李丹，樊薛沛　(中石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林 長春 130062)

?

長嶺斷陷結(jié)構(gòu)特征及成因演化模式分析

李丹，樊薛沛(中石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林 長春 130062)

[摘要]長嶺斷陷因具有重大的油氣資源潛力而成為當(dāng)前勘探研究的熱點(diǎn)目標(biāo)，斷陷內(nèi)的多個地區(qū)均獲得了勘探突破。通過系統(tǒng)開展地層劃分對比與構(gòu)造精細(xì)解釋，分析了長嶺斷陷構(gòu)造格架特征，明確了斷陷內(nèi)的次級斷陷以單斷箕狀半地塹為主，以及同期半地塹和不同期半地塹2種組合類型。結(jié)合不同斷裂系統(tǒng)在統(tǒng)一應(yīng)力場中的演化規(guī)律，恢復(fù)原型盆地，劃分長嶺斷陷演化機(jī)制及變形序列。

[關(guān)鍵詞]斷陷結(jié)構(gòu)；構(gòu)造樣式；盆地結(jié)構(gòu)；構(gòu)造演化

長嶺斷陷位于松遼盆地南部的中部斷陷帶內(nèi)，其成盆背景和演化規(guī)律與松遼盆地的構(gòu)造熱體制密切相關(guān)[1]。斷陷內(nèi)部由多個次級斷凹組成，其長軸的走向主要受基底斷裂控制，北部以NNE走向為主，南部以NW向為主。次級斷凹在斷陷期為彼此孤立的小型斷陷盆地，各次凹一般沉降幅度較大，沿著控陷斷層呈長條狀展布，控陷斷層活動時間長，在盆地發(fā)育演化過程中有多期火山噴發(fā)作用。

1斷陷結(jié)構(gòu)類型

圖1　長嶺斷陷次級洼槽分布特征

長嶺斷陷的單個次級斷陷多呈單斷箕狀半地塹(圖1)，斷陷西部以西斷東超為主，東部以東斷西超為主?；顢嘞菖璧匾粋?cè)受控于控陷斷裂，西部斷陷的控陷斷裂往往成組出現(xiàn)，斷面呈階梯狀，斷陷的中、東部為單條主控斷裂控制沉積。單斷半地塹是長嶺斷陷的主要斷陷類型，即斷陷一側(cè)為控陷邊界斷層，向另一側(cè)地層超覆、尖滅或終止于調(diào)節(jié)斷裂，其形成主要受控于鏟式正斷層。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的雙斷式地塹，主要以大安-紅崗斷陷為代表。該斷陷并不是嚴(yán)格意義上的雙斷式地塹結(jié)構(gòu)，可看作是2期箕狀半地塹的疊合，在火石嶺期明顯為西部的紅崗斷裂控陷，控制了該時期的地層沉積。進(jìn)入沙河子期，大安斷裂控陷特征明顯，并使早期沉積地層發(fā)生掀斜作用，營城期則繼承了火石嶺期斷陷的發(fā)育特征。傳統(tǒng)意義上的地塹，在斷陷兩側(cè)均為控陷邊界斷層(同期)，控制斷陷的形成與發(fā)育。其形成多受控于高角度非旋轉(zhuǎn)平面式正斷層，而非鏟式斷層，運(yùn)動方式主要以差異升降為主，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，2條控陷斷裂對地層的沉降基本上起到同等的控制作用，斷陷期沒有明顯的主沉降中心。

2斷陷組合樣式分析

研究區(qū)斷陷結(jié)構(gòu)主要以單斷半地塹為主，而地塹也是在斷陷發(fā)展到一定階段時由2個半地塹形成的一種特殊疊置關(guān)系，因此半地塹式為盆地的最基本結(jié)構(gòu)單元。不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的斷陷盆地則是由半地塹通過各種連接方式組合而成，主要包括同期半地塹和不同期半地塹等組合類型。

2.1同期半地塹組合特征

同期半地塹組合是在同一拉張背景下形成的半地塹組合[2]。同期半地塹又分為同向或反向組合，同向半地塹組合又可以是串聯(lián)式、并聯(lián)式、斜列式等排列方式，反向半地塹組合可以是相對式、相背式和“S”式等排列方式。其中，同期同向組合表現(xiàn)為相鄰半地塹邊界斷層傾向基本一致，而同期反向組合表現(xiàn)為相鄰半地塹的邊界斷層傾向相反(圖2)。

圖2　長嶺斷陷同期半地塹組合方式圖

2.2不同期半地塹組合特征

不同期半地塹組合系指斷陷期火石嶺組、沙河子組及營城組沉積時期所形成的沉積-構(gòu)造格架在縱向上的疊加組合方式。長嶺斷陷不同期半地塹組合可分為繼承型和非繼承型(相干型)2大類及其若干亞類。

3構(gòu)造樣式分析

構(gòu)造樣式是指在特定應(yīng)力場作用下形成的構(gòu)造幾何形態(tài)，是同一期構(gòu)造變形或同一應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的構(gòu)造的總和。

3.1伸展構(gòu)造樣式

在斷陷盆地的發(fā)育演化過程中，同沉積時期的拉張和填充作用具有不均衡性[3]，在區(qū)域拉張應(yīng)力和重力的綜合作用下，可以形成多種類型、不同規(guī)模的伸展構(gòu)造樣式。由于區(qū)域構(gòu)造部位的差異從而形成陡坡帶、中央洼槽帶及緩坡帶。上述次級構(gòu)造部位具有一定的地質(zhì)成因聯(lián)系，多形成各自獨(dú)特的構(gòu)造樣式(圖3)。

圖3　長嶺斷陷伸展構(gòu)造樣式

3.2巖漿底辟構(gòu)造樣式

巖漿底辟構(gòu)造樣式是指巖漿侵入或噴發(fā)所引起的底辟構(gòu)造樣式。巖漿巖底辟是在巖漿尚未冷凝的情況下發(fā)生，屬于熱底辟構(gòu)造。從分布時代上主要集中在早白堊世的火石嶺組噴發(fā)期(145～135Ma)與營城組噴發(fā)期(110Ma±)，盆地內(nèi)有火山巖刺穿沉積巖，火成巖受基底斷裂控制明顯，NNW向與NNE向斷裂交匯處控制著巖漿活動。在火成巖上部一般出現(xiàn)披覆構(gòu)造，由于差異壓實及能量釋放往往在火山巖體上部坳陷地層中發(fā)育小型正斷層組合，形成斷裂密集帶。

3.3反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式

反轉(zhuǎn)構(gòu)造是一種疊加、復(fù)合構(gòu)造[4]，長嶺斷陷發(fā)育3大反轉(zhuǎn)斷裂即孤店正反轉(zhuǎn)斷裂、大安正反轉(zhuǎn)斷裂、紅崗正反轉(zhuǎn)斷裂。該期反轉(zhuǎn)作用對于松遼盆地坳陷層油氣成藏起到十分重要的作用，同時也對斷陷層油氣成藏起到了破壞、調(diào)節(jié)的作用,2期構(gòu)造反轉(zhuǎn)造就了不同的反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式。

4斷陷成因及演化模式分析

關(guān)于松遼盆地動力學(xué)成因的探討有很多觀點(diǎn)，但是關(guān)于松遼盆地的形成和演化多數(shù)學(xué)者[5，6]認(rèn)為是與西太平洋板塊的俯沖有關(guān)，自20世紀(jì)80年代以來受板塊理論的影響，又先后提出了大陸裂谷、弧后盆地、走滑拉分盆地[7]等成因理論，可以說關(guān)于盆地的成因一直受到很大的爭議。

4.1斷陷成因模式分析

已有的研究表明，松遼盆地既具有大陸裂谷盆地的特征，又具有活動大陸邊緣的某些特征。但是處于松遼盆地中央的乾安-長嶺地區(qū)是莫霍面隆起的中心，地殼厚度最小，只有29km，但是斷陷層沉積厚度巨大，與莫霍面深度呈明顯的鏡像關(guān)系。

晚侏羅世以來中國東北地區(qū)巖石圈受前期造山作用影響，厚度巨大，自160Ma中國東部的巖石圈發(fā)生了減薄。研究認(rèn)為，斷陷的形成應(yīng)為2種成因模式的相互疊加，即斷陷的形成初期主要是由于侏羅紀(jì)強(qiáng)烈造山作用，形成的巨厚巖石圈在重力作用下由于巖漿擾動底部而發(fā)生拆沉作用，導(dǎo)致巖石圈伸展拉張減薄，形成初始斷陷(火石嶺期)并伴隨著強(qiáng)烈的火山作用。其火山巖特征主要以中基性為主，屬于鈣堿系列-高鉀鈣堿系列[8]，反映了褶皺區(qū)火山巖噴發(fā)的特征。拆沉作用后，地幔柱上拱，巖石圈繼續(xù)發(fā)生強(qiáng)烈的減薄作用，形成水平引張力，發(fā)生強(qiáng)烈的伸展變形，由此進(jìn)入強(qiáng)斷陷期。由于地幔柱作用持續(xù)增強(qiáng)，在營城期發(fā)生強(qiáng)烈的火山噴發(fā)，該期火山巖主要以中酸性為主，與構(gòu)造活動有直接關(guān)系。營城期地幔柱作用達(dá)到最強(qiáng)，之后回落，由此進(jìn)入到熱沉降階段。

4.2構(gòu)造應(yīng)力場分析

由長嶺斷陷區(qū)域應(yīng)力場(圖4)分析可知，水平張應(yīng)力主要以NW-SE向伸展為主，整個斷陷發(fā)育為主動裂陷作用。由于伊澤奈岐板塊斜向俯沖方向的改變，致使整體具有左旋扭動的特征，在該應(yīng)力場機(jī)制下，NW向斷裂將發(fā)生右旋扭動，如長嶺東斷裂。在沙河子組沉積前具有分段的特點(diǎn)，可以將其劃分為3段，具有雁行式排列的特征，推測西部的長嶺西斷裂形成時期早于長嶺東斷裂，在構(gòu)造應(yīng)力場作用下發(fā)生右旋張扭變形，形成次級的長嶺東斷裂。從演化歷史來看，長嶺西斷裂應(yīng)該是一條早期形成的深大斷裂。從長嶺斷陷的演化模式也可看出，長嶺西斷裂控制火石嶺期地層分布，而長嶺東斷裂對沙河子期及其以后的地層沉積控制明顯。雖然長嶺次凹具有走滑扭動的特點(diǎn)，但是主要的變形機(jī)制還是以伸展變形為主，只是伴隨著扭動的特征在其中而已。

5結(jié)論

1)長嶺斷陷是由多個主次斷陷組成的復(fù)式斷陷群，鏟式正斷層控制的半地塹結(jié)構(gòu)是主要的斷陷結(jié)構(gòu)類型。同期半地塹以多種組合方式排列，同向組合包括串聯(lián)式、并聯(lián)式及斜列式，反向組合包括相對式、相背式及“S”式，形成了區(qū)內(nèi)凹凸相見的構(gòu)造格局。

2)長嶺斷陷演化先后經(jīng)歷了造山后巖石圈拆沉作用導(dǎo)致的巖石圈減薄伸展；后期地幔柱上拱巖石圈發(fā)生強(qiáng)烈減薄作用，產(chǎn)生水平引張力導(dǎo)致伸展變形，2期伸展變形均伴隨強(qiáng)烈的火山作用。

圖4　長嶺斷陷區(qū)域應(yīng)力場分析

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳均亮，蔡希源，林春華，等. 松遼盆地北部斷陷盆地構(gòu)造特征與幕式演化[J]. 石油學(xué)報，1999，20(4)：14～18.

[2]董清水，趙占銀，劉招君，等. 半地塹式斷陷盆地的油氣成藏模式——以松遼盆地梨樹斷陷為例[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版)，2003,33(1)：43～47.

[3]陸克政，朱筱敏，漆家福.含油氣盆地分析[M].東營：石油大學(xué)出版社，2006.

[4]張功成.裂陷盆地分析原理和方法(以松遼盆地為例) [M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

[5]任紀(jì)舜，陳廷愚，牛寶貴 等. 中國東部及鄰區(qū)大陸巖石圈的構(gòu)造演化與成礦[M]. 北京：科學(xué)出版社，1990.

[6]劉和甫，梁慧社，李曉清，等. 中國東部中新生代裂陷盆地與伸展山嶺耦合機(jī)制[J]. 地學(xué)前緣， 2000，7(4)：477～486.

[7]李思田，解習(xí)農(nóng)，王華，等.沉積盆地分析基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[8]于文修，陸建林，張慶龍，等.松遼盆地長嶺斷陷早白堊火山巖地球化學(xué)研究[J].礦物學(xué)報，2012，32(1)：83～90.

[編輯]鄧?yán)?/p>

11 Structural Characteristics and Genetic Evolution Mode of Changling Faulted Depression

Li Dan,Fan Xuepei

(FirstAuthor’sAddress:ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,NortheastOilandGasCompany,SINOPEC,Changchun130062,Jilin,China)

Abstract:Because of the great potential of oil and gas resources, Changling Faulted Depression has become a hot target in the current research of oil exploration.In the faulted depression，there were breakthrough areas of exploration.Through the systematical stratigraphic division and fine structural interpretations, its tectonic frame features were analyzed, it was clarified that the secondary fault depression in the faulted depression was maily half graben，and there were half graben and two combination types of half grabens in different periods.In combination with the evolution of different fault systems in the unified stress field, the prototype basin is restored, the evolution mechanism and deformation sequence of Changling Faulted Depression are identified.

Key words:faulted structure；structural style；basin structure；tectonic evolution

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)11-0011-05

[中圖分類號]TE121.2

[作者簡介]李丹(1981-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事地震資料解釋工作，109856740@qq.com。

[收稿日期]2015-09-10

[引著格式]李丹，樊薛沛.長嶺斷陷結(jié)構(gòu)特征及成因演化模式分析[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2016,13(11):11～15.