陳云鋒

許世紅， 姜 穎， 周紅建

(中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營 257000)

松遼盆地茫漢斷陷構(gòu)造特征研究

陳云鋒

許世紅， 姜 穎， 周紅建

(中石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營 257000)

茫漢斷陷是松遼盆地開魯坳陷內(nèi)的一個(gè)次級負(fù)向構(gòu)造單元。茫漢斷陷經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，以北北東向?yàn)橹?；?gòu)造樣式多樣，包括了伸展、走滑和反轉(zhuǎn)3種基本類型。茫漢斷陷的構(gòu)造特征復(fù)雜，具有“兩洼夾一隆”的構(gòu)造格局，可劃分為南部次凹、北部次凹和保樂屯低凸起3個(gè)構(gòu)造單元，并可進(jìn)一步細(xì)分為7個(gè)次級構(gòu)造單元。其中，北部次凹具有西斷東剝的構(gòu)造特征，德勝斷裂為北部次凹的控盆斷裂；而南部次凹具有東斷西超的箕狀斷陷構(gòu)造特征，茫漢斷裂為南部次凹的控盆斷裂。而南部次凹的次級構(gòu)造單元查干浩來洼陷和查干楚魯陡坡帶是相對有利的油氣勘探區(qū)帶。

開魯坳陷；茫漢斷陷；斷陷層；控盆斷裂；構(gòu)造樣式

茫漢斷陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)哲里木盟境內(nèi)，為開魯坳陷內(nèi)較大的一個(gè)斷陷?？傮w呈北北東向狹長帶狀，南北長約97km，東西寬約6～32km，面積約2150km2。

茫漢斷陷自20世紀(jì)80年代開始油氣勘探。受勘探研究程度低的制約，目前對該斷陷整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)特征的還存在不同認(rèn)識[1-5]。筆者在充分解釋、分析地震資料的基礎(chǔ)上，對茫漢斷陷構(gòu)造特征作了進(jìn)一步的研究。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

1.1 板塊運(yùn)動背景

開魯坳陷區(qū)發(fā)育4條基底斷裂，在構(gòu)造演化中起了重要作用。2條東西向斷裂中，赤峰-開源斷裂在晚古生代控制石炭-二疊系的分布，斷裂以北廣泛分布著海陸交互相或陸相淺變質(zhì)巖系。而西拉木倫河斷裂(帶)為西伯利亞板塊向華北板塊俯沖時(shí)的俯沖帶。由于俯沖作用，一些地體增生于華北陸緣。同時(shí)由于強(qiáng)烈的巖漿侵入作用，使大陸邊緣過渡型地殼轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定陸殼，2大板塊拼合宣告古板塊運(yùn)動結(jié)束，時(shí)間為晚古生代晚期。此時(shí)形成的統(tǒng)一的歐亞板塊[11]，成為開魯坳陷的沉積基底。

歐亞板塊形成之后，板塊運(yùn)動進(jìn)入近代板塊構(gòu)造演化階段，即環(huán)太平洋帶地塊運(yùn)動階段。運(yùn)動的方向由古板塊運(yùn)動時(shí)期的南-北向變?yōu)楸蔽?南東西，向西伯利亞板塊和華北板塊相互作用變?yōu)閹炖?太平洋板塊、歐亞板塊和特提斯板塊相互作用為主，可劃分為晚三疊世-中侏羅世、晚侏羅世-早白堊世2個(gè)階段。這2個(gè)階段的板塊運(yùn)動直接控制著遼西、遼北諸斷陷的形成、演化。中-晚三疊世，華北地塊南移，郯廬斷裂第一次發(fā)生大規(guī)模左行平移，使斷裂帶以西的地塊總體上處于隆起的背景下，只是局部接受沉積。這是開魯坳陷內(nèi)三疊系極不發(fā)育的原因所在。早-中侏羅世郯廬斷裂帶發(fā)生第一次右行平移，華北地塊相對北移，使地塊區(qū)繼續(xù)處于擠壓狀態(tài)，遼西、林西地區(qū)形成了北東向坳陷和裂陷，接受了早-中侏羅世沉積。晚侏羅世-早白堊世，區(qū)內(nèi)受力情況復(fù)雜，較普遍的認(rèn)識是庫拉-太平洋板塊向北西擠壓、俯沖，引起地幔物質(zhì)上涌，巖石圈伸展變薄，隨后產(chǎn)生斷裂，這是包括開魯坳陷在內(nèi)的中國東部廣泛發(fā)育一系列平行于大陸邊緣的斷裂的起因，從而導(dǎo)致了眾多斷陷盆地的形成[6-8]。

進(jìn)入板塊運(yùn)動的現(xiàn)代演化階段，受該階段板塊運(yùn)動影響形成的盆地主要是渤海灣盆地、依通地塹和松遼盆地。赤峰-開源斷裂以北的開魯、彰武、鐵嶺等盆地，作為松遼盆地的一部分，其構(gòu)造演化與松遼盆地是相似的。

1.2 區(qū)域沉積充填演化特征

松遼盆地從初期裂谷發(fā)育開始，在進(jìn)一步拉張作用下，裂谷范圍逐漸擴(kuò)大，發(fā)展成斷陷盆地，后期在深部整體熱沉降作用背景下，斷陷萎縮，整體進(jìn)入坳陷盆地發(fā)育階段[7，9-10]。松遼盆地南部的開魯坳陷與松遼盆地一樣，其大地構(gòu)造演化基本可劃分為以下幾個(gè)階段：

1)斷陷期 晚侏羅世松遼盆地區(qū)域性上升隆起基本結(jié)束，在北東走向的張性正斷層的控制作用下，松遼盆地南部早白堊世義縣組期呈現(xiàn)北東走向的張性斷陷，伴有中基性和酸性火山噴發(fā)，此時(shí)斷陷盆地的規(guī)模和沉積范圍較小。早白堊世九佛堂組沉積時(shí)期，隨著正斷層的進(jìn)一步發(fā)育，斷距進(jìn)一步加大，伴有火山活動，形成了繼義縣組之后又一套碎屑巖夾火山巖地層。由于斷陷規(guī)模擴(kuò)張，該期地層主要表現(xiàn)為超覆式沉積，并且沉降速率快，沉降幅度大，沉積范圍廣。

2)斷陷萎縮期 早白堊世九佛堂組沉積末期，松遼盆地發(fā)生了一次較強(qiáng)的構(gòu)造反轉(zhuǎn)運(yùn)動，早期沉積的斷陷層抬升、褶皺并被新產(chǎn)生的斷層切割。松遼盆地南部相對抬升幅度小，地層只發(fā)生輕微褶皺，部分地層遭受剝蝕。

3)斷坳轉(zhuǎn)換期 阜新組早期地層沉積仍然表現(xiàn)為斷陷盆地沉積特征，阜新組晚期地層表現(xiàn)為坳陷沉積特征。阜新組自下而上表現(xiàn)為斷坳轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)特征，即早期沉積受斷層控制，后期沉積表現(xiàn)為全區(qū)披覆，沉積范圍超過下伏各組地層。阜新組沉積末期發(fā)生擠壓抬升運(yùn)動，致使斷陷層地層褶皺變形得到進(jìn)一步加強(qiáng)，地層遭受剝蝕，之后進(jìn)入坳陷盆地階段。

4)坳陷發(fā)展期 泉頭組至嫩江組沉積期，是坳陷盆地的穩(wěn)定發(fā)展階段，表現(xiàn)為全區(qū)披覆沉積，范圍大。發(fā)生于嫩江組末期的擠壓褶皺運(yùn)動是一場波及整個(gè)松南地區(qū)、對油氣成藏具有重要控制作用的構(gòu)造運(yùn)動，其構(gòu)造特征表現(xiàn)為斷陷期控盆正斷裂此時(shí)反轉(zhuǎn)而呈逆沖斷裂，并伴有低幅度寬緩褶皺。

5)坳陷萎縮期 嫩江組沉積之后，進(jìn)入坳陷萎縮階段。其中明水組沉積末期松南地區(qū)發(fā)生最強(qiáng)的一次擠壓抬升運(yùn)動，至此松遼中生代盆地宣告結(jié)束。

2 構(gòu)造層及構(gòu)造單元劃分

2.1 構(gòu)造層劃分

茫漢斷陷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在縱向上具有二分性，為斷陷-坳陷疊置的“二元”結(jié)構(gòu)。根據(jù)茫漢斷陷的構(gòu)造演化及沉積特征，將茫漢斷陷自下而上分為3大構(gòu)造層，即基底構(gòu)造層、斷陷構(gòu)造層(K1j-K1f,九佛堂組-阜新組)和坳陷構(gòu)造層(K1q-Q，泉頭組-第四系)(見圖1)，3大構(gòu)造層之間均為不整合接觸。

圖1 茫漢斷陷南部次凹地質(zhì)剖面構(gòu)造層劃分示意圖(618NE測線)

其中，斷陷構(gòu)造層以深水?dāng)嘞莺喑练e為中心，發(fā)育近岸水下扇、扇三角洲、三角洲、濱淺湖相等為邊緣的環(huán)帶式沉積組合模式，表現(xiàn)為物源多、相帶窄而變化快的地貌特征，具有快速沉降、快速充填的超補(bǔ)償沉積的特點(diǎn)。斷裂活動對沉積具有明顯的控制作用。同時(shí)，由于斷裂的活動，斷陷層火山作用強(qiáng)烈，發(fā)育大量多期噴發(fā)的火山巖，自下而上，火山巖呈現(xiàn)出中性-基性-酸性變化的特點(diǎn)，可作為區(qū)內(nèi)的有效儲層。斷陷層主要由下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)、九佛堂組(K1j)、沙海組(K1sh)和阜新組(K1f)組成。其中義縣組為裂陷期充填沉積，沉積范圍較小，主要分布于北部次凹的德勝斷裂西側(cè)和南部次凹的南端，義縣組主要發(fā)育火山巖、火山碎屑巖和凝灰質(zhì)泥巖，與基巖不整合接觸；九佛堂組期是斷陷湖盆發(fā)育的最大時(shí)期，主要為深湖、半深湖相的暗色泥巖，斷陷邊緣發(fā)育扇三角洲、水下扇等沉積體，與義縣組假整合接觸；沙海組沉積范圍相對九佛堂組縮小，以砂泥巖沉積為主，與下伏九佛堂組不整合接觸；阜新組下部表現(xiàn)為斷陷充填沉積，巖性較粗，上部逐漸過渡為坳陷披覆沉積，與下伏沙海組整合接觸，其頂部為明顯不整合界面[1-5]。

2.2 構(gòu)造單元劃分

茫漢斷陷具有“兩洼夾一隆”的構(gòu)造格局[1-3]，考慮控盆斷裂的活動特點(diǎn)及其對沉積的控制作用，結(jié)合構(gòu)造發(fā)育特征、地層展布等因素，將茫漢斷陷斷層劃分為南部次凹、北部次凹和保樂屯低凸起，并命名了細(xì)分的7個(gè)次級構(gòu)造單元。其中，查干浩來洼陷、額爾圖緩坡帶和查干楚魯陡坡帶位于南部次凹。查干浩來洼陷是斷陷層地層最發(fā)育的區(qū)帶，也是烴源巖集中的區(qū)帶；帶內(nèi)構(gòu)造相對復(fù)雜，斷裂發(fā)育，圈閉眾多，是油氣勘探的主要區(qū)帶。查干楚魯陡坡帶內(nèi)斷裂發(fā)育，形成多個(gè)斷階，整體呈北東向展布的條帶狀；帶內(nèi)圈閉類型多樣，有近岸水下扇砂體形成的巖性圈閉，有斷裂遮擋形成的斷鼻圈閉，有后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)形成的背斜圈閉，以及背斜被剝蝕形成的地層圈閉；該帶近烴源巖發(fā)育區(qū)，圈閉發(fā)育，是油氣聚集的有利區(qū)帶。額爾圖緩坡帶內(nèi)構(gòu)造相對簡單，斷裂少，地層總體向東傾；斷陷層埋深淺，在1900m以上，殘留地層厚度薄；烴源巖相對不發(fā)育；圈閉類型以巖性圈閉為主。吉日嘎圖洼陷和西艾力洼陷位于北部次凹，最大埋深2700m，由于地震測線稀，分布范圍不落實(shí)。另外，洼陷內(nèi)目前尚未揭示有效烴源巖，圈閉類型也不明確。保樂屯低凸起和育新斷凸結(jié)構(gòu)簡單，帶內(nèi)殘留地層厚度薄，埋深淺，不到1500m，并且由于區(qū)內(nèi)地震測網(wǎng)密度低，分布范圍不落實(shí)。

3 斷陷層構(gòu)造特征

3.1 斷裂特征

茫漢斷陷構(gòu)造活動強(qiáng)烈，斷裂非常發(fā)育。在平面上，茫漢斷陷內(nèi)斷層大致可分為3組，分別為NNE向斷層、近NWW向斷層和NNE-NNW向斷層，且以NNE向斷裂為主，其中NNE向的邊界斷層延伸距離遠(yuǎn)、斷距大，控制了斷陷的發(fā)育與展布。從剖面上看，茫漢斷陷斷層發(fā)育有板式、鏟式、坐椅式、躺椅式等多種樣式，組合樣式有“Y”、反“Y”、階梯式等(見圖1)。

茫漢地區(qū)斷裂活動具有明顯的分期性。主要發(fā)育3期斷裂：早期斷裂(古生代至九佛堂組期)、繼承性斷裂(古生代至阜新組期)、晚期斷裂(阜新組期之后)。

3.2 斷陷結(jié)構(gòu)特征

茫漢斷陷北部次凹為西斷東剝的斷陷結(jié)構(gòu)，南部次凹為東斷西超的結(jié)構(gòu)。在北部次凹，德勝斷裂為控盆斷裂。德勝斷裂呈NNE-NE走向，向東南傾?？拷鼣鄬痈浇练e厚度較大，地層自西向東抬升剝蝕，形成箕狀結(jié)構(gòu)(見圖2)。斷陷層埋深較淺，以濱淺湖為主，坳陷期則發(fā)育河流相沉積體系。南部次凹的控盆斷裂為茫漢斷裂，呈NNE走向，向北西傾。南部次凹為東斷西超的半地塹結(jié)構(gòu)(見圖1)，其特點(diǎn)是在斷陷東側(cè)發(fā)育同沉積斷裂，而西側(cè)斷裂相對不發(fā)育，以超覆沉積為主，盆地橫斷面呈箕狀。

2.3 構(gòu)造樣式

茫漢斷陷的構(gòu)造樣式包括了伸展、走滑、反轉(zhuǎn)等3種基本類型。

1)伸展構(gòu)造樣式 伸展構(gòu)造是茫漢斷陷內(nèi)分布最廣泛的構(gòu)造樣式，主要有翹傾斷塊和滑動斷階2類構(gòu)造樣式。①翹傾斷塊構(gòu)造樣式。根據(jù)斷層與斷塊的組合關(guān)系又可分為反向斷塊、順向斷塊、塹壘斷塊3種樣式。其中反向斷塊和順向斷塊是最基本的翹傾斷塊構(gòu)造樣式，在茫漢斷陷主要分布在西部的緩坡帶(見圖3、4)。塹壘斷塊構(gòu)造樣式是在雙向張應(yīng)力下形成的斷塊構(gòu)造，以塹壘相間為特征，在茫漢斷陷中部的查干浩來洼陷帶發(fā)育該構(gòu)造樣式(見圖5)。②滑動斷階構(gòu)造樣式?；瑒訑嚯A是鏟式正斷層活動而形成在斷層上盤的多級臺階狀斷塊。滑動斷階構(gòu)造是基底主斷層長期演化的結(jié)果，屬于伸展作用中、晚期產(chǎn)物。根據(jù)次級斷層與地層的產(chǎn)狀關(guān)系，可分為反向和順向2種滑動斷階類型。茫漢斷陷內(nèi)主要發(fā)育的是順向斷階構(gòu)造樣式(見圖6)，分布在茫漢斷陷的陡坡帶。

圖2 茫漢斷陷北部次凹北西向地質(zhì)剖面

圖3 反向翹傾斷塊 圖4 順向翹傾斷塊

2)走滑構(gòu)造樣式 晚白堊世，茫漢斷陷受到早期伸展作用和阜新組末期區(qū)域基底斷層西拉木倫河斷裂左旋壓扭的影響，走滑斷層發(fā)育，在茫漢斷陷的南部產(chǎn)生了負(fù)花狀構(gòu)造(見圖7)。

3)反轉(zhuǎn)構(gòu)造 茫漢斷陷經(jīng)歷了多期伸展和擠壓構(gòu)造運(yùn)動，但由于早期伸展活動特別強(qiáng)烈，其改造作用掩蓋了早期的擠壓形跡，因此早期反轉(zhuǎn)構(gòu)造難識別。但在坳陷階段末期發(fā)生的最后一次構(gòu)造反轉(zhuǎn)，規(guī)模較大，保留完整，其反轉(zhuǎn)強(qiáng)度由東向西逐漸減弱(見圖8)。

圖7 負(fù)花狀構(gòu)造 圖8 反轉(zhuǎn)構(gòu)造

4 結(jié) 論

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化背景，分析認(rèn)為茫漢斷陷構(gòu)造演化史經(jīng)歷了5個(gè)階段，即：斷陷期、斷陷萎縮期、斷坳轉(zhuǎn)換期、坳陷發(fā)展期和坳陷萎縮期。茫漢斷陷發(fā)育南、北部次凹，分別受茫漢、德勝2條控盆斷裂控制。其中南部次凹具有東斷西超的構(gòu)造特征，北部次凹具有西斷東剝的構(gòu)造特征。茫漢斷陷經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，構(gòu)造樣式多樣，為油氣成藏提供了眾多圈閉。南部次凹的查干浩來洼陷和查干楚魯陡坡帶是相對有利的油氣勘探區(qū)帶。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.10.010

P618.13

A

1673-1409(2012)10-N028-05