摘要：松遼盆地北部深層雙城斷陷主控?cái)嗔褬?gòu)造形跡復(fù)雜，其形成機(jī)制和期次一直是爭(zhēng)論較大的問(wèn)題。根據(jù)斷陷類(lèi)型分類(lèi)的依據(jù)，對(duì)雙城斷陷主控?cái)嗔训臉?gòu)造幾何學(xué)特征及區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析，指出雙城斷陷NNE向、NW向和NEE向斷裂是在同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)條件下形成的具有不同性質(zhì)的主控?cái)嗔?，NW向(NWW向)和NEE向(NE向)構(gòu)造為張扭性斷裂，控制著雙城斷陷構(gòu)造深凹區(qū)的形成和發(fā)育規(guī)模。研究成果為深層天然氣富集區(qū)域的研究提供了重要的地質(zhì)依據(jù)。通過(guò)二維、三維地震連片解釋?zhuān)鋵?shí)了斷陷結(jié)構(gòu)和構(gòu)造格局，結(jié)論認(rèn)為：鶯山凹陷為構(gòu)造深凹區(qū)，規(guī)模較大，受張扭性斷裂控制，是繼徐家圍子之后深層天然氣勘探的主力接替區(qū)。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；雙城斷陷；地質(zhì)結(jié)構(gòu)；主控?cái)嗔眩恍纬蓹C(jī)制；構(gòu)造格局；張扭性斷裂；鶯山凹陷
斷陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對(duì)于確定勘探領(lǐng)域和勘探方向具有重要意義。不同的斷陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部所發(fā)育的沉積體系、構(gòu)造樣式和油氣藏分布存在很大差異(郝琦等，2006)。通常斷陷的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特征決定了斷陷期地層的展布格局和展布規(guī)模，也決定了烴源巖的發(fā)育程度，最終決定了斷陷的勘探潛力[1～2]。雙城斷陷(圖1)構(gòu)造位置位于松遼盆地北部深層構(gòu)造單元東南斷陷區(qū)，其主控?cái)嗔褬?gòu)造形跡復(fù)雜，發(fā)育NNE、NE-NEE和NW向等多組方向斷裂，其形成機(jī)制和期次一直是爭(zhēng)論較大的問(wèn)題。
1 主要控陷斷裂特征
1.1 四站斷裂
四站斷裂是控制鶯山凹陷西部邊界的一條區(qū)域性控陷斷裂，根據(jù)地震資料的構(gòu)造解釋結(jié)果，四站斷裂走向變化大，由南至北為NNE-NE-NW-NEE向，總體走向?yàn)镹NE向，呈“S”形，延伸長(zhǎng)度達(dá)70km，傾向東，斷裂主要發(fā)生在下白堊統(tǒng)沙河子組沉積時(shí)期，而且沿走向斷距變化極大。T5最大斷距為1674m，最小斷距為100m，一般斷距為500m。斷裂主要活動(dòng)部位在118～112線(xiàn)之間。
1.2 臨江斷裂
臨江斷裂是控制鶯山凹陷東部邊界的一條重要區(qū)域性控陷斷裂，根據(jù)地震資料的構(gòu)造解釋結(jié)果，臨江斷裂延伸長(zhǎng)度達(dá)70km，主要錯(cuò)斷層位T4-T5。臨江斷裂走向變化較大，由NE、NNW、NNE、NW向斷裂復(fù)合形成總體走向?yàn)镹NE向的斷裂，傾向NW，T5最大斷距為2250m，最小斷距為277m，一般斷距為1000m。該斷層自T5-T4構(gòu)造層均存在，自下而上走向長(zhǎng)度與斷距均變小。
1.3 太平莊斷裂
太平莊斷裂是雙城凹陷西部邊界一條區(qū)域性的控陷斷裂，延伸長(zhǎng)度為106km，錯(cuò)斷層位T4-T5。依據(jù)斷裂的發(fā)育特征，將太平莊斷裂劃分為3個(gè)區(qū)段。根據(jù)地震資料的構(gòu)造解釋結(jié)果，太平莊斷裂走向變化大，由南至北為NNW向、SN向和NE向，總體走向?yàn)镹NE向，呈“S”形，延伸長(zhǎng)度為106km，傾向東，斷裂主要發(fā)生在沙河子組沉積時(shí)期，斷距較小。
1.4 朝陽(yáng)斷裂
朝陽(yáng)斷裂是雙城凹陷東部邊界一條重要的區(qū)域性控陷斷裂，與太平莊斷裂共同控制了雙城凹陷的發(fā)育。朝陽(yáng)斷裂延伸長(zhǎng)度為62km，走向主要為NNW向和NE向。斷面較緩，呈鏟式正斷層控制了斷陷期地層的發(fā)育，斷面特征明顯，沙河子組期末的擠壓反轉(zhuǎn)作用較強(qiáng)，形成斷展褶皺、斷彎褶皺等反轉(zhuǎn)構(gòu)造。
2 雙城斷陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造格局
2.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)
通過(guò)雙城斷陷二維、三維地震資料連片解釋結(jié)果，雙城斷陷現(xiàn)今地質(zhì)結(jié)構(gòu)總體表現(xiàn)為“兩凹一凸”的構(gòu)造格局，鶯山凹陷表現(xiàn)為四站斷裂和臨江斷裂共同控制的不對(duì)稱(chēng)地塹式雙斷凹陷；中部對(duì)青山凸起為復(fù)雜化塹壘結(jié)構(gòu)；雙城凹陷表現(xiàn)為太平莊斷裂和朝陽(yáng)斷裂共同控制的不對(duì)稱(chēng)雙斷凹陷結(jié)構(gòu)[3]。
雙城斷陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)具體在斷陷南、中、北部3個(gè)部位表現(xiàn)有所差別，斷陷中部的不對(duì)稱(chēng)“洼-壘”式復(fù)合雙斷斷陷結(jié)構(gòu)相對(duì)比較典型。在斷陷南部114測(cè)線(xiàn)上，鶯山凹陷和雙城凹陷均表現(xiàn)為不對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)單雙斷結(jié)構(gòu)特征，對(duì)青山凸起為復(fù)雜化塹、壘結(jié)構(gòu)。在斷陷中部130測(cè)線(xiàn)上，無(wú)論是鶯山凹陷，還是雙城凹陷，均表現(xiàn)為明顯的不對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)單雙斷結(jié)構(gòu)特征，對(duì)青山凸起為復(fù)雜化塹、壘結(jié)構(gòu)，總體表現(xiàn)為不對(duì)稱(chēng)“洼-壘”式復(fù)合雙斷斷陷結(jié)構(gòu)特征。在斷陷北部148測(cè)線(xiàn)上，鶯山凹陷和雙城凹陷的雙斷結(jié)構(gòu)特征不明顯，主要表現(xiàn)為箕狀斷陷的結(jié)構(gòu)特征。
總體而言，雙城斷陷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不對(duì)稱(chēng)“洼-壘”式復(fù)合雙斷斷陷結(jié)構(gòu)，主控?cái)嗔褳樗恼緮嗔?、臨江斷裂、太平莊斷裂和朝陽(yáng)斷裂。
2.2 構(gòu)造格局與構(gòu)造深凹區(qū)
2.2.1 “兩凹一凸”的構(gòu)造格局
下白堊統(tǒng)沙河子組沉積時(shí)期的沉降格局與晚期(古近紀(jì)末)的改造作用共同形成了雙城斷陷“兩凹一凸”的構(gòu)造格局，由于晚期的改造作用在該地區(qū)規(guī)模較大，除斷陷期地層特別是沙河子組及火石嶺組的平面分布尚能直觀(guān)地反映斷陷原形輪廓外，各反射界面的形態(tài)起伏基本上反映了晚期改造作用。
從斷陷原始沉降格局的角度出發(fā)，雙城斷陷總體上發(fā)育北北東走向的2個(gè)凹陷和夾于其間酌凸起，即鶯山凹陷、雙城凹陷及其間的對(duì)青山凸起?；鹗瘞X組殘留于鶯山凹陷、雙城凹陷及對(duì)青山凸起南端(沙河子組沉積時(shí)期為古地形相對(duì)低洼區(qū))。沙河子組充填于凹陷內(nèi)部，鶯山凹陷及雙城凹陷中南部均有分布，雙城凹陷北部古地形北高南低，沙河子組在該地區(qū)超覆尖滅。營(yíng)城組自斷陷區(qū)逐漸越過(guò)邊界斷層，向隆起區(qū)超覆，其覆蓋范圍廣，除對(duì)青山凸起北部太平莊地區(qū)較大面積缺失外，基本上覆蓋了全區(qū)，僅在四深1井區(qū)等地零星分布。
晚期(古近紀(jì)末)的改造作用清楚地反映在基底-地震T2反射層的構(gòu)造圖上，說(shuō)明深層斷陷格局也強(qiáng)烈影響了T2反射層上斷裂帶的格局。從幾何學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)講，深層控陷斷裂控制了淺部的褶皺格局，在晚期構(gòu)造變動(dòng)過(guò)程中，深層各控陷斷裂的局部區(qū)段復(fù)活，在新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中重組，并發(fā)生反轉(zhuǎn)作用，控制了淺部褶皺系統(tǒng)的發(fā)育和“兩凹一凸”構(gòu)造格局的形成[4]。
2.2.2鶯山凹陷為構(gòu)造深凹區(qū)
鶯山凹陷是受臨江斷裂和四站斷裂共同控制的不對(duì)稱(chēng)雙斷地塹式凹陷，走向近南北向，凹陷面積為1661km2(沙河子組頂面面積)，規(guī)模較大，發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組，沉積中心在中部和南部，T5最大深度為6000m，斷陷期地層厚度為1000～2240m。構(gòu)造面貌北部為向斜，向南為三站背斜構(gòu)造，中部為寬緩向斜，南部為向南東抬起的斜坡。
雙城凹陷是受太平莊和朝陽(yáng)兩條控陷斷裂控制的半地塹式箕狀斷陷，凹陷面積為980km2。斷陷總體走向?yàn)楸北睎|向，南部及北部均超出地震工區(qū)，發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組。雙城凹陷的沉積中心相對(duì)不很集中，中部和北部發(fā)育4個(gè)較深部位，T5最大深度為4500m，斷陷期地層相對(duì)鶯山凹陷較薄，局部達(dá)1800m。構(gòu)造面貌從北向南依次為向斜、背斜、向斜和向南東抬起的斜坡。
從鶯山凹陷和雙城凹陷的分布面積、基底瓦埋深、斷陷期地層發(fā)育規(guī)模(包括斷陷期地層分布面積和地層厚度)等不難看出，鶯山凹陷為雙城斷陷的構(gòu)造深凹區(qū)，斷陷期地層發(fā)育，為雙城斷陷下一步深層天然氣勘探的主力探區(qū)。
3 雙城斷陷主控?cái)嗔褳閺埮ば詳嗔?/span>
經(jīng)地震剖面分析，確定火石嶺組-營(yíng)城組火山巖段(T5-T4)形成于同一伸展構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，北北東向、北西向、北東東向構(gòu)造具有不同性質(zhì)，因此通過(guò)雙城斷陷的斷陷期邊界斷層不同期次、不同方向的走向斷層統(tǒng)計(jì)分析，并做玫瑰花圖，用以判斷雙城斷陷在T5-T4期間不同期次的優(yōu)勢(shì)應(yīng)力方向(圖2、3、4)。在此基礎(chǔ)上，利用兩個(gè)張扭性斷面優(yōu)勢(shì)方向的夾角平分線(xiàn)判斷該期次的應(yīng)力場(chǎng)主伸展方向[5]。
通過(guò)上述方法的研究分析后認(rèn)為：①雙城斷陷伸展時(shí)期原始邊界主斷層走向?yàn)镹NE15°～25°；②兩個(gè)共軛張扭斷層(走滑斷層)方向分別為NEE60°～62°和NW320°～328°；③雙城斷陷火石嶺組營(yíng)城組火山巖段沉積時(shí)期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為主張應(yīng)力，方向?yàn)镹W(285°～295°)-SE(105°～115°)，主壓應(yīng)力方向：NE(15°～25°)-SW(185°～205°)。
通過(guò)雙城斷陷環(huán)形深洼陷與斷層的幾何學(xué)特征、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、斷層匹配與組合特征、形成應(yīng)力機(jī)制分析等來(lái)確定其形成演化特征。環(huán)形深洼陷是T5-T4時(shí)期在NWW SEE方向同一伸展應(yīng)力場(chǎng)作用下，由NNE向高角度伸展正斷層、NEE、向和NW向2組高角度走滑扭性斷層(張扭性斷裂)共同作用下形成的，這3組控陷斷裂是在同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)條件下形成的具有不同性質(zhì)的斷裂，共同控制著雙城斷陷構(gòu)造深凹區(qū)的形成和斷陷期地層的發(fā)育。
4 結(jié)論
1) 主控?cái)嗔训男再|(zhì)決定“構(gòu)造深凹區(qū)”的分布及發(fā)育規(guī)模，決定斷陷期地層、烴源巖的沉積環(huán)境、沉積相帶展布及發(fā)育規(guī)模，因此，主控?cái)嗔训男再|(zhì)和演化機(jī)制直接決定勘探方向和勘探有利區(qū)帶。
2) 張扭性斷裂與深層天然氣關(guān)系密切，控制著深層天然氣的聚集成藏，主要表現(xiàn)在：①?gòu)埮ば詷?gòu)造帶在斷陷盆地演化過(guò)程中處于(斷陷盆地內(nèi)部)相對(duì)高的構(gòu)造部位，而且近鄰生油凹陷，有利于油氣運(yùn)移聚集；②張扭性構(gòu)造帶往往是物源(碎屑物源)注入斷陷湖盆的通道(入口處)，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育；③張扭性構(gòu)造帶是斷陷盆地構(gòu)造變形相對(duì)復(fù)雜的區(qū)帶，有利于發(fā)育多種樣式的構(gòu)造圈閉，而張扭性構(gòu)造帶是斷陷盆地最有利的油氣聚集區(qū)帶。
3) 鶯山凹陷是受張扭性斷裂控制的深凹區(qū)，是繼徐家圍子之后深層天然氣勘探的主力接替區(qū)。
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(本文作者：印長(zhǎng)海1，2 冉清昌2 齊景順2 1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 北京；2.中國(guó)石油大慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院)
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