松辽盆地区域地质概况

松辽盆地区域地质概况1. 地理位置松辽盆地是中国东北部的一个大型中、新生代沉积盆地，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。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。规模：长750km，宽330-370km，面积约26万km2。2. 大地构造背景中国东北部及其邻区包括四个构造单元: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而多个微板块主.体在前中生代拼合成统一的复合板块，并 在中新生代时期福反块的东缘受到环太平洋板块拼贴和洋俯冲作用 （Dobretsov声方,*004;郊瑞卿2009）,北缘受到蒙古一鄂霍茨克海缝合带俯冲一碰电2、1 松工盆地刻邱债震图撞作用的多重影响。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）。洋1松也构】位防怠图役李安延群.2”憾改）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（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）。3. 区域构造演化3.1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。3.2松辽盆地区域构造演化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1）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。2）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。3）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。4）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。5）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。4. 区域地层特征松辽盆地基底为前古生界、古生界的变质岩、火成岩等岩系，上部沉积盖 层从侏罗系开始，至新生界均有不同程度的发育，总厚度可达11000m以上， 但以白垩系为主，白垩系厚达7000m以上，是盆地内的主要含油层系。地表均 为第四系未固结的松散粘土所覆盖。松辽盆地自下而上为前古生界、下古生 界、上古生界、侏罗系、白垩系、第三系、第四系。白垩系地层自下而上发育有沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山 口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组地层。松辽盆地深部含油组合为农安油层，下部含油组合为扶余、杨大城子油 层，中部含油组合为萨尔图油层、葡萄花油层和高台子油层，上部含油组合为 黑帝庙油层。研究区目的层段位于松辽盆地中生界白垩系地层之内，松辽盆地 中生界含油组合地层特征如下。组段地层 MS140泰康0-165大委0-123依安0-222明水20-576四方台0-320嫩江丰2791294姚家80210青山口3260500泉头435501750登娄库8022000营城45001000沙河子3+41+24001300火石岭50016001000古生界含油层黑帝庙油层扶余油层杨大城成农安油层昌德气层中部含 油组合深层含气组合上部含 气组合下部含 油气组 合浅层含 气组合高台子油层新城气层含油气组合口 O花岗岩 火山岩 变质岩 顼B屈 煤层 细琲岩 粗砂岩 砂砾岩 油页岩粉砂岩图1松辽盆地地层综合柱状图1沙河子组(KSh)沙河子组由灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩及酸性凝灰岩组成。发育河 流相、滨浅湖、半深湖一深湖相。该组产狼鳍鱼(Lycoptera)，东方叶肢介 (Eosestheria)，费尔干纳蚌(Ferganoconcha)等热河生物群典型分子。也可见 一定含量的早白垩世分子，无突肋纹孢(Cicatricosisporites ),希指蕨孢(Schizaoisporites) 等20。2营城组(K1yc)营城组下部以沉积岩为主，主要由灰黑、灰绿色安山玄武岩、凝灰质砂 岩、火山角砾岩、砂砾岩以及灰色砂岩、砂砾岩及灰、灰绿色、灰黑色泥岩组 成，局部夹红色泥岩和可采煤层；上部由酸性火山岩和火山碎屑岩组成。发育 湖相，火山喷发相。营城组见到大量植物化石及孢粉化石，其它化石较少，植 物化石如高腾刺蕨(Acanthopteris gothani)，葛伯特茹福德蕨 (Rufforidiagoepperti)，稀脉北极蕨(Arctopteris rarinervis)等早白垩世分子。该 组海金砂科孢子含量较高，为典型的白垩纪分子。介形类化石有三角星介属(Triangulicypris)也属于早白垩世分子。3登娄库组(K1d)登娄库组主要岩性为灰白色块状砂岩，暗色砂质泥岩，杂色砂、泥岩和 砂、砾岩成频繁互层。发育的相主要为冲积扇、河流相、泛滥平原、水下重力 流相、浅湖相。该组化石较少单调，化石主要有孢粉、植物、轮藻以及少量的 沟鞭藻、叶肢介，主要为陆地植物及其孢子花粉，水生生物很贫乏。孢粉中蕨 类含量较高约占80%，海金砂科孢子丰富，被子植物花粉含量较低，植物化石 有披针苏铁杉(Podozamites lanceolatus)，约氏楔羊齿(Sphenopteris johnstrupii)，蛹形锥叶蕨(Coniopteris nympharum)等。4泉头组(K1q)泉头组是松辽盆地坳陷期早期阶段的沉积，盆地内以河流相为主，向盆地 边缘粒度变粗，按岩性可将该组分为四段：泉一段以紫灰、灰白色砂砾岩与暗 紫红色泥岩互层为主，局部夹少量凝灰岩；泉二段以紫红、褐红色泥岩为主， 夹紫灰色、灰白色砂岩；泉三段以灰绿、紫灰色粉、细砂岩与紫红色泥岩互层 为主；泉四段为灰绿、灰白色粉、细砂岩与紫红、棕红色泥岩互层，顶部常为 灰绿色泥岩。泉头组与下伏登娄库组呈整合一平行不整合接触。盆地边部常超 覆于不同层位老地层之上。这一时期主要发育了洪积相、河流相、湖泛平原 相、三角洲相、滨浅湖相。化石以植物、轮藻、孢粉、双壳类、介形类、沟鞭 藻为主，多分布于中上部。该组植物化石中见到较多的被子植物化石，如角形 菱(Trapa angulata )，细齿荚莲(Viburiphyllum)，北方悬铃木(Platanus septentrionalis ),孢粉化石中被子植物花粉已具一定数量，以三沟粉 (Tricolpollenites )、网状三沟粉(Retitricolpites)、棒纹粉(Clavatipollenites) 等为主。泉三段以角藻类囊孢占优势，双壳类含富饰蚌(Nippononaia)，褶珠 蚌(Plicatounio)等化石，叶肢介为松辽似直线叶肢介(Orthestheriopis songliaoensis)，介形类以女星介属(Cypridea)，蒙古星介属(Mongolocypris) 为主，并与蒙古介属(Mongolianella)，狼星介属(Lycopterocypris)，玻璃介属(Candona)等化石共生。5青山口组(K2qn)青山口组主要为一套黑色、绿色泥岩，油页岩、下部以泥岩为主，下部夹 砂质岩。在全盆地岩性、岩相变化很大，在王府凹陷、三肇凹陷和古龙凹陷为 深湖、半深湖相的黑色泥岩和页岩，向凹陷的边缘为浅湖相的砂岩呈不等厚互 层，从盆地的边缘至沉积中心相带展布规律为：河流相，三角洲相，半深湖 相，深湖相。该组生物第一次繁盛，种属明显增加，化石丰富。女星介属(Cypridea)、狼星介属(Lycopterocypris)、蒙古星介属(Mongolocypris)、枣 星介属(Ziziphocypris)极其繁盛，另外，湖女星介属(Limnocypridea)、三角 星介属(Triangulicypris)为松辽盆地白垩系最繁盛的层位。叶肢介以线叶肢介(Nemestheria)、粗强壳叶肢介(Cratostracus)为主，轮藻化石以开口轮藻属 (Aclistochara)、梅球轮藻属(Maedlerisphaera)、中生轮藻属(Mesochara)、钝 头轮藻属(Obtusochara)为主，植物化石中被子植物化石占重要地位，且多为 进化类型，脉序规律性强，如杜尔伯特五味子(Schisandra durbudensis)、南蛇 藤未定种(Celastrophllum sp.)、圆叶柿(Diospyros rotundifolis)等，孢粉的组 合特征是具有气囊的松科花粉含量很高，约占5060%，花粉类型开始复杂 化，主要为三沟粉和三孔沟粉。6姚家组(K2y)姚家组以紫红色、棕红色、灰绿色泥岩与灰白色砂岩互层为主。盆地中部 可见有黑色泥岩，与下伏青山口组呈整合一不整合接触。姚家组地层在区内分 布较广，但在梨树断陷一带被剥蚀。其沉积的时期为滨浅湖相。姚家组为洪积 相、河流相、三角洲相或滨湖相、半深湖、深湖相。含丰富的介形类、叶肢 介、双壳类、孢粉及少量鱼化石。介形类化石中女星介属(Cypridea)、蒙古星 介属(Mongolocypris)、狼星介属(Lycopterocypris)、枣星介属 (Ziziphocypris)最繁盛，也是松辽盆地白垩系最繁盛的层位。叶肢介以网状纹 饰为主，鱼化石以大庆似狼鳍鱼（Plesiolycoptera daqinggensis）代替了青山口 组的满州鱼属（Manchurichthys ）,孢粉化石中被子植物含量更高，类型复杂， 还可见鹰粉、山龙眼粉。7嫩江组（K2n）嫩江组是盆地内分布范围最广的地层，约26x104km2，在北部和东北部已 超出现今盆地边界。岩性下部主要为黑色、灰黑色泥岩、页岩，夹油页岩；上 部为灰绿、深灰、棕色泥岩与粉砂岩、细砂岩互层。嫩江组与下伏姚家组呈整 合接触。在嫩江组沉积末受燕山运动W的影响，在西部斜坡部分地区嫩江组上 部被部分剥蚀，德惠断陷和梨树断陷地区被完全剥蚀。发育深湖相、浊流相、 河流相、浅滩相、淤积相、湖相。该组是松辽盆地白垩系生物群的第二次繁 盛，也是各门类化石最繁盛的层位，以介形类、瓣鳃类、叶肢介最为常见，介 形类仍以Cypridea为主，并出现较多新属，瓣鳃类假嬉蚌属（Pseudohyria），肋 蛤属（Musulus）具明显特征，该组是松辽盆地腹足类最丰富的层位，以中屠螺 （Mesolanistes）、盘螺（Valvata）、小旋螺（Gyraulus）发育为特征，出现以松 花鱼（Sungarichthys）为代表的真骨鱼群，孢粉化石中被子植物化石占重要地 位，以鹰粉型花粉占突出地位。8四方台组（K3s）该层下部岩性为砖红色含细砾的砂泥岩夹棕灰色、灰绿色砂岩和泥质粉砂 岩；中部为灰白色、灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与砖红色、紫红色泥岩 互层；上部以红色、紫红色泥岩为主，夹少量灰白色、灰绿色粉砂岩及泥质粉 砂岩，与下伏嫩江组为不整合接触。本时期沉积相为浅湖、浅滩及河流相沉 积，主要发育河流相。生物群比较单调，化石数量较少，以轮藻、介形类、瓣 鳃类、腹足类和孢子花粉为主。9明水组地层（K3m）由灰绿、灰黑、棕红色泥岩与少量灰、灰绿杂色砂岩组成，在盆地东部缺 失。