遼寧省新民市大民屯地區(qū)地?zé)豳Y源前景分析

丁志剛

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110032)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)、華北斷坳(Ⅱ)、下遼河斷陷(Ⅲ)、遼河斷凹(Ⅳ)的中北部，屬大民屯新生代盆地地?zé)岢傻V區(qū)下遼河斷陷是在華北地臺(tái)基礎(chǔ)上形成的中、新生代坳陷，位于華北地臺(tái)的東北隅，是遼冀臺(tái)向斜的一部分，其東側(cè)是遼東臺(tái)背斜，西接燕山臺(tái)褶帶，北靠?jī)?nèi)蒙地軸東緣，南臨遼東灣。大致呈北東向展布。

1.1 地形地貌

研究區(qū)地貌類型由山前傾斜平原和沖積平原組成。山前傾斜平原海拔高程30～35m左右，坡降0.5‰～0.7‰。河流沖積平原，絕對(duì)高程低于25～30m，溪渠成網(wǎng)，且多積水，形成團(tuán)結(jié)湖水庫(kù)。山前傾斜平原和沖積平原地勢(shì)平坦，地形東高西低。

1.2 地層和巖石

大民屯斷陷基底是太古界及下元古界的一套復(fù)雜變質(zhì)巖系組成，蓋層主要由中上元古界、古生界、中生界和新生界沉積層組成[1]。

中上元古界、下古生界自下而上有長(zhǎng)城系、薊縣系、青白口系、寒武系和奧陶系，總厚度達(dá)6000余m。研究區(qū)普遍缺失晚奧陶統(tǒng)、下古生界志留系、泥盆系以及上古生界下石炭統(tǒng)沉積。中生界僅在山間洼地有充填式沉積巖性以砂礫巖、砂巖、泥巖、中酸性火山巖為主。

新生界為一套陸相碎屑沉積，從始新統(tǒng)至漸新統(tǒng)以湖相沉積為主，主要為暗色泥巖及碳質(zhì)泥巖與砂巖互層(是此次工作研究的主要目的層)。分述如下：

房身泡組：主要為一套灰黑、灰綠色玄武巖與棕紅、紫紅色泥巖，部分玄武巖蝕變較嚴(yán)重。

沙河街組四段：受區(qū)域構(gòu)造西北高、東南低的影響，此段地層自西北向東南逐漸變厚，而且厚度變化大。巖性為淺、灰白色砂礫巖，含砂礫巖、砂巖與灰褐色泥巖。

沙河街組沙三段：是整個(gè)大民屯凹陷最為發(fā)育的一套地層。其厚度大到占第三系地層總厚度的三分之一以上。巖性為砂巖與泥巖互層、泥巖、暗色灰?guī)r夾碳質(zhì)泥巖與淺灰色砂巖。厚度1000～1400m。

沙河街組一段：巖性組合為砂泥巖互層，地層厚度400～600m。

東營(yíng)組：地層厚度在300～400m之間，巖性組合為砂泥巖互層。總體上砂層厚度大于泥巖厚度，砂層粒度較粗，多為砂礫巖，含砂礫巖。泥巖質(zhì)不純，普遍含砂，顏色為綠、灰、棕紅色。此組地層與下伏的沙一段呈假整合接觸。

上第三系及第四系：由于此段地層厚度較薄，在200～250 m之間，所以大民屯地區(qū)的石油探井均沒(méi)將上第三系頂界與第四系底界劃分出來(lái)。巖性以礫石層、砂礫層為主，夾少量雜色黏土層。上第三系底界與下伏的東營(yíng)組地層呈角度不整合接觸。

第四系巖性為粉砂夾黏土、含泥礫石與砂礫石互層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

遼河斷陷屬于華北地臺(tái)北部的一部分，介于各個(gè)構(gòu)造性質(zhì)不同的大地構(gòu)造單元之間，東臨遼東隆起區(qū)，西接燕山-遼西褶皺帶，北達(dá)內(nèi)蒙地軸東段與松遼盆地相隔，南部?jī)A入遼東灣與渤海盆地相連?？蓜澐譃榱鶄€(gè)二級(jí)構(gòu)造帶，每個(gè)構(gòu)造帶又可分為數(shù)個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。二級(jí)構(gòu)造單元自西至東為西部凸起帶、西部凹陷帶、中央凸起帶、東部凹陷帶、東部凸起帶、大民屯凹陷帶。遼河斷陷中生代以前的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以地臺(tái)型穩(wěn)定的整體升降為主，中生代后期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍，老的格局開(kāi)始解體，構(gòu)造線方向由近東西向轉(zhuǎn)為北東向，初步形成了凹凸相間的基本構(gòu)造格局。新生代早期則經(jīng)歷了以箕狀斷陷為特征的斷陷活動(dòng)，晚期斷陷活動(dòng)趨于消失。從中晚元古代至新生代大體經(jīng)歷了四個(gè)不同運(yùn)動(dòng)形式的發(fā)展階段。

1.3.1 中晚元古代至古生代區(qū)域穩(wěn)定沉降階段

在太古界及下元古界變質(zhì)巖系基底之上，沉積了一套主要由碳酸鹽巖組成的中上元古界地層。元古代末期地臺(tái)整體上隆，經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕，至早寒武世中期，研究區(qū)又開(kāi)始下降，沉積了厚度、巖性均較穩(wěn)定的碳酸鹽巖夾泥頁(yè)巖。中奧陶末期的加里東運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)抬升，缺失志留系和泥盆系沉積，到中石炭世又開(kāi)始下降，接受了石炭至二疊紀(jì)海陸交互相沉積，二疊紀(jì)末的海西運(yùn)動(dòng)使該區(qū)又整體抬升，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)部分地區(qū)缺失三疊系。本階段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最主要的特點(diǎn)是表現(xiàn)為區(qū)域升降。

1.3.2 中生代隆起褶皺階段

該階段為印支和燕山構(gòu)造期，由早期的穩(wěn)定區(qū)轉(zhuǎn)化為活動(dòng)區(qū)，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為褶皺、斷裂和巖漿活動(dòng)。研究區(qū)在早中白堊世已經(jīng)產(chǎn)生一個(gè)北東向地殼隆起帶，地層時(shí)代由軸部向冀部逐次變新。在褶皺的同時(shí)，發(fā)育了一系列的北東、北西向斷層，由于北西向斷裂的分割，一些末陷落的斷塊將凹陷分隔開(kāi)來(lái)，成為短地塹斷續(xù)相連。構(gòu)成了白堊系盆地沿隆起兩側(cè)串珠狀分布的格局。伴隨斷裂活動(dòng)有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，隆起階段的凹陷多為山間盆地，形成陸相碎屑含煤建造。局部有淺水湖盆發(fā)育。

1.3.3 早第三紀(jì)斷裂凹陷發(fā)育階段

新生代喜山運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的斷塊升降運(yùn)動(dòng)。早第三紀(jì)開(kāi)始，古新世基本上繼承了燕山運(yùn)動(dòng)末期的構(gòu)造面貌，從始新世晚期開(kāi)始，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，在中生代網(wǎng)格狀斷裂的基礎(chǔ)上，又產(chǎn)生了一系列張性正斷裂，將地殼切成更破碎的地塊，如營(yíng)口-佟二堡斷裂、臺(tái)安-大洼斷裂的活動(dòng)將原來(lái)分割的短小凹陷逐漸變成連通的狹長(zhǎng)凹陷，且由淺變深。如西部凹陷、東部凹陷、大民屯凹陷，各凹陷內(nèi)均沉積了巨厚的早第三系湖、河相碎屑巖，并伴有多期的火山噴發(fā)。在斷裂帶附近的近物源區(qū)，發(fā)育了以扇三角洲為代表的砂巖體，曙光、大民屯等山頭被掩埋，形成了“古潛山”。

1.3.4 晚第三紀(jì)-第四紀(jì)區(qū)域凹陷階段

在早第三紀(jì)時(shí)由于地下能量大量釋放，巖漿大量噴溢，沉積蓋層厚度不斷增加，使地球內(nèi)部物質(zhì)達(dá)到暫時(shí)平衡，在原來(lái)的沉陷帶內(nèi)巖漿活動(dòng)、斷裂活動(dòng)處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。遼河盆地為一個(gè)較寬闊的凹陷，火山巖噴發(fā)僅局限于大平房部分地區(qū)，現(xiàn)代地震位于盆地的東側(cè)等現(xiàn)象，都說(shuō)明了裂谷活動(dòng)并沒(méi)有停止，而是以另一種形式，緩慢的速度繼續(xù)發(fā)展。

晚第三紀(jì)時(shí)，盆地整體凹陷，凹陷較平坦，凹陷沉降中心由北向南轉(zhuǎn)移，盆地范圍擴(kuò)大，沉積物超覆于第三系之上，巖性比較單一，平面分布穩(wěn)定，巖性為厚層狀砂礫巖和砂泥巖互層。第四紀(jì)時(shí)，沉降范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，盆地內(nèi)主要沉積物為松散堆積物。

大民屯凹陷位于遼河斷陷盆地的東北端，軸向北東，長(zhǎng)約50km斷陷，凹陷內(nèi)斷裂發(fā)育，地質(zhì)情況比較復(fù)雜。整個(gè)凹陷被老邊-前當(dāng)堡、三臺(tái)子-東勝堡、邊臺(tái)-韓三家子三條北東向基底斷層四分(歸屬于郯廬斷裂西支，巖石圈斷裂)。東為曹臺(tái)-老邊斷層，中為法哈牛-東勝堡斷層，西為大民屯-前當(dāng)堡斷裂，組成大民屯-前當(dāng)堡、靜安堡-東勝堡、法哈牛-韓三家子隆起帶和網(wǎng)戶屯斜坡帶及三臺(tái)子、東勝堡洼陷。凹陷基底的主體為太古界。北部有元古界，西側(cè)和南部為中生界?；讛鄬影l(fā)育，斷層和基底的起伏對(duì)古潛山與上覆地層構(gòu)造起到了重要的控制作用。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地表第四系含水層類型為松散堆積層孔隙水，分布比較穩(wěn)定，具有供水意義的孔隙潛水(Q3-4)，水量豐富，單井涌水量1000～5000t/d。中下更新統(tǒng)水量中等，含水層不穩(wěn)定，單井涌水量50～1600t/d。第三系為研究區(qū)主要熱儲(chǔ)含水層，含水類型為碎屑巖孔隙裂隙層間水，單井涌水量26～700t/d。下伏地層為中生界侏羅系，水量較小，單井涌水量10～400t/d[2]。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件

研究區(qū)所處構(gòu)造位置為下遼河斷陷，為地幔隆起帶，為新生代斷陷盆地。第三系沙河街組及東營(yíng)組由多套砂泥互層沉積旋回組成，其中沙河街組沉積厚度大，沉積旋回多，其中砂層，泥層具有可分別作為熱儲(chǔ)及蓋層的條件，上第三系大民屯前當(dāng)堡斷裂可以作為普查區(qū)地?zé)崽锏目責(zé)釋?dǎo)水構(gòu)造，地溫梯度2.81℃/100m～2.99℃/100m，平均2.9℃/100m。下第三系水層封閉性好，具有形成地?zé)崽锏臈l件，地?zé)崽荻?.35℃/100m～4.12℃/100m,平均地溫梯度3.18℃/100m。區(qū)內(nèi)東營(yíng)組含水層發(fā)育但由于埋深淺，水溫一般低于30℃，沙一段含水層埋深在1000～1150m，沙一段上部西部比東部發(fā)育，沙一段下部東部比西部發(fā)育，水溫30℃～45℃，沙三段含水層埋深在2050～2500m，分為上下兩個(gè)含水層段，下段為前當(dāng)堡地區(qū)主力油氣層段，水溫在60℃～80℃，含水段由西北向東南方向減薄[2]。由上可知區(qū)內(nèi)地?zé)岬你@探開(kāi)發(fā)難度不高，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件上可行。

3 結(jié)論

大民屯凹陷熱儲(chǔ)層主要為下第三系沙河街組、東營(yíng)組碎屑巖(砂巖、砂礫巖及泥質(zhì)砂巖)，蓋層為上第三系館陶組、明化鎮(zhèn)組。地溫梯度一般2.35℃/100m～4.12℃/100m，前當(dāng)堡地段地溫異常表現(xiàn)明顯，據(jù)沈169號(hào)井測(cè)溫資料，下第三系東營(yíng)組800m井深地溫為34.3℃；沙一段1300m井深地溫52.4℃，3400m井深地溫達(dá)130.9℃。在沙四段泥巖與房身泡組火山巖界面處地溫梯度突增至6℃/100m。砂巖孔隙度為18%～30%，滲透率1～2825×10-3μm2，單井涌水量達(dá)1000m3/d以上[4]。

因此，在該地區(qū)施工地?zé)峋?000m以內(nèi)即可獲得很好的地?zé)豳Y源，勘查前景十分看好。

[1] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局. 遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

[2] 遼寧省化工地質(zhì)勘查院.下遼河西部凹陷天然堿普查報(bào)告[R].2005.

[3] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.遼寧省地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2007.