长岭断陷结构特征及成因演化模式分析

李丹，樊薛沛　(中石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林 长春 130062)



长岭断陷结构特征及成因演化模式分析

李丹，樊薛沛(中石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林 长春 130062)

[摘要]长岭断陷因具有重大的油气资源潜力而成为当前勘探研究的热点目标，断陷内的多个地区均获得了勘探突破。通过系统开展地层划分对比与构造精细解释，分析了长岭断陷构造格架特征，明确了断陷内的次级断陷以单断箕状半地堑为主，以及同期半地堑和不同期半地堑2种组合类型。结合不同断裂系统在统一应力场中的演化规律，恢复原型盆地，划分长岭断陷演化机制及变形序列。

[关键词]断陷结构；构造样式；盆地结构；构造演化

长岭断陷位于松辽盆地南部的中部断陷带内，其成盆背景和演化规律与松辽盆地的构造热体制密切相关[1]。断陷内部由多个次级断凹组成，其长轴的走向主要受基底断裂控制，北部以NNE走向为主，南部以NW向为主。次级断凹在断陷期为彼此孤立的小型断陷盆地，各次凹一般沉降幅度较大，沿着控陷断层呈长条状展布，控陷断层活动时间长，在盆地发育演化过程中有多期火山喷发作用。

1断陷结构类型

图1　长岭断陷次级洼槽分布特征

长岭断陷的单个次级断陷多呈单断箕状半地堑(图1)，断陷西部以西断东超为主，东部以东断西超为主。箕状断陷盆地一侧受控于控陷断裂，西部断陷的控陷断裂往往成组出现，断面呈阶梯状，断陷的中、东部为单条主控断裂控制沉积。单断半地堑是长岭断陷的主要断陷类型，即断陷一侧为控陷边界断层，向另一侧地层超覆、尖灭或终止于调节断裂，其形成主要受控于铲式正断层。

区内发育的双断式地堑，主要以大安-红岗断陷为代表。该断陷并不是严格意义上的双断式地堑结构，可看作是2期箕状半地堑的叠合，在火石岭期明显为西部的红岗断裂控陷，控制了该时期的地层沉积。进入沙河子期，大安断裂控陷特征明显，并使早期沉积地层发生掀斜作用，营城期则继承了火石岭期断陷的发育特征。传统意义上的地堑，在断陷两侧均为控陷边界断层(同期)，控制断陷的形成与发育。其形成多受控于高角度非旋转平面式正断层，而非铲式断层，运动方式主要以差异升降为主，不发生旋转，2条控陷断裂对地层的沉降基本上起到同等的控制作用，断陷期没有明显的主沉降中心。

2断陷组合样式分析

研究区断陷结构主要以单断半地堑为主，而地堑也是在断陷发展到一定阶段时由2个半地堑形成的一种特殊叠置关系，因此半地堑式为盆地的最基本结构单元。不同结构和形态的断陷盆地则是由半地堑通过各种连接方式组合而成，主要包括同期半地堑和不同期半地堑等组合类型。

2.1同期半地堑组合特征

同期半地堑组合是在同一拉张背景下形成的半地堑组合[2]。同期半地堑又分为同向或反向组合，同向半地堑组合又可以是串联式、并联式、斜列式等排列方式，反向半地堑组合可以是相对式、相背式和“S”式等排列方式。其中，同期同向组合表现为相邻半地堑边界断层倾向基本一致，而同期反向组合表现为相邻半地堑的边界断层倾向相反(图2)。

图2　长岭断陷同期半地堑组合方式图

2.2不同期半地堑组合特征

不同期半地堑组合系指断陷期火石岭组、沙河子组及营城组沉积时期所形成的沉积-构造格架在纵向上的叠加组合方式。长岭断陷不同期半地堑组合可分为继承型和非继承型(相干型)2大类及其若干亚类。

3构造样式分析

构造样式是指在特定应力场作用下形成的构造几何形态，是同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和。

3.1伸展构造样式

在断陷盆地的发育演化过程中，同沉积时期的拉张和填充作用具有不均衡性[3]，在区域拉张应力和重力的综合作用下，可以形成多种类型、不同规模的伸展构造样式。由于区域构造部位的差异从而形成陡坡带、中央洼槽带及缓坡带。上述次级构造部位具有一定的地质成因联系，多形成各自独特的构造样式(图3)。

图3　长岭断陷伸展构造样式

3.2岩浆底辟构造样式

岩浆底辟构造样式是指岩浆侵入或喷发所引起的底辟构造样式。岩浆岩底辟是在岩浆尚未冷凝的情况下发生，属于热底辟构造。从分布时代上主要集中在早白垩世的火石岭组喷发期(145～135Ma)与营城组喷发期(110Ma±)，盆地内有火山岩刺穿沉积岩，火成岩受基底断裂控制明显，NNW向与NNE向断裂交汇处控制着岩浆活动。在火成岩上部一般出现披覆构造，由于差异压实及能量释放往往在火山岩体上部坳陷地层中发育小型正断层组合，形成断裂密集带。

3.3反转构造样式

反转构造是一种叠加、复合构造[4]，长岭断陷发育3大反转断裂即孤店正反转断裂、大安正反转断裂、红岗正反转断裂。该期反转作用对于松辽盆地坳陷层油气成藏起到十分重要的作用，同时也对断陷层油气成藏起到了破坏、调节的作用,2期构造反转造就了不同的反转构造样式。

4断陷成因及演化模式分析

关于松辽盆地动力学成因的探讨有很多观点，但是关于松辽盆地的形成和演化多数学者[5，6]认为是与西太平洋板块的俯冲有关，自20世纪80年代以来受板块理论的影响，又先后提出了大陆裂谷、弧后盆地、走滑拉分盆地[7]等成因理论，可以说关于盆地的成因一直受到很大的争议。

4.1断陷成因模式分析

已有的研究表明，松辽盆地既具有大陆裂谷盆地的特征，又具有活动大陆边缘的某些特征。但是处于松辽盆地中央的乾安-长岭地区是莫霍面隆起的中心，地壳厚度最小，只有29km，但是断陷层沉积厚度巨大，与莫霍面深度呈明显的镜像关系。

晚侏罗世以来中国东北地区岩石圈受前期造山作用影响，厚度巨大，自160Ma中国东部的岩石圈发生了减薄。研究认为，断陷的形成应为2种成因模式的相互叠加，即断陷的形成初期主要是由于侏罗纪强烈造山作用，形成的巨厚岩石圈在重力作用下由于岩浆扰动底部而发生拆沉作用，导致岩石圈伸展拉张减薄，形成初始断陷(火石岭期)并伴随着强烈的火山作用。其火山岩特征主要以中基性为主，属于钙碱系列-高钾钙碱系列[8]，反映了褶皱区火山岩喷发的特征。拆沉作用后，地幔柱上拱，岩石圈继续发生强烈的减薄作用，形成水平引张力，发生强烈的伸展变形，由此进入强断陷期。由于地幔柱作用持续增强，在营城期发生强烈的火山喷发，该期火山岩主要以中酸性为主，与构造活动有直接关系。营城期地幔柱作用达到最强，之后回落，由此进入到热沉降阶段。

4.2构造应力场分析

由长岭断陷区域应力场(图4)分析可知，水平张应力主要以NW-SE向伸展为主，整个断陷发育为主动裂陷作用。由于伊泽奈岐板块斜向俯冲方向的改变，致使整体具有左旋扭动的特征，在该应力场机制下，NW向断裂将发生右旋扭动，如长岭东断裂。在沙河子组沉积前具有分段的特点，可以将其划分为3段，具有雁行式排列的特征，推测西部的长岭西断裂形成时期早于长岭东断裂，在构造应力场作用下发生右旋张扭变形，形成次级的长岭东断裂。从演化历史来看，长岭西断裂应该是一条早期形成的深大断裂。从长岭断陷的演化模式也可看出，长岭西断裂控制火石岭期地层分布，而长岭东断裂对沙河子期及其以后的地层沉积控制明显。虽然长岭次凹具有走滑扭动的特点，但是主要的变形机制还是以伸展变形为主，只是伴随着扭动的特征在其中而已。

5结论

1)长岭断陷是由多个主次断陷组成的复式断陷群，铲式正断层控制的半地堑结构是主要的断陷结构类型。同期半地堑以多种组合方式排列，同向组合包括串联式、并联式及斜列式，反向组合包括相对式、相背式及“S”式，形成了区内凹凸相见的构造格局。

2)长岭断陷演化先后经历了造山后岩石圈拆沉作用导致的岩石圈减薄伸展；后期地幔柱上拱岩石圈发生强烈减薄作用，产生水平引张力导致伸展变形，2期伸展变形均伴随强烈的火山作用。

图4　长岭断陷区域应力场分析

[参考文献]

[1]陈均亮，蔡希源，林春华，等. 松辽盆地北部断陷盆地构造特征与幕式演化[J]. 石油学报，1999，20(4)：14～18.

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[3]陆克政，朱筱敏，漆家福.含油气盆地分析[M].东营：石油大学出版社，2006.

[4]张功成.裂陷盆地分析原理和方法(以松辽盆地为例) [M].北京：石油工业出版社，1996.

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[6]刘和甫，梁慧社，李晓清，等. 中国东部中新生代裂陷盆地与伸展山岭耦合机制[J]. 地学前缘， 2000，7(4)：477～486.

[7]李思田，解习农，王华，等.沉积盆地分析基础与应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[8]于文修，陆建林，张庆龙，等.松辽盆地长岭断陷早白垩火山岩地球化学研究[J].矿物学报，2012，32(1)：83～90.

[编辑]邓磊

11 Structural Characteristics and Genetic Evolution Mode of Changling Faulted Depression

Li Dan,Fan Xuepei

(FirstAuthor’sAddress:ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,NortheastOilandGasCompany,SINOPEC,Changchun130062,Jilin,China)

Abstract:Because of the great potential of oil and gas resources, Changling Faulted Depression has become a hot target in the current research of oil exploration.In the faulted depression，there were breakthrough areas of exploration.Through the systematical stratigraphic division and fine structural interpretations, its tectonic frame features were analyzed, it was clarified that the secondary fault depression in the faulted depression was maily half graben，and there were half graben and two combination types of half grabens in different periods.In combination with the evolution of different fault systems in the unified stress field, the prototype basin is restored, the evolution mechanism and deformation sequence of Changling Faulted Depression are identified.

Key words:faulted structure；structural style；basin structure；tectonic evolution

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2016)11-0011-05

[中图分类号]TE121.2

[作者简介]李丹(1981-)，女，工程师，现主要从事地震资料解释工作，109856740@qq.com。

[收稿日期]2015-09-10

[引著格式]李丹，樊薛沛.长岭断陷结构特征及成因演化模式分析[J].长江大学学报(自科版),2016,13(11):11～15.