農(nóng)業(yè)種植重視平原,,但油氣在盆地,,工業(yè)時(shí)代重視能源和盆地,因此相關(guān)研究著作很多,。
松遼盆地跨黑龍江,、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古三省一區(qū),面積約26萬(wàn)平方千米,,松花江和遼河從盆地中穿過(guò),。在距今7000萬(wàn)年以前的中生代侏羅紀(jì)和白堊紀(jì),這里曾是一個(gè)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(dòng)植物,。進(jìn)入新生代以后,大量的沉積物堆積下來(lái),,湖盆逐漸上升,、萎縮,形成了現(xiàn)今廣袤無(wú)際,、沼澤縱橫,、泡泊遍布的大平原。20世紀(jì)上半葉,,美國(guó),、日本的地質(zhì)工作者都曾在這一帶進(jìn)行過(guò)石油調(diào)查和勘探,但沒(méi)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(biāo)志著大慶油田的發(fā)現(xiàn),,在我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展史上具有里程碑的意義,。
松遼盆地區(qū)域地質(zhì)概況;1.地理位置,;松遼盆地是中國(guó)東北部的一個(gè)大型中、新生代沉積盆地,;2.大地構(gòu)造背景,;中國(guó)東北部及其鄰區(qū)包括四個(gè)構(gòu)造單元:北部是北亞大;撞作用的多重影響,;前人從構(gòu)造演化角度,根據(jù)塊體邊界主縫合帶構(gòu)造特征,;北地;區(qū)主要構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃?鄭瑞卿,2009):1)華,;3.區(qū)域構(gòu)造演化,;3.1盆地基本構(gòu)造特征;據(jù)現(xiàn)有的研究成果,,松遼盆地蓋層可分為下部,。
松遼盆地是中國(guó)東北部的一個(gè)大型中、新生代沉積盆地,,地跨黑龍江省,、吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)。在亞洲地層分區(qū)中,,處于北亞陸間區(qū)和環(huán)太平洋陸緣區(qū)的交接位置,。白堊紀(jì)時(shí)期是盆地發(fā)育的主要階段,沉積了厚達(dá)萬(wàn)米的非海相火山巖,、火山碎屑巖及正常河流相,、湖泊相和沼澤相碎屑巖地層,地層剖面完整,,化石豐富,,是我國(guó)研究陸相白堊紀(jì)地層的理想地區(qū)之一。 松遼盆地為一近北東向,、北北東向的菱形盆地,,周邊為丘陵和山脈所環(huán)繞,西部為大興安嶺山脈,,東部為張廣才嶺,,北部為小興安嶺山脈,南為康平—法庫(kù)丘陵地帶,,盆地內(nèi)部則是松花江,、嫩江和遼河水系沖積形成的平原沼澤。地面海拔120~300m,,長(zhǎng)750km,,寬330-370km,面積約26萬(wàn)km2(其中在黑龍江的面積11.8萬(wàn)km2),,是當(dāng)今世界上最大的典型陸相沉積盆地之一,。
南緣為康平—法庫(kù)丘陵地帶:因此京沈高鐵遼寧段全長(zhǎng)407公里,沿線多為山地丘陵,,橋隧比高達(dá)72%,。
燕山運(yùn)動(dòng)造就了我國(guó)東部中新生代大地構(gòu)造格局,形成了北北東向的大型坳陷帶與大型隆起帶,。松遼盆地就是產(chǎn)生在大型坳陷帶內(nèi)的一個(gè)坳陷區(qū),,盆地形狀近似菱形,西臨大興安嶺,,北與小興安嶺為界,,東部為張廣才嶺,南接康平—法庫(kù)丘陵地帶,。盆地中間是嫩江,、松花江、遼河水系流經(jīng)的平原沼澤區(qū),,地面海拔120~300m,,長(zhǎng)約750公里,,寬330~370公里,主軸沿北北東方向展布,,面積約26萬(wàn)平方公里,,是當(dāng)今世界上最大的典型陸相沉積盆地之一。地跨黑龍江,、吉林,、遼寧和內(nèi)蒙古等三省一區(qū),其中在黑龍江的面積11.8萬(wàn)km,。
盆地周?chē)饕雎豆派颓肮派淖冑|(zhì)巖和火山巖,。盆地內(nèi)部的新生代地層下面,廣泛分布著白堊紀(jì)地層,。因此,,松遼盆地既是地質(zhì)上的沉積盆地,也是一個(gè)地貌盆地(圖1),。
松遼盆地形成于印支運(yùn)動(dòng)末期—燕山運(yùn)動(dòng)早期,,發(fā)育于燕山運(yùn)動(dòng)中晚期—喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期,萎縮于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期,,從形成到結(jié)束,,經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。松遼盆地的演化可劃分為熱隆成穹,,拉張破裂,,拉張斷陷,斷坳轉(zhuǎn)化,,沉積坳陷和擠壓萎縮六個(gè)時(shí)期,。
前震旦紀(jì)及古生代地層主要出露在松遼盆地四周,在盆地內(nèi)部構(gòu)成基底,。盆地內(nèi)中,、新生代地層發(fā)育,僅白堊系厚達(dá)5000m以上,。松遼盆地基底是晚古生代末期至早中生代初期所固結(jié)的大陸地殼,由于盆地基底性質(zhì)很穩(wěn)定,,故稱為克拉通盆地基底,。盆地的基底由三個(gè)復(fù)背斜和兩個(gè)復(fù)向斜組成,盆地南部基底巖性主要是石炭—二疊紀(jì)變質(zhì)巖及同期巖漿巖,。據(jù)測(cè)井資料分析,,大致以通榆—長(zhǎng)春為界,,南部為變質(zhì)程度較深的片麻巖和變質(zhì)巖,,為早古生代吉林加里東褶皺系,;北部為變質(zhì)程度較淺的板巖、蝕變火山巖,,伴有大量的花崗巖侵入體,,為晚古生代吉林海西褶皺系。他們均是西伯利亞地臺(tái)和中朝準(zhǔn)地臺(tái)之前的古生代中亞海槽收縮回返的產(chǎn)物,。
三疊紀(jì)至中侏羅世地幔上拱,,本區(qū)處于隆起剝蝕狀態(tài)。晚侏羅世至早白堊世登婁庫(kù)組沉積時(shí)期為盆地發(fā)育的早期,。盆地內(nèi)深層斷裂十分發(fā)育,,在古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖消減作用下,區(qū)域的拉張作用產(chǎn)生了4條北北東向裂谷帶,,即西部的嫩江—白城裂谷帶,、東部依蘭—伊通裂谷帶、中部的孫吳—雙遼裂谷帶和海倫—伏龍泉裂谷帶,。其中嫩江—白城裂谷帶和東部依蘭—伊通裂谷帶為深斷裂,,控制著松遼盆地的東、西邊界,,孫吳—雙遼裂谷帶和海倫—伏龍泉裂谷帶控制著盆地內(nèi)一,、二級(jí)構(gòu)造單元和盆地充填形式,并決定了盆地內(nèi)的構(gòu)造—沉積特征的東西分帶的特點(diǎn),。北西向斷裂有五條,它們對(duì)盆地內(nèi)部隆起,、坳陷和沉積格局起著重要作用,,并形成南北分塊的格局。在裂谷帶發(fā)育了眾多大小不等互相獨(dú)立的北北東向盆地,,接受自上侏羅統(tǒng)到下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組沉積,,根據(jù)物探及鉆井資料確定的19個(gè)侏羅系斷陷,各自獨(dú)立自稱系統(tǒng),,沉積巖最大厚度可達(dá)800m,。受燕山運(yùn)動(dòng)III幕影響,侏羅系褶皺隆升,,遭受一定程度的剝蝕,。繼而基底斷裂重新活動(dòng),宏觀上形成了中央斷陷帶,、中央隆起帶和東部斷陷帶的兩塹一壘的構(gòu)造格局,。登婁庫(kù)組沉積覆蓋了諸斷陷,地層最大厚度達(dá)3200m,,是快速過(guò)補(bǔ)償式充填沉積,,為盆地進(jìn)入坳陷沉積奠定了基礎(chǔ),。
下白堊統(tǒng)泉頭組至嫩江組沉積時(shí)期為松遼盆地的重要發(fā)育時(shí)期,。由于地幔物質(zhì)活動(dòng)及其圍巖冷縮導(dǎo)致盆地大面積沉降,,發(fā)展為統(tǒng)一的巨型坳陷盆地,該階段形成盆地內(nèi)的重要生儲(chǔ)蓋組合,,個(gè)組段地層逐層向盆地邊緣超覆,沉積范圍可達(dá)20km以上,,晚白堊世的四方臺(tái)期至第三紀(jì)末是盆地的萎縮消亡期,盆地大部分地區(qū),,尤其是東部整體抬升,盆地應(yīng)力場(chǎng)性質(zhì)由張扭轉(zhuǎn)為壓扭,,產(chǎn)生輕微擠壓褶皺,,構(gòu)造上表現(xiàn)為上,、下白堊統(tǒng)之間和上白堊統(tǒng)與第三系之間的不整合接觸,,以及盆地內(nèi)眾多反轉(zhuǎn)構(gòu)造的形成,該期間為盆地局部構(gòu)造的定型期,,沉積上表現(xiàn)為湖盆萎縮至消亡,。根據(jù)中淺層構(gòu)造地質(zhì)特征,考慮深層構(gòu)造和基底性質(zhì),,將松遼盆地劃分成7個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元,即西部斜坡區(qū),、北部?jī)A沒(méi)區(qū)、中央坳陷區(qū),、東北隆起區(qū),、西南隆起區(qū)和開(kāi)魯坳陷區(qū)。
中國(guó)東北部及其鄰區(qū)包括四個(gè)構(gòu)造單元:北部是北亞大陸區(qū),,由西伯利亞地塊和中西伯利亞地塊組成,;南部是中朝大陸區(qū),由塔里木一中朝地塊組成,;中部是北亞陸間區(qū);東部為環(huán)太平洋區(qū),。而中國(guó)東北地區(qū)就處在西伯利亞,、華北和太平洋三大板塊所夾持的區(qū)域,,由多個(gè)微板塊主體在前中生代拼合成統(tǒng)一的復(fù)合板塊,并在中新生代時(shí)期,,在板塊的東緣受到環(huán)太平洋板塊拼貼和洋殼俯沖作用,,北緣受到蒙古一鄂霍茨克海縫合帶俯沖一碰撞作用的多重影響,。區(qū)域構(gòu)造變形經(jīng)歷了前中生代不同時(shí)期,、不同方向的板塊拼合造山作用及其之后的中、新生代板內(nèi)構(gòu)造作用改造,具有不同的構(gòu)造指向和復(fù)雜的變形樣式,。
前人從構(gòu)造演化角度,根據(jù)塊體邊界主縫合帶構(gòu)造特征和塊體內(nèi)部構(gòu)造演化,將東北地區(qū)主要構(gòu)造單元?jiǎng)澐譃?鄭瑞卿,2009) : 1)華北板塊北緣;2)松嫩-張廣才嶺微地塊;3)大興安嶺微板塊:甘南逆沖拆離構(gòu)造及華力西期板塊俯沖帶和烏奴爾逆沖拆離構(gòu)造帶;4)額爾古納微板塊:喜桂圖旗逆沖拆離構(gòu)造帶和額爾古納基底隆起帶;5)興凱徽板塊;6)佳木斯徽板塊;7)那丹哈達(dá)增生地體,。松遼盆地主體就位于松嫩-張廣才嶺微地塊,盆地南部坐落在華北板塊北部陸緣增生帶。
3.1 盆地基本構(gòu)造特征
據(jù)現(xiàn)有的研究成果,,松遼盆地蓋層可分為下部斷陷沉積層序(包括火石嶺組,、沙河子組和營(yíng)城組),中部坳陷沉積層序(包括登婁庫(kù)組,、泉頭組,、青山口組、姚家組和嫩江組)和上部反轉(zhuǎn)期沉積層序(包括四方臺(tái)組,、明水組和新生界),。以斷陷期層序和坳陷期層序?yàn)橹鳎咴诔练e特征和構(gòu)造特征上又有很大差別,,但都表現(xiàn)為受先存基底構(gòu)造的嚴(yán)格控制,。盆地演化過(guò)程中,規(guī)模較大的區(qū)域性深大斷裂或基底斷裂控制了盆地的邊界,、軸向,、沉降沉積中心和構(gòu)造單元分區(qū),基底斷裂的多期活動(dòng)也直接影響了蓋層斷層發(fā)育,、沉積建造和局部構(gòu)造的形成,。
3.2 松遼盆地區(qū)域構(gòu)造演化
松遼盆地主要經(jīng)歷了 5 個(gè)構(gòu)造演化階段,即成盆先期褶皺階段,、初始張裂階段,、裂陷階段、沉陷階段和萎縮平衡階段(圖 1.2),。
圖 1.2 松遼盆地形成及演化示意圖
1)成盆先期褶皺階段:古生代末期歐亞板塊向南東方向運(yùn)動(dòng),,與古太平洋板塊碰撞,使大陸受到強(qiáng)烈擠壓,,中國(guó)東北和日本諸島發(fā)生大規(guī)模褶皺,,松遼板塊大范圍抬升,伴隨強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng),,
有大規(guī)模的花崗巖漿侵入,,深部莫霍面可能發(fā)生起伏,。三疊紀(jì)早期經(jīng)過(guò)侵蝕夷平,略具準(zhǔn)平原化,。
2)初始張裂階段:中,、晚侏羅世,地表經(jīng)前期剝蝕,,巖石圈較薄,,深部莫霍面拱起已達(dá)較高程度,上地幔造成局部異常,,產(chǎn)生熱點(diǎn),,導(dǎo)致了盆地早期的初始張裂,,形成規(guī)模不等的裂陷,沿?cái)嗔寻l(fā)生強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),。此時(shí)盆地西部地殼破裂較強(qiáng),火山活動(dòng)強(qiáng)烈,,而東部地殼破裂不完全,,以產(chǎn)生裂陷為主,,充填了巨厚的裂谷式補(bǔ)償沉積,。
3)裂陷階段:早白堊世早期,,盆地中部莫霍面拱起異常,地幔作用明顯,,造成持續(xù)拉張,。此時(shí),孫吳—雙遼地殼斷裂活躍,,中央斷裂帶隆起上升,,兩側(cè)形成拉張斷陷,斷陷沉降速度快,、物源多、水動(dòng)力強(qiáng),,沉積補(bǔ)償作用好,,因而沉積物以較粗屑類(lèi)復(fù)理石建造為主,并形成目前盆地的雛形。沙河子組形成時(shí)期盆地以伸展為主,,伴隨大規(guī)模的火山活動(dòng),,形成一系列新的北東、北北東向展布的斷陷盆地,。營(yíng)城組形成時(shí)期,松遼盆地受到古太平洋板塊向西擠壓,,初始裂谷未能繼續(xù)擴(kuò)展,,導(dǎo)致斷陷趨于萎縮,伸展率減小,,構(gòu)造沉降幅度降低,,
盆地周緣開(kāi)始隆起。
4)沉陷階段:早白堊世晚期,,巖石圈逐漸冷卻,,產(chǎn)生熱收縮,盆地大幅度沉降,,沉降速度和規(guī)模不斷擴(kuò)大,,在上地幔拱起最高地帶,形成中央深坳陷,。隨后分別在青山口組和嫩江組發(fā)生了兩次大規(guī)模的湖侵,,使松遼盆地在 27Ma(92~65Ma)內(nèi)形成了厚達(dá)3000m 的河流、湖泊,、三角洲相沉積的砂,、泥巖互層含油建造。由于地殼沉陷的不均一性,,使松遼盆地在發(fā)育的前期形成東部和中部?jī)蓚€(gè)沉降中心,中,、后期東部沉降中心逐漸消失,,造成東部發(fā)育早期斷陷,中部多數(shù)發(fā)育中期坳陷,,西部為長(zhǎng)期斜坡帶,。早白堊世末,由于蒙古鄂霍茨克洋的關(guān)閉,,中國(guó)東北拼貼板塊(包括松遼地塊)與西伯利亞板塊碰撞,,產(chǎn)生強(qiáng)烈擠壓,同時(shí)日本海開(kāi)始擴(kuò)張,,向西的推擠波及盆地,,即所謂的“嫩江運(yùn)動(dòng)”,產(chǎn)生壓扭應(yīng)力場(chǎng),地殼普遍抬升,,盆地東部地區(qū)抬升比較明顯,。因此形成了盆地的二級(jí)構(gòu)造單元,從而結(jié)束了沉陷階段,。
5)萎縮平衡階段:嫩江運(yùn)動(dòng)以后,,盆地深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸趨于均衡,盆地全面上升,,湖盆收縮,,僅為前期的四分之一。擠壓運(yùn)動(dòng)一方面使先期地層發(fā)生褶皺,;另一方面,,擠壓也使盆地邊緣產(chǎn)生差異性隆起,而盆地中心則發(fā)生了差異性沉降,。因此,,在總體上升的背景下,盆地東部差異性抬升,,沉積中心再次西移,,沉降速度緩慢,盆地東,、中部構(gòu)造幅度進(jìn)一步加大,,西部形成一批淺層構(gòu)造。在擠壓應(yīng)力作用下,,形成一種特殊類(lèi)型的疊加構(gòu)造—反轉(zhuǎn)構(gòu)造,。反轉(zhuǎn)構(gòu)造分為斷裂型正反轉(zhuǎn)構(gòu)造,即下部為正斷層,,上部為逆斷層,、如弧店、大安,、林甸,、任民鎮(zhèn)斷層等;另一種為背斜型反轉(zhuǎn)構(gòu)造,,即下部為斷陷式向斜構(gòu)造,,上部為背斜構(gòu)造,如大慶長(zhǎng)垣,。新生界是在侵蝕夷平的基礎(chǔ)上沉積的一套磨拉石建造,,此時(shí)盆地活動(dòng)性很弱,呈現(xiàn)出漸趨消亡的特征,。
松遼盆地基底為前古生界,、古生界的變質(zhì)巖,、火成巖等巖系,上部沉積蓋層從侏羅系開(kāi)始,,至新生界均有不同程度的發(fā)育,,總厚度可達(dá)11000m以上,但以白堊系為主,,白堊系厚達(dá)7000m以上,,
是盆地內(nèi)的主要含油層系,。地表均為第四系未固結(jié)的松散粘土所覆蓋,。松遼盆地自下而上為前古生界、下古生界,、上古生界,、侏羅系、白堊系,、第三系,、第四系,。
白堊系地層自下而上發(fā)育有沙河子組,、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組,、泉頭組,、青山口組、姚家組,、嫩江組,、四方臺(tái)組、明水組地層,。
松遼盆地深部含油組合為農(nóng)安油層,,下部含油組合為扶余、楊大城子油層,,中部含油組合為薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺(tái)子油層,,上部含油組合為黑帝廟油層,。研究區(qū)目的層段位于松遼盆地中生界白堊系地層之內(nèi),松遼盆地中生界含油組合地層特征如下。