松遼盆地南部斷陷群控陷斷層組合樣式及其對(duì)油氣成藏的影響

王 偉，李瑞磊，趙洪偉，朱建峰

(中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林長(zhǎng)春 130062)

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松遼盆地南部斷陷群控陷斷層組合樣式及其對(duì)油氣成藏的影響

王 偉，李瑞磊，趙洪偉，朱建峰

(中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林長(zhǎng)春 130062)

基于松遼盆地南部斷陷群控陷斷層形態(tài)和斷層組合的分析，劃分了多種控陷斷層組合樣式，并分析不同斷層組合樣式在南部斷陷群的構(gòu)造特征及其對(duì)油氣成藏的影響。結(jié)果表明，松遼盆地南部各斷陷往往由多條控陷正斷層控制形成，且斷層控制了斷陷內(nèi)的次級(jí)洼陷。依據(jù)各控陷斷層平面展布特征，把松遼盆地南部斷陷群控陷斷層劃分為同向傾斜正斷層組合樣式、背向傾斜正斷層組合樣式、相向傾斜正斷層組合樣式3種組合樣式。不同控陷斷層組合樣式在斷陷內(nèi)部形成位置各異的深洼區(qū)、構(gòu)造斜坡及變換構(gòu)造帶，對(duì)油氣聚集成藏產(chǎn)生重大影響。在這些斷陷陡緩坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、走滑斷裂帶、陡坡變換構(gòu)造帶及緩坡地層超覆帶多已形成油氣聚集。

控陷斷層；組合樣式；構(gòu)造帶；油氣聚集

松遼盆地南部斷陷群包含數(shù)十個(gè)斷陷，面積較大的有梨樹斷陷、長(zhǎng)嶺斷陷、德惠斷陷、昌圖斷陷等，其中梨樹斷陷面積為1836km2；面積較小的有伏龍泉斷陷、張強(qiáng)斷陷、彰武斷陷、大冷斷陷、甘旗卡斷陷等，其中彰武斷陷面積為150km2(圖1)，斷陷無(wú)論面積大小均有不同程度的油氣發(fā)現(xiàn)[1-4]。前人對(duì)斷陷群中面積較大的斷陷如梨樹斷陷、長(zhǎng)嶺斷陷、德惠斷陷等已作了一些斷陷結(jié)構(gòu)方面的研究，取得了一定的研究成果[5-9]。但研究多針對(duì)單個(gè)斷陷的結(jié)構(gòu)，對(duì)控陷斷層組合樣式及南部小斷陷的研究較少。本文在前人相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)松遼盆地南部斷陷群控陷斷層的組合形態(tài)，系統(tǒng)劃分了多種控陷斷層組合樣式，分析不同斷層組合樣式的構(gòu)造特征，進(jìn)而分析其對(duì)油氣成藏的影響。

1 地質(zhì)概況

松遼盆地南部諸斷陷(梨樹斷陷、長(zhǎng)嶺斷陷、德惠斷陷、昌圖斷陷、張強(qiáng)斷陷、彰武斷陷等)主要形成于中生代白堊紀(jì)[10]。從盆地構(gòu)造演化來(lái)看，其形成與西太平洋板塊和亞洲大陸東部大陸邊緣的相互作用相關(guān)，表現(xiàn)為西太平洋板塊以不同方向、不同角度向亞洲大陸東部俯沖，東北大陸地殼發(fā)生伸展、張裂[11]，在松遼盆地內(nèi)部及周邊形成多條深大斷裂，如嫩江斷裂、孫吳—雙遼斷裂、依蘭—伊通斷裂等，這些深大斷裂以北東—北北東走向?yàn)橹?，并伴隨有左行走滑作用[12]。

在這種盆地伸展的構(gòu)造背景下，松遼盆地南部斷陷均呈現(xiàn)出半地塹群構(gòu)造樣式，且各斷陷往往由多條控陷正斷層組合形成的斷裂帶控制。斷裂帶的走向與深大斷裂走向具有相關(guān)性，以北北東—北北西為主(圖1)。這些走向大體一致的斷層組合在一起形成了多種平面幾何形態(tài)。這些斷層控制著各斷陷內(nèi)的次級(jí)洼陷，影響斷陷期沉積物的分布；不同組合樣式對(duì)烴源巖分布及油氣聚集具有重大影響，因此研究控陷斷層組合的分類、結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)油氣成藏的影響具有重要意義。

2 組合樣式劃分

松遼盆地南部斷陷群控陷斷層由多條正斷層組成，其在平面上表現(xiàn)為多種幾何形態(tài)。B.R.Rosendahl和C.K.Morley等根據(jù)東非裂谷斷陷群主干邊界斷層組合樣式，總結(jié)了3種組合類型：同向傾斜邊界斷層組合、背向傾斜邊界斷層組合及相向傾斜邊界斷層組合[13-14]，由各條邊界正斷層平面上的疊置關(guān)系把每種組合類型分為未疊置、疊置、平行等多種形式[15]，同時(shí)各條正斷層之間也發(fā)生構(gòu)造變形而形成變換構(gòu)造帶[16]。在以上邊界斷層組合樣式劃分方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)斷陷湖盆成因的相似性，松遼盆地南部斷陷群控陷斷層亦可劃分為3種組合樣式：同向傾斜正斷層組合樣式、背向傾斜正斷層組合樣式、相向傾斜正斷層組合樣式(表1)。

表1 松遼盆地南部斷陷群控陷斷層組合樣式劃分表

3 結(jié)構(gòu)特征

3.1 同向傾斜正斷層組合樣式

控陷斷層傾斜方向相同，各個(gè)斷層上盤斷陷形態(tài)相似，呈平行排列，區(qū)內(nèi)多表現(xiàn)為鏟式正斷層結(jié)構(gòu)樣式。松遼盆地南部斷陷群控陷斷層以同向傾斜正斷層組合樣式居多，且多呈雁列式，部分疊置，導(dǎo)致控陷斷層之間多發(fā)育變換構(gòu)造[16]，緩坡帶及斷層組合部位常形成構(gòu)造斜坡。

梨樹斷陷是一個(gè)由桑樹臺(tái)斷裂系控制的呈北東向展布的箕狀斷陷[17]，桑樹臺(tái)斷裂系由北至南分別由蘇家屯斷裂、桑樹臺(tái)斷裂主體部分和金山斷裂3條同向傾斜犁式控陷正斷層組成，3條斷裂在平面上首尾疊置，在緊鄰控陷斷層的陡坡發(fā)育同沉積滾動(dòng)背斜[18]，在遠(yuǎn)離斷層的緩坡發(fā)育反向正斷層(圖2)。斷裂之間形成變換構(gòu)造，有位于控陷斷裂首尾之間呈北西向的調(diào)節(jié)斷層，也有受走滑作用影響較大呈北東向延伸較遠(yuǎn)的走滑斷層，如皮家斷裂、小寬斷裂、秦家屯斷裂等[19]，形成北東向伸展的斷陷格局及左旋走滑作用。

長(zhǎng)嶺斷陷北側(cè)的前神子次洼及查干花次洼為前神子斷裂和查干花斷裂[20]兩條同向傾斜控陷正斷層控制的次級(jí)洼陷，兩條斷裂呈雁列式展布，在斷陷的陡坡(長(zhǎng)深2)、緩坡均發(fā)育反轉(zhuǎn)構(gòu)造及滾動(dòng)背斜(圖3)。此外營(yíng)城組沉積末期巖漿沿大斷裂上涌，在大斷裂附近也形成了大量火山巖背斜。

伏龍泉斷陷自西向東依次有3條同向傾斜控陷斷層控制了斷陷結(jié)構(gòu)，3條同沉積斷層呈后撤式展布，使斷陷范圍擴(kuò)大。晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，在陡坡帶形成了規(guī)模較大的反轉(zhuǎn)背斜，在緩坡帶形成一系列負(fù)花狀構(gòu)造。

彰武斷陷控陷斷層自西向東由3條同向傾斜斷階式正斷層[21]組成，各條斷層未疊置，斷層之間形成北東向變換斷層。西側(cè)兩條斷層各自控制了部分深洼區(qū)，形成了南北兩個(gè)次洼，深洼區(qū)東側(cè)即靠近控陷斷層外側(cè)存在火山巖臺(tái)地。

3.2 背向傾斜正斷層組合樣式

控陷斷層傾斜方向相反，且相背傾斜，兩斷層之間形成凸起帶及走滑調(diào)節(jié)帶，緩坡帶及陡坡帶的局部發(fā)育構(gòu)造斜坡。

長(zhǎng)嶺斷陷南部的龍鳳山次洼與新安鎮(zhèn)次洼呈背向展布形態(tài)(圖4)，龍鳳山次洼為北西轉(zhuǎn)北東向弧形斷層控制的斷陷，新安鎮(zhèn)次洼為北北東向斷層控制的呈北東向展布的斷陷。新安鎮(zhèn)次洼存在二級(jí)臺(tái)階，斷陷期沉積中心更靠近斷陷中心的同沉積斷層，緩坡方向受走滑斷裂影響發(fā)育花狀構(gòu)造；龍鳳山次洼緩坡方向發(fā)育反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

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3.3 相向傾斜正斷層組合樣式

控陷斷層傾斜方向相反，且相向傾斜，兩側(cè)鏟式正斷層控制斷陷疊置在一起而形成地塹式構(gòu)造樣式(表1)。

張強(qiáng)斷陷為雙斷式斷陷，由東西兩條北東走向的控陷斷層相向傾斜控制，存在洼陷章古臺(tái)洼陷及七家子洼陷兩個(gè)洼陷，沉積中心處于斷陷內(nèi)部洼陷的中部區(qū)域，斷陷的北東及中部存在兩個(gè)背斜構(gòu)造。

德惠斷陷為兩條北東走向的相向傾斜斷層控制的雙斷式斷陷，東側(cè)為德東大斷裂，西側(cè)為劉家爐—濱河斷裂，中部發(fā)育萬(wàn)金塔—農(nóng)安背斜構(gòu)造帶，東西兩側(cè)發(fā)育雙斷槽，燕山Ⅲ幕及Ⅳ幕運(yùn)動(dòng)使中部隆升并產(chǎn)生大量反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

4 不同組合樣式對(duì)油氣成藏的影響

不同組合樣式的控陷斷層控制了單個(gè)斷陷內(nèi)的次級(jí)洼陷，影響了斷陷的沉降及沉積中心。對(duì)于斷陷湖盆而言，緩坡帶往往是油氣運(yùn)聚的有利區(qū)帶[22]，且控陷斷層附近往往是滾動(dòng)背斜及斷塊圈閉的發(fā)育部位，沿著斷層發(fā)育區(qū)易形成油氣聚集。梨樹斷陷陡坡砂礫巖氣藏、伏龍泉斷陷陡坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造油氣藏均是控陷斷層附近構(gòu)造油氣藏的典型代表。

4.1 控陷斷層同向傾斜的斷陷

控陷斷層同向傾斜的斷陷中，各控陷斷層影響著烴源巖的分布，其所形成的斷陷緩坡帶及多條斷層組合部位的構(gòu)造斜坡往往是沉積物的卸載區(qū)，物源發(fā)育，同時(shí)陡坡變換斷層部位容易形成沉積物入湖通道；當(dāng)沉積體系與烴源巖具有較好的空間配置關(guān)系時(shí)，有利于油氣聚集[23]。

長(zhǎng)嶺斷陷陡坡、緩坡發(fā)育的反轉(zhuǎn)構(gòu)造及滾動(dòng)背斜隆起部位均形成構(gòu)造氣藏，如松南氣田、腰深3含氣構(gòu)造等(圖3)。

伏龍泉斷陷扇三角洲沉積沿同向傾斜斷層間的構(gòu)造斜坡及低洼部位發(fā)育，與深層沙河子組烴源巖層系形成良好的下生上儲(chǔ)組合，在構(gòu)造反轉(zhuǎn)部位形成淺層反轉(zhuǎn)背斜油氣藏，如SN2井氣藏，在緩坡斷裂帶形成營(yíng)城組、沙河子組原生氣藏，如勝利1井氣藏。

彰武斷陷北東向變換斷層部位發(fā)育構(gòu)造斜坡，形成沉積物卸載區(qū)，發(fā)育扇三角洲沉積體系；扇三角洲砂體向前延伸至深洼區(qū)，與深湖區(qū)烴源巖形成良好配置關(guān)系，在洼陷帶形成構(gòu)造—巖性油藏，如彰武2井、彰武8井油藏；此外鏟式正斷層控制的彰武斷陷受阜新組沉積期之后的構(gòu)造上掀作用影響，緩坡帶易形成地層超覆油藏及巖性油藏，如彰武1井油藏(圖5)。

4.2 控陷斷層背向傾斜的斷陷

控陷斷層背向傾斜的斷陷形成相背的多個(gè)生烴中心控陷正斷層之間形成的構(gòu)造斜坡及陡緩坡構(gòu)造調(diào)節(jié)帶往往是沉積物的卸載區(qū)域，物源發(fā)育。

長(zhǎng)嶺斷陷南部龍鳳山次洼與新安鎮(zhèn)次洼中，斷陷緩坡帶分別發(fā)育北東向及南西向扇三角洲沉積體系，在龍鳳山次洼緩坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造部位形成北2井構(gòu)造氣藏，新安鎮(zhèn)次洼緩坡走滑調(diào)節(jié)帶形成東嶺油氣田，兩個(gè)次洼緩坡方向發(fā)育地層超覆型圈閉，均為油氣運(yùn)聚的有利位置。

4.3 控陷斷層相向傾斜的斷陷

相向傾斜正斷層組合中生烴中心處于斷陷中間部位或兩側(cè)控陷斷層附近；沉積體系多以陡坡物源或中部隆起物源為主。

張強(qiáng)斷陷已探明的油藏圍繞生烴中心[24]集中分布，主要分布在斷陷北部由一系列北東向斷層控制的長(zhǎng)北斷裂背斜構(gòu)造帶及前辛斷裂構(gòu)造帶上，形成了縱向上多套疊加、橫向上沿?cái)嗔驯承狈植嫉挠蜌饩奂瘞А?/p>

德惠斷陷沙河子組、營(yíng)城組沉積期沉積中心均位于東西斷槽內(nèi)，也是斷陷構(gòu)造層的主要烴源巖區(qū)[25]，燕山期產(chǎn)生大量反轉(zhuǎn)構(gòu)造，形成了構(gòu)造及地層圈閉，在農(nóng)安、龍王及小合隆構(gòu)造帶形成自生自儲(chǔ)原生油氣藏，在萬(wàn)金塔、布海登婁庫(kù)組—泉頭組形成下生上儲(chǔ)反轉(zhuǎn)次生油氣藏。

甘旗卡斷陷是由東側(cè)北西轉(zhuǎn)南北向控陷斷層及西側(cè)南北向控陷斷層控制的不對(duì)稱雙斷式斷陷，存在東、西兩個(gè)沉積中心，以東側(cè)沉積中心為主(圖6)，阜新組沉積末期南北均構(gòu)造抬升，南部抬升更劇烈，至燕山Ⅳ幕凹陷期地層基本剝蝕殆盡。斷陷結(jié)構(gòu)及已鉆井分析認(rèn)為存在南北雙向物源體系，呈近物源、砂體較粗、油氣顯示活躍的特征，但試油多為水層，推測(cè)緩坡高部位可能為勘探有利方向。

梨樹、長(zhǎng)嶺及松遼盆地南部其他小斷陷勘探實(shí)踐均已證實(shí)3種控陷斷層組合樣式對(duì)成藏有較大的控制作用。昌圖斷陷西側(cè)由3條斷層控制了九佛堂組沉積，發(fā)育3個(gè)洼陷，東側(cè)北東向控陷斷層與西側(cè)斷層斜交，東側(cè)洼陷較西側(cè)淺，九佛堂組厚度薄，中部緩坡發(fā)育鼻狀構(gòu)造；早期隆起、晚期反轉(zhuǎn)的構(gòu)造部位可能為該斷陷的有利油氣聚集區(qū)。

5 結(jié) 論

(1)松遼盆地南部斷陷群控陷斷層可分為3種組合樣式，分別為同向傾斜正斷層組合樣式、背向傾斜正斷層組合樣式、相向傾斜正斷層組合樣式。

(2)不同構(gòu)造組合樣式在斷陷內(nèi)部形成構(gòu)造斜坡、變換構(gòu)造帶及反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶等，這些構(gòu)造帶易形成多類型圈閉。同時(shí)構(gòu)造斜坡及變換構(gòu)造帶控制了沉積體系的展布，沉積物的分布不均為巖性圈閉形成創(chuàng)造條件。

(3)松遼盆地南部斷陷群陡緩坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、走滑斷裂帶、陡坡變換構(gòu)造帶及緩坡地層超覆帶是油氣聚集的有利區(qū)帶。

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Combined Pattern of Controlled Depression Fault and its Influence on Hydrocarbon Accumulation in Southern Part of Songliao Basin Fault Group

Wang Wei, Li Ruilei, Zhao Hongwei, Zhu Jianfeng

(ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,NortheastOil&GasBranch,SINOPEC,Changchun,Jilin130062,China)

By analyzing the pattern and combination of controlling-depression fault in southern part of Songliao Basin, multiple combined styles of controlled depression faults have been divided, and analyzed the structural characteristics of different fault combinations and its influence on hydrocarbon accumulation in southern fault groups. The results showed that all the fault depressions in the south of Songliao basin were often controlled or formed by multiple normal faults, and the faults had controlled the secondary sags inside the fault depression.According to the plane distribution characteristics of controlled depression fault,it has been divided into three kinds of combination patterns at the southern part of Songliao basin,i.e. synthetic, divergent and convergent combination of normal faults. Different combination patterns have formed all kinds of deep depressions, tectonic slope and transfer tectonic belts inside the fault depression, which has a significant impact on the hydrocarbon accumulation, and had formed the hydrocarbon reservoir in overturned structure zone, strike slip fault zone with steep-gentle slope, and transfer tectonic belt with steep slope, as well as overlap zone with gentle slope, etc.

Controlling-depression fault; Combination patterns; Tectonic belt; Hydrocarbon accumulation

中國(guó)石化科技部項(xiàng)目“松南新區(qū)改造型盆地資源潛力分析及勘探方向研究” (T11072)。

王偉 (1980年生)，男，碩士，工程師，主要從事油氣勘探工作。郵箱：Summerwangwei@126.com。

TE122

A