松遼盆地梨樹斷陷營(yíng)城組源匯體系研究

范雪松，樊太亮，王宏語(yǔ)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

0 前 言

營(yíng)城組處于梨樹斷陷的快速裂陷期，邊界斷裂活動(dòng)強(qiáng)，物源難以追蹤，沉積物搬運(yùn)方式不明確，缺乏對(duì)“源”、“渠”和“匯”的綜合分析[1-9]。前人針對(duì)梨樹斷陷營(yíng)城組的構(gòu)造、沉積、物源等均開展過研究，但并未系統(tǒng)闡述沉積物從物源區(qū)到匯水盆地的過程。該文在源匯體系理論的指導(dǎo)下，結(jié)合盆地構(gòu)造演化史，充分利用二維與三維地震、鉆井、測(cè)井以及巖心資料，研究了梨樹斷陷“源”、“渠”和“匯”的特征，并總結(jié)其耦合模式與分布規(guī)律，其結(jié)果對(duì)梨樹斷陷營(yíng)城組及類似盆地的源匯體系研究具有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)南段(圖1a)，面積約為2 346 km2。內(nèi)部可分為桑樹臺(tái)次洼、北部斜坡帶、中央構(gòu)造帶、東部向斜帶、東南斜坡帶和雙龍次洼帶6個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元區(qū)帶[10-16](圖1b)。盆地的形成及發(fā)展受控于西緣桑樹臺(tái)控盆斷裂，經(jīng)歷了晚侏羅世—早白堊世斷陷、早白堊世晚期斷坳轉(zhuǎn)化、晚白堊世坳陷及后期抬升剝蝕4個(gè)階段[10-13]，總體上為西斷東超箕狀斷陷盆地，具有下斷上坳雙層結(jié)構(gòu)特征(圖1c)，由陡坡帶、緩坡區(qū)和深陷區(qū)3個(gè)構(gòu)造單元組成。營(yíng)城組(K1y)處于盆地快速斷陷期，表現(xiàn)為西斷東超、南陡北緩的特征；與下伏沙河子組(K1s)整合接觸，與上覆登婁庫(kù)組(K1d)假整合、角度不整合接觸[17-20](圖1c)。

2 源匯體系特征

2.1 “源”

“源”指代物源。源匯體系研究中，需結(jié)合構(gòu)造背景，利用礦物組分、主量元素組成、穩(wěn)定系數(shù)分析等手段，對(duì)沉積物的母巖性質(zhì)與來源方向開展研究。該文首先通過鉆井巖性揭示，統(tǒng)計(jì)砂巖厚度、砂巖百分含量，然后與地震屬性分析相結(jié)合，對(duì)研究區(qū)物源開展定性研究。

營(yíng)城組砂巖厚度由南向北遞減，總體上厚度偏小，其中盆地中部厚度最大，為115 m。砂巖百分含量變化較大，為40%～70%，主要分布在東南部及北部的局部區(qū)域，且在東南部呈北東向條帶狀分布(圖2a)。

綜合分析可知，營(yíng)城組沉積期，東南部和北部地區(qū)的砂巖厚度和砂巖百分含量均為高值，判斷為近物源沉積，即此時(shí)期的主體物源是東南物源和北部物源。東北部桑樹臺(tái)斷裂與蘇家屯斷裂交匯處，顯示有小規(guī)模物源輸入；西部桑樹臺(tái)次洼區(qū)，由于缺乏單井資料支撐，不含砂巖，但通過地震特征分析，桑樹臺(tái)次洼處發(fā)育有小規(guī)模的砂體發(fā)育。均方根振幅屬性顯示，高振幅區(qū)主要分布在東部和北部，低振幅區(qū)分布在西部和西南部(圖2b)，表明該時(shí)期主體物源為北部物源和東南物源，砂體主要從北部與東南部向桑樹臺(tái)次洼推進(jìn)。

圖2 梨樹斷陷營(yíng)城組砂巖百分含量與均方根地震屬性

2.2 “渠”

“渠”指代沉積物的搬運(yùn)通道與路徑。源匯體系研究中，需通過溝谷、坡折帶的地震相識(shí)別與分析，對(duì)“渠”的類型及分布開展研究。

營(yíng)城組沉積期處于梨樹斷陷的快速斷陷期，桑樹臺(tái)同沉積正斷層繼續(xù)斷裂活動(dòng)，地層沉積分布受斷陷形態(tài)控制，造就了營(yíng)城期西陡北緩，東部多級(jí)坡折發(fā)育的特征[17-18](圖1c)。通過地震剖面詳細(xì)解釋，梨樹斷陷除了控盆的桑樹臺(tái)斷裂，內(nèi)部還發(fā)育斷裂坡折和撓曲坡折，呈環(huán)帶狀分布。研究區(qū)可劃分為第一平臺(tái)緩坡區(qū)、外環(huán)坡折帶、第二平臺(tái)緩坡區(qū)、內(nèi)環(huán)坡折帶、洼陷區(qū)以及北部斜坡帶(圖3a)。外環(huán)坡折帶主要由斷裂坡折構(gòu)成，內(nèi)環(huán)坡折帶在北部斜坡以撓曲坡折為主，在東南斜坡以斷裂坡折為主。不同的區(qū)帶與坡折帶特征，控制了溝渠的類型與分布。此外，同沉積斷裂特征分析顯示，同一斷裂不同段的斷距不盡相同，斷裂調(diào)節(jié)帶通常為沉積物的搬運(yùn)通道，即“渠”的位置。結(jié)合坡折帶與同沉積斷裂特征，研究區(qū)的“渠”可分為4類：第1類為盆緣陡坡型，受斷裂調(diào)節(jié)帶控制，主要分布在桑樹臺(tái)斷裂中部的斷層調(diào)節(jié)帶(圖3b)；第2類為盆緣緩坡型，主要受控于地形，分布在研究區(qū)北部斜坡區(qū)(圖3b)；第3類為多級(jí)坡折型，受控于坡折帶，主要分布在研究區(qū)東部斜坡帶(圖3b)；第4類為斷裂交互型，受控于交互的斷裂，主要分布于蘇家屯斷裂、皮家走滑斷裂與桑樹臺(tái)斷裂的交匯調(diào)節(jié)帶(圖3b)。

圖3 梨樹斷陷營(yíng)城組古地貌特征與“渠”類型

2.3 “匯”

“匯”指代沉積體系。源匯體系研究中，需利用測(cè)井曲線與巖心觀察，明確沉積體系類型；結(jié)合“源”和“渠”特征，分析沉積體系展布特征。

研究區(qū)營(yíng)城組沉積時(shí)期，隨著桑樹臺(tái)控盆斷裂持續(xù)構(gòu)造沉降，沉積范圍不斷擴(kuò)大，此時(shí)箕狀斷陷達(dá)到較大規(guī)模，主要發(fā)育辮狀河三角洲、近岸水下扇與湖泊沉積[21-22](圖4)。沉積體系展布特征方面，營(yíng)城組沉積期西部桑樹臺(tái)斷裂活動(dòng)速率快，沉積物沿著斷裂調(diào)節(jié)帶快速堆積，發(fā)育近岸水下扇沉積體系，且規(guī)模較小，延伸較短。東南物源區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積，沉積物沿著多級(jí)坡折帶向西北方向的湖盆中心進(jìn)積，分布面積較廣。北部物源區(qū)由于坡度較小，且物源供給與水動(dòng)力條件較弱，三角洲朵葉體展布范圍局限于SW92—SW3—SN118一帶。此外，在西部的桑樹臺(tái)斷裂、北部的蘇家屯斷裂與皮家走滑斷裂交匯處，也發(fā)育有小規(guī)模辮狀河三角洲沉積，朵葉體沿著斷裂交匯調(diào)節(jié)帶的斜坡向東北方向前積，面積較小。

3 “源”-“渠”-“匯”耦合模式與分布

陸相斷陷湖盆構(gòu)造演化較為復(fù)雜，盆地中不同時(shí)期發(fā)育不同尺度和不同性質(zhì)的斷裂，使得源匯體系有不同的組合類型。梨樹斷陷“源”、“渠”、“匯”特征分析表明，區(qū)內(nèi)存在4種源匯體系模式，分別為盆緣陡坡型、盆緣緩坡型、多級(jí)斷裂坡折型和盆緣斷裂交互型(圖5)。

3.1 盆緣陡坡型

盆緣陡坡型源匯體系主要發(fā)育在控盆斷裂帶處，如梨樹斷陷的桑樹臺(tái)斷裂。由于控盆斷裂在斷陷期的構(gòu)造活動(dòng)速率較大，不同段活動(dòng)速率不同，導(dǎo)致斷裂調(diào)節(jié)帶發(fā)育，且坡度較陡，基巖受構(gòu)造應(yīng)力作用易破碎，溝谷較發(fā)育。同時(shí)，由于坡度較陡，沉積物僅靠近斷裂發(fā)育，延伸距離較短，通常發(fā)育為短軸的扇三角洲或水下扇。

圖4 梨樹斷陷營(yíng)城組沉積體系展布

3.2 盆緣緩坡型

盆緣緩坡型源匯體系主要發(fā)育在無(wú)斷裂的盆邊緩坡區(qū)，如梨樹斷陷的北部斜坡區(qū)。該類型源匯受控于古地貌與水動(dòng)力條件，物源沿著緩坡大面積前積，通常為河流沉積或三角洲沉積。

3.3 多級(jí)斷裂坡折型

多級(jí)斷裂坡折型源匯體系發(fā)育在多條斷裂發(fā)育的區(qū)域，如梨樹斷陷的東部斜坡區(qū)，發(fā)育秦家屯、秦東、小寬走滑等多條斷裂。除了受控于多級(jí)斷裂的構(gòu)造演化，也受控于多級(jí)坡折帶的古地貌格局，物源沿著坡折帶或斷裂調(diào)節(jié)帶向前進(jìn)積。

3.4 斷裂交互型

斷裂交互型源匯體系發(fā)育于斷裂的交互帶或重疊段，將一條斷層的上盤與另一條斷層的下盤連接起來，如梨樹斷陷西北部桑樹臺(tái)斷裂、蘇家屯斷裂和皮家走滑斷裂交互帶。由于2條斷裂交互或重疊，形成了一個(gè)明顯的應(yīng)力轉(zhuǎn)換帶斜坡，使得2條斷裂平穩(wěn)渡過，沉積沿著此應(yīng)力轉(zhuǎn)換斜坡向下前積。應(yīng)力轉(zhuǎn)換斜坡普遍較陡，造成沉積物展布面積局限。

圖5 梨樹斷陷“源”-“渠”-“匯”耦合模式與分布

4 結(jié) 論

(1) 梨樹斷陷為一典型斷陷湖盆，運(yùn)用源匯體系理論，能有效地解決其物源難以追蹤、沉積物搬運(yùn)方式不明確等問題；從構(gòu)造、沉積學(xué)綜合研究思路揭示盆地地貌、沉積物來源和分散體系特征及其之間相互控制關(guān)系，以動(dòng)態(tài)、整體的角度認(rèn)識(shí)沉積充填過程。

(2) 梨樹斷陷營(yíng)城組沉積期存在東南物源和北部物源等兩大供源區(qū)；在盆地存在第一平臺(tái)緩坡區(qū)、外環(huán)坡折帶、第二平臺(tái)緩坡區(qū)、內(nèi)環(huán)坡折帶、北部斜坡區(qū)以及洼陷區(qū)的古地貌格局背景下，溝渠主要發(fā)育在斷層調(diào)節(jié)帶及坡折帶處；桑樹臺(tái)斷裂小規(guī)模發(fā)育近岸水下扇沉積，辮狀河三角洲沉積體系發(fā)育于東南物源區(qū)和北部物源區(qū)，受坡折帶控制。

(3) 梨樹斷陷營(yíng)城期發(fā)育盆緣陡坡型、盆緣緩坡型、多級(jí)斷裂坡折型和斷裂交互型4類陸相斷陷源匯耦合模式，分別分布于桑樹臺(tái)斷裂帶、北部斜坡帶、東部斜坡區(qū)和西北部的斷裂交匯帶。