松遼盆地茫漢凹陷構(gòu)造特征分析

程三友， 劉少峰， 蘇 三

(1.長安大學地球科學與資源學院，陜西西安 710054;2.中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京 100083;3.雪佛龍德士古中國能源有限公司，北京 100083)

松遼盆地茫漢凹陷構(gòu)造特征分析

程三友1， 劉少峰2， 蘇 三3

(1.長安大學地球科學與資源學院，陜西西安 710054;2.中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京 100083;3.雪佛龍德士古中國能源有限公司，北京 100083)

以松遼盆地茫漢凹陷為對象，采用構(gòu)造-地層分析方法，通過對多條地震剖面的二維構(gòu)造-地層解譯、平衡恢復，伸展量和伸展率計算，揭示茫漢凹陷的發(fā)育過程，分析盆地總體結(jié)構(gòu)特征和盆地形成機制。研究表明，茫漢凹陷表現(xiàn)為明顯的斷坳疊置結(jié)構(gòu):下白堊統(tǒng)九佛堂組、沙海組及阜新組為受斷裂控制斷陷盆地，泉頭組至嫩江組為坳陷盆地，兩側(cè)的控盆斷裂已不控制盆地沉積，沉積范圍向兩側(cè)擴大，地層向盆地邊緣超覆。構(gòu)造由深至淺趨于簡單，深層構(gòu)造較為復雜，斷裂發(fā)育，而淺層為一簡單的、平緩的坳陷構(gòu)造形態(tài)。茫漢凹陷盆地結(jié)構(gòu)充分顯示了盆地發(fā)育受控于左旋轉(zhuǎn)換伸展。

松遼盆地;茫漢凹陷;平衡剖面;構(gòu)造特征

茫漢凹陷位于松遼盆地南部的開魯盆地帶，屬哲中坳陷中部，是松遼盆地的一個三級構(gòu)造單元。該斷陷呈北東向狹長狀展布，是在海西期褶皺基底上發(fā)育起來的、具有斷坳雙重結(jié)構(gòu)的中、新生代斷陷盆地。其西北側(cè)以舍伯吐隆起與陸家堡凹陷相鄰，東南與哲東南隆起相接，西側(cè)以東明凸起與八仙筒凹陷相隔，東側(cè)以東蘇日吐凸起與龍灣筒凹陷相鄰(張玉明，2006;程三友，2006;黃發(fā)木等，2008)，如圖1。該凹陷總體上呈兩凹夾一隆的構(gòu)造格局，即北部凹陷、中部隆起和南部凹陷。其中，南部凹陷可分為東部陡坡反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、西部緩坡斷褶帶和中央深凹帶三個構(gòu)造單元(張玉明，2006)，如圖2。采用構(gòu)造-地層分析方法，通過對多條地震剖面進行二維構(gòu)造-地層解譯、平衡恢復，伸展量和伸展率計算，揭示茫漢凹陷的發(fā)育過程，分析盆地總體結(jié)構(gòu)特征和盆地形成機制。

圖1 開魯?shù)貐^(qū)構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 Tectonic map of Kailu basin

1 盆地沉積充填序列

根據(jù)野外露頭、鉆井資料和前人研究成果(高瑞琪等，1997;畢素萍等，2008;趙國柱等，2008;蘇玉山等，2008)，并與周邊地區(qū)地層對比，將松遼盆地茫漢凹陷白堊紀沉積充填序列劃分為3個亞構(gòu)造層序。

(1)斷陷盆地相(亞構(gòu)造層序1)沉積地層。亞構(gòu)造層序1包括早白堊世早期的義縣組、九佛堂組、沙海組和阜新組，它代表了早期由正斷層控制的斷陷盆地相沉積;該沉積地層發(fā)育于整個松遼盆地。

(2)坳陷盆地相(亞構(gòu)造層序2)的沉積地層。亞構(gòu)造層序2由登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組組成，它代表了區(qū)域坳陷盆地相沉積，以泉頭組至嫩江組最為發(fā)育。松遼盆地茫漢凹陷經(jīng)早期斷陷進入?yún)^(qū)域性坳陷階段，它始于登婁庫組中期至嫩江組末期，以向古隆起和盆地周緣超覆、盆地總體下降、盆地沉降和沉積中心趨于一致為主要特征。從嫩三段開始，統(tǒng)一的盆地開始萎縮，逐步進入構(gòu)造反轉(zhuǎn)或熱衰減盆地相沉積階段。

(3)構(gòu)造反轉(zhuǎn)盆地相(亞構(gòu)造層序3)沉積地層。亞構(gòu)造層序3則由四方臺組和明水組組成，它可能代表了構(gòu)造反轉(zhuǎn)或熱衰減盆地相沉積。晚白堊世末期，松遼盆地茫漢凹陷進入萎縮階段，并發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)。

圖2 松遼盆地茫漢凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.2 Tectonic map of Manghan sag，Songliao basin

2 地震剖面解譯和剖面平衡恢復

由于地震資料的限制，現(xiàn)只對南部凹陷進行分析。這里解譯的地震剖面有Manghan-112.5NW，Manghan-109.7NW，Manghan-98.5NW，Manghan-616NE和 Manghan-618NE(圖 3，4，5)，其中對Manghan-109.7NW，Manghan-98.5NW地震地質(zhì)解釋剖面經(jīng)壓實校正，進行平衡恢復，計算結(jié)果如圖6和圖7所示。根據(jù)地震剖面，本區(qū)主要可劃分為五個反射界面(T5，T4-1，T4，T3，T1)，它們分別相當于九佛堂組底界(K1j)、沙海組底界(K1sh)、阜新組底界(K1f)、泉頭組底界(K1q)和嫩江組底界(K2n)，各界面均為不整合界面。部分剖面由于缺少足夠證據(jù)，對九佛堂組底界未作標定。

2.1 地震剖面解譯

從地震地質(zhì)剖面可以看出，茫漢凹陷表現(xiàn)為明顯的斷坳疊置結(jié)構(gòu)。下白堊統(tǒng)九佛堂組、沙海組及阜新組為受斷裂控制斷陷盆地，泉頭組至嫩江組為坳陷盆地，兩側(cè)的控盆斷裂已不控制盆地沉積，沉積范圍向兩側(cè)擴大，地層向盆地邊緣超覆。構(gòu)造由深至淺趨于簡單，深層構(gòu)造較為復雜，斷裂發(fā)育，而淺層為一簡單的、平緩的坳陷構(gòu)造形態(tài)?？偨Y(jié)解譯結(jié)果，地震剖面具有如下主要特征。

在北西向橫跨盆地的地震剖面上，盆地的斷坳結(jié)構(gòu)比較清楚，下部斷陷主體受東南側(cè)向北西傾斜的正斷層控制，北西側(cè)分布的向南東傾斜的正斷層對盆地沉降作用控制相對較弱。斷陷層中以九佛堂組受斷層控制較明顯，沉降中心偏于東南側(cè)斷層邊緣，而沙海組和阜新組沉積中心逐步向盆地中心遷移，斷層邊緣具有抬升趨勢。特別是在Manghan-98.5NW地震剖面上，東南邊緣在斷陷后期隆升明顯。深部斷陷范圍自南向北不斷擴大，沉降深度也不斷加大。泉頭組底界是極為明顯的不整合，地層近乎水平，相對斷陷期沉積地層發(fā)生大范圍超覆，基本不受構(gòu)造變動影響。

在北東向地震剖面上，深層斷陷顯示出典型的半地塹形態(tài)，主控斷裂為東緣南北走向、向西傾斜的正斷層。斷陷層中部或西部雖然發(fā)育較多的小型斷層，但基本沒有控制盆地形態(tài)。結(jié)合北東向和北西向地震剖面綜合分析，茫漢南部凹陷主要控盆斷裂分布于東緣(南北向)，其次位于東南緣(北東向)。

2.2 地震剖面平衡恢復

地震剖面平衡恢復是盆地分析常用的方法，工作過程中主要遵守如下基本原則:剖面線平行于構(gòu)造運動方向，即垂直于構(gòu)造帶走向;剖面中的變形構(gòu)造必須是可逆向復原的，并且復原后符合一般的地質(zhì)準則，如逆沖斷層沿運動方向總是向上切割地層、伸展斷層總是向下切割地層、地層界面保持連續(xù)性變化、同一斷層不呈鋸齒狀等;在變形恢復過程中進行了粗略的壓實校正(程三友，2006;畢素萍等，2008;單偉等，2008)。通過對地震剖面進行平衡恢復，可以再造盆地演化過程，了解不同時期盆地發(fā)育特征和盆地伸展量，從而有利于揭示盆地形成機制。

這里選定Manghan-109.7NW和Manghan-98.5NW剖面進行了平衡恢復，分析北東向正斷層對盆地演化的控制，計算不同時期在北西方向上的盆地伸展量(圖6，7)。

圖3 茫漢凹陷地震剖面解譯圖Fig.3 Seismic sections interpretation of Manghan sag，the Songliao basin

九佛堂組沉積時期，盆地受斷裂活動強烈影響，盆地發(fā)生劇烈斷陷，沉積地層較厚。在Manghan-109.7NW 剖面上呈地塹式，而在 Manghan-98.5NW剖面上呈半地塹式。沙海組沉積期，斷層控凹不明顯，并且盆地沉積范圍發(fā)生了萎縮。阜新組沉積期，盆地沉積范圍仍然未發(fā)生明顯擴大。盆地廣泛超覆發(fā)生于泉頭組沉積期。

伸展量(表1)計算表明，九佛堂組沉積時期Manghan-109.7NW測線為4.401 4 km，Manghan-98.5NW測線為0.839 6 km。沙海組時期的伸展量急劇變小，伸展量分別為0.606 4 km和0.369 4 km。阜新組時期伸展量分別為 0.852 9 km和1.209 2 km。泉頭組時期伸展量更小，分別為0.047 9 km和0.069 2 km。嫩江組時期水平伸展量幾乎為0。茫漢凹陷109.7剖面伸展率自九佛堂組至泉頭組不斷減小，由12.34%減小至0.11%，98.5剖面由2.95%減少至0.23%，由泉頭組至嫩江組的伸展率幾乎為0?？偵煺孤视杀辈康?09.7剖面至南部的98.5剖面自16.56%減小至7.55%。

表1 平衡地質(zhì)剖面109.7～98.5的伸展量Tab.1 Extension amount of 109.7～98.5 balanced geological section km

3 茫漢凹陷總體結(jié)構(gòu)特征

茫漢凹陷平面形態(tài)呈典型的“S”形。南部洼陷以中央凹陷沉降幅度大，并且主要受東緣近南北向正斷層控制。該斷層向南逐步向西南方向偏轉(zhuǎn)，但是斷層正向位移量不斷減少。南部凹陷西緣主體為斜坡背景。茫漢凹陷的北部洼陷主要發(fā)育北東向正斷層，并且洼陷自南向北由南北向逐步偏轉(zhuǎn)為近東西向。凹陷中部為中部隆起，呈近東西向展布，但是內(nèi)部發(fā)育南北向斷層。茫漢凹陷盆地結(jié)構(gòu)充分顯示出盆地發(fā)育受控于左旋轉(zhuǎn)換伸展。凹陷中部隆起是構(gòu)造轉(zhuǎn)換的結(jié)果，向凹陷南北兩端走滑作用不斷加大，而向凹陷中部伸展作用不斷加強。

4 盆地形成機制分析

茫漢凹陷盆地結(jié)構(gòu)分析表明，其內(nèi)部更次一級的構(gòu)造具斜列式或“S”形特征。開魯?shù)貐^(qū)盆地帶總體上位于華北北緣溫都爾廟—西拉木倫河縫合帶及索倫—林西縫合帶之間或其南側(cè)(程三友，2006)，兩條縫合帶對該地區(qū)盆地近東西方向成帶發(fā)育起著決定性作用。由于該縫合帶后期受區(qū)域構(gòu)造作用影響發(fā)生了較為強烈的左旋走滑(Sengor et al.，1993;張曉東等，2005)，控制了沿縫合帶分布的轉(zhuǎn)換伸展盆地的形成。這一東西向盆地帶自二連西端，向東延伸至開魯?shù)貐^(qū)，并繼續(xù)向東延伸到長春西側(cè)的十屋斷陷。

圖6 Manghan-109.7NW測線構(gòu)造發(fā)育史剖面圖Fig.6 Structural evolution of Manghan-109.7NW section

圖7 Manghan-98.5NW測線構(gòu)造發(fā)育史剖面圖Fig.7 Structural evolution of Manghan-98.5NW section

5 結(jié)論

基于以上研究表明，茫漢凹陷表現(xiàn)為明顯的斷坳疊置結(jié)構(gòu)。下白堊統(tǒng)九佛堂組、沙海組及阜新組為受斷裂控制斷陷盆地，泉頭組至嫩江組為坳陷盆地，兩側(cè)的控盆斷裂已不控制盆地沉積，沉積范圍向兩側(cè)擴大，地層向盆地邊緣超覆。構(gòu)造由深至淺趨于簡單，深層構(gòu)造較為復雜，斷裂發(fā)育，而淺層為一簡單的、平緩的坳陷構(gòu)造形態(tài)。茫漢凹陷盆地結(jié)構(gòu)充分顯示了盆地發(fā)育受控于左旋轉(zhuǎn)換伸展。

致謝:本次研究得到了中國石化東北勘探新區(qū)項目管理部的大力支持，同時中國地質(zhì)大學(北京)毛小平副教授在論文的平衡剖面制做方面給予了悉心指導，在此一并感謝。

畢素萍，張慶龍，王良書，等.2008.松遼盆地賓縣凹陷平衡剖面恢復及構(gòu)造演化分析［J］.石油實驗地質(zhì)，30(2):203-206.

程三友.2006.中國東北地區(qū)區(qū)域構(gòu)造特征與中、新生代盆地演化［D］.北京:中國地質(zhì)大學.

單偉，劉少峰，吳鍵.2009.松遼盆地南緣長嶺凹陷斷陷層的構(gòu)造特征與應(yīng)變模式［J］.地質(zhì)通報，28(4):431-438.

高瑞琪，蔡希源.1997.松遼盆地油氣田形成條件與分布規(guī)律［M］.北京:石油工業(yè)出版社:63-76.

黃發(fā)木，閆亮，龔明.2008.開魯?shù)貐^(qū)茫漢斷陷斷陷層沉積相研究［J］.內(nèi)蒙古石油化工，9:150-151.

蘇玉山，高金慧，李淑筠，等.2008.松南—遼西地區(qū)中生代盆地發(fā)育特征及含油氣性評價［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，22(4):505-519.

張曉東，王穎，李桂榮.2005.北方侏羅、白堊系盆地形成、演化及地球動力學背景［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，(5):6-8.

張玉明.2006.茫漢斷陷烴源巖特征及生烴潛力分析［J］.天然氣工業(yè)，26(10):30-32.

趙國柱，胡望水，楊申谷，等.2008.遼河油區(qū)外圍龍灣筒凹陷碎屑巖儲層特征研究［J］.地質(zhì)學報，8(1):24-29.

Sengor A M C，Natal’in B A，Burtman V S.1993.Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia［J］.Nature，364:299-307.

Tectonic Feature of Manghan Sag in Songliao Basin

CHENG San-you1， LIU Shao-feng2， SU San3
(1.School of Earth Sciences and Resources，Chang’an University，Xi’an，SX 710054，China;2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosicences，Beijing 100083，China;3.Chevron Asia South，Beijing 100083，China)

By means of structure-stratigraphy method，through systematic 2 dimension structure-stratigraphy interpretation of several seismic sections，structure-stratigraphy balance recovery，and calculating extension quantity and extension rates，the developing process of Manghan sag is revealed and the tectonic features and forming mechanisms of the basin are analyzed.The results show that Manghan sag is a fault depression superimposed structure.The fault depression is mainly controlled by the faults in the Lower Cretaceous Jiufotang group，Shahai group and Fuxin group periods，and the fault depression turned into depression basin which was not controlled by the faults on both sides of the basin，and its scope of deposition is extended to the both sides，and the strata onlapped to the basin margin from Quantou group to Nenjiang group.The basin structure becomes simple from deep to shallow，and the deep structure is complicated relatively with faults and the shallow structure is simple and flat form of depression structure.Manghan sag structure characteristic fully reveals that the basin developing was controlled by the extension of the sinistral transformation.

Songliao basin;Manghan sag;balanced section;tectonic feature

TE121.3

A

1674-3504(2011)03-224-07

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.03.004

2011-02-20

國家自然科學基金(41073027);中國石化東北勘探新區(qū)項目管理部生產(chǎn)科研項目(DBKT2004-YJ-023)

程三友(1977—)，女，博士，講師，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學和遙感地質(zhì)學等方面的研究。E-mail:chengsanyou@126.com