松遼盆地梨樹斷陷基底結構特征

徐宏節(jié)，溫升福，逄海明

（中國石化東北油氣分公司，長春130062）

近年來，隨著深層油氣勘探的不斷推進，特別是一些成果顯示，松遼盆地基底存在晚古生代淺變質(zhì)巖系（包括泥板巖、碳酸鹽巖）。該套淺變質(zhì)巖系富含有機質(zhì)，其原巖為淺海相泥巖、碳酸鹽巖等，具有生油潛力[1]。然而，松遼盆地晚古生代基底的勘探研究還十分薄弱，至今還沒有一口井鉆穿松遼盆地基底。梨樹斷陷在區(qū)域上位于松遼盆地東南隆起區(qū)的南端，其北部以楊大城子凸起與長嶺斷陷和伏龍泉斷陷相鄰，東北方向與德惠斷陷以懷德凸起相隔，西南和昌圖斷陷隔沈洋凸起相望。本文主要通過重、磁數(shù)據(jù)處理和解釋，并結合鉆錄井、薄片鑒定和同位素測齡等資料，對梨樹斷陷基底結構與構造進行分析。

1 地質(zhì)背景

梨樹斷陷基底是指侏羅系之下的層系巖體，主要包括元古界、古生界的變質(zhì)巖、碳酸鹽巖和中酸性火成巖侵入巖體。其形成和演化受到東北地區(qū)大地構造格局與構造演化背景的影響。

東北地區(qū)是古亞洲構造域和西太平洋構造域復合地帶，古生代處于西伯利亞克拉通和中朝克拉通之間的古亞洲洋[2]。海西期和印支期古亞洲洋俯沖消亡、華北板塊（中朝板塊）與西伯利亞板塊發(fā)生對接，東北地區(qū)以索倫－林西古縫合帶為界拼合為統(tǒng)一的復合古陸。這一時期以西伯利亞板塊與中朝板塊的南北向擠壓構造應力為主，形成一系列東西向近平行展布的上沖斷層，并且伴隨有不同活動期次巖漿的侵入和噴發(fā)活動。印支—燕山期古亞洲洋的殘余繼續(xù)向華北板塊和西伯利亞板塊俯沖消減，華北板塊與西伯利亞板塊實現(xiàn)了最終拼接——歐亞板塊東緣；其后板塊之間的陸－陸碰撞一直持續(xù)到侏羅紀，直至早白堊世才逐漸結束。

自中晚三疊世的晚印支運動以來，東北地區(qū)和松遼盆地受到2種動力的影響和控制：一種是莫霍面拱起，地幔物質(zhì)的熱穹窿引起地殼初始張裂；另一種是太平洋板塊向歐亞板塊東緣俯沖擠壓作用。盆地早期形成和發(fā)育主要受第一種動力的控制，此時期地殼發(fā)生隆起減薄，產(chǎn)生NENW向深大斷裂，并伴隨著中酸性巖漿侵入和噴發(fā)，直到燕山期的早中侏羅世在引張斷裂的控制下形成了規(guī)模不等的初期裂陷，并沿斷裂發(fā)生中酸性巖漿侵入活動。

2 基底的巖相組成

前人對基底的研究比較薄弱，就松遼盆地來說，盆地基底的性質(zhì)、時代及對盆地演化的作用成果不多。對松遼盆地基底的認識，前人主要從基底巖心測齡和松遼盆地重磁特征方面開展了研究[1，3－5]。吳福元等（2000）對松遼盆地北部的基底花崗巖作了鋯石TIMS測齡，認為松遼盆地是晚古生代末至早中生代初固結的大陸地殼[6]；王穎等（2006）認為松遼盆地的基底是古生代造山建造與（早）前寒武紀建造拼合的復合基底[7]；裴福萍等（2006）對松遼盆地基底巖石做了鋯石U－Pb同位素測齡研究，指出松遼盆地存在前寒武紀基底和古生代變質(zhì)巖基底，基底存在加里東和海西期巖漿活動事件，最晚一期巖漿事件發(fā)生在中侏羅世[8]。

就整個松遼盆地來看，基底具有巖性復雜、形成時代差異比較大的特點。本區(qū)已揭露的基底巖性主要以淺變質(zhì)巖為主，代表中深變質(zhì)程度的片麻巖只在局部零星出露。梨樹斷陷的基底主要有3類巖石組成：變質(zhì)巖、碳酸鹽巖和侵入巖體。主體為古生代的淺變質(zhì)巖和侵入巖體，淺變質(zhì)巖主要由片巖、千枚巖、變余砂巖等構成，局部區(qū)域保存有碳酸鹽巖；侵入巖體主要以花崗巖為主，其特點是局部侵入，分布范圍相對集中，并且與基底斷裂的延伸方向及斷裂活動特征關系密切。

梨樹斷陷的基底巖性與松遼盆地的基底巖性具有相似性。本區(qū)鉆遇基底的鉆井有20多口（表1），從揭示情況來看，主體為一套片巖、千枚巖、變余砂巖等組成的淺變質(zhì)巖，是梨樹斷陷的主要基底構成。據(jù)前人對長嶺地區(qū)SN190井綠泥絹云片巖鋯石測齡，結果為450～420Ma[9]，代表了早古生代時期的巖性；據(jù)吉林油田（2006）對農(nóng)43井絹云母石英片巖鋯石測齡結果為213Ma，類比梨樹斷陷基底特征，其最后定型期應為石炭—三疊紀。SN64井揭露為灰色含生物碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，表現(xiàn)為一套淺海的低能環(huán)境，推測為古亞洲洋消亡的殘留海域。

SW8、SW801、SN156等鉆井揭露的基底巖性為片麻巖，鋯石 U－Pb年齡分別為：SW8井1 850Ma、SW801井1 932Ma、SN156井1 834 Ma[10]，代表了早元古代的結晶基底。TG1井石英閃長巖鋯石 U－Pb年齡為1 772Ma；SN55、SW7等井揭露主要為碎裂花崗巖，其鋯石U－Pb年齡分別為：SN55井1 820Ma、SW7井1 893 Ma[10]，為早元古代動力變質(zhì)作用的結果。

另外，鉆井揭示花崗巖出露比較集中，由酸性到基性和超基性巖，隨著鐵磁性礦物含量逐漸增加，磁性逐漸由弱到強[11]。根據(jù)梨樹地區(qū)的磁異常特征看，本區(qū)花崗巖主要由強磁性的淺灰色花崗巖和弱磁性的淺紅色花崗巖構成。其中強磁性花崗巖主要在梨樹斷陷北部的雙龍、東嶺、楊大城子一帶出露，另外在雙城堡、大榆樹、小寬地區(qū)也有分布，鉆井揭示SN117井為淺灰色角閃石巖，鋯石測齡結果顯示為（282±4）Ma[9]，代表了海西期火山活動；SN102井、SN113井的錄井為淺灰色花崗巖和花崗斑巖，巖石主要組成礦物為斜長石、鉀長石、石英和少量暗色礦物，磁力異常表現(xiàn)的特征與SN117井相似，推測為一期火山活動的產(chǎn)物。SN121、SN122、SN146井等都揭示出淺紅、棕紅色花崗巖，巖石主要組成礦物為鉀長石、斜長石、石英和少量暗色礦物。SN121、SN122、SN146井基底花崗巖鋯石U－Pb同位素年齡分別為（165±1）Ma、165～181Ma[9]、（178.1±4.4）Ma[10]，形成時代為中侏羅世；城1井棕灰色二長巖鋯石U－Pb年齡有2個峰值，分別是174.2Ma和157.7Ma[10]，形成于中、晚侏羅世，表明該區(qū)存在晚印支—早燕山期火山活動。

表1 鉆遇基底鉆井的巖性統(tǒng)計Table1 Lithology statistical results of the drilled basement

梨樹斷陷早期主要存在2期火山活動，海西期火山活動和晚印支—早燕山期火山活動。值得說明的是，這2期火山活動與斷陷初期的早白堊世（中晚燕山期）火山活動是有區(qū)別的，早白堊世的火山活動以噴出巖為主，主要有安山巖、玄武巖、火山碎屑巖等，而早期的火山活動以侵入巖——花崗巖為主。

3 重磁資料處理與基底結構預測

據(jù)王家林等（2007）對梨樹斷陷重磁異常研究，重力異常特征方面顯示淺變質(zhì)巖密度較均勻，不同巖性體之間密度差異很小，密度值在2.6×103kg／m3左右變化，屬中等密度體。而侵入巖體呈現(xiàn)出巖體由酸性－中性－基性，密度逐漸變大的特點[12]。如花崗閃長巖密度在（2.6～2.7）×103kg／m3，而角閃輝長巖密度＞3.0×103kg／m3，中基性火山巖體為本地區(qū)的高密度巖體。在布格重力異常圖上，秦家屯、太平莊一帶及桑樹臺西部顯示出比較高的布格重力正異常，而在萬發(fā)—大榆樹一帶因為片巖基底密度小的緣故表現(xiàn)為比較低的負異常（圖1）。酸性火山巖的密度最小，中性火山巖、基性火山巖密度依次變大。沉積巖的密度低于酸性侵入巖和中基性侵入巖。因此，相對沉積巖來講侵入巖體表現(xiàn)為重力正異常。另外，松遼盆地具有“鏡像對稱”的特征，上地殼薄的部位也表現(xiàn)為重力異常高值。

從梨樹斷陷磁性來看，基底中既存在磁性較強的地質(zhì)體，也存在磁性較弱的地質(zhì)體。古生代的淺變質(zhì)巖磁性一般不超過50×10－5SI，為弱磁性巖體。各期侵入巖體磁性較強，除鉀長花崗巖、正長花崗巖表現(xiàn)出弱磁性外，其他都表現(xiàn)為強磁性，具體受暗色礦物如黑云母、角閃石、輝石等的影響，高者達到近10 000×10－5SI。與沉積巖相比，侵入巖體因巖體性質(zhì)不同會產(chǎn)生局部異常，中基性侵入巖體的磁性最強，能引起強的中—高頻的局部磁力正異常；酸性火山巖因受暗色礦物等影響能引起高—中—低頻局部磁力異常。另外，本區(qū)的片巖、千枚巖、變余砂巖等淺變質(zhì)基底重磁異常主要受基底深度的影響。從磁力異常圖上可以看出，磁力負異常區(qū)主要分布在有淺紅色花崗巖分布的處于隆起的部位秦家屯地區(qū)和基底比較深的皮家地區(qū)、孤家子西部地區(qū)，而有淺灰色花崗巖、角閃石巖等侵入巖體分布的雙龍—東嶺—楊大城子及金山地區(qū)都表現(xiàn)為特別高的正異常特征（圖2）。

圖1 梨樹斷陷布格重力異常圖Fig.1 Bouguer gravity anomaly in the Lishu fault depression

4 基底斷裂特征

據(jù)高瑞琪、蔡希源（1997）研究，松遼盆地基底發(fā)育北東－北北東、北西－北北西、近東西、近南北向4組主干斷裂[13]。梨樹斷陷基底主要發(fā)育北東－北北東、北西－北北西和近東西向斷裂：F1、F2、F3、F4為北東－北北東向張性斷裂，它們與后期斷陷盆地的形成具有繼承性；F5、F6為北西－北北西向張性斷裂，為北東－北北東向基底斷裂在伸展拆離過程中的調(diào)節(jié)斷裂；近東西向斷裂推測為索倫－林西縫合帶。其中北東－北北東、北西－北北西向斷裂后期繼續(xù)發(fā)育，對斷陷期構造格架的定型起控制作用（圖3）。

4.1 北東－北北東向斷裂

北東－北北東向?qū)笃跇嬙炱鹂刂谱饔玫纳畲髷嗔延?條，分別是F1、F2、F3、F4（圖4）。

F1：發(fā)育在玻璃城子鎮(zhèn)附近，呈北東向展布的斷裂。其發(fā)育規(guī)模受巖性影響，在斷裂上升盤基底為花崗巖體，下降盤為片巖，斷層切割比較淺，后期活動比較弱。斷裂主要在晚侏羅—早白堊世受北東向張應力影響的作用，形成伸展斷層，斷層活動和延伸與火山活動關系密切。

F2：在皮家附近呈北東向展布的斷裂。斷裂切割深，傾向東南，傾角比較陡，是后期受構造運動影響一直活動的斷裂。

F3：是發(fā)育在梨樹斷陷中部的北東向斷裂。其早期發(fā)育受北東向張應力的作用，斷裂是在變質(zhì)巖基底之上發(fā)育的，小寬斷裂后期受左旋應力作用發(fā)生走滑，是梨樹斷陷的應力集中區(qū)，也為油氣運移和聚集提供了有利渠道。

F4：在秦家屯以東發(fā)育的北北東向斷層。斷裂上升盤有大規(guī)?；◢弾r體，為后期地層沉積形成了穩(wěn)定堅硬的平臺；下降盤為淺變質(zhì)巖體，為斷陷期烴源巖富集和儲層的形成提供了沉積空間。

4.2 北西－北北西向斷裂

此方向發(fā)育的早期斷裂與北東－北北東向斷裂為同時期形成的2組斷裂（圖5）。

圖3 梨樹斷陷基底巖性與深大斷裂分布Fig.3 Basement lithology and major fractures of the Lishu fault depression

圖4 梨樹斷陷北西－南東向地層疊置關系Fig.4 NW－SE strata superimposition relationship of the Lishu fault depression

圖5 梨樹斷陷南西－北東向地層疊置關系Fig.5 SW－NE strata superimposition relationship of the Lishu fault depression

F5：在淺變質(zhì)巖基底上受早期張應力作用發(fā)育的斷裂。斷層切割比較深，后期繼續(xù)活動，成為控制梨樹斷陷的控盆斷裂。

F6：為沿老公林子—孤家子一帶發(fā)育的北西向調(diào)節(jié)斷裂，與F5呈斜列式分布。其下降盤地層減薄，造成巖漿在熱隆起階段侵入，所以在下降盤有大量火山巖存在。

綜合上述斷裂分布特征表明，這些深大斷裂都是在地殼大范圍隆起、地殼減薄和巖漿侵入的背景下開始的。北東－北北東向斷裂活動造成半地塹式的構造樣式，后期斷裂繼續(xù)活動，地層連續(xù)沉積，發(fā)育了斷拗疊置的2套沉積層系。而F3、F4之間花崗巖體的存在形成了很好的地臺體，為晚侏羅—早白堊世以后地層沉積厘定了格局。北北東向F1和北北西向F5斷裂后期繼續(xù)活動控制斷陷期地層沉積，奠定了梨樹斷陷西斷東超的箕狀斷陷雛形。

4.3 近東西向斷裂

索倫－林西縫合帶：該斷裂為推測斷裂，沿太平莊附近近呈東西向展布，在SW8、SN156井附近出露前寒武紀片麻巖基底，SN55、SW7井出露碎裂花崗巖。從成因上來看，為處于斷層附近堅硬的巖石受強烈擠壓作用發(fā)生動力變質(zhì)形成，其時代為早元古代。在西部SN64井發(fā)育灰?guī)r，為華北古陸與西伯利亞板塊拼合過程中古亞洲洋消亡的部位，推測索倫－林西縫合帶由此經(jīng)過。

5 結論

中國東部構造活動和巖漿作用的顯著特征為：火山巖多沿深大斷裂分布，深大斷裂則為火山熔漿上涌和噴發(fā)提供通道，同時為油氣運移提供有利通道。

通過對梨樹斷陷基底巖性的分布特征研究，同位素測齡、重磁異常特征研究和斷裂展布規(guī)律研究，認為梨樹斷陷基底結構具有以下特征：

a.白堊紀沉積之前基底至少存在2期火山活動：海西期、印支—早燕山期火山侵入活動。海西期侵入巖體以淺灰色為主，表現(xiàn)為重力正異常、磁力正異常；印支—早燕山期侵入巖體以淺紅色、棕紅色為主，表現(xiàn)為重力負異常和正異常、磁力負異常。

b.該區(qū)主體巖相組成為片巖、千枚巖、變余砂巖等淺變質(zhì)巖，最后定型期為石炭－三疊紀，局部存在早元古代片麻巖結晶基底。

c.早期存在北東－北北東向、北西－北北西向、近東西向斷裂，索倫—林西縫合帶從梨樹斷陷經(jīng)過。

[1]遲元林，云金表，蒙啟安.松遼盆地深部結構及成盆動力學與油氣聚集[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.Chi Y L，Yun J B，Meng Q A.The Deep Structure，Sedimentary Basin－forming Dynamics and Hydrocarbon Accumulation in Songliao Basin [M].Beijing：Petroleum Industry Press，2002.（In Chinese）

[2]趙富有，張曉博，曹成潤，等.東北地區(qū)及鄰區(qū)晚古生代晚期構造特征及演化規(guī)律[J].吉林地質(zhì)，2007，26（4）：80－13.Zhao F Y，Zhang X B，Cao C Y，et al.The end of the late Paleozoic structural features and evolutionary regularity in northeast China and adjacent area[J].Jilin Geology，2007，26（4）：80－13.（In Chinese）

[3]汪筱林，劉立，劉招君.滿洲里－綏芬河地學斷面域中新生代盆地基底結構及構造演化[M].北京：地震出版社，1994.Wang X L，Liu L，Liu Z J.The Meso－Cenozoic Basin Basement Structure and Tectonic Evolution in Manzhouli－Suifenhe Geoscience Transect[M].Beijing：Seismological Press，1994.（In Chinese）

[4]謝鳴謙.拼貼板塊構造及其驅(qū)動機理——中國東北及鄰區(qū)的大地構造演化[M].北京：科學出版社，2000.Xie M Q.The Collage Plate Tectonics and Driving Mechanism：Geotectonic Evolution of Northeast China and Adjacent Area[M].Beijing：Science Press，2000.（In Chinese）

[5]張永波，高宇慧，馬世忠，等.反向正斷層在松遼盆地南部油氣聚集中的作用[J].西南石油大學學報：自然科學版，2012，34（5）：59－64.Zhang Y B，Gao Y H，Ma S Z，et al.Function of oil and gas accumulation and formation mechanism of antithetic normal faults in the south of Songliao Basin[J].Journal of Southwest Petroleum University（Science ＆Technology Edition），2012，34（5）：59－64.（In Chinese）

[6]吳福元，孫德有，李惠民，等.松遼盆地基底巖石的鋯石 U－Pb年齡[J].科學通報，2000，45（6）：656－660.Wu F Y，Sun D Y，Li H M，et al.The U－Pb isotopic ages of zircon of the basement rocks in the Songliao Basin[J].Chinese Science Bulletin，2000，45（6）：656－660.（In Chinese）

[7]王穎，張福勤，張大偉，等.松遼盆地南部變質(zhì)閃長巖SHRIMP鋯石U－Pb年齡及其地質(zhì)意義[J].科學通報，2006，51（15）：1811－1816.Wang Y，Zhang F Q，Zhang D W，et al.The U－Pb isotopic ages of SHRIMP zircon in metamorphosed diorite and its geological significance in south of Songliao Basin[J].Chinese Science Bulletin，2006，51（15）：1811－1816.（In Chinese）

[8]裴福萍，許文良，楊德彬，等.松遼盆地基底巖石的時代構成——鋯石 U－Pb同位素年代學證據(jù)[C]／／2006年全國巖石學與地球動力學研討會論文摘要集.北京：中國地質(zhì)學會，2006.Pei F P，Xu W L，Yang D B，et al.The Forming Age of Basement Rocks in Songliao Basin：Zicron UPb Isotope Geochronology Evidence[C]／／2006's National Symposium on Petrology and Geodynamics.Beijing：Geological Society of China，2006.（In Chi－nese）

[9]許文良，朱建偉.松南地區(qū)油氣富集規(guī)律及勘探目標評價研究[R].北京：中國石化勘探開發(fā)研究院，2005.Xu W L，Zhu J W.The Hydrocarbon Enrichment Rules and Evaluation of Exploration Target in South Songliao Basin [R].Beijing：Research Institute of Petroleum Exploration ＆Development of SINOPEC，2005.（In Chinese）

[10]劉少峰，祁攀文，吳鍵.松南地區(qū)基底與石炭－二疊系地層分布研究[R].長春：中國石化東北油氣分公司，2010.Liu S F，Qi P W，Wu J.The Research about Basement and Permo－Carboniferous strata distribution in South Songliao Basin[R].Changchun：The Northeast Oil ＆ Gas Breach Company of SINOPEC，2010.（In Chinese）

[11]王家林，王一新，萬明浩.石油重磁解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1991.Wang J L，Wang Y X，Wan M H.The Interpretation of Petroleum Gravity Magnetics[M].Beijing：Petroleum Industry Press，1991.（In Chinese）

[12]王家林，吳健生，于鵬，等.2007年度松遼盆地南部十屋斷陷重磁及CEMP資料處理解釋[R].北京：中國石化勘探北方分公司，2007.Wang J L，Wu J S，Yu P，et al.The Processing and Interpretation of Gravity Magnetic and CEMP data of Shiwu Fault Depression in South Songliao Basin of Year 2007[R].Beijing：The North Exploration Breach Company of SINOPEC，2007.（In Chinese）

[13]高瑞琪，蔡希源.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，1997.Gao R Q，Cai X Y.The Formation Condition and Distribution Pattern of Oil and Gas Field in Songliao Basin [M].Beijing：Petroleum Industry Press，1997.（In Chinese）