摘要：松辽盆地北部深层双城断陷主控断裂构造形迹复杂，其形成机制和期次一直是争论较大的问题。根据断陷类型分类的依据，对双城断陷主控断裂的构造几何学特征及区域构造应力场进行了分析，指出双城断陷NNE向、NW向和NEE向断裂是在同一构造应力场条件下形成的具有不同性质的主控断裂，NW向(NWW向)和NEE向(NE向)构造为张扭性断裂，控制着双城断陷构造深凹区的形成和发育规模。研究成果为深层天然气富集区域的研究提供了重要的地质依据。通过二维、三维地震连片解释，落实了断陷结构和构造格局，结论认为：莺山凹陷为构造深凹区，规模较大，受张扭性断裂控制，是继徐家围子之后深层天然气勘探的主力接替区。
关键词：松辽盆地；双城断陷；地质结构；主控断裂；形成机制；构造格局；张扭性断裂；莺山凹陷
断陷地质结构研究对于确定勘探领域和勘探方向具有重要意义。不同的断陷地质结构，其内部所发育的沉积体系、构造样式和油气藏分布存在很大差异(郝琦等，2006)。通常断陷的结构类型和特征决定了断陷期地层的展布格局和展布规模，也决定了烃源岩的发育程度，最终决定了断陷的勘探潜力[1～2]。双城断陷(图1)构造位置位于松辽盆地北部深层构造单元东南断陷区，其主控断裂构造形迹复杂，发育NNE、NE-NEE和NW向等多组方向断裂，其形成机制和期次一直是争论较大的问题。
1 主要控陷断裂特征
1.1 四站断裂
四站断裂是控制莺山凹陷西部边界的一条区域性控陷断裂，根据地震资料的构造解释结果，四站断裂走向变化大，由南至北为NNE-NE-NW-NEE向，总体走向为NNE向，呈“S”形，延伸长度达70km，倾向东，断裂主要发生在下白垩统沙河子组沉积时期，而且沿走向断距变化极大。T5最大断距为1674m，最小断距为100m，一般断距为500m。断裂主要活动部位在118～112线之间。
1.2 临江断裂
临江断裂是控制莺山凹陷东部边界的一条重要区域性控陷断裂，根据地震资料的构造解释结果，临江断裂延伸长度达70km，主要错断层位T4-T5。临江断裂走向变化较大，由NE、NNW、NNE、NW向断裂复合形成总体走向为NNE向的断裂，倾向NW，T5最大断距为2250m，最小断距为277m，一般断距为1000m。该断层自T5-T4构造层均存在，自下而上走向长度与断距均变小。
1.3 太平庄断裂
太平庄断裂是双城凹陷西部边界一条区域性的控陷断裂，延伸长度为106km，错断层位T4-T5。依据断裂的发育特征，将太平庄断裂划分为3个区段。根据地震资料的构造解释结果，太平庄断裂走向变化大，由南至北为NNW向、SN向和NE向，总体走向为NNE向，呈“S”形，延伸长度为106km，倾向东，断裂主要发生在沙河子组沉积时期，断距较小。
1.4 朝阳断裂
朝阳断裂是双城凹陷东部边界一条重要的区域性控陷断裂，与太平庄断裂共同控制了双城凹陷的发育。朝阳断裂延伸长度为62km，走向主要为NNW向和NE向。断面较缓，呈铲式正断层控制了断陷期地层的发育，断面特征明显，沙河子组期末的挤压反转作用较强，形成断展褶皱、断弯褶皱等反转构造。
2 双城断陷地质结构及构造格局
2.1 地质结构
通过双城断陷二维、三维地震资料连片解释结果，双城断陷现今地质结构总体表现为“两凹一凸”的构造格局，莺山凹陷表现为四站断裂和临江断裂共同控制的不对称地堑式双断凹陷；中部对青山凸起为复杂化堑垒结构；双城凹陷表现为太平庄断裂和朝阳断裂共同控制的不对称双断凹陷结构[3]。
双城断陷地质结构具体在断陷南、中、北部3个部位表现有所差别，断陷中部的不对称“洼-垒”式复合双断断陷结构相对比较典型。在断陷南部114测线上，莺山凹陷和双城凹陷均表现为不对称简单双断结构特征，对青山凸起为复杂化堑、垒结构。在断陷中部130测线上，无论是莺山凹陷，还是双城凹陷，均表现为明显的不对称简单双断结构特征，对青山凸起为复杂化堑、垒结构，总体表现为不对称“洼-垒”式复合双断断陷结构特征。在断陷北部148测线上，莺山凹陷和双城凹陷的双断结构特征不明显，主要表现为箕状断陷的结构特征。
总体而言，双城断陷的地质结构表现为不对称“洼-垒”式复合双断断陷结构，主控断裂为四站断裂、临江断裂、太平庄断裂和朝阳断裂。
2.2 构造格局与构造深凹区
2.2.1 “两凹一凸”的构造格局
下白垩统沙河子组沉积时期的沉降格局与晚期(古近纪末)的改造作用共同形成了双城断陷“两凹一凸”的构造格局，由于晚期的改造作用在该地区规模较大，除断陷期地层特别是沙河子组及火石岭组的平面分布尚能直观地反映断陷原形轮廓外，各反射界面的形态起伏基本上反映了晚期改造作用。
从断陷原始沉降格局的角度出发，双城断陷总体上发育北北东走向的2个凹陷和夹于其间酌凸起，即莺山凹陷、双城凹陷及其间的对青山凸起。火石岭组残留于莺山凹陷、双城凹陷及对青山凸起南端(沙河子组沉积时期为古地形相对低洼区)。沙河子组充填于凹陷内部，莺山凹陷及双城凹陷中南部均有分布，双城凹陷北部古地形北高南低，沙河子组在该地区超覆尖灭。营城组自断陷区逐渐越过边界断层，向隆起区超覆，其覆盖范围广，除对青山凸起北部太平庄地区较大面积缺失外，基本上覆盖了全区，仅在四深1井区等地零星分布。
晚期(古近纪末)的改造作用清楚地反映在基底-地震T2反射层的构造图上，说明深层断陷格局也强烈影响了T2反射层上断裂带的格局。从几何学结构来讲，深层控陷断裂控制了浅部的褶皱格局，在晚期构造变动过程中，深层各控陷断裂的局部区段复活，在新的构造应力场中重组，并发生反转作用，控制了浅部褶皱系统的发育和“两凹一凸”构造格局的形成[4]。
2.2.2莺山凹陷为构造深凹区
莺山凹陷是受临江断裂和四站断裂共同控制的不对称双断地堑式凹陷，走向近南北向，凹陷面积为1661km2(沙河子组顶面面积)，规模较大，发育火石岭组、沙河子组和营城组，沉积中心在中部和南部，T5最大深度为6000m，断陷期地层厚度为1000～2240m。构造面貌北部为向斜，向南为三站背斜构造，中部为宽缓向斜，南部为向南东抬起的斜坡。
双城凹陷是受太平庄和朝阳两条控陷断裂控制的半地堑式箕状断陷，凹陷面积为980km2。断陷总体走向为北北东向，南部及北部均超出地震工区，发育火石岭组、沙河子组和营城组。双城凹陷的沉积中心相对不很集中，中部和北部发育4个较深部位，T5最大深度为4500m，断陷期地层相对莺山凹陷较薄，局部达1800m。构造面貌从北向南依次为向斜、背斜、向斜和向南东抬起的斜坡。
从莺山凹陷和双城凹陷的分布面积、基底瓦埋深、断陷期地层发育规模(包括断陷期地层分布面积和地层厚度)等不难看出，莺山凹陷为双城断陷的构造深凹区，断陷期地层发育，为双城断陷下一步深层天然气勘探的主力探区。
3 双城断陷主控断裂为张扭性断裂
经地震剖面分析，确定火石岭组-营城组火山岩段(T5-T4)形成于同一伸展构造应力场，北北东向、北西向、北东东向构造具有不同性质，因此通过双城断陷的断陷期边界断层不同期次、不同方向的走向断层统计分析，并做玫瑰花图，用以判断双城断陷在T5-T4期间不同期次的优势应力方向(图2、3、4)。在此基础上，利用两个张扭性断面优势方向的夹角平分线判断该期次的应力场主伸展方向[5]。
通过上述方法的研究分析后认为：①双城断陷伸展时期原始边界主断层走向为NNE15°～25°；②两个共轭张扭断层(走滑断层)方向分别为NEE60°～62°和NW320°～328°；③双城断陷火石岭组营城组火山岩段沉积时期构造应力场为主张应力，方向为NW(285°～295°)-SE(105°～115°)，主压应力方向：NE(15°～25°)-SW(185°～205°)。
通过双城断陷环形深洼陷与断层的几何学特征、运动学特征、断层匹配与组合特征、形成应力机制分析等来确定其形成演化特征。环形深洼陷是T5-T4时期在NWW SEE方向同一伸展应力场作用下，由NNE向高角度伸展正断层、NEE、向和NW向2组高角度走滑扭性断层(张扭性断裂)共同作用下形成的，这3组控陷断裂是在同一构造应力场条件下形成的具有不同性质的断裂，共同控制着双城断陷构造深凹区的形成和断陷期地层的发育。
4 结论
1) 主控断裂的性质决定“构造深凹区”的分布及发育规模，决定断陷期地层、烃源岩的沉积环境、沉积相带展布及发育规模，因此，主控断裂的性质和演化机制直接决定勘探方向和勘探有利区带。
2) 张扭性断裂与深层天然气关系密切，控制着深层天然气的聚集成藏，主要表现在：①张扭性构造带在断陷盆地演化过程中处于(断陷盆地内部)相对高的构造部位，而且近邻生油凹陷，有利于油气运移聚集；②张扭性构造带往往是物源(碎屑物源)注入断陷湖盆的通道(入口处)，有利于优质储集层的发育；③张扭性构造带是断陷盆地构造变形相对复杂的区带，有利于发育多种样式的构造圈闭，而张扭性构造带是断陷盆地最有利的油气聚集区带。
3) 莺山凹陷是受张扭性断裂控制的深凹区，是继徐家围子之后深层天然气勘探的主力接替区。
参考文献
[1] 冯志强.松辽盆地庆深大气田的勘探前景[J].天然气工业，2006，26(6)：1-5.
[2] 王贵文，惠山，付广.徐家围子断陷天然气分布规律及其主控因素[J].大庆石油地质与开发，2008，27(1)：6-9.
[3] 刘启，舒萍，李松光.松辽盆地北部深层火山岩气藏综合描述技术[J].大庆石油地质与开发，2005，24(3)：21-23.
[4] 吴河勇，冯子辉，杨永斌，等.松辽盆地北部深层天然气勘探风险评价[J].天然气工业，2006，26(6)：6-9.
[5] GAWTHORPE R L，LEEDER M R. Tectono-sedimentary evolution of active extensional basins [J].Basin Research，2000(3/4)：195-218.
(本文作者：印长海1，2 冉清昌2 齐景顺2 1.中国地质大学 北京；2.中国石油大庆油田公司勘探开发研究院)
您可以选择一种方式赞助本站
支付宝转账赞助
微信转账赞助
- 注解：本资料由会员及群友提供仅供阅读交流学习，不得用于商业用途！
