松遼盆地構(gòu)造演化及對油氣成藏的控制

1、松遼盆地構(gòu)造演化一、松遼盆地區(qū)域構(gòu)造背景松遼盆地是中國最主要的含油氣盆地之一。它位于我國東北部的黑龍江及其支流勾勒出 的雞首”的中部，主要由大小興安嶺、長白山環(huán)繞的一個大型沉積盆地。該盆地跨越黑龍江、 吉林、遼寧三省，面積約26萬平方公里，松花江和遼河從盆地中穿過，這里埋藏著一個巨 大的黑色寶庫一一大慶油田和吉林油田。作為一個侏羅一一白堊紀沉積盆地，松遼盆地曾是一個大型的內(nèi)陸湖盆，湖中和四周繁 衍著豐富的浮游生物和其他動植物，其北部與現(xiàn)代的松嫩平原范圍大體重合，唯獨南部邊界 與當今地貌大相徑庭。原因是侏羅紀和白堊紀時，古遼河與古松花江、古嫩江同入古松遼湖， 來自東方的擠壓力使盆地漸漸整體上升和

2、萎縮，遼河無力逾越重重丘陵，只得回首南流，最 終使得松遼盆地超出松嫩平原。松遼盆地從古生代以來，主要經(jīng)歷了中生代及新生代二次板塊運動。中生代的板塊運動 產(chǎn)生了安第斯山型的錫霍中一一阿林弧及弧后松遼一三江盆地。新生代板塊運動塑造了現(xiàn)今 亞洲東北部大陸邊緣島弧一海溝系。松遼盆地形成時與三江盆地連在一起，均屬弧后盆地。 在其發(fā)展過程中，由于郯一廬斷裂的北部分支伊蘭一伊通斷裂的平移運動，使松遼盆地與三 江盆地在發(fā)展過程中，彼此逐漸錯開并在扭動斷裂牽引作用下，松遼盆地東側(cè)及三江盆地西 側(cè)逐漸隆起，使其成為各自獨立的盆地。因此，松遼盆地是一個與扭動斷裂有關(guān)的弧后盆地， 具有邊形成、邊扭動、邊發(fā)展的特點。2

3、0世紀上半葉，美國、日本的地質(zhì)工作者都曾在這一帶進行過石油調(diào)查和勘探，但沒 有發(fā)現(xiàn)石油。1959年9月26日，松基3井是打出了第一口噴油井。這口井的噴油標志著 大慶油田的發(fā)現(xiàn)，在我國石油工業(yè)的發(fā)展史上具有里程碑的意義。二、原型盆地類型松遼盆地的形成與發(fā)展與亞洲東北部地區(qū)的地質(zhì)發(fā)展有密切關(guān)系。通過對亞洲東北部地 區(qū)古生代以來的板塊構(gòu)造演化分析，我們可以知道松遼盆地屬于在晚古生代冒地槽基礎上發(fā) 育起來的一個中生代弧后盆地。其形成與發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個階段：晚古生代時期此時期松遼盆地處于蒙古一鄂霍茨克大洋板塊與太平洋大洋板塊的交界附近。其西側(cè)為 大興安嶺優(yōu)地槽，東側(cè)為佳木斯隆起。從目前松遼盆地已鉆

4、到的基底巖性分析：其西部屬輕 微變質(zhì)或未變質(zhì)的上古生代地層（石炭一二疊系），而東側(cè)為前古生界的片麻巖、片巖等深 變質(zhì)巖系。故推測當時松遼盆地基本上屬于大興安嶺優(yōu)地槽與佳木斯隆起之間的過渡地帶， 具冒地槽沉積特點，可能從東向西發(fā)育有較厚的石炭二迭紀地層?？傊?，這一時期輕微變質(zhì) 或未變質(zhì)的石炭二疊紀地層與佳木斯隆起上的片麻巖、片巖等前古生界變質(zhì)巖系共同構(gòu)成了 現(xiàn)松遼盆地的基底。三疊紀一中侏羅世時期該時期是松遼盆地的上升剝蝕階段。古生代末期，西伯利亞大陸板塊與中朝大陸板塊碰 撞相連，構(gòu)成了統(tǒng)一的古亞洲大陸。因此從中生代開始，控制松遼盆地發(fā)展的主要因素是亞 洲東北部大陸板塊與太平洋大洋板塊之間的板塊運

5、動。晚古生代末期至中三疊世時期是亞洲東北部大陸邊緣由被動的大西洋型轉(zhuǎn)化為活動的 太平洋型的過程。來自太平洋大洋板塊方向的巨大擠壓力，使亞洲東北部大陸板塊不斷向上 揚起，大洋板塊逐漸下沉，于是太平洋大洋板塊逐漸形成俯沖帶，大陸板塊也在重力作用下 沉降。所以在晚三疊世一中侏羅世末期，沿亞洲東北部大陸邊緣地區(qū)發(fā)育了錫霍特一阿林一 日本地槽（即中生代地槽），而位于此地槽西側(cè)的松遼盆地仍處于隆起狀態(tài)。需要強調(diào)的是，對松遼盆地的形成與發(fā)展有重要作用的郯一廬斷裂帶，在此時期已經(jīng)進 入平移初動期。晚侏羅世一早白堊世時期由于太平洋大洋板塊不斷地向亞洲東北部大陸板塊下俯沖，兩板塊剪切摩擦引起溫度升 高，在俯沖帶前

6、緣逐漸開始形成熔巖巖漿并上升為火山。連續(xù)的俯沖勢必在距海溝一定距離 的大陸殼上形成火山弧。錫霍特一阿林一日本大陸前緣火山弧就是從晚侏羅世開始形成的。 伴隨著錫霍特一阿林一日本火山弧的形成，其后的松遼盆地及三江盆地所在的地區(qū)處于弧后 地殼拉張斷陷區(qū)，形成深斷裂，所以此時期松遼與三江作為一個統(tǒng)一的弧后盆地，進入盆地 早期斷陷發(fā)育階段。而此時郯一廬斷裂進入平移高潮期，沿斷裂有大量中性火山侵入與噴發(fā)，郯一廬斷裂的 平移逐漸切割了松遼與三江盆地，因此松遼與三江盆地雖然是統(tǒng)一的弧后盆地，但從其形成 開始，就受郯一廬斷裂的影響，處于邊形成、邊彼此分開的狀態(tài)。早白堊世一晚白堊世末時期白堊紀是中生代板塊運動的尾

7、聲，海底擴張及地幔對流大大減弱。松遼盆地經(jīng)前一階段 的斷陷發(fā)育以后，其下的深部地殼物質(zhì)大量上升，從而破壞了其與兩側(cè)地槽褶皺系之間的地 殼均衡。所以此時期松遼盆地地區(qū)必然在重力作用下進行地殼均衡調(diào)整，從而這一時期是松 遼盆地的拗陷發(fā)育階段，也是油氣生成、運移和聚集的最主要時期。這一時期不但是松遼盆 地主要發(fā)育時期，也是松遼一三江盆地向現(xiàn)今松遼盆地發(fā)展改造的時期。晚白堊世末一第四紀時期由于伊蘭一伊通斷裂從晚白至世至老第三紀初期，逐漸由終止左旋移動轉(zhuǎn)而裂谷發(fā)育階 段（相當于下遼河裂谷盆地發(fā)育時期）。從而使位于裂谷西側(cè)的松遼盆地進一步受擠壓而上 升，使其進入萎縮階段，并進一步發(fā)展成今面貌。三、松遼盆地

8、典型構(gòu)造樣式松遼盆地內(nèi)沉積蓋層的構(gòu)造，基底都有不同程度的卷入，深層基底卷入程度相對較高， 沉積蓋層的構(gòu)造主要受基底的斷裂和巖性控制，局部存在構(gòu)造滑脫現(xiàn)象。由于經(jīng)歷了多次疊 加變形，于是在盆地內(nèi)不同層次上可以出現(xiàn)不同的構(gòu)造樣式。雖然給石油勘探帶來了復雜性， 但也擴大了潛在的油氣勘探領(lǐng)域。松遼盆地構(gòu)造單元示意圖6個一級，36個次 一級構(gòu)造單元。松遼盆地構(gòu)造單元示意圖中央坳陷：多期沉 積、沉降中心，盆 地主要產(chǎn)油區(qū)，大 慶長垣。松遼盆地地震地質(zhì)解釋構(gòu)造橫剖面（位置見圖2中的A-A）張性構(gòu)造樣式松遼盆地以正斷層的廣泛發(fā)育為特征，區(qū)域性正斷層占主導地位。在引張應力作用下， 地殼和巖石圈產(chǎn)生伸展、減薄作用

9、，產(chǎn)生伸展盆地。在盆地內(nèi)部發(fā)育的正斷層有兩種類型： 一種是同沉積的生長斷層，另一種是后生斷層。這兩種正斷層組合成盆地中最廣泛的構(gòu)造樣 式張性斷塊。生長斷層在斷裂活動時期有沉積作用。在垂向的發(fā)育方向，生長斷層是自下而上生長， 而后生斷層是自上而下延伸。生長斷層由于它影響和控制著上、下盤沉積巖性和厚度的發(fā)育， 其上、下盤沉積可以說是兩種沉積環(huán)境，因而兩盤地層不易對比，它長期發(fā)育且往往表現(xiàn)為 塑性形變。而后生斷層與沉積作用無關(guān)，斷層兩盤的地層可以對比，通常發(fā)生在構(gòu)造運動短 暫的強烈活動期，且大多數(shù)表現(xiàn)為剛性形變。張性斷塊在平面上可以與其它樣式相區(qū)分，在剖面上，顯然沒有擠壓作用，即使出現(xiàn)翹 曲，也遠不

10、如壓性斷塊明顯，正斷層構(gòu)成的斷塊斷面呈階梯狀且伴有旋轉(zhuǎn)?？v斷層走向與區(qū) 域拉張應力方向垂直，斜列斷層切過斷層邊角，使相切的兩側(cè)同等隆起，似乎與側(cè)列式構(gòu)造 聯(lián)合形成一個統(tǒng)一的地塹沉降體系。松遼盆地北部五大斷裂帶的張性斷塊相對集中的發(fā)育區(qū)是：嫩江斷裂帶；齊西一敖 古拉一哈拉海斷裂帶；黑魚泡一頭臺斷裂帶；任民鎮(zhèn)一肇州斷裂帶；太平山一肇東斷 裂帶。在平面上表現(xiàn)有側(cè)列、狗腿狀和橫向斷層型式。在剖面上表現(xiàn)為非直立斷層，常見有 地壘、地塹、半地塹、階梯狀等型式。斷面的形態(tài)分為平面狀和犁式，深層的斷距遠遠大于 中淺層的斷距，深層的斷距一般為幾百米，甚至可達上千米，而中淺層的斷距為幾十米。壓性構(gòu)造樣式松遼盆地壓

11、性構(gòu)造主要是在白堊紀末一第三紀時期形成，尤其是第三紀時期，由于日本 海地區(qū)裂谷活動及陸殼拉斷，大陸邊緣出現(xiàn)突發(fā)性的彈性收縮，擠壓顯著。盆地東部大部分 隆起并遭受剝蝕，沉積范圍局限在盆地的中部和西部，來自東側(cè)的擠壓，使盆地發(fā)育一系列 背斜構(gòu)造帶。松遼盆地的壓性構(gòu)造樣式表現(xiàn)為逆斷層和波狀褶皺。期張扭性跟壓性構(gòu)造的疊加期張扭性跟壓性構(gòu)造的疊加扭動構(gòu)造樣式扭動構(gòu)造是指在扭應力或剪切應力場作用下產(chǎn)生的變形，表現(xiàn)為多種構(gòu)造型式，其中扭 斷裂（或走滑斷裂）是最主要的表現(xiàn)形式。松遼盆地的扭動構(gòu)造不僅在宏觀上表現(xiàn)為斷裂帶 上斷層呈雁行排列和大慶長垣上的雁行褶皺，而且在巖心觀察中也能看到扭動現(xiàn)象。反轉(zhuǎn)構(gòu)造構(gòu)造反轉(zhuǎn)

12、指的是變形作用的反轉(zhuǎn)，它屬于構(gòu)造疊加的一種類型。松遼盆地的反轉(zhuǎn)構(gòu)造十 分明顯，由反轉(zhuǎn)構(gòu)造組成了松遼盆地北部四個反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶：朝一長反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶；隆勝合 任民鎮(zhèn)反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶；大慶長垣反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶；烏裕爾一敖古拉反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。遼盆地的反轉(zhuǎn)構(gòu)造遼盆地的反轉(zhuǎn)構(gòu)造四、松遼盆地構(gòu)造演化松遼盆地是中國東部晚中生代以來裂谷盆地群中發(fā)育最早（Reneal，2002）、保存最完 好的盆地，是中國東部巖石圈減薄的中心之一（劉俊來等，2008）。松遼盆地中西部的裂谷 作用自下白堊統(tǒng)沙河子組沉積期持續(xù)到營城組沉積期，東部從下白堊統(tǒng)沙河子組沉積期持續(xù) 到登婁庫組沉積期。中淺層伸展構(gòu)造的基本要素是斷陷盆地邊界主斷裂，基本結(jié)構(gòu)單元是半

13、 地塹和半地壘，橫向上呈多米諾型壘一塹構(gòu)造。松遼盆地從下到上可劃分為基底構(gòu)造層、斷 陷層、坳陷層和反轉(zhuǎn)構(gòu)造層等四個構(gòu)造層，每個構(gòu)造層之間均以明顯的區(qū)域不整合為界。烏蘭巴托蒙古必III身黑河佳木MVIII海烏蘭巴托蒙古必III身黑河佳木MVIII海本斯松遼盆地構(gòu)造位置示意圖（據(jù)李安峰等,1998修改）1.德爾布干斷裂；2.松遼盆地北西緣斷裂；3.溫都爾廟一西拉木倫斷裂；4.赤峰 開源斷裂；5.嫩江斷裂；6.牡丹江斷裂；7.敦化一密山斷裂；8.塔溪一雞西斷 裂；9.依蘭一伊通斷裂I.薩彥一額爾吉納加里東期褶皺帶；ii.海拉爾盆地； m. 大興安嶺海西早期褶皺帶；M內(nèi)蒙古一吉林海西晚期褶皺帶；V.青

14、龍一呼蘭加里東期褶皺帶；W.張廣才嶺海西晚期褶皺帶； W.佳木斯地塊；訓.那丹哈達中生代活動陸緣；K.松遼盆地基底構(gòu)造層泛指裂陷成盆以前的各種巖石與構(gòu)造變形，主要包括石炭紀一二疊紀的淺變 質(zhì)巖和各個時期的花崗巖?；讟?gòu)造層對應前裂谷期。在侏羅紀以前，松遼盆地的主體松嫩 地塊是由古亞洲洋閉合期間眾多微陸塊相互拼貼增生的產(chǎn)物，其基底構(gòu)造線受板塊邊界形態(tài) 影響不同地區(qū)可能不同，但其性質(zhì)以擠壓逆沖為主。在中一晚侏羅世，松遼盆地基底處于復 雜的地球動力學背景之下。一方面，蒙古一鄂霍次克大洋板塊從西向東逐漸消亡。古地磁數(shù) 據(jù)顯示，華北板塊此時古緯度基本不變，而西伯利亞板塊則明顯地向南漂移，說明兩者之間 具

15、有明顯NS向擠壓縮短變形，使東北地EW向壓性構(gòu)造的活動一直持續(xù)到中侏羅世。另一方 面，歐亞大陸東緣在早一中侏羅世由被動陸緣轉(zhuǎn)化為主動陸緣，伊澤納奇（即古太平洋）板塊 開始NNW向俯沖于歐亞大陸之下，俯沖帶大致位于NS向的錫霍特一阿林構(gòu)造混雜巖帶。斷陷層是指受同沉積正斷層控制的晚侏羅世一早白堊世陸相碎屑巖、火山巖、火山碎屑 巖組合，從下到上依次為上侏羅統(tǒng)火石嶺組（J3h）、下白堊統(tǒng)沙河子組（K1s）、營城組（K1y）， 其中包括火石嶺組和營城組兩個火山活動高峰期，前者以安山巖為主，后者則以流紋巖為主， 沙河子組火山活動相對較弱，以含煤碎屑沉積為主。登樓庫組（K1d）是斷陷一坳陷轉(zhuǎn)換的產(chǎn) 物，早期

16、沉積受同沉積斷層繼承性活動的控制，在有的斷陷盆地，斷層活動可能持續(xù)到登樓 庫晚期，因此本研究將其歸于斷陷層。斷陷層對應于斷陷期。松遼盆地在經(jīng)歷了中一晚侏羅 世強烈構(gòu)造一熱事件之后，在晚侏羅世末期開始了伸展裂陷，構(gòu)造體制由左旋壓扭逐漸向伸 展轉(zhuǎn)變，地殼和巖石圈經(jīng)歷了強烈的減薄和拉張，形成了數(shù)目眾多、大小不一、構(gòu)造樣式多 樣的彼此分割的斷陷盆地。松遼盆地斷陷期并非是單一的拉張背景，而是由早、晚兩個脈沖 式伸展階段組成，斷陷期早、晚兩個伸展階段各存在一個相對快速伸展高峰和緊隨其后的緩 慢伸展期。坳陷層包括下白堊統(tǒng)泉頭組（K1q）和上白堊統(tǒng)青山口組（K2q）、姚家組（K2y）、嫩江組（K2n）, 主要

17、是大型坳陷湖盆中沉積的河湖相碎屑巖，期間有幾期短暫的海侵事件和微弱的火山活 動，斷層活動強度也已大大減弱。坳陷層對應坳陷期。在登婁庫組沉積晚期，松遼盆地的伸 展幅度大大減弱，整體沉降坳陷，原先彼此分割的斷陷盆地相互連通，形成統(tǒng)一的大型湖盆。嫩江組沉積后，松遼盆地遭受數(shù)次脈沖式擠壓事件，其中嫩江組沉積末期和明水組沉積 末期的擠壓對盆地影響較大，形成大量的反轉(zhuǎn)構(gòu)造，造成嫩江組頂面和明水組頂面的區(qū)域不 整合。此后盆地沉積中心西移，沉積面積萎縮，因此劃為反轉(zhuǎn)構(gòu)造層。在構(gòu)造反轉(zhuǎn)期，盆地 遭受強烈擠壓，反轉(zhuǎn)，局部抬升剝蝕。此外，新生代期間盆地經(jīng)歷了數(shù)次微弱的擠壓與伸展 的交替作用，沉積范圍萎縮，且伴隨長時

18、間的暴露剝蝕。總結(jié)來說：盆地的演化可以分為裂陷、坳陷和萎縮三個構(gòu)造演化階段（一）裂陷階段（J2-3K1d）（二）坳陷階段（早白堊世泉頭期-晚白堊世嫩江期） （三）萎縮階段（K,四方臺期-早第三紀）2盆地演化時期構(gòu)渣特征斷裂走向性畫.構(gòu)造應力場板塊購肯背基素屬內(nèi)皓域前裂谷期前株新紀擠壓逆沖推覆，吒EW PI W主，局部NE.SN向，逆沖近SN向歡平揀 壓占亞洲洋袖美閉，薦 酷塊拼含，中亞皓山 帝生長土亞州泮構(gòu)蕓域中一|盅株羅 此排壓逆沖、地典緡 .1、巖.漿后幼.大規(guī) 模E走鬻3NE向左統(tǒng)走滑為 主；EW向擠壓逆沖； NW向右旄走清N*： R左施壓放洋渭奇摭塊一冏w 斛問用沖一蒙A 一鄂 宮次克

19、故塊消亡一磨 怕利正板供向南推濟r.i職洲洋網(wǎng)瑕域何白太平洋尚造就轉(zhuǎn)找斷陷早期盼段侏羅紀末-白堊紀初現(xiàn)寫曜式戲向拉 忡，大而租火山活 動NNE. NNW . SX P1 均強烈嬋展劉軸拉伸.NNE 向為主巖石國崔融娠沉，巖晚期早白堊世地立忡展拆除巖 石圈減搏以E向斷忡展 抵離為主ww -see n 永平拉米出洋納帶板塊“陲椅 式”惻沖上太平斧構(gòu)苦域堵1陷期睡白至世冷卻沉降.整停堀 陪小規(guī)模NE, NW .SN 向正斷辰微弱的NW-SE向水平拉張胳沖帶回卷東群.地 嗟些起回落梅 造 反 轉(zhuǎn)期白至紀末期擠壓反菸，局部拍 升剝蝕XNE NE向斷鑿耿 正斷房逆向活幼NW WSEF：叼 水平房壓波洋貌奇

20、板是傭沖岸 盡，洋底嘉原、海山等 通體向歐哩大陸邊嫁 拼站占太平洋網(wǎng)造域向 太平洋網(wǎng)埴域轉(zhuǎn)接新生代盆地苦.狷一整懷拓升松遼盆地構(gòu)1飆化及其云NW -SE椅開J力學背景簡太平洋板塊斯沖.此 表塊原推擠太平洋構(gòu)造域五、結(jié)論松遼盆地是位于我國東北部的一個大型中生代含油氣盆地，其形成與扭動斷裂有關(guān)，是個典 型的弧后盆地，具有邊形成、邊扭動、邊發(fā)展的特點。松遼盆地的構(gòu)造樣式較為復雜，主要 有張性構(gòu)造樣式、壓性構(gòu)造樣式、扭動構(gòu)造樣式和反轉(zhuǎn)構(gòu)造，盡管構(gòu)造樣式的復雜多樣，但 其對于研究盆地的區(qū)域應力場研究、盆地的演化、油氣的運移和聚集都具有十分重要的意義。 松遼盆地在構(gòu)造演化過程主要經(jīng)歷了四個時期，分別為前裂谷期、斷陷期、坳陷期和構(gòu)造反 轉(zhuǎn)期。其基底是古亞洲洋閉合期間幾個微陸塊或地體相互碰撞、拼貼形成的復合陸塊，松嫩 地塊本身可能也是由更小的陸塊增生形成的。中一晚侏羅世，盆地基底遭受強大的左旋壓扭 力偶改造，郯一廬斷裂系北段發(fā)生大規(guī)模左旋走滑，控制了基底格局、斷陷盆地分布及其構(gòu) 造。盆地斷陷期由早、晚兩個脈沖式伸展階段組成，早期階段（侏羅紀末一早白堊世初） 可能受深部巖石圈拆沉引起的地表熱穹窿式雙向拉伸控制;晚