松辽盆地长岭坳陷区域断裂与构造特征研究

2018-03-13林乐宵

长江大学学报(自科版) 2018年3期

林乐宵

(中石油大庆油田有限责任公司第二采油厂，黑龙江大庆 163000)

1 区域地质概况

松南长岭凹陷是在古生界变质基底上发育的断、坳叠置的晚中生代碎屑岩盆地，经历多次构造运动使得地层沉积复杂。长岭凹陷坳陷层是位于中央坳陷区的大型凹陷，叠置在下覆断陷层系上，面积约7000km2，由大情字-腰英台低伏隆起带将其进一步划分为乾安次凹、黑帝庙次凹[1～9]。

2 坳陷层构造断裂特征

图1 松南长岭凹陷断裂特征剖面图

2.1 断裂性质与组合方式

2.1.1区域断裂性质

地震剖面(图1)显示，在断陷构造层，断裂基本表现为正断层性质，断距较大，延伸较长，并且大部分断裂断到基底。坳陷层断裂受盆地差异压实及盆地构造演化影响，可分为2类：一类是断裂和断陷构造层断裂相通，为正断层，但在坳陷层表现为断距较小，断面倾角较陡；另一类是发育于坳陷层内部的小断层。断裂主要分布层段下到泉头组，上到嫩江组顶部的不整合面。横向上比较，在工区大部分地区为倾角较大的正断层，但断距很小；在工区东北部，由于构造的反转作用，部分断裂倾角变得更陡，近直立状，并有部分断层变成逆断层。

2.1.2断裂组合方式

研究区内主要发育以下6种断层组合样式(图2)。

1)生长式断裂组合主要是发育于断陷时期和断坳转换时期，在拗陷期较为少见(图2(a))。

2)垒堑相间式断裂组合表现为张性应力，断陷层也有部分发育(图2(b))。

3)反向正断阶梯式断裂组合该断裂组合样式主要形成于盆地斜坡部位的断裂发育区，该组合方式对坳陷层形成低幅度构造圈闭有积极意义(图2(c))。

4)顺向正断阶梯式断裂组合方向与反向正断阶梯式断裂组合相异(图2(d))。

5)“Y”字型断裂组合为研究区内发育最明显、最普遍的断裂组合样式，表现为一种张力背景下的产物(图2(e))。

6)反转式断裂组合由于挤压应力场作用使同生控盆断裂发生反转而形成的断裂组合，其断裂近直立，断层性质有正、有逆(图2(f))。

从长岭地区地震解释剖面(图1)中可以看出，研究区整体的断裂剖面组合样式为：断陷层以生长式断裂组合为主，同时发育一些“Y”字型断裂组合样式；坳陷层断层组合样式主要以“Y”字型和垒堑相间式为主；在盆地边缘斜坡位置，坳陷层发育部分反向正断阶梯式断裂组合和顺向正断阶梯式断裂组合样式；在盆地压扭构造反转阶段，同生控盆断裂由于挤压应力场作用发生反转而形成了反转式断裂组合。

图2 松南长岭凹陷断裂组合方式

图3 松南长岭凹陷断裂组合样式及分区特征

2.2 断裂分区特征

通过全区构造断裂分布图的编制，总结出研究区内共发育4种断裂平面组合样式；“入”字型断裂组合，“S”字型断裂组合，羽状直线型断裂组合，羽状对称型断裂组合(图3)。

为了深入研究长岭地区坳陷层各层位的断裂形态特征，借鉴前人对构造解释的研究成果，进行断裂体系分类组合，然后进行对比分析，从中发现其规律性。重点列举青山口组底界(T2)。

青山口组底界(T2)构造断裂分布特征(图4)：其断层体系基本上是基底断裂向上的延伸。在中央坳陷区的乾安、黑帝庙等地区继承性地发育了断陷层泉头组底界(T3)的基底大断裂，形成了受基底断裂控制的走滑断裂系，发育羽状直线型断裂组合，其断裂带内连续断层延伸距离较长，走向总体为北北东向；西部阶地发育了一些由于受左旋应力场控制的走滑断裂系，形成的羽状对称型断裂组合样式；西部斜坡区发育了由多期不同性质断裂叠合而成的“入”字型断裂组合样式。

3 构造演化及圈闭形成特征

3.1 构造演化阶段及特征

营城组沉积期区内控盆断层基本停止活动，但伴有一次较强的构造运动；登楼库组沉积期区内与其有关的局部构造发育，如大情字井、黑帝庙等较大规模的构造，是油气成藏的有利构造；泉头组沉积期受登娄库组末期挤压构造的影响，断层下降盘地层向上隆升，使得登娄库组断层褶皱变形，局部形成“入”字型组合的断裂破碎带，对早期形成的圈闭起到了破坏作用；青山口-姚家组沉积期盆地整体进入了坳陷沉降阶段，大范围的湖盆沉积环境开始形成，随着应力逐渐释放；嫩江组沉积期区域湖盆发育全盛期，受剪切张力影响，在嫩江组内部形成了一系列平面上呈羽状对称型排列的小断层；四方台组-明水组沉积期，该期运动在盆地东南部构造反转表现强烈，而坳陷中心的乾安-大情字井地区呈现为一开阔向斜；明水组沉积期末，区域构造格局与圈闭演化基本结束。

3.2 构造圈闭类型及形成特征

图5 松南长岭凹陷区断块圈闭演化模式图

断块圈闭的成因是受断层控制或因断层遮挡而形成。受断裂带展布的约束，断块圈闭具有成群成带分布的特点，总体发育低幅度构造圈闭。断块圈闭又分为西部斜坡圈闭带和东部斜坡圈闭带2种类型。其圈闭演化特征“形式相似、特征不同”(图5)。

1)西部斜坡圈闭带在泉头组末期，盆地整体开始进入了坳陷沉降阶段。随着盆地基底整体下沉，开始形成了大范围的湖泊-三角洲沉积环境。除了由基底断裂继承型的向上延伸外，基本无其他区域性的大断层发育。地层除了西部边缘有些陡斜外，整体处于大范围的平缓形态。而嫩江组沉积时期，整个工区都处于湖侵的稳定沉积阶段，但局部出现拉张应力作用而产生部分应力断层，另外由于差异压实作用，使局部地层下降，产生一些了小断层，整体上形成了对开的“Y”字型和堑垒相间式的断裂组合形态。该时期，地层仍然较平缓，断块圈闭不易形成。挤压应力主要来自东西向，使地层整体挤压，西部之前的平缓地层开始反转倾斜，原处于“Y”字型和地堑地垒相间式断裂组合的断层右部向上挤压隆升，倾角变陡，造成一定幅度的断层遮挡而形成断块圈闭(图5(a))。

2)东部斜坡圈闭带东部斜坡圈闭带主要的形成演化过程与西部相似，只是东部在拗陷发育期沉积的地层更加平缓。而在嫩江组和明水组沉积末期发生的构造反转运动，导致“Y”字型和堑垒相间式断裂组合的断层左部也向上挤压隆升，但断层倾角更陡，几乎接近直立，断层遮挡幅度较西部更大。因此，东部形成的断块圈闭较西部发育，为岩性-断层复合型圈闭，砂岩尖灭端上倾而形成岩性圈闭，油气藏更加富集(图5(b))。

3.3 有利构造圈闭区分布特征

通过分析现有的钻井、测井资料，沉积相、层序展布特征和断裂与圈闭地震解释成果，结合已知油藏的分布规律，对松南长岭地区坳陷层地层进行综合评价，从而预测出青山口组-姚家组的潜在有利构造圈闭区。研究表明，圈闭主体分布于研究区西部和东部的断裂发育带上。沉积相显示，该区带在青山口组-姚家组沉积时期，主要发育西南方向物源的三角洲平原和三角洲前缘亚相，砂岩百分含量高，单砂层较大。西部区主要以垒堑相间的构造主要为主，西部斜坡的西掉断层上升盘在明水组末期遭受挤压隆升，从而形成高幅度断层遮挡的断块构造圈闭，断层断开青山口下部，并延伸至青山口组顶面之上，易于下部油气由断层通导运移至上而形成构造油气藏；而东部挤压陡立，致使砂岩尖灭端上倾，可形成部分岩性-断层复合型圈闭，该区带内横向延伸较长断裂带的左侧可作为局部有利勘探目标，主要形成于以“Y”字型和垒堑相间式断裂的西掉断层上升盘，由于发育大型顺向正断阶梯的断层带，断层较多并且较大，下部油气亦可运移到青山口组-姚家组而形成多阶的断块油气藏。