梨樹斷陷邊界控陷斷裂活動特征及油氣地質意義

柯 欽，郭 波，王玉柱，張洪宇，劉 偉,趙燕平

(1.東方地球物理公司研究院地質研究中心,河北 涿州 072750；2.東方地球物理公司新興物探開發處，河北 涿州 072750；3.大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司,黑龍江 大慶 163712)

梨樹斷陷位于松遼盆地東部斷陷帶，是一個在晚古生代基底之上發育了斷陷層和坳陷層兩套白堊系沉積層的疊合盆地。斷陷經歷了多期構造運動，決定了沉積發育過程、現今分布特征的差異性，總體上經歷了斷陷期、拗陷期和反轉期3個不同的演化時期，其中斷陷期又可分為初始斷裂期(火石嶺時期)、強烈斷陷期(沙河子-營城時期)、斷拗轉化期(登婁庫時期)三個階段。影響本區的主要構造運動有火石嶺末期構造運動，營城末期構造運動，登婁庫末期構造運動及明水末期的構造運動，梨樹斷陷可劃分為六個二級構造單元，分別為桑樹臺主洼、蘇家屯次洼、雙龍次洼、東南斜坡、北部斜坡、西部陡坡，斷陷內發育了小寬、皮家、秦家屯三個NE向走滑帶[1](圖1)。

桑樹臺斷裂為梨樹斷陷內一級斷裂，控制梨樹斷陷盆地的形成，位于盆地的西側，近SN走向，平面上呈“<”形狀，斷面東傾，剖面形態呈犁形，上陡下緩，由近60°過渡至40°左右，斷裂中段近SN向，南段呈NNW向至EW向，北段呈NNE向，斷距達8 000 m以上，延伸50 km以上。

本文利用連片的地震資料，對桑樹臺斷裂進行了精細解釋，取得了一些新觀點，闡述桑樹臺斷裂不同時期的發育特征及其對油氣的地質意義。

圖1 梨樹斷陷構造單元劃分(a)及NW-SE方向地震剖面(b)

1 桑樹臺斷裂特征

1.1 火石嶺時期

1.1.1 桑樹臺斷裂展布特征

前人認為梨樹斷陷火石嶺組沉積時期為初始裂陷期，這個時期伴隨有火山巖發育，主要集中在工區的北部。這個時期早期斷裂開始活動，斷陷受到NW-SE向拉張應力作用，形成一系列NE向斷層，控制著一系列多米諾式的NE走向小型斷陷盆地群，主要發育了桑樹臺、金山、金崗、秦家屯四個大的分割斷陷(圖2a)。

但是，同樣的NW-SE向拉張應力作用下桑樹臺斷陷卻是呈近SN向，金山斷陷的殘留厚度與斷裂不匹配，存在矛盾之處。通過新的地震-地質解釋，劃分出兩條斷層，即：①皮家東斷層和②小寬斷裂南段(圖2b)。桑樹臺時期桑樹臺斷裂呈雁列展布，控制著金山、桑樹臺、蘇家屯三個NE向次洼。這樣火石嶺時期發育的三個斷陷在同樣的應力場下，具有統一的走向[2]。前人認為的金山斷陷和桑樹臺斷陷其實是同一個斷陷，是受一組北東向斷裂控制的次洼。主要依據有兩點：(1)兩個斷陷之間是斷層相隔，之間并無隆起；(2)金山次洼和桑樹臺次洼地震反射特征都是中強反射，較為連續的反射軸，反射特征類似，斷陷的地層充填一致(見圖3)。

圖2 火石嶺時期梨樹斷陷分布及斷裂模式

1.1.2 火石嶺末期走滑作用

皮家東斷層和小寬斷層南段這兩條斷層既有控制洼陷的作用，又具有走滑性質。這兩條斷層本身為斜列的控陷斷層，斷層南部都具有控陷作用，在火石嶺末期發生構造反轉，受到NW-SE向的擠壓應力，在斷層的疊接處出現走滑，致使斷層的北段出現走滑，斷層變得相對直立。

(1)小寬斷裂南段

火石嶺時期，桑樹臺次洼和金山次洼由小寬斷裂南段相隔，斷裂兩側火石嶺組地層地震反射特征截然不同，并且厚度也存在很大差異，斷層兩側地層厚度嚴重不協調(圖4)。

圖3 過桑樹臺斷陷蘇家屯、桑樹臺、金山次洼地震剖面

圖4 過小寬斷裂南段主測線地震剖面

斷層早期主要控制金山次洼，斷層兩側地震剖面中的火石嶺組地層相對協調,地震切片及相干體切片中可以看出在火石嶺末期發生構造反轉，在擠壓的作用下，早期斜列的控陷斷層疊接處出現走滑，走滑距離2.5 km。因此在火石嶺末期，小寬走滑斷裂帶已經發育，到了營城組和登婁庫時期，小寬斷裂北段繼續走滑，整個小寬走滑斷裂一直延伸至桑樹臺斷裂(圖5)。

(2)皮家東斷層

皮家東斷層與小寬斷裂類似，早期控制桑樹臺次洼，基底以下為角度不整合，皮家東斷層下降盤地層厚度遠遠大于上升盤地層，為同沉積斷層(圖6a)。皮家東斷層北段，斷層出現走滑，變得直立。兩側地層反射特征中地層產狀也不一致，西側地震反射弱，與東側強反射地震相對應(圖6b)；地震時間切片上，反射軸錯斷，走滑距離1 km(圖7)。

圖5 金山次洼2 800 ms地震剖面

圖6 過皮家東斷層地震剖面

圖7 過皮家東斷層2 700 ms地震時間切片

1.2 沙河子-登婁庫時期

桑樹臺斷裂從火石嶺時期一直持續到登婁庫末期。斷層的持續活動控制了梨樹斷陷的整體填充過程，沉積中心向北遷移。

火石嶺時期，桑樹臺斷裂分南、中、北三段獨立活動，分別控制三個次洼的沉積。沙河子時期繼承火石嶺時期的活動，主體發生拼接，形成統一的斷層，北段活動量比較小，主要在中段、南段活動，沙河子組時期為斷陷快速生長期。營城組沉積時期,桑樹臺斷裂繼續活動，但南段活動減弱，而中段和北段加強，具有活動強度向北轉移的特征。桑樹臺斷裂在營城組時期的斷層位移量最大，說明了營城期為梨樹斷陷快速發育期。登婁庫時期，梨樹斷陷進入斷坳轉換期，桑樹臺斷裂活動開始減弱。登婁庫末期，桑樹臺斷裂北段與中段在拼接的部位隨著皮家斷裂左行走滑構造運動被皮家斷裂錯斷，重新分割出桑樹臺主洼與蘇家屯次洼兩個相對獨立的洼陷[3-7](圖8、圖9)。

圖8 梨樹斷陷不同時期構造綱要

圖9 梨樹斷陷構造演化剖面

2 油氣地質意義

2.1 桑樹臺斷裂控制有效烴源巖的分布

梨樹斷陷油氣勘探的實踐已經證實，梨樹斷陷油氣主要來源于沙河子組和營城組兩套烴源巖，以ⅡB和Ⅲ型有機質為主，沙二上段、營一段最好，發育ⅡA-ⅡB型、偶然見Ⅰ型有機質。沙河子組—營城組地層沉積時期為強烈斷陷時期，桑樹臺斷裂控制了沙河子組-營城組地層沉積，主要沉積環境為深湖-半深湖環境，有利于烴源巖發育，也決定了烴源巖的分布范圍[8]。

沉積中心和優質烴源巖區的遷移、匹配形成了下生上儲的成藏組合。南部沉積體系進積、北部沉積體系退積，北部斜坡帶成為鄰近湖盆中心的有利近源聚集區，主力勘探層系向北遷移，沙河子組下一步勘探有利區為桑樹臺斷裂的中段、南段，營城組下一步勘探的有利區為桑樹臺斷裂的中段、北段。

2.2 斷層分段生長控制儲層的展布

邊界控陷斷層由分段生長至連接過程中斷層橫向發生位移而形成調節帶，在調節帶兩側由于差異沉降形成比兩翼斷層相對低緩的轉換斜坡，成為物源進入湖盆的主要通道，控制了古水流位置、沉積類型以及砂體的發育規模和空間展布，一般情況下，長期繼承性發育的調節帶附近砂體是最為發育的。桑樹臺斷裂從沙河子組地層沉積時期到登婁庫組地層沉積時期，平面上中段活動性最強，北段次之，南段最弱；縱向上營城組沉積期活動性最強，沙河子組沉積期次之，登婁庫組沉積期最弱。在斷層分段生長過程中，沙河子儲層主要發育在中段和南段，營城組儲層主要發育在中段和北段[9]。

2.3 小寬斷裂走滑帶油氣有利區延伸至桑樹臺斷裂

梨樹斷陷油氣資源豐富，目前已發現眾多油氣藏。目前勘探成果揭示，勘探層系多(基底、火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組)，油氣藏類型多樣(基巖潛山、構造、地層或巖性、復合類型等)，油和氣并存，油氣主要富集于3大走滑斷裂構造帶(小寬、皮家東和秦家屯)和反轉構造帶?；鹗瘞X末期構造反轉，在擠壓的作用下出現走滑，小寬走滑帶在火石嶺末期初始發育。具備以下3個有利成藏條件：①圈閉發育；②斷裂發育，可成為油源通道；③裂縫發育，改善儲集層物性。擴大了斷陷南部深層有利勘探區范圍，桑樹臺斷層西南側基巖潛山也成為下一步有利勘探區域[10]。

3 結論

(1)梨樹斷陷邊界控陷桑樹臺斷裂在火石嶺時期具有分段生長特征，火石嶺時期由三條NE向斜列斷層組成，控制著三個NE向次洼。

(2)火石嶺末期，發育小寬斷裂南段和皮家東兩條走滑斷層，小寬走滑斷裂帶在火石嶺末期開始發育，一直延伸至桑樹臺斷裂，擴大了小寬走滑斷裂帶的勘探范圍；深部的天然氣以及西側的基巖是下一步有利勘探區域。

(3)邊界控陷斷層分段生長演化歷史具有差異，不僅控制了烴源巖的分布范圍，邊界控陷斷層分段生長連接部位形成的調節帶是控制三角洲砂體進入湖盆的通道，進而控制著碎屑巖儲層的分布。

(4)桑樹臺控盆斷層在不同時期、不同部位活動強度存在明顯差異，決定了不同層系勘探方向不同：沙河子組下一步勘探有利區為桑樹臺斷裂帶的中段、南段，營城組下一步勘探有利區為桑樹臺斷裂帶的中段、北段。