海拉爾盆地紅旗凹陷構(gòu)造層特征及構(gòu)造演化

楊 旭 申文靜

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院， 黑龍江大慶 163712）

0 引 言

海拉爾盆地是疊置于內(nèi)蒙古—大興安嶺古生代碰撞造山帶之上的中—新生代陸相沉積盆地［1］，盆地由多個箕狀斷陷構(gòu)成。 張曉東等［2］認(rèn)為早白堊世的盆地主要經(jīng)歷了初始張裂、 斷陷強(qiáng)烈拉張、斷陷快速沉降、 斷陷穩(wěn)定拉張和斷陷萎縮5 個構(gòu)造演化階段。 陳守田、 羅群等［3-4］認(rèn)為白堊紀(jì)海拉爾盆地經(jīng)歷了地殼隆起、 斷陷、 坳陷和萎縮4 個構(gòu)造演化階段。 隨著三維地震勘探區(qū)的構(gòu)造精細(xì)研究，對海拉爾盆地的構(gòu)造演化進(jìn)一步劃分為3 個伸展作用幕和3 個縮短作用幕［5］。 劉志宏等［6］認(rèn)為紅旗凹陷在早白堊世經(jīng)歷了4 個變形階段。 紅旗凹陷是海拉爾盆地內(nèi)的一個含油氣凹陷， 目前勘探程度較低， 主要油藏類型為構(gòu)造油藏， 但紅旗凹陷經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動， 沉降中心和沉積中心的變化表現(xiàn)為“蹺蹺板” 式演化［7］， 給凹陷構(gòu)造層的劃分、 構(gòu)造演化研究和原型盆地的恢復(fù)造成了很大困難， 也嚴(yán)重制約了該地區(qū)的勘探工作。 前人均是在二維地震資料的基礎(chǔ)上對紅旗凹陷的構(gòu)造演化特征進(jìn)行分析， 本次研究是在三維地震資料精細(xì)解釋基礎(chǔ)上，結(jié)合新的鉆探成果， 劃分了紅旗凹陷的構(gòu)造層， 分析其構(gòu)造特征， 并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景探討其演化過程， 為后期盆地解析及油氣勘探提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

紅旗凹陷位于海拉爾盆地中部斷陷帶的中部，西側(cè)受延伸到盆地內(nèi)的德爾布干斷裂控制， 東側(cè)為巴彥山隆起， 南部與五星隊凸起及新寶力格凹陷相望， 北部與陵丘凸起及赫爾洪德凹陷相連， 為NE向展布的西斷東超的箕狀斷陷。 凹陷由西南向東北依次發(fā)育3 個次凹， 分別為崗崗?fù)淮伟肌?舒特諾爾次凹和紅旗牧場次凹（圖1）。 斷陷基底為中—上古生界（Pz2—Pz3） 黑色片巖，自下而上發(fā)育中—上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組、 下白堊統(tǒng)銅缽廟組、 南屯組、 大磨拐河組、 伊敏組、上白堊統(tǒng)青元崗組和新生界。 主要勘探目的層為銅缽廟組和塔木蘭溝組。

2 構(gòu)造層劃分及巖性特征

構(gòu)造層是地質(zhì)演化過程中在一定的構(gòu)造單元、一定的構(gòu)造時期內(nèi)形成的、 具有一定的構(gòu)造變形特征的地層組合。 它在時間上代表地球演化歷史中一定的構(gòu)造時期， 在空間上代表某一構(gòu)造事件所影響的范圍。 各個構(gòu)造層之間的分界面通常為明顯的沉積間斷， 呈現(xiàn)為區(qū)域性地層角度不整合接觸關(guān)系，因而相鄰的2 個區(qū)域性地層角度不整合之間的地層構(gòu)造組合， 就是一個構(gòu)造層。 不同的構(gòu)造層在構(gòu)造變形的類型、 樣式、 強(qiáng)度、 構(gòu)造應(yīng)力方向和構(gòu)造體系等方面， 都具有完全不同的特征［8-14］。

2.1 構(gòu)造層劃分

在地震資料中， 紅旗凹陷沉積地層發(fā)育2 個一級構(gòu)造層序界面。 區(qū)域?qū)有蚪缑鎀4（塔木蘭溝組頂面）、 T04（伊敏組頂面） 是海拉爾盆地內(nèi)規(guī)模較大的一次構(gòu)造運(yùn)動形成的界面， T4反射界面是晚侏羅世末期構(gòu)造運(yùn)動在上侏羅統(tǒng)與下白堊統(tǒng)之間形成的沉積間斷面， 下伏地層為中—上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組火山巖夾陸相碎屑巖。 在地震反射特征上表現(xiàn)為明顯的界面下削截、 界面上上超的不整合界面；T04反射界面是下白堊統(tǒng)伊敏組沉積末期區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動形成的上、 下白堊統(tǒng)之間的區(qū)域不整合面，在地震資料上表現(xiàn)為上覆平緩地層與下伏不同時期形成地層的削截。 將沉積地層劃分為中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層、 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層和上白堊統(tǒng)構(gòu)造層。 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層是紅旗凹陷內(nèi)主要構(gòu)造層。 在該層中發(fā)育次一級的構(gòu)造層序界面T22（南屯組頂面）， T22反射界面是南屯組沉積末期局部的構(gòu)造運(yùn)動所產(chǎn)生的沉積間斷面， 在地震資料上表現(xiàn)為一削蝕強(qiáng)反射面， 反映構(gòu)造活動的擠壓隆升后又發(fā)生回落沉降形成的局部不整合面， 它將早白堊世沉積地層劃分為斷陷構(gòu)造層（T4—T22） 和斷坳構(gòu)造層（T22—T04）（圖2）。 在斷陷構(gòu)造層中， 由于斷陷拉張強(qiáng)度的差異， 形成了T23、 T3兩個三級構(gòu)造層序界面， 進(jìn)一步將斷陷構(gòu)造層劃分為初始拉張構(gòu)造層 （T4—T3）、 強(qiáng)烈拉張構(gòu)造層（T3—T23） 和穩(wěn)定拉張構(gòu)造層（T23—T22）。

2.2 構(gòu)造層巖性特征

2.2.1 中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層

該構(gòu)造層為基底變質(zhì)巖之上至T4界面之間的一套層系， 時代相當(dāng)于中—晚侏羅世。 與上覆地層呈平行不整合或角度不整合接觸關(guān)系， 主要以火山巖建造為主， 為塔木蘭溝組。 據(jù)鉆井資料揭示， 由下而上發(fā)育4 段： 第1 段以湖相沉積巖為主， 上部夾灰黑色玄武巖； 第2 段以酸性火山巖為主， 巖性為晶屑玻屑凝灰?guī)r、 流紋質(zhì)凝灰熔巖等； 第3 段以湖相沉積巖為主； 第4 段以中基性火山巖為主， 巖性以安山巖和玄武巖為主（圖3）。

2.2.2 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層

該構(gòu)造層為T4之上至T04界面之間的一套層系， 時代上相當(dāng)于早白堊世， 為紅旗凹陷內(nèi)的主要構(gòu)造層， 與上覆地層呈不整合接觸關(guān)系， 主要為陸相斷陷盆地的砂泥巖沉積， 由下至上地層依次為銅缽廟組、 南屯組、 大磨拐河組和伊敏組（圖3）， 其中銅缽廟組巖性以砂礫巖與薄層泥巖為主， 南屯組及以上地層巖性以砂巖與泥巖互層為主。 測井曲線整體表現(xiàn)為齒化箱形或鐘形的特點(diǎn)， 因上覆地層無測井曲線數(shù)據(jù)， 數(shù)值大小無法比較。 受次一級構(gòu)造層序界面T22的控制， 可進(jìn)一步劃分為2 個次一級構(gòu)造層。 銅缽廟組—南屯組沉積地層 （T4—T22）構(gòu)成了斷陷構(gòu)造層， 大磨拐河組—伊敏組沉積地層（T22—T04） 構(gòu)成了斷坳構(gòu)造層。

2.2.3 上白堊統(tǒng)構(gòu)造層

該構(gòu)造層為T04之上的一套層系， 時代上相當(dāng)于晚白堊世， 受后期剝蝕作用的影響， 該構(gòu)造層主要分布在凹陷中部， 為陸相湖盆的砂泥巖沉積， 巖性為砂礫巖夾薄層泥巖（圖3）。

3 構(gòu)造層構(gòu)造特征

3.1 中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層

中—晚侏羅世時期， 紅旗凹陷為斷槽式箕狀斷陷結(jié)構(gòu)。 在紅旗凹陷緩坡發(fā)育數(shù)條與邊界斷裂傾向相反的正斷層， 其中緊鄰次級“洼槽” 的為二級生長正斷層， 與邊界正斷層共同控制斷槽的發(fā)育，形成主生油洼槽， 其斷槽既是主沉積洼槽， 又是沉降中心， 斷槽內(nèi)的暗色泥巖有機(jī)質(zhì)類型好而且豐度高， 同時成熟度高， 生烴強(qiáng)度大。 晚侏羅世末期火山活動對凹陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造。 凹陷以NE 向斷層為主， 構(gòu)造樣式以階梯狀組合、 塹—壘式組合等伸展構(gòu)造類型為主。

3.2 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層

下白堊統(tǒng)構(gòu)造層可以進(jìn)一步細(xì)分為斷陷構(gòu)造層和斷坳構(gòu)造層。 斷陷構(gòu)造層表現(xiàn)為西斷東超的單斷斷超結(jié)構(gòu)。 陡坡控凹斷層發(fā)育， 緩坡帶分布隆起區(qū)。 構(gòu)造演化主要受陡坡邊界斷裂控制， 湖盆持續(xù)發(fā)育。 斷陷期形成的斷層， 規(guī)模較大， 多呈NE 向展布， 斷面呈鏟形。 以羽狀組合、 Y 字形組合、 階梯狀組合等伸展、 走滑和反轉(zhuǎn)等構(gòu)造樣式［15-18］為主（表1）。

images/BZ_27_1031_1132_1408_1327.pngimages/BZ_27_1026_1343_1406_1541.pngimages/BZ_27_1026_1564_1412_1783.pngimages/BZ_27_1029_1803_1406_2017.pngimages/BZ_27_1029_2042_1406_2258.pngimages/BZ_27_1026_2291_1413_2527.png

斷坳構(gòu)造層早期表現(xiàn)為單斷傾斜式結(jié)構(gòu)， 晚期呈現(xiàn)坳陷結(jié)構(gòu)。 陡坡一側(cè)發(fā)育控凹斷層并伴生一系列調(diào)節(jié)斷裂， 緩坡帶斷裂不發(fā)育， 斷裂主要以NE向和NNW 向斷層為主， NNW 向斷層起調(diào)節(jié)作用。邊界斷裂控制作用逐漸減弱， 湖盆由斷超結(jié)構(gòu)逐漸過渡為坳陷結(jié)構(gòu)。 發(fā)育似花狀構(gòu)造的走滑拉分構(gòu)造樣式， 由一系列近南北向呈簇狀分布的斷層組成的構(gòu)造樣式， 斷層分布密集， 走向一致， 呈散開的花狀分布（表1）。

3.3 上白堊統(tǒng)構(gòu)造層

晚白堊世構(gòu)造層以坳陷特征為主， 由于凹陷后期抬升剝蝕強(qiáng)烈， 紅旗凹陷上白堊統(tǒng)殘留厚度較薄， 構(gòu)造樣式不可識別， 不作細(xì)致描述。

此外， 在白堊紀(jì)南屯組沉積末期、 大磨拐河組沉積末期和伊敏組沉積末期， 均發(fā)育擠壓構(gòu)造樣式（表1）， 控陷斷裂表現(xiàn)為強(qiáng)烈的拖拽改造作用。

4 構(gòu)造演化

海拉爾盆地基底屬于巨大的中亞—蒙古地槽的一部分， 其形成演化受蒙古—鄂霍次克洋的俯沖和太平洋板塊的共同作用， 表現(xiàn)為中—晚侏羅世盆地和白堊紀(jì)—新近紀(jì)盆地疊置而成。 根據(jù)紅旗凹陷構(gòu)造層的劃分， 結(jié)合構(gòu)造樣式的變化， 可以大致確定紅旗凹陷中生代經(jīng)歷了規(guī)模不等、 強(qiáng)度不一、 應(yīng)力性質(zhì)不同的4 個構(gòu)造發(fā)育階段［19-20］（圖4）。

4.1 晚侏羅世斷陷發(fā)育階段

早—中侏羅世， 受蒙古—鄂霍次克洋俯沖的影響， 海拉爾盆地從前期的壓性狀態(tài)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)烈拉張環(huán)境， 在NW—SE 向拉張力作用下， 以大量的火山噴發(fā)為特征， 沉積物以火山碎屑巖為主， 形成了紅旗凹陷中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層。 在中—晚侏羅世蒙古—鄂霍次克洋的最終關(guān)閉及其兩側(cè)地體的碰撞造山作用下， 并形成了塔木蘭溝組遭受強(qiáng)烈擠壓的構(gòu)造特征， 形成T4削截不整合面， 代表了侏羅紀(jì)盆地的結(jié)束（圖4 （a） ）。

4.2 早白堊世斷陷發(fā)育階段

早白堊世早期， 紅旗凹陷處于斷陷發(fā)育階段，以強(qiáng)烈拉張、 快速沉積為主。 紅旗凹陷受到NW—SE 向強(qiáng)烈拉張作用， 斷陷迅速下沉， 發(fā)育大型犁式控陷斷裂及次級斷裂， 形成箕狀斷陷結(jié)構(gòu)， 隨著控陷斷裂的持續(xù)活動， 紅旗凹陷東側(cè)緩坡不斷隆升遭受剝蝕。 到斷陷發(fā)育的末期， 即南屯組沉積末期， 紅旗凹陷受到區(qū)域性NW—SE 向擠壓作用，斷層活動劇烈， 反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)育， 形成滑脫褶皺， 緩坡帶發(fā)生旋轉(zhuǎn)翹傾掀斜， 在凹陷中部形成斷隆。 經(jīng)過這次構(gòu)造運(yùn)動， 斷層活動減弱， 斷陷伸展強(qiáng)度明顯減小， 斷陷進(jìn)入斷坳過渡階段（圖4 （b） —（d） ）。

4.3 早白堊世斷坳發(fā)育階段

早白堊世晚期， 紅旗凹陷處于斷坳階段， 以穩(wěn)定拉張為主。 控陷斷裂活動逐漸減弱， 以基底整體沉積為主。 以近EW 向伸展作用為主， 斷層具有走滑的性質(zhì)。 陡坡帶、 緩坡帶坡度差變小， 地層在地震剖面上表現(xiàn)為雙向上超的特點(diǎn)， 沉積、 沉降中心與早期斷陷階段發(fā)生較大偏差。 伊敏組沉積期末，紅旗凹陷受到近EW 向擠壓作用， 凹陷整體隆升萎縮， 發(fā)育反轉(zhuǎn)背斜和斷層褶皺。 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層的斷陷發(fā)育歷史趨于結(jié)束（圖4 （e） ）。

4.4 晚白堊世坳陷發(fā)育階段

晚白堊世時期， 紅旗凹陷處于凹陷整體沉降階段， 地層呈中間厚兩側(cè)薄的“坳陷型” 沉積特征，顯示為淺盆坳陷特征。 青元崗組沉積之后， 紅旗凹陷經(jīng)歷了較強(qiáng)烈的擠壓作用， 處于坳陷萎縮階段，在青元崗組中可見褶皺、 反轉(zhuǎn)作用形成的小規(guī)模逆斷層（圖4 （f） — （g） ）。

5 構(gòu)造演化與油氣的關(guān)系

由上述構(gòu)造演化階段的分析可知， 早白堊世斷陷發(fā)育階段（銅缽廟組—南屯組沉積時期）， 以強(qiáng)烈拉張、 快速沉積為主， 靠近控陷斷層一側(cè)地層沉降量大， 為該時期的沉降中心。 隨著控陷斷層的強(qiáng)烈拉張， 湖盆不斷擴(kuò)大， 水體加深， 湖相暗色泥巖沉積， 陡坡及緩坡大量陸源物質(zhì)的注入， 形成陡坡、 緩坡兩大扇三角洲物源體系， 這一時期為紅旗凹陷主力烴源巖和儲層發(fā)育時期。 而在南屯組沉積末期， 紅旗凹陷受到區(qū)域性NW—SE 向擠壓作用，反轉(zhuǎn)構(gòu)造發(fā)育， 形成滑脫褶皺， 在凹陷中部形成斷隆。 這些古構(gòu)造的形成為油氣聚體提供有利場所。

早白堊世斷坳階段（大磨拐河組—伊敏組沉積時期）， 盆地以穩(wěn)定拉張為主。 由埋藏史分析可知， 在伊敏組沉積末期， 銅缽廟組古地溫高， 鏡質(zhì)體反射率Ro達(dá)到0.5%～0.7%， 進(jìn)入大量生排烴期， 油氣沿著斷層、 不整合面及砂體等疏導(dǎo)體系運(yùn)移至南屯組末期在凹陷中部形成的古構(gòu)造聚集成藏。

晚白堊世坳陷階段（青元崗組沉積時期至今）經(jīng)歷一次較強(qiáng)烈的擠壓作用， 造成地層整體抬升，剝蝕量大， 但該時期的構(gòu)造運(yùn)動對斷陷構(gòu)造層的古構(gòu)造影響小， 早期形成的油藏油氣得以保存。

6 結(jié) 論

（1） 紅旗凹陷沉積地層發(fā)育2 個一級構(gòu)造層序界面， 將凹陷地層由下至上劃分為3 個一級構(gòu)造層， 即中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層、 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層和上白堊統(tǒng)構(gòu)造層。 其中下白堊統(tǒng)構(gòu)造層又可以進(jìn)一步劃分為斷陷構(gòu)造層和斷坳構(gòu)造層。

（2） 中—上侏羅統(tǒng)構(gòu)造層以伸展構(gòu)造樣式為主， 形成箕狀結(jié)構(gòu)火山巖斷陷。 下白堊統(tǒng)構(gòu)造層以伸展構(gòu)造樣式和伸展—走滑構(gòu)造樣式為主， 形成箕狀結(jié)構(gòu)斷陷。 上白堊統(tǒng)構(gòu)造層以反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式為主。

（3） 紅旗凹陷經(jīng)歷4 個構(gòu)造演化階段， 即晚侏羅世斷陷發(fā)育階段、 早白堊世斷陷發(fā)育階段、 早白堊世斷坳發(fā)育階段、 晚白堊世坳陷發(fā)育階段。