松辽盆地梨树断陷下白垩统断层特征研究

曲少东，刘池阳，宋立军，2，李 健，陈思谦，毛光周

(1.大陆动力学国家重点实验室 西北大学地质学系，陕西 西安 710069;2.西安石油大学，陕西 西安 710065;3.山东科技大学，山东 青岛 266590)

断层在地壳中广泛发育，是极为重要的地质构造之一［1］。它是由地壳运动中产生强大的压力或张力超过岩层本身的强度对岩石产生破坏作用而形成的构造。因此，断层的形成与区域应力场密不可分。国外从上世纪80年代就开始关注区域应力场与油气运移间的关系［2］。随着需要，国内在近些年也开始对区域应力场与油气运移的关系进行研究［3］。本文通过对松辽盆地梨树断陷主要生烃排烃阶段的断层走向进行统计研究，分析区域应力场，从而为研究该地区的油气运移与成藏提供一定理论依据。

1 地质概况

梨树断陷位于松辽盆地东南隆起区东南部，面积近2 300 km2，总体呈北北东向展布，为一受西边界桑树台大断裂所控制的西断东超的早白垩世残留“箕”状断陷［4］(图1)，西部地层沉积厚度大，最厚处超过1万 m，向东一侧边界断层不发育，地层向上超覆，厚度明显减薄，甚至尖灭［5，6］。

梨树断陷是断坳叠置型复合盆地［7，8］，断陷构造层由火石岭组(K1h)、沙河子组(K1sh)、营城组(K1yc)、登娄库组(K1d)组成，平均厚度逾5 km;上部坳陷构造层较薄，一般为2 km左右，由泉头组(K1q)、青山口组(K2qn)和嫩江组(K2n)组成(表1)［9］。其油气勘探探始于上世纪八十年代［10］，自下而上发现了下白垩统沙河子组(四五家子油气层)、营城组(五家子油气层)、登娄库组(小城子油气层)、泉头组(农安油气层、杨大城子油气层)等5个含油气层系［11］。本文重点分析各含油气层系顶底面断层走向特征，即早白垩世各构造层顶面断层走向特征，进而分析该地区区域应力场特征。面多;登娄库组顶面断层数量开始减少，但4～8 km和大于8 km的断层数量所占比例较营城组顶面增多;泉头组沉顶面断层数量急剧减少，说明区域应力场在泉头组沉积末急剧减小，该地区活动较弱。长度最长的断层分布于火石岭组顶部为61 km，沙河子组顶最长断层为56 km，营城组顶最长断层为30 km，登娄库组顶最长断层为25 km，泉头组顶最长断层为 11 km(图 2)。

表1 梨树断陷地层表

图1 梨树断陷构造位置及断陷结构图

图2 梨树断陷T42－T2构造面断层长度特征

2 断层特征分析

在系统统计梨树断陷T42－T2构造层断裂规模、数量基础上，逐一分析各构造层内断裂长度和走向规律，从统计学角度研究各构造层断裂的构造特征、组合以及序次关系。

2.1 分析方法

本文在断层统计时主要考虑各构造层顶面断层的走向和长度。梨树断陷自1992年开始进行三维地震采集［12］，至今三维地震已覆盖全区。本文在Geoframe工作站上对全区三维地震剖面进行解释，再将各构造层对应的断层投影到平面图上，从而得出早白垩世火石岭组－泉头组各沉积层顶面构造图，即 T42、T41、T4、T3和 T2五个构造层的断层展布图。

将所做出来的五个构造层的断层展布图导入Mapjis软件中进行数字化处理，对每个断层进行统计，最后将所得数据用自编软件进行处理，就可得到每条断层的长度和走向。

2.2 断层长度特征

通过上述方法对梨树断陷 T42、T41、T4、T3和 T2五个主要构造层的断层长度分析见表2。

表2 梨树断陷T42－T2构造面断层长度统计 条

由上表可以看出，在火石岭组顶面，梨树断陷总共发育150余条断层，长度小于4 km的断层有一百余条，占断层总数的近70%，大于8 km的有15条，占到断层总数的将近10%;沙河子组顶面，断层数量猛增，说明区域应力场开始增强，主要为小于4 km的断层，大于8 km的断层仅占到3%左右;营城组顶面，区域应力场持续增强，断层数量继续增多，其中4～8 km和大于8 km的断层数量所占比例较沙河子顶

2.3 断层走向特征

对T42－T2构造层的断层走向进行统计，做出了各构造层的走向玫瑰花图(图3)。从图中可以看出，火石岭组顶面断层总体走向比较杂乱，以南北向、北北东向为主，有少量北西走向的断裂，长度大于8 km断裂走向优选方向明显以北东向为主;沙河子组顶面，断层走向以南北向和北北东向为主，大于8 km的断层数量相比火石岭组顶面变少，走向优选方向明显，仍以NE向为主，结合火石岭组顶面不整合分布及地层褶皱北东向轴向特征，可知沙河子期是北西向断裂开始强烈活动时期，北东向断裂继承利用火石岭期断裂结果;营城组顶面断层走向性质与沙河子相似，也是以南北向和北北东向为主，但是大于8 km以上的断裂则明显比沙河子组增多，且以北东向为主，结合沙河子组顶面不整合分布特征及褶皱西北向轴向特征，表明营城组断裂是在北东 －南西向挤压环境下，在沙河子期断裂基础上进一步发育而成;登娄库组顶面断层走向以北西西向、南北向和北北东向为主，这时区域应处于近SSE－NNW向挤压构造应系场下，大多数断裂是在营城期断裂基础上继续扩展形成的;泉头组顶面断层走向以北西西向和南北向为主，应力场应为北西 －南东向，但强度明显降低，多数断裂为继承早期断裂形成(图4)。

3 梨树断陷断陷期构造演化过程分析

火石岭期，受蒙古 －鄂霍茨克海快速封闭影响，造成梨树断陷处于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西 －南东向伸展环境下，东北向秦家屯箕状断陷发育，桑树台断裂也开始伸展断陷，其内发育火石岭组粗面英安岩火山岩。

沙河子期(129－120Ma)，受蒙古 －鄂霍茨克海进封闭入缓慢期，致使区域处于伊泽奈吉板块向北西俯冲占主体的左行挤压环境下，造成近南北向桑树台大断裂强烈左行伸展，箕状断陷发育。箕状断陷控制沙河子组地层向东超覆，形成巨厚的泥质烃源岩沉积，走滑挤压还造成梨树断陷东南部秦东走滑断裂发育，秦家屯断裂西侧的火石岭沉积遭受隆升剥蚀，断陷中部小宽断裂带开始形成。

营城期(120－108Ma)，受蒙古 －鄂霍茨克海快速封闭影响，造成梨树断陷处于右旋撕裂、地幔上隆引起的在北西－南东向伸展环境下，东北向秦家屯箕状断陷发育，桑树台断裂强烈右旋伸展，控制着地堑西断东超的断陷结构，断陷内靠近桑树台断裂一侧沉积了巨厚的营城组泥质烃源岩沉积。

图3 梨树断陷T42－T2构造面断层走向统计

图4 梨树断陷T42－T2构造面长度大于8km断层走向统计

登娄库期－泉头早期，蒙古－鄂霍茨克海封闭进入平静期，引起挤压较弱，致使区域处于伊泽奈吉板块向北西俯冲占主体的左行挤压环境下，造成近南北向桑树台大断裂左行伸展，火山岩停止喷发，断陷内秦家屯、小宽个北东向构造带开始走滑挤压(图5)。

4 结语

1)梨树断陷从经历了火石岭沉积期的北西 －南东向伸展，沙河子期的左行挤压，到营城期区域应力场达到最大，为北西－南东向伸展环境，登娄库期 －泉头早期，伊泽奈吉板块向北西俯冲，该地区以左行挤压为主。

图5 梨树断陷断陷期动力学环境示意图

2)梨树断陷处于前中生代和早中生代西伯利亚板块和华北板块所夹持的古亚洲洋巨型构造域东部的东北亚构造域的东南部，晚中生代以来该区又明显受古太平洋 －太平洋构造域构造活动的复合、叠加和改造。其形成和演化总体受区域与深部构造背景、动力学环境及其演化的控制，反映和记录了东北亚构造域中生代以来构造体制和地球动力学环境的变革、转换和演化过程及其主要阶段。

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