滑斷裂發(fā)育，秦家屯斷裂西側(cè)的火石嶺沉積遭受隆升剝蝕，斷陷中部小寬斷裂帶開始形成。

營城期(120－108Ma)，受蒙古 －鄂霍茨克?？焖俜忾]影響，造成梨樹斷陷處于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西－南東向伸展環(huán)境下，東北向秦家屯箕狀斷陷發(fā)育，桑樹臺斷裂強烈右旋伸展，控制著地塹西斷東超的斷陷結(jié)構(gòu)，斷陷內(nèi)靠近桑樹臺斷裂一側(cè)沉積了巨厚的營城組泥質(zhì)烴源巖沉積。

圖3 梨樹斷陷T42－T2構(gòu)造面斷層走向統(tǒng)計

圖4 梨樹斷陷T42－T2構(gòu)造面長度大于8km斷層走向統(tǒng)計

登婁庫期－泉頭早期，蒙古－鄂霍茨克海封閉進入平靜期，引起擠壓較弱，致使區(qū)域處于伊澤奈吉板塊向北西俯沖占主體的左行擠壓環(huán)境下，造成近南北向桑樹臺大斷裂左行伸展，火山巖停止噴發(fā)，斷陷內(nèi)秦家屯、小寬個北東向構(gòu)造帶開始走滑擠壓(圖5)。

4 結(jié)語

1)梨樹斷陷從經(jīng)歷了火石嶺沉積期的北西 －南東向伸展，沙河子期的左行擠壓，到營城期區(qū)域應(yīng)力場達到最大，為北西－南東向伸展環(huán)境，登婁庫期 －泉頭早期，伊澤奈吉板塊向北西俯沖，該地區(qū)以左行擠壓為主。

圖5 梨樹斷陷斷陷期動力學(xué)環(huán)境示意圖

2)梨樹斷陷處于前中生代和早中生代西伯利亞板塊和華北板塊所夾持的古亞洲洋巨型構(gòu)造域東部的東北亞構(gòu)造域的東南部，晚中生代以來該區(qū)又明顯受古太平洋 －太平洋構(gòu)造域構(gòu)造活動的復(fù)合、疊加和改造。其形成和演化總體受區(qū)域與深部構(gòu)造背景、動力學(xué)環(huán)境及其演化的控制，反映和記錄了東北亞構(gòu)造域中生代以來構(gòu)造體制和地球動力學(xué)環(huán)境的變革、轉(zhuǎn)換和演化過程及其主要階段。

［1］馮明，張先，吳繼偉.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社.2007.

［2］Jean D R. Stress field，a key to oil migration［J］. AAPG，1981，65:74－85.

［3］李明誠.石油與天然氣運移(第二版)［M］.北京:石油工業(yè)出版社.1994.

［4］張玉明，張青林，王明君，楊木壯.松遼盆地十屋斷陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式及其油氣勘探意義.地球?qū)W報.2006.27(2):151—156.

［5］俞凱，閆吉柱，楊振升，姚柏平.十屋斷陷構(gòu)造格架演化與油氣的關(guān)系.天然氣工業(yè).2000.20(5):32—35.

［6］賈宏偉，康立功.十屋斷陷構(gòu)造發(fā)育特征及油氣分布研究.安徽地質(zhì).2004.14(3):180—184，191.

［7］覃素華，袁智廣，劉福春.松南盆地十屋斷陷油氣成藏條件分析［J］.天然氣勘探與開發(fā).2003，26(2):77—84.

［8］張愷，陸克政，沈修志.石油構(gòu)造地質(zhì)學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社.1989.

［9］王銳.十屋斷坳區(qū)斷裂系統(tǒng)對油氣成藏的作用［J］.天然氣工業(yè).2000，20(增刊):34 －37.

［10］周靖，張春芬等.秦家屯油氣田勘探成果及油氣評價［J］.天然氣工業(yè).2000，20:57 －59.

［11］劉小平，呂修祥，解啟來，等.松遼盆地十屋斷陷深層油氣成藏過程與模式［J］.現(xiàn)代地質(zhì).2010，24(6):1132 －1139.

［12］李瑞磊，于鵬，楊饒平，等.梨樹斷陷高精度三維地震勘探效果分析.2010，49(6):584 －590.