中國東北地區(qū)斷裂系統(tǒng)及其控藏特征

羅 群

(中國石油大學(xué)(北京) 盆地與油藏研究中心，北京 102249)

中國東北地區(qū)指阜新以北，大地構(gòu)造上包括華北板塊以北的額爾古納—中蒙古地塊、松遼地塊、布亞列—佳木斯地塊和興凱地塊[1-2]，面積約90×104km2。

東北地區(qū)是我國重要的石油生產(chǎn)基地，著名的大慶油田就位于松遼地塊的松遼盆地之中，近年來，在額爾古納—中蒙古地塊的海拉爾—塔木察格盆地(簡稱海—塔盆地)油氣勘探取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了一批油氣藏，成為東北地區(qū)繼大慶、吉林油田之后重要的接替區(qū)；位于布亞列—佳木斯地塊的佳—依地塹中的湯源斷陷、方正斷陷和岔路河斷陷，已發(fā)現(xiàn)吉祥屯、互助村、長春、莫里青等一系列油氣藏(田)，表明了佳—依地塹良好的油氣勘探前景。另外，在三江盆地、虎林盆地等其他一些中小型盆地中也見到豐富的油氣顯示。以上現(xiàn)象表明，東北地區(qū)油氣資源十分豐富，且與大斷裂的展布有密切的關(guān)系(圖1)，但不同地區(qū)差異很大，研究其分布和富集規(guī)律，尋找其主控地質(zhì)因素，對于進(jìn)一步深化東北地區(qū)油氣成藏規(guī)律的認(rèn)識和打開勘探局面有重要意義。

1 東北地區(qū)斷裂系統(tǒng)特征

1.1 東北地區(qū)斷裂體系的形成

東北地區(qū)斷裂體系由西向東包括德爾布干斷裂和伊利克德斷裂控制的海—塔盆地?cái)嗔严到y(tǒng)、嫩江斷裂和佳依斷裂控制的松遼盆地?cái)嗔严到y(tǒng)和佳—依斷裂帶與敦密斷裂控制的東北東部斷裂系統(tǒng)組成，這3個斷裂系統(tǒng)是在統(tǒng)一的濱太平洋構(gòu)造域的構(gòu)造應(yīng)力場作用下同時形成的。據(jù)譙漢生、方朝亮[2]，中侏羅世晚期—早白堊世，中國東部陸緣火山活動強(qiáng)烈，額爾布干斷裂和伊利克德斷裂控制的海塔盆地?cái)嗔严到y(tǒng)形成；中白堊世，太平洋板塊向NNW向加速俯沖，在中國東部形成左旋壓扭應(yīng)力場，且激發(fā)了深部地幔物質(zhì)活動，引起熱擴(kuò)張疊加，同時使松遼盆地?cái)嗔严到y(tǒng)形成并加強(qiáng)，形成大陸裂谷，在中白堊世轉(zhuǎn)化為陸內(nèi)斷陷—凹陷盆地；晚白堊世晚期，太平洋中生代板塊向NWW與正西方向運(yùn)動，形成對東亞大陸俯沖和擠壓碰撞，陸緣盆地普遍形成構(gòu)造反轉(zhuǎn)，沉積坳陷向西遷移[2]，佳依斷裂帶與敦密斷裂控制的東北東部斷裂系統(tǒng)形成。圖2詳細(xì)反映了東北地區(qū)3大斷裂系統(tǒng)的形成和演化及對盆地的控制作用，清楚地反映了東北地區(qū)中新生代盆地演化經(jīng)歷早—中侏羅世開始斷陷，晚侏羅世—早白堊世進(jìn)一步裂陷形成斷陷盆地，中白堊世持續(xù)沉降，晚白堊世—第三紀(jì)構(gòu)造反轉(zhuǎn)4個階段。斷裂系統(tǒng)的形成與活動導(dǎo)致了東北地區(qū)經(jīng)歷了2次斷陷構(gòu)造幕和一次反轉(zhuǎn)擠壓構(gòu)造幕，從而導(dǎo)致了西部、中部和東部3大斷裂系統(tǒng)的形成。

圖1 中國東北地區(qū)深斷裂與主要盆地及油田(藏)分布

1.2 西部?！璧?cái)嗔严到y(tǒng)

分布于東北地區(qū)西部的德爾布干斷裂與伊利克德斷裂及其之間斷裂構(gòu)成了西部斷裂系統(tǒng)，它們主要包括?！璧馗鞔渭墧嘞莸目叵輸嗔鸭捌渑缮母骷墧嗔?。

海—塔盆地是一個典型的受多組斷裂控制的由多個次級斷陷構(gòu)成的裂谷型盆地，總面積70 480 km2，斷裂系統(tǒng)形成演化與印度板塊向北擠壓的遠(yuǎn)程效應(yīng)、北部西伯利亞板塊阻擋及東部太平洋板塊的俯沖有密切的關(guān)系(圖2)。

深大斷裂及其派生斷裂構(gòu)成的西部?！璧?cái)嗔严到y(tǒng)控制著海—塔盆地形成和盆地內(nèi)各斷陷的演化，也控制著各個斷陷內(nèi)構(gòu)造的演化和沉積發(fā)育。

根據(jù)重、磁和地震資料綜合分析，海—塔盆地規(guī)模較大的基底斷裂共4組40多條，其展布方向?yàn)楸北睎|向、北東向、北西向和東西向。斷裂發(fā)育時間以北北東向最早，其次為北東向和東西向，北西向發(fā)育晚。其中北北東向斷裂控制盆地東西邊界和盆內(nèi)一級構(gòu)造單元的邊界，東西各斷裂控制盆地北界和盆內(nèi)斷塊的沉積差異，北東和北東東方向斷裂則構(gòu)成二級構(gòu)造單元的邊界，控制各斷陷之間的地層沉積變化，北西向斷裂大多控制斷陷之間和斷陷內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造作用。

圖2 東北地區(qū)中、新生代濱太平洋構(gòu)造域構(gòu)造演化及3大斷裂系統(tǒng)形成示意[2]

盆地內(nèi)的蓋層斷裂也十分發(fā)育，以北東、北東東向?yàn)橹鳎酁檎龜鄬?，斷距延伸長40～80 km，斷距1 000～3 000 m。主干斷裂控制斷陷走向、斷陷內(nèi)的構(gòu)造格局和局部構(gòu)造的發(fā)育、構(gòu)造帶的展布和地層沉積和生儲油層發(fā)育程度、油氣聚集分布規(guī)律。

由于盆地內(nèi)斷裂差異活動強(qiáng)烈，嚴(yán)格地控制斷陷的形成和發(fā)展，致使盆地形成二隆三坳的構(gòu)造格局。即扎賚諾爾坳陷、嵯崗隆起、貝爾湖坳陷、巴彥山隆起和呼和湖坳陷，共發(fā)育20多個次級斷陷，盆地邊界、各級構(gòu)造單元及次級斷陷都以斷裂為界?？v觀各斷陷特征，有以下幾個特點(diǎn);

1)斷裂明顯控制斷陷走向。嵯崗隆起及其以西的斷陷走向?yàn)榻麼NE向，從貝爾湖坳陷以東，斷陷走向以NE和NEE向?yàn)橹鳎貏e是扎伊斷裂以北的各斷陷，從西向東走向由NE向逐漸過渡到NEE向，具有明顯的扭應(yīng)力作用特征。

2)斷陷規(guī)模、沉降幅度、沉積厚度受斷裂活動及規(guī)?？刂?，在空間上有序變化。由西向東及從南向北(大致以扎伊斷裂為界)，斷陷規(guī)模由大變小，沉降幅度、沉積厚度由大到小，西部、南部斷陷面積均大于2 000 km2，最大沉積厚度大于4 500 m；而東北部(扎伊斷裂以北、嵯崗隆起以東)斷陷面積小于1 500 km2，最大沉積厚度小于4 000 m。

3)各斷陷發(fā)育時間有一定的差別。西部斷陷地層發(fā)育全，形成時間也較早，東部斷陷多缺失銅缽廟組，各層厚度較薄，形成時代略晚，這與控陷斷裂活動特征有關(guān)。

4)海—塔盆地主體沉積是扎賚諾爾群沉積，各斷陷受控陷斷裂的分割而互不相通(同一坳陷內(nèi)的斷陷可有相通的時期)，具有多個沉降中心和沉積中心。同一斷陷各相區(qū)也受其邊界斷裂及斷陷內(nèi)次級基底斷裂的控制，呈現(xiàn)出環(huán)帶狀分布的特點(diǎn)，可以出現(xiàn)山麓—洪積—扇三角洲—濱淺湖—半深湖—深湖相的完整序列，但相帶窄，且受斷陷類型的控制，往往相帶分布不對稱。

1.3 中部松遼盆地?cái)嗔严到y(tǒng)

分布于東北地區(qū)中部，由嫩江斷裂和佳—伊斷裂帶及其夾持的斷裂構(gòu)成的斷裂系統(tǒng)，主要由松遼盆地的各級斷裂構(gòu)成，為松遼盆地區(qū)域演化過程中各種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。

松遼盆地?cái)嗔严到y(tǒng)由基底斷裂和蓋層斷裂構(gòu)成，且基底斷裂控制蓋層斷裂的形成與發(fā)育?；讛嗔褬O為發(fā)育，主要有4組斷裂系;北北東向、北東向、北西向和東西向。盆地內(nèi)以北北東向斷裂為主，控制著盆地的形成和發(fā)展。各組斷裂具有不同的深斷裂及其派生斷裂，并共同控制了松遼盆地的構(gòu)造演化與沉積發(fā)育，并奠定了松遼盆地油氣生成、運(yùn)移和聚集成藏的地質(zhì)基礎(chǔ)[3]。

1.4 東部斷裂系統(tǒng)

由佳依地塹及以東至敦密斷裂及其派生斷裂構(gòu)成，主要包括NNE向佳伊斷裂帶、NE向敦密斷裂帶及NNW向牡丹江斷裂及其派生、次生斷裂。它們對三江盆地、虎林盆地及佳依地塹內(nèi)的各個小斷陷盆地有重要的控制作用[4]。

在第三紀(jì)喜山構(gòu)造運(yùn)動影響下，斷陷內(nèi)局部構(gòu)造進(jìn)一步復(fù)雜化，形成一系列斷塊、斷鼻、背斜、半背斜等構(gòu)造圈閉類型。據(jù)地震詳查發(fā)現(xiàn)湯原斷陷局部構(gòu)造54個，構(gòu)造面積847.2 km2；層圈閉96個，層圈閉面積1 341.3 km2。方正斷陷地震概查發(fā)現(xiàn)局部構(gòu)造11個，局部構(gòu)造多以斷塊、斷鼻為主，絕大多數(shù)受斷裂控制。

2 東北地區(qū)斷裂系統(tǒng)與油氣成藏

由前面分析可知，東北地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)油氣藏(田)分布受斷裂控制而沿?cái)嗔逊植蓟蚍植加跀嗔迅浇@不僅表明斷裂對油氣藏(田)分布的控制作用，而且也暗示斷裂對油氣藏的形成也有重要的控制作用[6-9]。但由于東北地區(qū)東部、中部和西部所處大地構(gòu)造背景、斷裂發(fā)育特征不同，因此具有不同的油氣成藏特點(diǎn)、富集和分布規(guī)律。

2.1 西部斷裂系統(tǒng)及其控藏作用

?！璧馗骷墧嗔褬?gòu)成西部斷裂系統(tǒng)的主體。海—塔盆地由于斷裂的分割，形成多個相互獨(dú)立的小斷陷，每個小斷陷具有各自的生、儲、蓋組合及其運(yùn)移聚集特征，即形成各自的含油氣系統(tǒng)。西部斷裂系統(tǒng)控制了各次級斷陷的含油氣系統(tǒng)及其油氣藏的形成與演化。主要有烏爾遜洼陷北部的蘇爾諾爾油田，烏爾遜洼陷南部的烏南油田，貝爾洼陷的貝中油田、南貝爾東油田和塔南油田，這些油田存在多種類型的油氣藏，它們的形成與斷裂系統(tǒng)及其活動有密切的關(guān)系，油氣藏類型和分布具有與渤海灣盆地類似的特征。羅群、龐雄奇將海—塔盆地主要斷裂系統(tǒng)類型歸納為;雙斷反轉(zhuǎn)型(烏北斷陷)、斷超反轉(zhuǎn)型(烏南斷陷)、斷超串聯(lián)型(貝爾斷陷)和簡單雙斷型等斷裂系統(tǒng)的控藏特征模式[10]。

2.2 中部斷裂系統(tǒng)與油氣成藏

東北地區(qū)中部松遼盆地是油氣最富集的地區(qū)。中部斷裂系統(tǒng)不僅控制了主要油氣藏(田)的分布，而且對油氣藏的形成演化具有重要控制作用。

2.2.1 大慶油田

大慶油田為世界型超巨型油田，位于中央坳陷帶大慶長垣，從北向南由喇嘛甸、薩爾圖、杏樹崗、高臺子、太平屯、葡萄花、敖包塔7個油田組成，石油地質(zhì)儲量44×108t?？v向上主要由中白堊統(tǒng)薩爾圖、葡萄花、高臺子及淺層黑帝廟4套油層組成。大慶長垣本身是一個長軸背斜帶，由喇嘛甸等7個背斜構(gòu)造組成。構(gòu)造發(fā)育史恢復(fù)表明，大慶長垣背斜帶的形成與古中央斷裂(F4)緊密相關(guān)，是在嫩江組沉積末期區(qū)域擠壓扭動應(yīng)力作用下古中央斷層下降盤地層沿F4斷裂反轉(zhuǎn)形成的背斜構(gòu)造，并在以后的歷次構(gòu)造運(yùn)動中，進(jìn)一步定型。由此可知古中央斷裂對大慶油田的形成和演化起了重要的控制作用(圖1,3)，而大慶油田內(nèi)部大量發(fā)育的NWW向斷層是形成于嫩江組沉積末期及其以后的后生斷層，它們對油田內(nèi)部油氣藏起分割、破壞作用，對油田的開發(fā)有重要影響。

2.2.2 扶余油田

扶余油田位于中央坳陷帶東坡扶新斷隆帶，是在受農(nóng)安—扶余、扶余—其達(dá)木殼等斷層控制的基巖斷隆上形成的披覆斷背斜構(gòu)造，石油地質(zhì)儲量1.33×108t，含油層位為下白堊統(tǒng)泉頭組三、四段砂巖，被多條次級斷層切割成多個斷塊。扶余油田的形成與農(nóng)安—扶余和扶余—其達(dá)木殼斷裂活動有密切關(guān)系，是受其控制的披覆背斜油藏。

2.2.3 朝陽溝油田

朝陽溝油田位于松遼盆地中央坳陷區(qū)朝陽溝階地中段，主要目的層為扶余、楊大城子油層，探明含油面積359 km2，探明石油儲量20 808×104t。

由圖1和圖4可知，朝陽溝油田的形成與長期生長活動的基底斷裂有密切關(guān)系。朝陽溝油田所在的構(gòu)造帶，為受基底斷裂(包括哈爾濱—長春嶺斷裂)控制的古隆起基礎(chǔ)上發(fā)育的同沉積披覆背斜，這些基底斷裂不僅控制了朝陽溝披覆背斜圈閉的形成，其派生斷裂還是青山口組烴源巖生排出的成熟油氣運(yùn)移的通道。斷裂對朝陽溝油田形成起了重要的控制作用(包括對圈閉形成與分布，對油氣運(yùn)移等)。表1表明了松遼盆地?cái)嗔褜τ蜌獬刹鼐哂兄匾目刂谱饔谩?/p>

圖3 松遼盆地油氣藏分布剖面據(jù)大慶油田,修改。

序號油氣藏名稱產(chǎn)層1)油氣藏類型斷裂控制作用控制型斷裂1大慶S,P,G,H斷層反轉(zhuǎn)背斜控圈古中央斷裂2扶余F,Y披覆、背斜控圈、控運(yùn)遮擋扶余深斷裂3朝陽溝F,Y披覆、背斜控圈、控運(yùn)遮擋哈爾濱—長春嶺斷裂及派生斷裂4榆樹林P,F,Y披覆、背斜控圈、控運(yùn)濱州斷裂5宋芳屯P,F,Y披覆和反轉(zhuǎn)背斜控圈、控運(yùn)古中央斷裂6新立F,Y披覆、背斜控圈、遮擋扶余深斷裂7慶深氣藏I,D潛山披覆、 巖性控圈、控儲古中央斷裂8龍虎泡S,P反轉(zhuǎn)背斜控圈、遮擋敖古拉斷裂9長春嶺F,Y披覆、背斜控圈、控運(yùn)哈爾濱-長春嶺斷裂

1)S—薩爾圖油層，P—葡萄花油層，G—高臺子油層，H—黑帝廟油層，F(xiàn)—扶余油層，Y—楊大城子油層，D—登婁庫地層，J—侏羅系地層。

松遼盆地油氣藏分布與斷裂的明顯關(guān)系(圖1)反映了松遼盆地?cái)嗔褜τ蜌獾男纬?、演化和分布有重要的控制作用，主要表現(xiàn)在以下幾方面;1)基底斷裂控制了主要烴源巖的形成、演化和分布；2)斷裂為油氣運(yùn)聚成藏提供了良好的通道條件；3)斷裂控制了油氣聚集空間—圈閉的形成、演化和分布[3,11]。

2.3 東部斷裂系統(tǒng)與油氣成藏

東北地區(qū)東部斷裂系統(tǒng)由佳—伊斷裂帶、敦密斷裂及其派生、伴生斷裂組成，目前發(fā)現(xiàn)的油氣藏分布于佳—伊地塹之中。另外，在東部斷裂系統(tǒng)控制的一些小型斷陷盆地中，野外觀察和鉆井見到較好的油氣顯示，如三江盆地、虎林盆地，表明曾經(jīng)發(fā)生過油氣成藏過程。

2.3.1 互助村油氣成藏

該油氣藏位于佳—伊地塹北部湯原斷陷中部構(gòu)造帶，同時受東西兩側(cè)北東向邊界斷裂和北西向互助村斷裂控制的互助村斷層反轉(zhuǎn)構(gòu)造上[12]。互1井在793～802 m獲得工業(yè)氣流，產(chǎn)量為1 176 m3/d，經(jīng)取氣樣測定，其成分為;CH4占83.2%，C2H6占0.224%,丙烷占0.045%，N2占13.91%,CO2占2.45%，He 占0.05%，相對密度為0.638 3，干燥系數(shù)為309，甲烷系數(shù)為0.996，重?zé)N氣占0.359%，C2/C3為4.978，異丁烷/正丁烷為6.636。就成因分析，應(yīng)劃為生物—熱催化混合天然氣。

2.3.2 長春油田與莫里青油田

長春油田位于佳伊地塹鹿鄉(xiāng)斷陷北部，含油面積4.9 km2，含油層位為雙陽組二段，地質(zhì)儲量1 105×104t，油藏類型以斷塊為主，兼有潛山。斷裂控制了斷塊和潛山圈閉的形成，起控圈和遮擋油氣成藏的作用。莫里青油田位于莫里青斷陷東部[13]，油田面積32.2 km2，含油層也是雙陽組二段，地質(zhì)儲量2 212×104t，油藏類型為斷塊、巖性復(fù)合型油藏。斷裂起了控制圈閉、遮擋油氣成藏作用。

除了以上的互助村氣藏、長春油田和莫里青油田之外，佳伊地塹中的湯源、方正、岔路河等斷陷中還發(fā)現(xiàn)方3井、萬昌等多個油氣藏，其形成多受斷裂控制，斷裂起到控圈、控運(yùn)、遮擋等多種控制作用，并最終控制了油氣藏的分布。

3 控藏差異性及勘探思路

由于所處的大地構(gòu)造單元、斷裂活動方式、時間等差異，致使東北地區(qū)不同斷裂系統(tǒng)對油氣藏的形成、規(guī)模、類型存在不同控制作用。表2說明了中部斷裂系統(tǒng)有利于形成大型、超大型油氣藏，斷裂系統(tǒng)及其控制作用的差異性是導(dǎo)致不同地區(qū)油氣成藏與富集的根本原因。

表2 東北地區(qū)不同斷裂系統(tǒng)控盆控?zé)N控藏差異比較

針對中國東北地區(qū)不同斷裂系統(tǒng)的斷裂控藏特征和不同地區(qū)勘探程度，認(rèn)為中部斷裂系統(tǒng)區(qū)雖然勘探程度高，但由于其控制的油氣藏規(guī)模巨大，仍具重要的勘探潛力；西部斷裂系統(tǒng)區(qū)可形成中小型油氣藏且勘探程度相對低，因此是目前加快勘探的重要領(lǐng)域；東部斷裂系統(tǒng)控制的盆地規(guī)模相對較小，形成時間晚，沉降幅度有限，因此其成藏規(guī)模小，油氣潛力有待進(jìn)一步落實(shí)。

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