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松辽盆地北部坳陷层序主要地层界面特征研究第一章盆地地质概况松辽盆地为一近北东向、北北东向的菱形盆地,周边为丘陵和山脉所环绕,西部为大兴 安岭山脉,东部为张广才岭,北部为小兴安岭山脉,盆地内部则是松花江、嫩江和辽河水系 冲积形成的平原沼泽。松辽盆地是中国东北部的一个大型中、新生代沉积盆地,面积达260000km2,地跨黑 龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区。在亚洲地层分区中,处于北亚陆间区和环太平洋 陆缘区的交接位置。白垩纪时期是盆地发育的主要阶段,沉积了厚达万米的非海相火山岩、 火山碎屑岩及正常河流相、湖泊相和沼泽相碎屑岩地层,地层剖面完整,化石丰富,是我国 研究陆相白垩纪地层的理想地区之一。1.1区域地质背景松辽盆地位于中朝板块和西伯利亚板块复杂的构造演化带内(图1.1),属于克拉通 内部转化型盆地。盆地深部结构位于亚洲东部巨型上地幔隆起带的中段,莫霍面33km 等深线所圈闭的面积达14.17X104km2,与盆地现今边界内中央坳陷及南北延伸部分基 本吻合;莫霍面深度小于29km的两个隆起与白垩纪大型坳陷的两个最深部位齐家一古 龙凹陷和三肇凹陷相当。盆地基底为古生代和前古生代变质岩系,属天山一兴安岭华力 西褶皱带的一部分。在现今的地质结构中,松辽盆地被挟持在四周的隆起带之中,它与 隆起带之间由深大断裂分开,北东向和北西向深大断裂控制了盆地构造、沉积演化发展 史。盆地西界由嫩江深大断裂带控制,盆地东界则为哈尔滨一四平深大断裂带控制;扎 鲁特一开原断裂则大体控制了其南部边界,盆地北界则大致由加格达奇一鸡西断裂带控 制。 图1.1松辽盆地及邻区大地构造略图1.2盆地基本构造特征据现有的研究成果,松辽盆地盖层可分为下部断陷沉积层序(包括火石岭组、沙河 子组和营城组),中部坳陷沉积层序(包括登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组和嫩 江组)和上部反转期沉积层序(包括四方台组、明水组和新生界)。以断陷期层序和坳 陷期层序为主,二者在沉积特征和构造特征上又有很大差别,但都表现为受先存基底构 造的严格控制。盆地演化过程中,规模较大的区域性深大断裂或基底断裂控制了盆地的 边界、轴向、沉降沉积中心和构造单元分区,基底断裂的多期活动也直接影响了盖层断 层发育、沉积建造和局部构造的形成。1.2.1盆地构造演化阶段划分松辽盆地主要经历了 5个构造演化阶段,即成盆先期褶皱阶段、初始张裂阶段、裂 陷阶段、沉陷阶段和萎缩平衡阶段(图1.2)。图1.2 松辽盆地形成及演化示意图成盆先期褶皱阶段:古生代末期欧亚板块向南东方向运动,与古太平洋板块碰撞, 使大陆受到强烈挤压,中国东北和日本诸岛发生大规模褶皱,松辽板块大范围抬升,伴 随强烈岩浆活动,有大规模的花岗岩浆侵入,深部莫霍面可能发生起伏。三叠纪早期经 过侵蚀夷平,略具准平原化。初始张裂阶段:中、晚侏罗世,地表经前期剥蚀,岩石圈较薄,深部莫霍面拱起已 达较高程度,上地幔造成局部异常,产生热点,导致了盆地早期的初始张裂,形成规模 不等的裂陷,沿断裂发生强烈的岩浆活动。此时盆地西部地壳破裂较强,火山活动强烈, 而东部地壳破裂不完全,以产生裂陷为主,充填了巨厚的裂谷式补偿沉积。裂陷阶段:早白垩世早期,盆地中部莫霍面拱起异常,地幔作用明显,造成持续拉 张。此时,孙吴一双辽地壳断裂活跃,中央断裂带隆起上升,两侧形成拉张断陷,断陷 沉降速度快、物源多、水动力强,沉积补偿作用好,因而沉积物以较粗屑类复理石建造 为主,并形成目前盆地的雏形。沙河子组形成时期盆地以伸展为主,伴随大规模的火山 活动,形成一系列新的北东、北北东向展布的断陷盆地。营城组形成时期,松辽盆地受 到古太平洋板块向西挤压,初始裂谷未能继续扩展,导致断陷趋于萎缩,伸展率减小, 构造沉降幅度降低,盆地周缘开始隆起。沉陷阶段:早白垩世晚期,岩石圈逐渐冷却,产生热收缩,盆地大幅度沉降,沉降 速度和规模不断扩大,在上地幔拱起最高地带,形成中央深坳陷。随后分别在青山口组 和嫩江组发生了两次大规模的湖侵,使松辽盆地在27Ma (9265Ma)内形成了厚达 3000m的河流、湖泊、三角洲相沉积的砂、泥岩互层含油建造。由于地壳沉陷的不均一 性,使松辽盆地在发育的前期形成东部和中部两个沉降中心,中、后期东部沉降中心逐 渐消失,造成东部发育早期断陷,中部多数发育中期坳陷,西部为长期斜坡带。早白垩 世末,由于蒙古鄂霍茨克洋的关闭,中国东北拼贴板块(包括松辽地块)与西伯利亚板 块碰撞,产生强烈挤压,同时日本海开始扩张,向西的推挤波及盆地,即所谓的“嫩江 运动”,产生压扭应力场,地壳普遍抬升,盆地东部地区抬升比较明显。因此,形成了 盆地的二级构造单元,从而结束了沉陷阶段。萎缩平衡阶段:嫩江运动以后,盆地深部地质结构逐渐趋于均衡,盆地全面上升, 湖盆收缩,仅为前期的四分之一。挤压运动一方面使先期地层发生褶皱;另一方面,挤 压也使盆地边缘产生差异性隆起,而盆地中心则发生了差异性沉降。因此,在总体上升 的背景下,盆地东部差异性抬升,沉积中心再次西移,沉降速度缓慢,盆地东、中部构 造幅度进一步加大,西部形成一批浅层构造。在挤压应力作用下,形成一种特殊类型的 叠加构造一反转构造。反转构造分为断裂型正反转构造,即下部为正断层,上部为逆断 层、如弧店、大安、林甸、任民镇断层等;另一种为背斜型反转构造,即下部为断陷式 向斜构造,上部为背斜构造,如大庆长垣。新生界是在侵蚀夷平的基础上沉积的一套磨 拉石建造,此时盆地活动性很弱,呈现出渐趋消亡的特征。1.2.2盆地主要断裂基本特征图1.3东北亚地区深大断裂与莫霍面深度图根据地震和重磁力场以及卫星图片等资料分析,松辽盆地基底和深层的断裂十分发 育,存在四个主要断裂系统:北北东向、北东向断裂系统,北西向系统,东西向系统和 北北西向系统(图1.3和图1.4)。北北东和北东向断裂一般为高角度正断层,其中嫩 江-开鲁、依兰一伊通两大断裂控制着盆地东西两边界,此外,沿盆地延伸方向还有孙 吴一双辽大断裂切过盆地中部,这条大断裂延伸达2040km以上,断距达20002900m, 活动时间较长,对盆地的发生、发展起着十分重要的作用,使盆地基底形成两堑夹一垒 的构造格局,造成盆地内沉积东西分带的特点。沿东北向大断裂有岩浆岩侵入和火山岩 喷出。根据岩浆活动时代可以看出,主要活动期有自西而东逐渐变新的趋势,即嫩江一东北 开鲁断裂活动时代为中晚侏罗世,孙吴-双辽断裂为晚侏罗世到早白垩世,依兰一伊通 断裂为中晚白垩世到第三纪。除此之外,还有五条北西的主要大断裂,它们形成时间较 早,为一组多期活动、隐伏很深的断裂。它们使盆地深层沉积物形成南北分块的布局。 盆地的基底断裂,在中新生代期间重新活动,因而对盆地的形成和发展,以及盆地的构 造格局、沉积物的分布均起着主导作用。图1.4 松辽盆地基底断裂分布图NNE-NE向断裂的发育与晚三叠世以来强烈活动的伊泽那吉一库拉板块向北移动或 向NNW向欧亚板块之下斜向俯冲有关。断裂带以左旋走滑剪切为主,断裂带岩石发生强 烈的构造变形变质,并成为地壳薄弱带,地幔热流沿剪切带上涌,上地幔发生隆起,沿 剪切带两侧的伸展作用加强,形成一系列犁式拆离断层。盆地内组成三条规模较大的NNE向断裂带:嫩江断裂带、孙吴一双辽断裂带和哈尔 滨一四平断裂带。每条断裂带又由多条NNE向、NE向次级断裂组成。嫩江断裂带由三 支平行发育的NNE向基底断裂组成;孙吴一双辽断裂带由三支或四支平行分布的基底断 裂组成;哈尔滨一四平断裂带由一系列右行雁列的NE向基底断裂通过NW向基底断裂交 织联络组成。NNW和NW向断裂是在NNE和NE向左旋走滑背景应力场的作用下派生的次一级 断裂系统。在NNE和NE向左行走滑过程中表现为张扭性断层,在伸展拆离过程中具有走 滑性质,对主要伸展断裂起到调整作用,即为传递断层。它们改造或错断了 NNE和NE向 断裂系统。从北往南依次为加格达奇一鸡西断裂、讷河一绥化断裂、滨州断裂(龙江一 哈尔滨断裂)、扎赉特一吉林断裂、科右前旗一伊通断裂、突泉一四平断裂和扎鲁特一 开源断裂。近EW向及近SN向断裂是基底构造演化过程中最早形成的断裂系统,与西伯利亚 及中朝两大板块的对接、碰撞有关,代表了早期的构造线方向。由于后期不同性质、不 同方向构造活动的改造,在航磁上表现为连续性较差、断续分布的特征。近EW向断裂 有讷莫尔河断裂、哈拉木图断裂、西拉木伦断裂和赤峰一开原断裂。近SN向断裂有通 榆一康平等断裂。此外,还有一系列规模较小的基底断裂,地球物理一地质综合解释为 犁式断层或板状断层,在基底浅部倾角较陡者也称为高角度基底断层。根据盆地基底断裂的地质地球物理特征、相互切割关系、断裂形成机制和区域应力 场分析,在时间上近EW向和近SN向断裂形成最早,形成时间可能是晚元古代至古生代。 其次是NNE向和NE向断裂,形成于晚古生代至中生代早期,具有双重或多重继承性, 与基底早期左行走滑剪切或逆掩推覆、后期伸展拆离作用有关。部分可能是继承古生代 板块缝合线发育起来的,NW向断裂略晚于NE向基底断裂,形成于左行剪切作用和伸展 拆离过程中,多为走滑性质,为协调断层或传递断层。在空间上,NNE向和NE向基底 断裂浅部较陡,深部平缓,多表现为犁式断层或板状断层;NW向断裂较陡,多为走滑 性质的传递断层;平面上NNE、NE向断裂常被NW向断裂错开,两者呈“X”形网状相交。 二者切割盆地呈东西分带,南北分块。1.2.3断陷期构造单元划分根据断陷地层层序的岩性与地层的分布、基岩顶面埋深和基底断裂带的控制作用可 以划分出五条北北东向构造带:(1)东部断陷带;(2)中央隆起带;(3)中部断陷带;(4) 西部斜坡带和西部断裂带等。断陷带有多个北北东向排列的断陷组成,基底埋藏较深 (300010000m),起伏较大,隆陷相间(图1.5)。西部断陷带:在依安一通榆一线以西,受嫩江断陷带控制,形成12个北北东向或 近南北向小型断陷,较大的断陷有宝山、富裕、梅里斯、白城断陷等。沉积物厚度较薄 (小于1000m)。火山活动强烈。沉积物以火山岩、火山碎屑岩为主。西部斜坡带:西部断陷带与中部断陷带之间的一个隆起带,基底总体上向东倾斜, 相对平坦,局部有小断陷分布,如乌裕尔一林甸、敖古拉、平安镇等小型断陷,埋深浅 (2000m),缺失登娄库组和泉头组一、二段地层。图1.5松辽盆地断陷期构造单元划分图中部断陷带:主要受孙吴一双辽断裂的西支和中间两支基底断裂控制,在依安一泰 康一通榆一线以东与北安一大庆一长岭一双辽一线以西。沿断陷带分布有依安、林甸、 常家围子、古龙、乾安、长岭等北北东向深断陷湖盆。深湖沉积呈北北东向串珠状展布。 沉积物厚10003000m。沉积相从北部的冲积扇一河流相,到常家围子一带冲积扇一扇 三角洲相,到乾安一带的冲积平原一河流三角洲体系,至南部哲中地区变为沼泽相。火 山活动发生在盆地初期,并以火山碎屑沉积为主。东部断陷带:发育于孙吴一双辽断裂系以东,海伦一登娄库一线东侧。由6个较大 的断陷湖盆组成,受北东一北东东向和北西向基底断裂影响,断陷呈北东向或北西向。 断陷早期为小型分割断陷,沙河子组一营城子组时期逐渐连成较大的断陷湖盆。断陷带 中部断陷较深,规模大。沉积物厚度达10003500m。徐家围子、莺山和梨树断陷存在 深水湖泊沉积,具有较好的生储盖条件,是断陷期有利的油气勘探耙区。火山活动时间 晚,强度弱,以中酸性火山喷发为主。中央隆起带:由孙吴一双辽断裂系的东支和中央两条基底断裂带控制。分割中部断 陷带和东部断陷带。中段在黑鱼泡一头台断裂带和任民镇一肇州一扶余断裂带之间构成 古中央隆起带,地势较高,仅在南北两端有小型断陷。早期有火山活动,中期有以湖泊 一沼泽环境为主、冲积平原环境为辅的超覆沉积。晚期湖水面下降、遭受剥蚀。1.2.4坳陷期构造单元划分根据松辽盆地中生代构造演化,结合基底形态,盖层发育及构造特征等,松辽盆地 坳陷期可以划分为西部斜坡区、北部倾没区、中央坳陷区、东北隆起区、东南隆起区和 西南隆起区6个一级构造单元(图1.6)。这些一级构造单元内的构造各有其独特性, 东部隆起区出露地层一般较老,局部构造多呈NE向或NEE向排列,且多窄长,地层倾 角较大,断裂发育。中央坳陷区构造多呈NNE向,似箱状,具有面积大、幅度高的特点。 西部斜坡区构造恰恰相反,幅度小、面积小、排列不规则,为定向性较差的鼻状构造和 穹隆状构造。中央坳陷区:位于盆地的中部,在盆地的沉降过程中长期处于沉降中心和沉积中心, 为继承性坳陷,沉积厚度可以达到7000m。地层从早白垩世至第三纪均有发育,登娄库 组至嫩江组地层厚度就有3000m以上。发育有多套生储盖组合,成藏条件好,是盆地中 最重要的油气源区和油气田分布区。中央坳陷区包括黑鱼泡凹陷、明水阶地、龙虎泡一 红岗阶地、齐家一古龙凹陷、大庆长垣、三肇凹陷和朝阳沟阶地等二级构造单元。北部倾没区:位于盆地的北部,基底埋深1003100m,盖层构造总体呈北北东一 北东向,二级构造隆凹相间,向南倾没于中央坳陷区。北部倾没区包括嫩江阶地、依安 凹陷、三兴背斜带、克山依龙背斜带、乾元背斜带和乌裕尔凹陷等二级构造单元。西部斜坡区:位于盆地的西部,基底埋深2002500m。基底以海西期花岗岩为主, 局部地区有上古生界和前古生界变质岩。基底平缓向东倾斜,呈区域性大单斜,地层倾 角小于1。在坳陷期,地层逐层向西超覆。在斜坡区临近深坳陷部位,具有较好的生 储盖条件。东北隆起区:位于盆地的东北部,基底起伏大,埋深5003000m,在坳陷期,本 区位于盆地的边缘,地层发育不全。在隆起的西侧,缺失泉头组一段、二段的一部分; 向北到绥棱、海伦一带,青山口组和姚家组直接超覆于基岩之上。地层厚度明显变薄, 四方台、明水组缺失沉积。东北隆起区包括海伦隆起带、绥棱背斜带、绥化凹陷、庆安 隆起带和呼兰隆起带等二级构造单元。东南隆起区:位于盆地的东南部,基底起伏大,埋深5003500m,广泛分布早白 垩世裂陷期沉积。在坳陷期,本区位于盆地的边缘,沉积厚度比较薄。同时由于该区的 反转程度高,反转期嫩江组和姚家组部分遭受剥蚀,缺失四方台、明水组和第三系沉积。 包括长春岭背斜带、宾县一王府凹陷、青山口背斜、梨树一德惠凹陷、杨大城子背斜、钓鱼岛隆起、登娄库背斜和怀德一梨树凹陷等等二级构造单元。西南隆起区:位于盆地的西南部,基底埋藏浅,埋深2501000m。在坳陷期,本 区为隆起区,缺失登娄库组沉积,泉头组、青山口组分布范围不大,厚度小,姚家组超 覆于基底之上。包括伽玛吐隆起和开鲁凹陷二个二级构造单元。图1.6松辽盆地坳陷期构造地层单元划分图松辽盆地北部大庆长垣扶余油层油气成藏特征第二章区域地质概况松辽盆地是我国东北地区由大小兴安岭、长白山脉环绕的一个大型陆相沉积盆地,面积 约26万平方公里,横跨黑龙江、吉林、辽宁三省。构造上,盆地具有断坳双重结构;沉积 上,主要发育中、新生界沉积盖层。盆地内油气资源非常丰富,孕育了大庆油田、吉林油田 等石油工业基地,为国民经济建设作出了巨大贡献。2.1构造背景2.1.1盆地演化特征松辽盆地的发展主要经历热隆张裂、裂陷、坳陷和萎缩褶皱四个阶段119-121(图2-1)。(1) 开始于三叠纪一早侏罗世,直到侏罗纪中晚期形成规模不等的裂陷。在盆地西部地 壳破裂较强,火山活动强烈,而东部地壳破裂不完全,以产生裂陷为主,充填了巨厚的裂谷 式补偿沉积。(2) 早白垩世早期,继续拉张,中央断裂隆起上升,造成两侧开张裂陷,形成盆地雏形。图2-1松辽盆地演化模式图(3) 早白垩世中晚期,由于区域重力的均衡调整作用和太平洋板块的俯冲作用,使松辽 盆地的大陆块没有继续分裂成新的洋盆,而是造成盆底整体下沉,使裂陷向坳陷转化,进入 盆地发展的全盛时期。(4) 晚白垩世中期以后,松辽盆地深部地壳的调整渐趋平衡,盆地全面上升,湖盆明显 收缩。2.1.2构造单元划分根据盆地区不同时代构造运动特点,松辽盆地中浅层(泉三段以上地层)构造单元可划 分为6个一级构造单元和32个二级构造单元122(图2-2):图2-2松辽盆地构造单元图I西部斜坡区;II北部倾没区;III中央坳陷区;W东北隆起区;V东南隆起区;W西南隆起 区;II1嫩江阶地;II2依安凹陷;II3三兴背斜带;114克山依龙背斜带;II5乾元背II6 乌裕尔凹陷;I1黑鱼泡凹陷;I2明水阶地;I3龙虎泡-红岗阶地;I4齐家-古龙凹陷I 5大庆长垣;I6三肇凹陷;I7朝阳沟阶地;1118长岭凹陷;11!9扶余隆起带;I10双坨子 阶地;W1海伦隆起带;W2绥棱背斜带;W3绥化凹陷;W4庆安隆起带;W5呼兰隆起带 V1长春岭背斜带;V2宾县-王府凹陷;V3青山口背斜;V4登楼库背斜;V5钓鱼岛起; V6杨大城子背斜;V7梨树-德惠凹陷;V8扶余隆起;V8怀德-梨树凹陷;W1伽玛吐起 W2开鲁凹陷(1) 中央坳陷区:包括大庆长垣、齐家一古龙凹陷、三肇凹陷、龙虎泡一红岗阶地朝 阳沟阶地、黑鱼泡凹陷和明水阶地等二级构造单元。(2) 东北隆起区:包括绥化凹陷、绥棱背斜带、海伦隆起带、庆安隆起带和呼兰隆起带 等二级构造单元。(3) 东南隆起区:包括长春岭背斜带、宾县一王府凹陷、青山口背斜、梨一德惠凹陷、 杨大城子背斜、钓鱼岛隆起、登楼库背斜和怀德一梨树凹陷等等二级构造单元。(4) 西南隆起区:包括伽玛吐隆起和开鲁凹陷二个二级构造单元。(5) 西部斜坡区:位于盆地西部,基底岩性以海西期花岗岩为主,局部地区有上古生界 和前古生界变质岩。侏罗系为地堑式充填沉积。白垩系自东向西逐层超覆,在斜坡区中部临 近深坳陷部位,具有较好的生储油条件。(6) 北部倾没区:包括嫩江阶地、依安凹陷、三兴背斜带、克山依龙背斜带、乾元背斜 带和乌裕尔凹陷等二级构造单元。2.2地层、油层分布特征松辽盆地是多旋回断陷与坳陷先后叠置的盆地,具明显的双重结构特征,白垩系是组成 盆地的主要沉积岩系,厚度在7000m以上,是盆地内主要含油层系。从浅至深发育10个 含油气层,在岩性、空间分布范围及含油气性上均存在一定差别,可划分为五套含油气组合, 其中坳陷层包括浅部、上部、中部和下部四套含油气组合122(表2-1)。(1)浅部含油气组合位于上白垩统明水组和四方台组,为一套次要的含油气组合,以中上部含油气组合烃源 岩为生油层,上部古近系-新近系为盖层的生储盖含油气组合。该组合为一套含气组合,并 在萨尔图构造及大安、红岗子等构造获得商业性气流。(2)上部含油气组合位于上白垩统嫩江组,是以下部嫩一、二段为生油层,中部嫩三、四段为储层,嫩四、 五段为盖层构成的含油气组合。目前在大庆长垣西部及盆地南部等地区获得商业性油气流, 发现了葡萄花气藏、龙南油气田、葡西油田等一些中小型油田。(3)中部含油气组合位于上白垩统姚家组和青山口组,以青一段为生油层,以青二、三段(高台子油气层)、 姚一段(葡萄花油气层)和姚二、三段(萨尔图油气层)为储层,表2-1松辽盆地储层与含油气组合表上部嫩江组一段、二段为盖层构成的盆地内最好的含油气组合。该油气组合具有顶生、 底生、侧生三种供油方式。萨尔图和高台子油层主要分布在盆地西部和安达-杏树岗以北, 葡萄花油层在盆地大部分地区都有分布。(4)下部含油气组合位于下白垩统泉头组三、四段,以青山口组一段为主要生油层,泉头组三段(杨大城子 油气层)和四段(扶余油气层)为储层,青山口组为盖层所构成的含油气组合。该油气组合 在盆地南部和大庆长垣以东三肇、朝阳沟地区及大庆长垣以西地区获得了商业性油气流。2.3石油地质特征松辽盆地有效烃源岩及成藏因素组合控制了含油区的分布。盆地内大油田分布的总规律 是受中央坳陷含油区的控制,中央坳陷含油区内成藏要素发育完整、相互匹配、组合条件优 越123(图 2-3)。图2-3松辽盆地中央坳陷含油区成藏特征图不同的运聚系统具有不同的石油运移聚集特征和不同的油气分布特征。根据区域上的生 储盖方式、烃类的排出、二次运移及聚集方式的差异,中央坳陷含油区可划分出东部、中部 和西部三大运聚系统,各系统具有不同的油气分布特征。东部运聚系统主要形成岩性型、复 合型和背斜型油气藏,中部运聚系统主要形成背斜型油气藏,西部运聚系统主要形成复合型 油气藏。不同成藏因素的石油聚集带形成不同规模及类型的油田。生油凹陷的正向构造带是块状 背斜型大油田石油聚集带,如大庆长垣石油聚集带;生油凹陷边部的正向构造带是层状背斜 型大油田石油聚集带,如朝阳沟-扶余石油聚集带;凹陷周边鼻状构造与大砂体相叠置是形 成复合型大油田的基本条件;凹陷内断层、超压和低水位砂体的相互匹配形成岩性油藏石油 聚集带。第1章区域地质概况1.1大地构造背景中国东北部及其邻区包括四个构造单元(图1-1):北部是北亚大陆区,由西伯利亚地 块和中西伯利亚地块组成;南部是中朝大陆区,由塔里木一中朝地块组成;中部是北亚陆间 区;东部为环太平洋区。而中国东北地区就处在西伯利亚、华北和太平洋三大板块所夹持的 区域(图1-1),由多个微板块主体在前中生代拼合成统一的复合板块,并在中新生代时期, 在板块的东缘受到环太平洋板块拼贴和洋壳俯冲作用(Dobretsov etal., 2004;郊瑞卿,2009), 北缘受到蒙古一鄂霍茨克海缝合带俯冲一碰撞作用的多重影响。区域构造变形经历了前中生 代不同时期、不同方向的板块拼合造山作用及其之后的中、新生代板内构造作用改造具有 不同的构造指向和复杂的变形样式(郊瑞卿,2009)。图1-1中国东北地区大地构造背景,黑框内为中国东部地区(据Mengetal,2003) 前人从构造演化角度,根据块体边界主缝合带构造特征和块体内部构造演化,将东北地 区主要构造单元划分为(图1-2)(郑瑞卿,2009) : 1)华北板块北缘;2)松嫩-张广才岭微地块;3)大 兴安岭微板块:甘南逆冲拆离构造及华力西期板块俯冲带和乌奴尔逆冲拆离构造带;4)额尔古 纳微板块:喜桂图旗逆冲拆离构造带和额尔古纳基底隆起带;5)兴凯徽板块;6)佳木斯徽板块;7) 那丹哈达增生地体(Wang and Mo, 1995;任纪舜等,1990;李锦轶等,1999;邵济安和唐克东,1995; 张贻侠等,1998;张梅生等,1998;任纪舜等,1999;李锦轶等,2004b;谢鸣谦,2000; Liu etal., 1998; Wu et al, 2001 ;内蒙古自治区地质矿产局,1993;黑龙江省地质矿产局,1993)。松辽盆地主体就 位于松嫩-张广才岭微地块,盆地南部坐落在华北板块北部陆缘增生带(葛荣峰,2009)。图I-2松辽盆地大地构造背景(据迟元林等,2002, Wang etal., 2007)1:华北板块;2:额尔古纳地块;3:大兴安岭地块;4:佳木斯地块;5:那单哈达地体;6:松嫩一张广 才岭微地块;7:兴凯地块;8)缝合带:TXsz,:塔源-喜桂图;EHsz:,二连-贺根山;MJsz,牡丹江-嘉荫;WNsz:那单哈达西缘;SXsz:索伦-西林;9:逆冲断裂:CKf:赤峰-开源;DBGf :得尔布干;WEf:乌奴尔-郭伦春;XTf :逊克-铁力;10:走滑断裂:YYf:依兰-伊通;DMf :敦化-密山;NBf:嫩江-白城。盆地名称:Mb:漠河盆地;Sb:三江盆地;Hb:海拉尔盆地;ELb:二连盆地;Ob:鄂尔多斯盆地;BBb灌力海湾盆地;YYr:依兰-伊通裂谷:FWr:纷渭裂谷1.2松辽盆地区域地质1.2.1盆地构造特征松辽盆地处于东经119 40-128 24,北讳42 25-49 23之间,位于中国东北部,行政区 域划分在我国黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区内。松辽盆地长约750km,宽约 330-370km,长轴呈北东向展布,面积约2.6105km2,属中、新生代大型陆相含油气盆地(李 飞,2012) ?近些年来松辽盆地北部徐家围子断陷深层火山岩气藏勘探的成功实践使火山 岩储层成为天然气勘探的重点之一(冯子辉,2003) ?根据大地构造位置,松辽盆地位于郯 庐断裂带的西部,属于天山-兴蒙地槽梢皱带的一部分。松辽盆地周围以深大断裂为界西 界为嫩江-白城断裂和大兴安岭,东界为依兰-伊通断裂和张广才岭,南为赤峰-开源断裂与阴 山-燕山造山带,北为逊克-铁力断裂和小兴安岭(图1-2)(葛荣峰,2010)。盆地内构造单 元可分为中浅层构造和深层构造。松辽盆地中浅层构造单元划分对象是泉三段以上地层共 划分出6个一级构造单元,32个二级构造单元。盆地深层构造单元划分对象是泉二段以下地层,共划分为7个一级构造单元和18个二级构造单元,总体特征是周边为斜坡区、断隆区, 中央为断陷区。断陷区又被中央古隆起分割为多个断陷而斜坡区和断隆区也分布有小型断 陷,使得深部呈现出断隆相间的构造格局(图1-3)。松辽盆地北部发育30多个断陷盆地, 其中位于东南断陷区的徐家围子断陷是规模较大的重要断陷之一(图1-3)。图1-3松辽盆地构造区划图(据盂凡超等,2010) 松辽盆地从下到上可划分为基底构造层、断陷层、颂陷层和反转构造层等四个构造层每个 构造层之间均以明显的区域不整合为界。盆地的基底构造层泛指裂陷成盆以前的各种岩石与 构造变形,由两个构造层组成,前寒武系(Pt3)中深程度变质岩及片麻状花岗岩组成下部构造层, 而石炭-二叠系的浅变质岩与花岗岩组成了上部构造层。裴福萍等(2006)在松辽盆地南部发现 侏罗纪和前寒武-晚古生代花岗岩,吴福元等(2000)在盆地中部发现中侏罗世和晚古生代花岗 岩,松辽盆地基底存在海西期和印支期岩装活动的印迹且花岗岩主体由中侏罗世花岗质岩石 构成(高福红等,2007)。基底的中深变质岩岩石类型包括花岗片麻岩、石英片岩、砂线石罹片 麻岩、变质火山岩以及大理岩等(郭巍,2007;金鑫,2012)。浅变质砂岩、千枚岩、大理岩和板 岩组成了石炭-二叠系浅变质岩。断陷层是指受同沉积正断层控制的晚侏罗世早白璧世陆相 碎屑岩、火山岩、火山碎屑岩组合火山岩-沉积岩互层层序为主,自下而上分别为火石岭组、 沙河子组和营城组,其中包括火石岭组和营城组两个火山活动高峰期前者以安山岩为主, 后者则以流纹岩为主,沙河子组火山活动相对较弱,以含煤碎屑沉积为主(高瑞祺和萧德铭, 1995)。登娶库(k,组是断陷-场陷转换的产物。塌陷层包括下白至统泉头组(ki和上白垩统青山口组(K2)、姚家组(K2/)、嫩江组(K2/),主要是大型颂陷湖盆中沉积的河湖相碎屑岩,期间有几期短暂的海侵事件和微弱的火山活动,断层活动强度也已大大减弱。嫩江组沉积后,松辽盆地遭受数次脉冲式挤压事件,其中嫩江组沉积末期和明水组沉积末期的挤压对盆地影响较大,形成大量的反转构造,造成嫩江组顶面和明水组顶面的区域不整合此后盆地沉积中心西移,沉积面积萎缩,因此划为反转构造层(葛荣峰,2010)。1.2.2盆地地层特征松辽盆地由基底和盖层两部分组成。前中生代地层为盆地的基底,是经过多期碰撞拼贴 形成,由前古生代、早古生代与晚古生代地层组成。盆地的盖层主要为晚中生代地层可分 为下部断陷沉积层序(同裂谷期巨层序)(沙河子组和营城子组),中部糊陷沉积层序(后裂谷期 巨层序)(登娄库组-嫩江组)和上部反转期沉积层序(萎缩平衡期巨层序)(四方台组-第三系)。盖 层以断陷层序和埙陷层序为主。松辽盆地的断陷地层和圾陷地层叠置构成了松辽盆地中生代地层格架呈现下断上糊的 地层结构样式。这两套地层的结构样式相比较,琐陷地层具有统一性,而断陷地层具有分割性。 断陷地层序列为位于地震反射界面T5和T4间的早白垩世早期的火石岭组、沙河子组和营城 组,糊陷地层位于T4界面之上(图1-4),包括下白垩统登娄库组和泉头组(图1-4),上白里统青山 口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组(图14)。在物质组成方面,两套地层也具有明显 的差异性,断陷地层发育的是受断层控制的火山岩、火山碎屑岩和外碎肩岩组成的充填序列。 增陷地层发育的是非海相娃质碎屑岩和少量碳酸盐岩组成的沉积序列。琐陷型沉积序列在 全盆地的平均发育厚度近3000m。图14松辽盆地简要地层柱状图及其构造-沉积特征1-碌 岩;2-砂岩;3-泥质岩;4-煤层;5-松散沉积物;6-火山岩;7-火山碎屑岩;8-花岗岩;9-变质岩,松辽盆 地断陷期依次为火石岭组时期、沙河子组时期和营城组时期这三个时期均存在火山活动,但 火山活动强度和分布规模存在较大差异。相对来说沙河子时期火山活动较弱,属于火山活动 的相对宁静期,火山岩在沙河子组地层中所占比例极小,主要为夹层状酸性凝灰岩。火石岭组 地层在露头和钻井均有揭示,火山岩发育于火石岭组二段主要由中基性火山岩组成,具体包 括安山岩、安山质角烁凝灰培岩、安山质晶屑凝灰溶岩、安山质凝灰岩、玄武岩、玄武质角 碌溶岩、玄武质集块溶岩和玄武质凝灰岩。营城期是松辽盆地中生代火山活动最为活跃的时 期,火山岩发育厚度大、分布范围广,在盆地东南隆起区具有良好的出露,并且在盆地内多个断 陷中钻井都有揭示,尤其北部徐家围子断陷和南部长岭断陷已有数百口井钻遇目前研究程度 也相对较高。营城组火山岩目前已成为松辽盆地深层气藏的主力产层,目前趋向于认为泉头 组至明水组为松辽盆地晚白垩世沉积。白世是松辽盆地的主要沉积地层,松辽盆地的主要 含油层系都形成于这个时期。1.2.3盆地石油地质特征1、烃源岩特征轻源岩是火山岩气藏形成的物质基础。松辽盆地经源岩的平面分布特征北部地区以徐家围子断陷、林甸断陷径源岩最为发育,其中徐家围子断陷经源岩最厚;南部地区深层烃源岩集中分布于东南部地区的莺山、王府、梨树、德惠和榆东断陷西部断陷带烃源岩以长岭断陷最厚,可达900m(赵文智等,2008)0松辽盆地深层发育火石岭组、沙河子组、营城组和登楼库组4套烃源岩,其中沙河子组暗色泥岩和煤系为深层天然气的主要烃源岩具有类型好、丰度高、厚度大、分布范围广的特点,是深层主力烃源层。由于火山岩储层横向上连通性较差,天然气很难进行侧向运移,因此储层在轻源岩区内才能捕获到丰富的天然气利于聚集成藏。在源岩区外,火山岩圈闭条件再好,也难以形成天然气大规模的富集。2、储集层特征松辽盆地中,埋深大于3500m的沉积岩多为致密的砂烁岩,火山岩则变为主力储层。火 山岩储层物性较好的岩性有:球粒流纹岩、气孔流纹岩、气孔玄武岩、流纹质溶结凝灰溶岩、 角烁岩、角烁焰岩和集块岩。松辽盆地喷溢相上部亚相、火山颈亚相、内带亚相物性好且稳 定,是最好储层。喷溢相下部亚相、隐爆角碌岩亚相物性中等,为较好储层。爆发相、火山 沉积相物性最高,但随埋深增加物性变差,在盆内深层为中、差储层。喷溢相中部亚相物性 最低,为差储层。在前人经验的基础上,根据松辽盆地断陷火山岩储层储集空间的特点,将 火山岩储集空间火山岩储层的储集空间主按成因可划分为原生孔隙、原生裂缝、次生孔隙、3、盖层特征松辽盆地的区域性盖层主要发育在青山口组一段、嫩江组一段、嫩江组二段沉积时期在青山口组二段、青山口组三段和嫩江组三段、嫩江组四段沉积时,形成了重要的局部盖层。青山口组一段和嫩江组一段、嫩江组二段的区域性盖层均发育有泥岩超压形成压力封闭盖层,这两套区域性盖层的封盖能力因为异常超压的存在而被大幅度增强(田志春,2002),松辽盆地北部深层两套泥岩盖层均为区域盖层,薄层泥岩在空间上并不连续分布,它们交互叠置,与砂相间分布,天然气易通过砂岩层渗滤运移,同时也受到泥岩盖层的遮挡作用。4、生储盖组合特征(1)琐陷阶段的生储盖组合特征拗陷阶段的生储盖组合特征可以分为上部、下部、中部和深部组合。上部组合如黑帝 庙油层,由嫩江组下部的烃源岩与嫩江组上部的储集层两部分组合形成的。中部组合如萨 尔图油层,由青山口组下部的经源岩、嫩江组下部的烃源岩与青山口组上部的储集层和姚家 组储集层组合形成。下部组合,如杨大城子油层,由青山口组下部的经源岩与泉头组上部的 砂岩储集层组合形成。深部组合,如农安油层,由泉头组一段的砂体、泥岩盖层和登类库组 砂体组合形成。泉头组底部与登娄库组顶部的不整合面是油层中油气运移和聚集的重要通 道(门广田,2002)。(2)裂陷阶段的生储盖组合特征断陷阶段的生储盖组合,主要包括营城组和沙河子组。深部的储集层物性与中浅部的相 比明显变差,砂岩的非均质性明显。营城组和沙河子组中的泥岩较发育;与组中各自的砂岩构成了良好的储盖组合(李飞,2012)。参考文献1 胡见义,徐树宝,刘淑萱.非构造油气藏M.北京:石油工业出版社,1986.2 沈守文,彭大钧,颜其彬.试论隐蔽油气藏的分类及勘探思路N.石油学报,2000,21(1): 1621.3 李丕龙,张善文,宋国奇.济阳成熟探区非构造油气藏深化勘探N.石油学报,2003, 24(5): 1015.4 易士威,王权.岩性地层油气藏勘探思路与勘探方法J.石油地质,2005, 2(2): 915.5 叶德燎.松辽盆地东南隆起区下白垩统层序地层格架及油气成藏规律J.地质科学,2005,(02):227-236.6 池英柳,张万选,张厚福,孙红军.陆相断陷盆地层序成因初探J.石油学 报,1996,(03):19-26.7 邬金华,张哲,王柏轩.东营凹陷沙一段滩坝-泻湖沉积体系和层序发育的控制特点J. 地球科学,1998,(01):23-27.8 倪新锋,陈洪德,田景春.陆相层序地层学理论体系及其发展趋势J.沉积与特提斯地 质,2002,22(4): 3543.9 薛良清.层序地层学研究现状、方法与前景J.石油勘探与开发,1995, 22(5): 81310 龚再升,李思田.南海北部大陆边缘盆地分析与油气聚集M.北京:科学出版社,1997.11 姜在兴,操应长.砂体层序地层及沉积学研究一以山东惠民凹陷为例M.地质出版社, 2000.40 魏魁生.非海相层序地层学一以松辽盆地为例.北京:地质出版社,199641 蔡希源,陈章明,王玉华,等.松辽两江地区石油地质分析.北京:石油工 业出版社,199942 刘招君.湖盆层序地层学术语体系及模式一以松辽盆地西部斜坡区为例.长春地质学院学报,1997,27 (增刊II): 1043 李思田.鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析.北京:地质出版社, 199244 顾家裕.塔里木盆地沉积层序特征及其演化.北京:石油工业出版社,199652 薛良清.层序地层学在湖相盆地中的应用探讨.石油勘探与开发,1990,17(6): 293453 魏魁生,徐怀大.二连盆地白垩系非海相沉积层序地层学特征.地球科学一 中国地质大学学报,1994,19(2): 18119354 夏文臣.华南晚三叠世前陆盆地的成因地层格架及演化历史.地球科学一中国地质大学学报,1994,19(1): 192855 解习农.松辽盆地梨树凹陷深部断裂沉积体系及层序地层特征.石油实验地质,1994,16(2): 14415056 姜在兴.层序地层学原理及应用.北京:石油工业出版社,199657 郭少斌.松辽盆地南部西斜坡层序地层与油气聚集规律.石油实验地质,1997, 19(4): 34034858 郭少斌,曲永宝,王树学.陆相盆地层序及体系域模式一一以松辽盆地西部中国地质 大学(北京)博士论文10361陈世悦,刘焕杰.华北石炭二叠纪层序地层学研究的特点.岩相古地理,1994, (6): 112062 顾家裕.陆相盆地层序地层学格架概念及模式.石油勘探与开发,1995, 22(4): 61063 纪友亮,张世奇.陆相断陷湖盆层序地层学.北京:石油工业出版社,199664 解习农.断陷盆地构造作用与层序样式.地质论评,1996, 42(3): 39841265 魏魁生,叶淑芬.松辽盆地白垩系非海相沉积层序模式.沉积学报,1996,14(14): 505866 池英柳,张万选,张厚福,等.陆相断陷盆地层序成因初探.石油学报,1996,17 (3): 192567 蔡希源,郑和荣.陆相盆地高精度层序地层学-隐蔽油气勘探基础、方法与实践.北京:地质出版社,200468 贾承造,赵文智,邹才能,等。岩性地层油气藏勘探研究的两项核心技术 石油勘探与开发,2004,31 (3): 3969 21世纪初中期油气地球物理技术展望.北京:石油工业出版社,200670 王永刚,乐友喜张军华.地震属性分析技术.北京:中国石油大学出版社,2006
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