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沉積盆地構造單元劃分與命名規范化討論

2010-12-26 02:30張吉光王英武
石油實驗地質 2010年4期
關鍵詞:洼陷命名層級

張吉光,王英武

(1.中國石油 大慶油田公司勘探分公司,黑龍江 大慶 163453;2.中國石油 大慶鉆探工程公司 測井一公司,黑龍江 大慶 163412)

沉積盆地是油氣賴于生成、賦存的場所,是多年來油氣勘探工作者和石油地質專家主要的勘探、研究對象之一。在深入開展工作之初,首先要對盆地內構造單元按照一定的規則進行劃分,從而使大家能夠在油氣勘探活動中用共同語言進行深入討論共同關心的問題,所提出的各類認識和做出的部署能夠得心應手。這已逐漸發展成為由中國石油天然氣總公司發布的中華人民共和國石油天然氣行業標準(SY/T 5978-94)[1]。但是,在使用中也出現小盆地劃分層級繁多,亞二級構造帶劃分原則不明確,構造單元稱謂五花八門的現象。筆者擬對一些構造單元劃分原則、命名和規范使用提出看法。

1 減少小盆地構造單元劃分層級

1.1 構造單元劃分原則

任何研究對象都要涉及分類和層次劃分,這是深入研究的基礎。而分清層次和分好類別的前提是要確定分類原則,依據原則中的特點進行妥善劃分。因此,對沉積盆地深入研究的第一步就是依據劃分原則并按照石油天然氣行業標準的層級(表1)[1]合理劃分構造單元。目的是能夠清楚表示其構造格局特點,利于更深層次的工作。

由于依據的資料不同,確定的劃分原則有所不同。但基本有4條:(1)重磁力場的特點;(2)斷裂規模和展布;(3)基巖出露與基底起伏;(4)沉積巖厚度變化(主要勘探目的層的分布)。劃分時要做到簡潔、規范、實用、易操作。如果盆地內覆蓋有地震資料及少量鉆井資料,則可以根據實際資料對構造單元做必要的調整。

表1 構造單元層級劃分[1]

1.2 主要構造單元的差異

一級構造單元主要包含隆起、坳陷和斜坡,二級構造單元包含凸起、凹陷。隆起和凸起的差別一般是指經構造變動巖層拱起后的規模和上覆地層的厚度。如果規模大、上覆地層較薄(一般僅幾百米厚)稱為隆起。如果規模相對較小、上覆地層較厚(一般超過千米)稱為凸起。以凸起上覆地層相對厚薄做依據,進一步分為高凸起和低凸起。薄者為高凸起,厚者為低凸起。

坳陷之間應有隆起或大的斷裂(控坳斷裂)相隔,凹陷之間應有凸起或大的斷層(控凹斷層)分布,次凹之間一般有低凸起相隔。隆起內可以包含若干個凹陷,凸起內則比較單一。坳陷一般由若干個凹陷組合而成,凹陷內可以包含若干個次凹(洼陷)。

沉積盆地內的斷裂是十分復雜的,要劃分等級,識別控制一級、二級構造單元分布的斷裂特點,并作為劃分構造單元的依據之一。

斷陷型盆地中的次凹應該與坳陷型盆地中的向斜同為三級構造單元。二者都是指二級負向構造單元中再次一級負向構造單元,又可稱為洼槽、洼陷、洼地[2-3]。

1.3 小盆地構造單元劃分層級討論

石油天然氣行業標準(SY/T 5978-94)是從沉降特征將沉積盆地分為坳陷型、斷陷型2種類型劃分一、二級構造單元[1]。其層級描述按盆地—坳陷(區)—凹陷—構造帶進行,如松遼盆地東南隆起區榆樹凹陷、中央坳陷區朝陽溝階地、渤海灣盆地冀中坳陷晉縣凹陷、海拉爾盆地貝爾湖坳陷烏爾遜凹陷等。在使用中發現并不能將殘留型盆地和擠壓型(沖斷型)盆地內的構造單元表述清楚。如現行的勃利盆地構造單元劃分方案,就存在一些值得商討之處。

勃利盆地位于黑龍江省佳木斯市與雞西市之間,面積9 020 km2,是一個主要在早白堊世拉張、新生代遭強烈擠壓的殘留型盆地。從面積看,僅相當大型沉積盆地中的一個大型坳陷,但其內卻劃分出3個坳陷、19個凹陷、5個凸起和1個斜坡等25個二級構造單元。從坳陷、凹陷、單斜不同級別的構造單元均有命名。其中的二級構造單元面積為280 km2,與一些沉積盆地中的三級構造單元面積相比要小得多。真所謂麻雀雖小,五臟俱全。這樣的方案看似詳細,實為繁雜與瑣碎(圖1)。

事實上,只要從重磁力場分布圖入手,結合盆地構造剖面特征,深入認識構造地質特點,就可以得出一個簡潔、實用的方案。這是從成因特點合理劃分構造單元的關鍵。根據勃利盆地構造剖面展示特征(圖2),減少層級,直接劃分為三凹兩凸一斜坡共6個二級構造單元更合理一些(表2),且使用方便。當然,劃分瑣碎不一定就不合理,關鍵看是否依據充分,能否真正把每一級構造單元準確刻畫出來。

圖1 勃利盆地構造單元劃分

圖2 勃利盆地構造剖面

在遵循既定的構造單元劃分原則,在對沉積盆地形成的大地構造背景、斷裂特點、構造形態、基底起伏變化、應力場變化、沉積巖厚度等多項因素綜合考慮,采用合并同類項的辦法,就可以得出簡潔的構造單元劃分方案。也只有從成因性質角度對各構造單元深入認識,才能劃分合理,方便使用。尤其對小盆地更應以此為出發點,減少層級,對認識盆地特點和使用上都有好處。

對于殘留型盆地,最好是考慮原型盆地恢復后再進行構造單元劃分。除了考慮層級外,要根據實際情況劃分出存在的構造單元,構造單元類型不一定全面。

對于沖斷型盆地,依據其成因性質以盆地—區—帶的結構命名較好。

2 按形成機制劃分亞二級構造帶

2.1 盡量避免不同級別“帶”的混淆

目前,有些盆地的構造單元并沒有按照石油天然氣行業標準命名。主要有2種:一種是按盆地—區—構造帶命名的(表3),如楚雄盆地[4];另一種是按盆地—帶—帶命名的,即將一級、二級、亞二級構造單元均使用“帶”的稱謂,如柴達木盆地北部塊斷帶(一級)冷湖背斜帶(亞二級)。它們多見于擠壓型盆地中。另外,有的盆地的一級構造單元呈長條狀也被叫作帶,如十萬大山盆地南部坳陷帶。有的盆地將二級構造單元的組合稱為帶,如華北南部盆地的周口坳陷含3個凹陷帶2個凸起帶。東濮凹陷勘探程度高,工作很細,在亞二級構造單元基礎上又劃分構造亞帶,如東濮凹陷中央構造帶文留構造亞帶。

表2 勃利盆地構造單元劃分

表3 楚雄盆地構造單元劃分

而在石油天然氣行業標準中,對坳陷型盆地的二級、亞二級構造單元是并列使用的,并未進一步細分。實際使用中可以細分,也可以是直接應用。如松遼盆地東南隆起區榆樹凹陷、中央坳陷區大慶長垣、古龍凹陷[5]。其中,大慶長垣、朝陽溝階地為亞二級構造單元、古龍凹陷為二級構造單元。

事實上,上述幾種較為混亂的表述完全可以避免。對于沖斷型盆地,采用盆地—區—構造帶命名較為清晰,避免不同級別的“帶”并列使用造成混淆。對坳陷型盆地,則將二級、亞二級構造單元分開表述更為合理。

2.2 對亞二級構造帶命名要反映形成機制

亞二級構造帶是油氣聚集的主要單元,是具體的研究和勘探目標,如果對其命名太籠統或者“帶”、“區”不分容易影響對其地質特征的深入認識。

按照前述定義,凹陷(斷凹)內進一步分出向斜、次凹或亞二級構造帶。亞二級構造帶是指形態相似的三級構造組成的帶狀區。一般應為長條狀,具統一的應力背景,其形成機制相似。而“區”一般指多成因構造成群分布,范圍較大,平面上不能構成長條狀,形成機制可能不相似,可以含幾個帶在內。使用中“區”“帶”不能混為一談。同時,應盡量在認識清楚其成因后再進行命名。所定名字應盡量反映其構造帶性質。如:斷裂帶、斜坡帶、轉換帶、斷隆帶、斷階帶、斷裂坡折帶、逆沖帶、逆沖推覆帶等[6-7]。另外,對于以火山巖、變質巖等特殊巖性為儲層形成的油氣聚集帶也應命名,如海拉爾盆地貝爾湖坳陷貝爾凹陷蘇德爾特變質巖潛山帶[8]。要達到用簡潔清晰的字詞刻劃亞二級構造單元。

對亞二級構造單元的命名不可以過分限定。要根據具體的形成條件表述清楚,清晰地反映其成因。

3 “準確”命名,避免同義多名或同名多義

3.1 拗陷與坳陷、斷陷與凹陷之間有差異,以不等同用為好

商務印書館2005年出版的現代漢語詞典第5版[9]中對坳(讀ao陰平)的解釋是:山間平地。對拗(ao上聲)的解釋是:使彎曲、使斷、折。因此,拗陷[10]強調的是形成的過程,而坳陷則表示已形成的狀態。斷陷、裂陷可視為是與拗陷同一級別的描述,均強調形成的過程。在英文中,拗陷、坳陷并無分別,均譯為depression,是地槽、地臺或過渡區下沉的構造單元的統稱,即一般所指的地向斜、臺向斜。在早期的文獻中多數用拗,現在的文章中已經很少用拗了。按照習慣,拗一般用在更大一級的構造單元稱呼中,如:拗拉槽等。而在描述沉積盆地的構造單元時,統稱坳陷而不用拗陷[11-12]。

按照2005年11月地質出版社出版的《地球科學大辭典》[13]的解釋,坳陷的定義是:(1)地殼內的碟狀沉降區,它以沒有或不發育盆緣沉積斷層為特征,因而成為與斷陷型盆地中的斷坳相并列的構造單元。(2)盆地內相對沉降性更強一級的構造單元,克拉通內的沉降中心之一,是與隆起并列而性質相反的構造單元。因此,無論是雙斷還是單斷構造單元,只要是受控盆斷裂控制而成的斷陷型盆地(裂谷、地塹、箕式斷陷等),其嚴格意義上的一級構造單元應稱為斷坳、斷隆,與坳陷型盆地相區別。但由于習慣問題,斷陷型盆地中的一級構造單元,已經統稱為坳陷、隆起了。如渤海灣盆地中的冀中坳陷、黃驊坳陷。這種做法應該繼續沿用,尊重習慣。

對凹陷(sag)的解釋是:下垂、鞍狀洼地,為大型盆地中的二級負向構造單元,與凸起并列而性質相反,是隆起與坳陷內進一步劃分出的次一級負向構造單元。凹為多音字(ao陰平,wa陰平),同洼。凹陷表示已形成的狀態。而斷陷是指由大的斷裂控制而形成的負向構造單元,主要突出其“斷”的過程。無論是坳陷型盆地,還是斷陷型盆地[14],同樣已習慣于統稱凹陷而不用斷凹和斷陷。

需要說明的是,從沉降特征將沉積盆地分為坳陷型、斷陷型兩種盆地類型強調的是形成的過程,因此應稱做拗陷型、斷陷型兩種盆地為宜。

3.2 建議不用坳陷帶、凹陷帶、斷陷區、洼陷帶、向斜區等稱謂

在有關文章中,常見到對一、二級負向構造單元的繁雜表述,如坳陷帶、凹陷帶、洼陷帶[15]、斷陷區[16]、向斜區等。從文章內容表述看,它們分別表達為相鄰的多個凹陷、多個洼陷、多個向斜的組合。但根據坳陷、凹陷的定義,它們實際上已經由上一級構造單元名稱所描述,且把多個凹陷的集合叫成凹陷帶容易與亞二級構造帶混淆。因此,用凹陷帶、斷陷區、洼陷帶、向斜區表述構造格局屬同義多名,為不規范用詞,應盡量不用。

在斷陷盆地中人們更愿意用洼槽代替次凹,它是指地史時期寬深凹陷,可以考慮擴大使用。

3.3 選擇簡單、易記地名命名,忌同名多義

常見到有些構造單元的名稱較復雜,易造成表述不清。如小蘭屯構造、五一牧場凹陷、綏D1井構造帶等是用村屯、農牧場、已鉆井等命名。其實,應該以所屬地區內較有代表意義的地名命名較為恰當。選用地名應與構造單元的層級相匹配。一級構造單元用大地名,二級構造單元用次級地名,依次類推。命名時盡量不帶村、屯、鄉等行政區劃名稱。如叫哈爾濱氣田容易被接受,但叫哈爾濱市氣田就難以理解。同樣,命名哈爾濱構造就比命名哈爾濱市構造易于理解。對于小地名也是同樣道理。如濟陽坳陷濱縣凸起就符合這一原則。但叫壽光縣凸起、方正縣凹陷顯得別扭。當然,還需以簡單、易記為原則。

有時,還存在用同一名字同時命名2個不同的構造單元的現象。如:大楊樹盆地內有南部坳陷、南部隆起,海拉爾盆地呼和湖坳陷、呼和湖凹陷[17]。出現不同的構造單元用同一名字的現象,會導致理解上的混亂。因此,忌用同一名字同時命名2個不同的構造單元或不同級別的構造單元。慎用方位詞命名,尤其是對于較小的構造單元來說,應該少用。

4 結束語

構造單元劃分標準應適當修改??梢钥紤]按照拗陷型、斷陷(裂谷)型、殘留型、沖斷型盆地等4類劃分與命名(表4)。對于疊合型盆地應根據盆地性質分別命名,如松遼盆地既有中淺層坳陷型盆地,又有深層斷陷型盆地。顯然前者按照坳陷—凹陷—向斜的結構命名,而后者應以坳陷—凹陷—次凹的結構命名。

表4 構造單元劃分調整方案

當然,對勘探程度較高的沉積盆地,構造單元的劃分和使用已經比較定型和成熟,形成習慣,大家均已認可,即使稍有看似不太規范的稱謂,也沒有更改的必要,仍應繼續沿用。如在坳陷型盆地中將一些大的隆起、坳陷稱為區或者是帶,在斷陷型盆地中構造單元的稱謂卻與坳陷型盆地相同。但對于剛開始勘探的沉積盆地,則應按照相關規范合理劃分構造單元,這對后續工作意義重大。

隨著油氣勘探及研究工作的深入,對盆地內構造單元的認識和油氣聚集單元的認識在不斷深化,有些名詞也將隨著認識而做相應的變化,這是從科學實踐中獲得的必然的結果。

標準、規范可以在一定時期內起到推動成果和認識的廣泛應用,但又有可能一定程度上束縛認識的深化和技術發展。因此,在使用一定年限后,隨著認識的深化必然要對標準、規范進行修改、調整。但無論怎樣變化,都應遵循使用方便、易于表述清楚的原則。尤其是對勘探程度較低、仍需要進一步勘探的沉積盆地,更應深入細致分析,最終達到在油氣勘探中既實用、又適合在研究中的可交流性。對于特殊盆地允許根據盆地具體特點命名相應的構造單元,從而更易使人理解各構造單元間的差異;更有利于在石油地質綜合研究和勘探部署工作中避免產生不必要的混亂,避免影響后續工作。

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