松遼盆地梨樹斷陷下白堊統斷層特征研究

曲少東，劉池陽，宋立軍，2，李 健，陳思謙，毛光周

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

斷層在地殼中廣泛發育，是極為重要的地質構造之一［1］。它是由地殼運動中產生強大的壓力或張力超過巖層本身的強度對巖石產生破壞作用而形成的構造。因此，斷層的形成與區域應力場密不可分。國外從上世紀80年代就開始關注區域應力場與油氣運移間的關系［2］。隨著需要，國內在近些年也開始對區域應力場與油氣運移的關系進行研究［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計研究，分析區域應力場，從而為研究該地區的油氣運移與成藏提供一定理論依據。

1 地質概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區東南部，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，向東一側邊界斷層不發育，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合盆地［7，8］，斷陷構造層由火石嶺組(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］，自下而上發現了下白堊統沙河子組(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底面斷層走向特征，即早白堊世各構造層頂面斷層走向特征，進而分析該地區區域應力場特征。面多;登婁庫組頂面斷層數量開始減少，但4～8 km和大于8 km的斷層數量所占比例較營城組頂面增多;泉頭組沉頂面斷層數量急劇減少，說明區域應力場在泉頭組沉積末急劇減小，該地區活動較弱。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 梨樹斷陷構造位置及斷陷結構圖

圖2 梨樹斷陷T42－T2構造面斷層長度特征

2 斷層特征分析

在系統統計梨樹斷陷T42－T2構造層斷裂規模、數量基礎上，逐一分析各構造層內斷裂長度和走向規律，從統計學角度研究各構造層斷裂的構造特征、組合以及序次關系。

2.1 分析方法

本文在斷層統計時主要考慮各構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。本文在Geoframe工作站上對全區三維地震剖面進行解釋，再將各構造層對應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造圖，即 T42、T41、T4、T3和 T2五個構造層的斷層展布圖。

將所做出來的五個構造層的斷層展布圖導入Mapjis軟件中進行數字化處理，對每個斷層進行統計，最后將所得數據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 T2五個主要構造層的斷層長度分析見表2。

表2 梨樹斷陷T42－T2構造面斷層長度統計 條

由上表可以看出，在火石嶺組頂面，梨樹斷陷總共發育150余條斷層，長度小于4 km的斷層有一百余條，占斷層總數的近70%，大于8 km的有15條，占到斷層總數的將近10%;沙河子組頂面，斷層數量猛增，說明區域應力場開始增強，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，區域應力場持續增強，斷層數量繼續增多，其中4～8 km和大于8 km的斷層數量所占比例較沙河子頂

2.3 斷層走向特征

對T42－T2構造層的斷層走向進行統計，做出了各構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的斷層數量相比火石嶺組頂面變少，走向優選方向明顯，仍以NE向為主，結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果;營城組頂面斷層走向性質與沙河子相似，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 －南西向擠壓環境下，在沙河子期斷裂基礎上進一步發育而成;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，這時區域應處于近SSE－NNW向擠壓構造應系場下，大多數斷裂是在營城期斷裂基礎上繼續擴展形成的;泉頭組頂面斷層走向以北西西向和南北向為主，應力場應為北西 －南東向，但強度明顯降低，多數斷裂為繼承早期斷裂形成(圖4)。

3 梨樹斷陷斷陷期構造演化過程分析

火石嶺期，受蒙古 －鄂霍茨克海快速封閉影響，造成梨樹斷陷處于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西 －南東向伸展環境下，東北向秦家屯箕狀斷陷發育，桑樹臺斷裂也開始伸展斷陷，其內發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，致使區域處于伊澤奈吉板塊向北西俯沖占主體的左行擠壓環境下，造成近南北向桑樹臺大斷裂強烈左行伸展，箕狀斷陷發育。箕狀斷陷控制沙河子組地層向東超覆，形成巨厚的泥質烴源巖沉積，走滑擠壓還造成梨樹斷陷東南部秦東走滑斷裂發育，秦家屯斷裂西側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 －鄂霍茨克海快速封閉影響，造成梨樹斷陷處于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西－南東向伸展環境下，東北向秦家屯箕狀斷陷發育，桑樹臺斷裂強烈右旋伸展，控制著地塹西斷東超的斷陷結構，斷陷內靠近桑樹臺斷裂一側沉積了巨厚的營城組泥質烴源巖沉積。

圖3 梨樹斷陷T42－T2構造面斷層走向統計

圖4 梨樹斷陷T42－T2構造面長度大于8km斷層走向統計

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，致使區域處于伊澤奈吉板塊向北西俯沖占主體的左行擠壓環境下，造成近南北向桑樹臺大斷裂左行伸展，火山巖停止噴發，斷陷內秦家屯、小寬個北東向構造帶開始走滑擠壓(圖5)。

4 結語

1)梨樹斷陷從經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，到營城期區域應力場達到最大，為北西－南東向伸展環境，登婁庫期 －泉頭早期，伊澤奈吉板塊向北西俯沖，該地區以左行擠壓為主。

圖5 梨樹斷陷斷陷期動力學環境示意圖

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造域東部的東北亞構造域的東南部，晚中生代以來該區又明顯受古太平洋 －太平洋構造域構造活動的復合、疊加和改造。其形成和演化總體受區域與深部構造背景、動力學環境及其演化的控制，反映和記錄了東北亞構造域中生代以來構造體制和地球動力學環境的變革、轉換和演化過程及其主要階段。

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