松辽盆地梨树断陷构造沉积学特征及发育机制.pdf
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1、梨树断陷是一个具有复杂构造沉积特征的箕状断陷湖盆,在松辽盆地深层断陷群中具有代表性。本文以大量的三维地震与钻井资料为基础,通过构造解释与沉积学分析,揭示该区整个断陷过程中的构造与沉积特征,总结其演化规律,分析其控制因素,明确盆地的构造沉积学特征及演化机制;一方面为该区深层储层王宏语,李瑞磊,朱建峰,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 1 3 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3
2、,3 0(4)与圈闭预测研究提供地质依据,另一方面也为松辽盆地其他断陷的构造沉积学深入研究提供实例参考。研究表明,早白垩世的左旋拉伸应力背景及数次挤压构造活动造就了该区断陷过程中发育了多个亚构造阶段,经历了由断陷初期的多个“小而陡”的次级小断陷,向强烈断陷期的一个“西断东超”统一箕状断陷湖盆,再向断陷晚期的“盆缓、域广”浅水湖盆的演化历程。在断陷期的不同阶段,不整合面类型多样、成因各异;初始裂陷阶段区域地层抬升与断块掀斜均有发生,造成不整合的多类型样式;强烈断陷期更多发育断块旋转、掀斜造成的角度不整合;而在断陷晚期,平行不整合占据了更大的不整合面积比例,体现了地层整体抬升与沉降的结果。盆地沉积
3、充填经历了由湖 扇沉积体系向辫状河体系的演变过程;强烈断陷阶段的各层序呈现“低位域逐渐萎缩,高位域所占比例不断增大”的层序结构变化特征;裂陷晚期层序则以“横向连续、纵向加积”为主要层序结构特征。关键词:梨树断陷;构造沉积学;盆地结构;不整合;沉积充填;层序地层结构;控制因素中图分类号:P 5 4 2;P 5 1 2.2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 1 1 2-0 0 1 60 引言松辽盆地是一个具有“断、坳双层结构”的巨型陆相盆地,其深部发育有数十个局部断陷(图1)。随着坳陷层油气新发现的难度增大,深部的这些断陷逐渐成为了油气勘探的重点
4、领域。而这些断陷往往比坳陷层具有更为复杂的构造、沉积演化过程。利用构造沉积学研究思路1-6揭示其构造、沉积演化特征,明确其演化规律及成因机制,是松辽盆地深层油气精细勘探的前提与基础。梨树断陷是位于松辽盆地东南部的一个复杂箕状断陷,其在松辽盆地的深部断陷群中具有代表性。特别是近年来,三维地震勘探覆盖了该断陷的大部分区域,钻井资料快速增多,这给详细、系统地揭示该区深部构造 沉积特征带来了有利条件。本文的目的是利用近年来这些新的三维地震与钻井资料,研究梨树地区断陷期的构造演化与沉积充填特征,分析构造 沉积响应关系,总结松辽盆地深部断陷层的沉积充填演化规律及其控制因素。一方面为该区储层与圈闭预测研究提
5、供地质依据,另一方面为松辽盆地深部其他断陷的构造沉积学特征及发育机制研究提供参考。1 区域地质概况1.1 地层特征梨树断陷面积约2 3 0 0 k m2,具有独立的生烃中心。区内可划分为桑树台洼陷、北部斜坡、中央隆起带、七棵树向斜带与东南部斜坡带等5个平面构造单元(图1)。梨树断陷地区具有断陷层和坳陷层的双层结构特征,沉降中心最大沉积厚度达到9 0 0 0 m。下部的断陷层主要发育有下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组与登娄库组(图27-9);地层展布呈现西断东超特征(图1);由西部桑树台洼陷向东南方向超覆减薄,向东北方向至扬大城子凸起一带地层从上到下逐层被剥蚀。上部的坳陷层主要发育有下白垩统泉
6、头组与上白垩统的青山口组、姚家组、嫩江组;缺失上白垩统的四方台组、明水组,以及古近系、新近系。坳陷层平面上展布范围广泛,超出了早期的断陷范围,与松辽盆地其他地区连通,地层厚度横向差异较小。1.2 区域构造演化背景作为松辽盆地的一个次级单元,梨树断陷地区的构造演化与松辽盆地的演化相一致,经历了早期断陷(裂陷沉降)阶段、中期坳陷(裂后热沉降)阶段和晚期反转褶皱(萎缩褶皱)阶段。主要经历了火末、营末、登末与嫩末等多次构造活动1 0-1 2。白垩纪初期,松辽盆地发生大规模火山喷发和断裂活动,在研究区形成诸多小型的地堑或半地堑;这些地堑中沉积了以火成岩、火山碎屑岩、碎 屑 岩 互 层 发 育 为 特 征
7、 的 火 石 岭 组(图2、图3 I)。火石岭组沉积末期一次短暂的挤压抬升活动造成大部分早期小断陷消亡1 3-1 6。此后,持续的拉张构造活动形成了以桑树台断裂为控盆断裂的箕状断陷;断陷内沉积了多套沉积旋回的碎屑岩层系,构成了巨厚的沙河子组与营城组(图2,3 I I)。营城组沉积末期松辽盆地的挤压构造活动1 0,1 7-1 8造成盆地抬升,区内大面积的接受剥蚀,深部地层褶皱变形;此后,区域裂陷活动减弱,地貌变缓,充填了以河流、湖泊相沉积为主体的1 1 4 王宏语,李瑞磊,朱建峰,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3
8、 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图1 研究区位置、构造单元特征及主要井震资料分布情况F i g.1 G e o g r a p h i c l o c a t i o n o f a n d d i s t r i b u t i o n o f r i f t d e p r e s s i o n s i n t h e S o n g l i a o B a s i n,a n d l o c a t i o n,t e c t o n
9、 i c u n i t s a n d s t r a t i g r a p h i c f e a t u r e s o f t h e L i s h u r i f t d e p r e s s i o n登娄库组(图2,3 I I I)。登娄库组沉积末期,松辽盆地由裂陷阶段进入裂后热沉降阶段,区内各断陷连通,形成了统一的松辽盆地巨大湖盆。研究区发育了砂、泥频繁互层的地层,组成了多个沉积旋回,构成了泉头组、青山口组、姚家组与嫩江组(图2,3 I V)。嫩江组沉积末期,松辽盆地遭受挤压应力,地层变形褶皱1 5-2 2;研究区处于盆地的东南边缘地区,整体被抬升,缺失上白垩统的四方台与
10、明水组、古近系与新近系。喜山期的构造挤压反转活动也相应造成了区内深部地层的变形、褶皱及断裂的再发育(图2,3 V)。王宏语,李瑞磊,朱建峰,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 1 5 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图2 松辽盆地地层单元序列与梨树断陷地区对比关系(白垩系的地层年代据文献7-9)F i g.2 S t r a t i g r a p h i c
11、 c o l u m n o f t h e s t u d y a r e a(a g e c o n s t r a i n s f o r C r e t a c e o u s a d a p t e d f r o m 7-9)2 盆地构造与沉积特征2.1 断层发育特征地震资料解释表明,研究区断陷层主要发育南北向、北东走向的桑树台、皮家、小宽、秦家屯、秦东与金岗等较大规模的断层(图1,4)。其中桑树台断层在平面上延伸距离长,是梨树断陷的边界大断层。该断层从白垩纪初期开始发育,一直持续到晚白垩纪泉头组沉积早期;其在不同时期显示了不同的活动强度,在营城组沉积期断裂活动速率达到顶峰(图5)
12、;桑树台断层的持续发育显示了其作为边界控盆断层,对研究区的盆地构造沉积格局的演化起着重要的控制作用。皮家、小宽、秦家屯、秦东和金岗断层虽然在区内也表现为规模较大断层,但他们多为短期发育的阶段性断层;其中皮家、小宽与秦家屯断裂主要受营末与登末走滑构造活动的影响而形成1 0,2 3。秦东和金岗断层则局限发育于火石岭组(图2、4、5);其在营末、登末构造活动中虽然被激活向上有所延伸,但在沙河子组与营城组沉积期活动很弱,对该期沉积充填格局的影响十分有限。2.2 不整合面发育特征地震反射界面上、下地层的地震相及接触关系研究表明,研究区断陷层主要发育角度不整合、平行不整合及火成岩 沉积岩岩相面等3种类型的
13、不整合面(图6)。其中角度不整合面存在4种表现形式:一种是界面呈倾斜状态,界面上下的地层倾向一致,界面之下地层呈削截特征,界面之上地层呈上超尖灭特征(图6 A 1);第二种界面呈倾斜状态,界面之下地层的产状平行于界面,而界面上部地层显示为上超特征(图6 A 2);第三种是界面接近于水平,界面之下呈现削截特征,界面之上为地层与界面平行,没有呈现明显的超覆现象(图6 A 3);第四种界面呈倾斜状态,但界面上下地层的倾向相反,界面之下地层呈现削截特征,界面之上地层与界面平行,没有呈1 1 6 王宏语,李瑞磊,朱建峰,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i
14、 e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图3 梨树断陷构造演化剖面(位置见图1的AA)F i g.3 C r o s s-s e c t i o n s a l o n g t r a n s e c t AA s h o w i n g t h e s t r u c t u r a l e v o l u t i o n o f t h e L i s h u f a u l t e d-d e p r e s s
15、 i o n(t r a n s e c t l o c a t i o n s e e F i g.1)图4 关键断层与不整合面剖面特征(位置见图1的BB)F i g.4 F a u l t a n d u n c o n f o r m i t y f e a t u r e s o n s e i s m i c s e c t i o n a l o n g t r a n s e c t BB(t r a n s e c t l o c a t i o n s e e F i g.1)王宏语,李瑞磊,朱建峰,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n
16、 t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 1 7 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)图5 研究区关键断层活动速率图F i g.5 M a j o r f a u l t s t h r o u g h g e o l o g i c t i m e a n d c o r r e s p o n d i n g m a x i m u m s e d i m e n t a t i o n r a t e s i n t h e H u o
17、s h i l i n g(K1h),S h a h e z i(K1s h),Y i n g c h e n g(K1y),D e n g l o u k u(K1d)a n d Q u a n t o u(K1q)F o r m a t i o n s i n d i f f e r e n t f a u l t s y s t e m s i n t h e s t u d y a r e a.A.S a n g s h u t a i f a u l t;B.Q i n d o n g f a u l t;C.J i n g a n g f a u l t.现明显的超覆现象(图6 A
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