松遼盆地梨樹斷陷營城組源匯體系研究

范雪松，樊太亮，王宏語

(中國地質大學(北京)，北京 100083)

0 前 言

營城組處于梨樹斷陷的快速裂陷期，邊界斷裂活動強，物源難以追蹤，沉積物搬運方式不明確，缺乏對“源”、“渠”和“匯”的綜合分析[1-9]。前人針對梨樹斷陷營城組的構造、沉積、物源等均開展過研究，但并未系統闡述沉積物從物源區到匯水盆地的過程。該文在源匯體系理論的指導下，結合盆地構造演化史，充分利用二維與三維地震、鉆井、測井以及巖心資料，研究了梨樹斷陷“源”、“渠”和“匯”的特征，并總結其耦合模式與分布規律，其結果對梨樹斷陷營城組及類似盆地的源匯體系研究具有指導意義。

1 區域地質概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區南段(圖1a)，面積約為2 346 km2。內部可分為桑樹臺次洼、北部斜坡帶、中央構造帶、東部向斜帶、東南斜坡帶和雙龍次洼帶6個二級構造單元區帶[10-16](圖1b)。盆地的形成及發展受控于西緣桑樹臺控盆斷裂，經歷了晚侏羅世—早白堊世斷陷、早白堊世晚期斷坳轉化、晚白堊世坳陷及后期抬升剝蝕4個階段[10-13]，總體上為西斷東超箕狀斷陷盆地，具有下斷上坳雙層結構特征(圖1c)，由陡坡帶、緩坡區和深陷區3個構造單元組成。營城組(K1y)處于盆地快速斷陷期，表現為西斷東超、南陡北緩的特征；與下伏沙河子組(K1s)整合接觸，與上覆登婁庫組(K1d)假整合、角度不整合接觸[17-20](圖1c)。

2 源匯體系特征

2.1 “源”

“源”指代物源。源匯體系研究中，需結合構造背景，利用礦物組分、主量元素組成、穩定系數分析等手段，對沉積物的母巖性質與來源方向開展研究。該文首先通過鉆井巖性揭示，統計砂巖厚度、砂巖百分含量，然后與地震屬性分析相結合，對研究區物源開展定性研究。

營城組砂巖厚度由南向北遞減，總體上厚度偏小，其中盆地中部厚度最大，為115 m。砂巖百分含量變化較大，為40%～70%，主要分布在東南部及北部的局部區域，且在東南部呈北東向條帶狀分布(圖2a)。

綜合分析可知，營城組沉積期，東南部和北部地區的砂巖厚度和砂巖百分含量均為高值，判斷為近物源沉積，即此時期的主體物源是東南物源和北部物源。東北部桑樹臺斷裂與蘇家屯斷裂交匯處，顯示有小規模物源輸入；西部桑樹臺次洼區，由于缺乏單井資料支撐，不含砂巖，但通過地震特征分析，桑樹臺次洼處發育有小規模的砂體發育。均方根振幅屬性顯示，高振幅區主要分布在東部和北部，低振幅區分布在西部和西南部(圖2b)，表明該時期主體物源為北部物源和東南物源，砂體主要從北部與東南部向桑樹臺次洼推進。

圖2 梨樹斷陷營城組砂巖百分含量與均方根地震屬性

2.2 “渠”

“渠”指代沉積物的搬運通道與路徑。源匯體系研究中，需通過溝谷、坡折帶的地震相識別與分析，對“渠”的類型及分布開展研究。

營城組沉積期處于梨樹斷陷的快速斷陷期，桑樹臺同沉積正斷層繼續斷裂活動，地層沉積分布受斷陷形態控制，造就了營城期西陡北緩，東部多級坡折發育的特征[17-18](圖1c)。通過地震剖面詳細解釋，梨樹斷陷除了控盆的桑樹臺斷裂，內部還發育斷裂坡折和撓曲坡折，呈環帶狀分布。研究區可劃分為第一平臺緩坡區、外環坡折帶、第二平臺緩坡區、內環坡折帶、洼陷區以及北部斜坡帶(圖3a)。外環坡折帶主要由斷裂坡折構成，內環坡折帶在北部斜坡以撓曲坡折為主，在東南斜坡以斷裂坡折為主。不同的區帶與坡折帶特征，控制了溝渠的類型與分布。此外，同沉積斷裂特征分析顯示，同一斷裂不同段的斷距不盡相同，斷裂調節帶通常為沉積物的搬運通道，即“渠”的位置。結合坡折帶與同沉積斷裂特征，研究區的“渠”可分為4類：第1類為盆緣陡坡型，受斷裂調節帶控制，主要分布在桑樹臺斷裂中部的斷層調節帶(圖3b)；第2類為盆緣緩坡型，主要受控于地形，分布在研究區北部斜坡區(圖3b)；第3類為多級坡折型，受控于坡折帶，主要分布在研究區東部斜坡帶(圖3b)；第4類為斷裂交互型，受控于交互的斷裂，主要分布于蘇家屯斷裂、皮家走滑斷裂與桑樹臺斷裂的交匯調節帶(圖3b)。

圖3 梨樹斷陷營城組古地貌特征與“渠”類型

2.3 “匯”

“匯”指代沉積體系。源匯體系研究中，需利用測井曲線與巖心觀察，明確沉積體系類型；結合“源”和“渠”特征，分析沉積體系展布特征。

研究區營城組沉積時期，隨著桑樹臺控盆斷裂持續構造沉降，沉積范圍不斷擴大，此時箕狀斷陷達到較大規模，主要發育辮狀河三角洲、近岸水下扇與湖泊沉積[21-22](圖4)。沉積體系展布特征方面，營城組沉積期西部桑樹臺斷裂活動速率快，沉積物沿著斷裂調節帶快速堆積，發育近岸水下扇沉積體系，且規模較小，延伸較短。東南物源區主要發育辮狀河三角洲沉積，沉積物沿著多級坡折帶向西北方向的湖盆中心進積，分布面積較廣。北部物源區由于坡度較小，且物源供給與水動力條件較弱，三角洲朵葉體展布范圍局限于SW92—SW3—SN118一帶。此外，在西部的桑樹臺斷裂、北部的蘇家屯斷裂與皮家走滑斷裂交匯處，也發育有小規模辮狀河三角洲沉積，朵葉體沿著斷裂交匯調節帶的斜坡向東北方向前積，面積較小。

3 “源”-“渠”-“匯”耦合模式與分布

陸相斷陷湖盆構造演化較為復雜，盆地中不同時期發育不同尺度和不同性質的斷裂，使得源匯體系有不同的組合類型。梨樹斷陷“源”、“渠”、“匯”特征分析表明，區內存在4種源匯體系模式，分別為盆緣陡坡型、盆緣緩坡型、多級斷裂坡折型和盆緣斷裂交互型(圖5)。

3.1 盆緣陡坡型

盆緣陡坡型源匯體系主要發育在控盆斷裂帶處，如梨樹斷陷的桑樹臺斷裂。由于控盆斷裂在斷陷期的構造活動速率較大，不同段活動速率不同，導致斷裂調節帶發育，且坡度較陡，基巖受構造應力作用易破碎，溝谷較發育。同時，由于坡度較陡，沉積物僅靠近斷裂發育，延伸距離較短，通常發育為短軸的扇三角洲或水下扇。

圖4 梨樹斷陷營城組沉積體系展布

3.2 盆緣緩坡型

盆緣緩坡型源匯體系主要發育在無斷裂的盆邊緩坡區，如梨樹斷陷的北部斜坡區。該類型源匯受控于古地貌與水動力條件，物源沿著緩坡大面積前積，通常為河流沉積或三角洲沉積。

3.3 多級斷裂坡折型

多級斷裂坡折型源匯體系發育在多條斷裂發育的區域，如梨樹斷陷的東部斜坡區，發育秦家屯、秦東、小寬走滑等多條斷裂。除了受控于多級斷裂的構造演化，也受控于多級坡折帶的古地貌格局，物源沿著坡折帶或斷裂調節帶向前進積。

3.4 斷裂交互型

斷裂交互型源匯體系發育于斷裂的交互帶或重疊段，將一條斷層的上盤與另一條斷層的下盤連接起來，如梨樹斷陷西北部桑樹臺斷裂、蘇家屯斷裂和皮家走滑斷裂交互帶。由于2條斷裂交互或重疊，形成了一個明顯的應力轉換帶斜坡，使得2條斷裂平穩渡過，沉積沿著此應力轉換斜坡向下前積。應力轉換斜坡普遍較陡，造成沉積物展布面積局限。

圖5 梨樹斷陷“源”-“渠”-“匯”耦合模式與分布

4 結 論

(1) 梨樹斷陷為一典型斷陷湖盆，運用源匯體系理論，能有效地解決其物源難以追蹤、沉積物搬運方式不明確等問題；從構造、沉積學綜合研究思路揭示盆地地貌、沉積物來源和分散體系特征及其之間相互控制關系，以動態、整體的角度認識沉積充填過程。

(2) 梨樹斷陷營城組沉積期存在東南物源和北部物源等兩大供源區；在盆地存在第一平臺緩坡區、外環坡折帶、第二平臺緩坡區、內環坡折帶、北部斜坡區以及洼陷區的古地貌格局背景下，溝渠主要發育在斷層調節帶及坡折帶處；桑樹臺斷裂小規模發育近岸水下扇沉積，辮狀河三角洲沉積體系發育于東南物源區和北部物源區，受坡折帶控制。

(3) 梨樹斷陷營城期發育盆緣陡坡型、盆緣緩坡型、多級斷裂坡折型和斷裂交互型4類陸相斷陷源匯耦合模式，分別分布于桑樹臺斷裂帶、北部斜坡帶、東部斜坡區和西北部的斷裂交匯帶。