張紅星

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶163712）

1 盆地構(gòu)造背景

海拉爾盆地屬于中亞—蒙古地槽的一部分，是疊置于華北板塊和西伯利亞板塊之間的蒙古—大興安嶺古生代碰撞造山帶之上的中新生代陸相沉積盆地。西伯利亞板塊與華北板塊的碰撞，形成的一系列復(fù)背斜和復(fù)向斜構(gòu)造帶。西部為額爾古納復(fù)背斜，中部為海拉爾復(fù)向斜，東部為興安復(fù)背斜，再向東為阿爾山復(fù)背斜，直到松遼盆地西緣的富拉爾基復(fù)背斜[1]。海拉爾復(fù)向斜及其以東地區(qū)褶皺形成時間相對較晚，變質(zhì)程度弱，固化程度差，在南北向水平力作用下，應(yīng)力易于集中，對深部物質(zhì)來講是個薄弱帶，所以中生代以來構(gòu)造活動較為強烈，基底特征對上覆沉積層的控制作用明顯。

海拉爾復(fù)向斜由三坳兩隆16個凹陷組成，烏爾遜凹陷位于中部，整體呈近南北向展布，西部與嵯崗—巴蘭沙巴拉格隆起毗鄰，東部與巴彥山—貝爾布伊諾爾隆起相接，南部緊鄰貝爾凹陷，北部接新寶力格凹陷[2]。

2 殘留斷陷盆地特征

2.1 斷陷期殘留盆地特征

盆地沉積地層從下往上依次是：下白堊統(tǒng)銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組、上白堊統(tǒng)青元崗組、第三系呼查山組、第四系。盆地斷陷期地層包括銅缽廟組和南屯組地層，地層厚度受斷層的控制作用明顯，變化大。

銅缽廟組殘余地層主沉降帶厚度一般為500～1200m，最大可達1500m以上，1000m等值線總體走向呈北東—北東東向；南屯組地層殘余主沉降帶厚度一般在500～1500m，烏北次凹北東—北東東向結(jié)構(gòu)保存較好，烏南次凹受烏西斷階的影響，呈南北向分布。

烏北次凹存在2個走向北東東的厚值區(qū)。其中一個夾持于烏北斷裂和蘇仁諾爾斷裂之間，地層厚度介于500～1500m之間，向烏北斷層方向急劇減薄，向南往蘇仁諾爾方向呈逐漸減薄趨勢。另一個走向北東東的厚值區(qū)位于蘇仁諾爾斷層南側(cè)，北厚南薄，蘇仁諾爾斷層根部地層厚度最大，達1000m，向南南東方向漸漸減薄。

烏南—巴彥塔拉地區(qū)，在烏西斷裂以西，存在一個近南北向的厚值區(qū)，地層厚度介于600～1800m之間，局部北東東走向的跡象比較明顯。在烏西斷裂以東地區(qū)，南屯組厚度總體走向北北東，西厚東薄。在這一背景下，西部厚值區(qū)可見走向北東東的局部厚值區(qū)，地層厚度介于600～2000m之間；東部薄厚值區(qū)也可見走向北東東的局部厚值區(qū)，地層厚度最大可達500m。

南屯組下部的巖性主要為較純的泥巖夾砂巖，向上逐漸過渡為砂泥巖互層。南一段沉積時期，伸展斷裂系統(tǒng)開始活動，地層沉積范圍從伸展斷裂根部慢慢向箕狀斷陷斜坡上傾方向超覆擴大[3]。

2.2 斷坳轉(zhuǎn)換期殘留盆地特征

斷坳轉(zhuǎn)換期包括大磨拐河期和伊敏期，地層受斷層作用的影響越來越小。

大磨拐河組地層殘余厚度一般500～1000m，厚度分布差異較小。

大磨拐河組下部主要為厚層黑灰色泥巖夾中薄層砂巖，上部逐漸過渡為大段黑灰色泥巖、黑灰色泥巖和黑灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，有時夾中薄層砂巖、砂礫巖。

烏北次凹蘇仁諾爾斷裂兩側(cè)的2個走向北東東厚值區(qū)連為一體，構(gòu)成一個統(tǒng)一的、地層厚度介于600～1000m之間、走向北東的厚值區(qū)。

烏南—巴彥塔拉地區(qū)，在烏西斷裂以西，大磨拐河組存在一個軸向近于南北向的厚值區(qū)，地層厚度介于500～800m之間。烏西斷裂以東地層較厚，最大可達1200m，向東逐漸減薄。

大一段受古地形及構(gòu)造作用的影響，沉積范圍較小，厚度較小，一般在200m以下，局部可達350m，大二段沉積范圍擴大至整個盆地，沉積厚度增加，大部分地區(qū)沉積厚度超過500m。

伊敏組沉積厚度總體較大，一般厚度大于500m，分布主要受控于烏西斷裂，烏北地區(qū)、烏南地區(qū)、巴彥塔拉地區(qū)連為一體，在烏西斷裂以東區(qū)域，伊敏組西厚東薄、南厚北薄，逐漸變化。地層厚度最大的區(qū)域位于烏南地區(qū)—巴彥塔拉地區(qū)烏西斷裂根部，地層厚度介于1200～1800m之間，厚值區(qū)軸向北北西。烏西斷裂以西地區(qū)，伊敏組極薄，大多數(shù)區(qū)域厚度不及200m。

總體上伊二三段沉積厚度遠大于伊一段厚度，伊一段地層厚度普遍小于500m，而伊二三段地層厚度普遍大于500m。

3 盆地原型分析

3.1 地層剝蝕厚度恢復(fù)

通過對地震資料的系統(tǒng)解釋結(jié)果表明，南屯組頂界（T22反射界面）和伊敏組頂界（T04反射界面）存在著大面積的剝蝕，南一段頂界（T23反射界面）和銅缽廟組頂界（T3反射界面）存在著局部的剝蝕，其他界面剝蝕不明顯。本文主要采用構(gòu)造趨勢外推法計算了T22和T04這2個不整合面的剝蝕量，同時用聲波時差法及鏡質(zhì)體反射率法結(jié)果進行了對比檢驗[4]。

根據(jù)地震剖面的精細解釋成果，我們需要建立盆地遭受變形剝蝕前原型模型以及剝蝕時的變形模型[5]。

3.1.1 變形剝蝕模式的建立

烏爾遜凹陷經(jīng)歷了3期主要變形改造過程，形成2個較大范圍的不整合面T22和T04。烏爾遜主要存在以下3種變形剝蝕模式：①緩坡帶的旋轉(zhuǎn)掀斜（圖1A）。②坡坪式正斷層的反轉(zhuǎn)（圖1B）。③鏟式正斷層的反轉(zhuǎn)（圖1C）。

圖1 烏爾遜凹陷變形剝蝕模式

烏爾遜凹陷早期主要發(fā)育鏟式正斷層和坡坪式正斷層，并且斷距很大，所以在剝蝕恢復(fù)解釋之前還要在斷層處以相應(yīng)層位進行補充解釋，然后拉平所要恢復(fù)層的底面。剝蝕恢復(fù)解釋時還要考慮控陷斷層兩側(cè)地層原始沉積厚度的差異以及原始盆地形態(tài)和沉積厚度的趨勢變化。

3.1.2 聲波時差法與構(gòu)造趨勢外推法恢復(fù)剝蝕量結(jié)果對比分析

本次采用了聲波時差和地震趨勢法2種方法對烏爾遜凹陷的伊敏組剝蝕量進行了求取。通過聲波時差法與地震外推法，2種不相關(guān)的方法所求取的剝蝕量還是比較接近的，因此，本次所采用的地震趨勢求取的剝蝕量還是可靠的。

3.1.3 主要不整合界面的剝蝕量及其分布特征

依據(jù)地震剖面解釋結(jié)果、基于以上剝蝕量分析原理本項目恢復(fù)了烏爾遜凹陷主要不整合面的剝蝕量及其分布特征。

（1）T22界面以下剝蝕量分布特征如下：

①自南向北剝蝕量逐漸增大，巴彥塔拉剝蝕量整體較小，烏南次凹在烏東斜坡部位剝蝕量較大，一般超過200m，并且遠離斜坡逐漸增大，烏西斷階局部剝蝕量較大，一般小于200m，烏北次凹剝蝕量在200～400m之間（圖2）。

②剝蝕厚度與大二段厚度呈基本鏡像關(guān)系，在大二段厚度較大的部位，南屯組地層保存較好，大二段地層較薄或缺失的部位，南屯組地層剝蝕量也較大。

③剝蝕厚度等值線整體呈北東向展布，局部呈近東西向展布。

④剝蝕量大的區(qū)域基本分布在箕狀斷陷的斜坡帶或隆起部位或同沉積斷層的根部。

（2）T04界面以下剝蝕量分布特征如下（圖2）：

①剝蝕量在全區(qū)內(nèi)均有分布，剝蝕量較大，除少數(shù)部位小于200m，剝蝕厚度一般在200～500m之間。

②剝蝕量等值線走向整體呈北東向分布，局部近東西向展布。

圖2 烏爾遜凹陷殘余厚度圖

③剝蝕量趨勢值與伊二三段殘留厚度值具有相關(guān)性，在殘留薄的地方剝蝕大，殘留大的地方剝蝕小。

④數(shù)值分布大的區(qū)域地層褶皺強烈，多為背斜構(gòu)造，并有逆斷層發(fā)育，代表反轉(zhuǎn)活動最強烈的地區(qū)，北東向構(gòu)造線暗示當(dāng)時擠壓應(yīng)力可能為北西—南東向。

3.2 控陷斷裂恢復(fù)

烏爾遜凹陷斷裂十分發(fā)育，斷層密度較大，不同期次、不同規(guī)模的斷層相互交織、錯綜復(fù)雜。本文通過對本區(qū)地震資料的詳細對比追蹤解釋及精細的構(gòu)造解析，落實了本區(qū)早期控陷斷裂的平面展布情況，研究了其發(fā)育特征、活動時間及成因機制等，并對本區(qū)次級同沉積斷裂的平面展布、活動時間及成因機制等進行了分析研究[6]。

烏北次凹北東—北東東向構(gòu)造格架保存完好，識別出2條呈多米諾式排列的北東—北東東向控陷斷裂——烏北斷裂和蘇仁諾爾斷裂。烏北斷裂發(fā)育于烏北次凹北部，走向北東，原形跡在晚期遭受一定的破壞。烏北斷裂斷層層位T5-T1，控制了烏北次凹北洼槽的形成與演化。蘇仁諾爾斷裂發(fā)育于烏北次凹中部，是本區(qū)保存最為完整的一條北東東向控陷斷層，斷層層位T5-T1，控制了蘇仁諾爾斷裂的發(fā)展與演化[7-8]。

烏南次凹西部控陷斷層夾持于烏西晚期邊界斷裂及烏西斷階之間，后期改造作用強烈，原始形態(tài)破壞嚴重，原始形跡恢復(fù)較為困難。受后期構(gòu)造運動改造，斷層形跡破壞嚴重，殘留部分扇三角洲相沉積，斷裂規(guī)模相對于較小的一條控陷斷裂，但是保存較為完整，對東部地層的發(fā)展與演化起著至關(guān)重要的作用。

3.3 斷陷期盆地原型分析

在殘余厚度特征、剝蝕量分布特征、同沉積斷裂分布特征等基礎(chǔ)上恢復(fù)了銅缽廟期盆地原型、南屯期盆地原型、大磨拐河期盆地原型及伊敏期盆地原型。

3.3.1 銅缽廟期盆地原型分析

銅缽廟期盆地遭受剝蝕作用較小，主要在烏北有局部的剝蝕，這一期構(gòu)造作用對盆地的改造作用較小，對銅缽廟期盆地改造起關(guān)鍵作用的是大磨拐河—伊敏期走滑作用形成的烏西斷階，對銅缽廟期盆地的恢復(fù)主要是恢復(fù)到烏西斷階形成之前的狀態(tài)，即消除烏西斷階斷距對銅缽廟期盆地的影響作用，總結(jié)起來，主要有以下幾個特征：在銅缽廟期，烏爾遜凹陷主要是由北東—北東東向斷層控制的多凸多凹的復(fù)式箕狀斷陷組成。受北東烏北斷裂、北東東向蘇仁諾爾斷裂等的控制，形成多個沉積、沉降中心（圖3）。

3.3.2 南屯期盆地原型分析

南屯組地層沉積之后，盆地受到擠壓作用，上部遭受剝蝕，加之大磨拐河—伊敏期走滑作用對其進一步改造，盆地原型受到較大程度的破壞。南屯期盆地原型恢復(fù)首先需要恢復(fù)其走滑作用之前的盆地形態(tài)及同沉積斷層展布形態(tài)，然后進行剝蝕厚度的恢復(fù)。

烏北次凹南屯期的沉降格架受烏北斷裂和蘇仁諾爾斷裂2條主干伸展斷裂控制，2條斷裂在空間上呈多米諾式排列，控制了2個箕狀斷陷的發(fā)育。烏北次凹受后期構(gòu)造運動的影響，構(gòu)造格架遭受了極大的破壞，烏北斷裂形態(tài)破壞嚴重。本文通過對剝蝕量的計算、沉積相的分析及地震剖面的詳細解析，認為烏北斷裂控制的北部箕狀斷陷，沉降規(guī)模應(yīng)與蘇仁諾爾斷裂控制的南部箕狀斷陷相當(dāng)，或者更大。蘇仁諾爾斷裂保存相對完整，表現(xiàn)出自西向東逐漸減小的特點，在烏西斷層附近，蘇仁諾爾斷層特征變得模糊，表明蘇仁諾爾斷裂西段受后期斷層的改造較強，向西應(yīng)該有一定的發(fā)育范圍。烏北次凹伸展系統(tǒng)中的次級斷裂將烏北斷陷的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，形成多個次級沉降中心（圖3）。

圖3 斷陷期原型盆地分布圖

3.4 斷坳轉(zhuǎn)換期盆地原型分析

3.4.1 大磨拐河期盆地原型

大磨拐河期盆地原型在后期演化中遭受破壞程度小，盆地原型基本得以保存，其殘留格局基本可以代表其盆地原型。

大磨拐河期沉降格局與斷陷期沉降格局存在顯著差異，盆地構(gòu)造活動整體較弱，烏西斷階已經(jīng)開始發(fā)育，北東—北東東向少量斷層繼承發(fā)育，水體逐漸擴張，控陷斷裂基本停止活動，整個湖盆連通，形成一個統(tǒng)一的盆地，凹陷整體處于遠源深水泥頁巖沉積背景下。

大一段沉積時期，盆地范圍較小，烏南次凹沉積厚度小于烏北，巴彥塔拉轉(zhuǎn)換帶上部分地區(qū)缺失大一段沉積物，受地形控制，沉積物呈中間厚兩側(cè)薄的特征。

大二段沉積時期，水體擴大，各孤立的斷陷完全連通，形成一個統(tǒng)一的盆地，沉積物覆蓋全盆。早期地形對地層分布仍然具有較大的影響，地層仍呈中間厚向兩側(cè)減薄的特征，這一時期，烏西斷階已經(jīng)開始發(fā)育，逐漸控制了烏南次凹的沉積格局。

另外，大二段盆地受到右旋張扭作用的影響，在凹陷中部發(fā)育多期烏南南西向、烏北北東向前進的前積體，加大了沉積物厚度[9-10]。

3.4.2 伊敏期盆地原型

伊敏組沉積范圍進一步擴大，此時期沉積物的分布面積最廣泛。伊敏組末期的改造作用使地層發(fā)生褶皺變形，并使伊二三段地層大面積遭受剝蝕，但是對整體沉積格局改造不大。

伊敏組受張扭作用的影響，部分早期主干斷層活化，重新活動，重新控制地層的發(fā)育，1000m等值線主要呈北東向分布。烏西斷階是這個時期發(fā)育的最重要的一條斷裂，控制了烏爾遜凹陷伊敏組地層的形成，在烏西斷裂上盤沉積了巨厚的沉積物，最厚達2000m，主沉降帶（大于1000m）走向沿著烏西斷裂，呈近南北向分布。伊敏組末期的改造作用對烏爾遜凹陷的伊敏組地層改造較為強烈，地層剝蝕厚度大，一般在300～500m。

3.5 坳陷期盆地原型分析

該期盆地主要指青元崗組沉積時期的盆地，體現(xiàn)了整體均衡坳陷沉降特征。該期盆地類型屬于重力均衡作用控制的坳陷型盆地，全區(qū)都處于微弱沉降狀態(tài)，沒有統(tǒng)一邊界。

4 結(jié)論

（1）由于南屯組后期地層厚度大于其剝蝕厚度，主要采用地層趨勢法進行恢復(fù)，剝蝕厚度南薄北厚、東厚西薄。

（2）烏爾遜凹陷銅缽廟組—南二段為繼承性發(fā)育的北東—北東東向斷層控制的箕狀斷陷，首次提出烏南地區(qū)與貝爾凹陷為相向傾斜的半地塹，中間以構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶分割。

（3）大磨拐河期沉降格局與斷陷期沉降格局存在顯著差異，盆地構(gòu)造活動整體較弱，凹陷整體處于遠源深水泥頁巖沉積背景下。

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